遼寧南果梨氣候品質評價技術方法及應用

胡春麗，李榮平，焦 敏，王 婷，王婉昭，周 斌

（1.遼寧省生態氣象和衛星遙感中心，遼寧 沈陽110016；2.中國氣象局沈陽大氣環境研究所，遼寧 沈陽110016）

南果梨是遼寧特有的地方優良品種，主產于鞍山、遼陽兩市和阜新、朝陽部分縣區。其中，鞍山市是南果梨的發源地和主要產區，栽培面積2.73 hm2，產量22×104t，年產值6億元左右[1]。南果梨生長發育與氣候條件密切相關，果品的品質與氣溫、降水、光照、日較差等氣象要素關系密切。遼寧省屬于溫帶大陸性季風氣候，氣象因子年際變化較大，對南果梨品質產生影響。

基于年際氣象條件的差異對農作物品質進行客觀評價，是增加果實附加值的有效途徑之一[2-7]。近些年，氣象部門針對本地特色農產品品質評價開展了大量研究工作，已對優質茶葉、臍橙、蘋果、獼猴桃等作物進行了氣候品質評價[8-19]，提升了區域特色農作物的市場競爭力。本研究利用鞍山海城南果梨區域氣象站氣象資料，選取氣候適宜性區劃、生長期氣候資源、氣象災害作為南果梨氣候品質評價指標，建立了遼寧省南果梨氣候品質評價模型，并對2018年鞍山市海城地區的王石鎮天鷹果園南果梨進行實例分析，以期為遼寧南果梨果實氣候品質評價、區域優勢氣候資源開發利用等提供技術支撐。

1 資料與方法

1.1 資料來源

鞍山市海城地區的王石鎮為氣候品質評價區域，該區域有南果梨果樹500×106株，年產達到6 000×107kg。王石鎮處于海城市區東部近郊，距離海城市中心6 km，該鎮西部與市區接壤，東部與遼陽連接。鎮內山地、丘陵、平原兼有，宜林、宜果、宜農。該鎮以種植南果梨為主，種植歷史悠久，全國聞名，有“南果梨”之鄉的美稱。王石鎮的天鷹果園園區內設有區域氣象站，該站自2012年5月啟動觀測（122.9°E、40.9°N，海拔高度38 m）。

1981—2017年氣象資料來自鞍山海城國家基本氣象站，包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數，歷年平均資料為1981—2010年平均值。2018年逐日氣溫、降水量統計數據為鞍山海城王石鎮天鷹果園區域自動氣象站觀測數據，日照資料為區域氣象站缺測資料，采用與相鄰站建立一元回歸模型進行訂正。

南果梨物候資料來自遼寧鞍山海城王石鎮觀測站。南果梨3月下旬—4月上旬進入萌芽期，4月中旬—4月下旬進入開花期，5月中旬—6月上旬進入果實坐果期，6月下旬—8月上旬進入果實膨大期，8月中旬—9月上旬進入果實上糖期。

1.2 評價方法

對南果梨氣候品質進行4個等級劃分，依次為“特優”、“優”、“良”、“一般”。生態氣候條件是果實品質形成的基礎，綜合考慮影響果品生產和品質的生態適宜性及生育期氣候影響因素，對不同影響因子給予相應的權重[18]，得到評分公式為：

式中，x1代表歷史南果梨種植氣候適宜性評分，x2代表當年果品生長的氣候條件評分，x3代表當年氣象災害評分，x4代表管理水平對品質影響評分。w代表評價最終評分，w≥90為“特優”等級，80≤w<90為“優”等級，70≤w<80為“良”等級，w<70為“一般”等級。

1.2.1氣候適宜性評判

南果梨喜暖溫或冷涼氣候，多在北方種植，年平均溫度要求為8.6～13.0℃，以冬季極端最低溫度＜-38℃為栽培北界的主要指標，生長期短，熱量不足限制其栽培范圍，以全年≤10℃日數160～200 d為適宜種植區；開花期是否有春霜凍是影響栽培的重要指標，花蕾期凍害危險溫度為-2.2℃，成熟期晝夜溫差大，夜溫較低有利于同化作用、著色和糖分的積累。南果梨對水分不敏感，需水量較少，為500～750 mm。南果梨屬于喜光果樹，光照強度大，紫外線強，其皮色美觀，黃亮[20]。選取年平均氣溫、1月平均氣溫、年降水量和年≤10℃日數作為遼寧南果梨氣候適宜性評價因子，當年平均氣溫≥13℃，總評分為0，不做氣候適宜性評價。南果梨氣候適宜性評分標準參考文獻[20]。

1.2.2氣象條件評判

影響南果梨品質的主要氣象要素為氣溫（T）、降水（R）、日照（S）和日較差（Tmax-Tmin）。其中，坐果期、果實膨大期、果實上糖期考慮日較差（Tmax-Tmin），其他各發育期均考慮氣溫、降水和日照。建立逐要素判斷標準，評分公式為：

其中，Si（t）、Si（R）、Si（S）、Si（Tmax-Tmin）分別表示溫度適宜度、降水適宜度、日照適宜度、日較差適宜度。以溫度適宜度分析為例，遼寧鞍山海城正常年份溫度能滿足南果梨各發育階段的生長要求，建立溫度適宜度，具體見公式（3）。

式中，T為南果梨某發育階段平均氣溫，To為鞍山海城王石鎮各發育階段歷年平均氣溫，設置判斷標準：0.9＜Si（t），為特優；0.75＜Si（t）≤0.9，為優；0.55＜Si（t）≤0.75，為良好；0＜Si（t）≤0.55，為一般。溫度適宜度結果為各發育階段溫度適宜度的平均值。降水適宜度、日照時數適宜度和日較差適宜度計算方法與溫度適宜度相類似[21]。計算結果根據各發育階段要素正常年份（評價年）與評價年（正常年）比值，確定評價年品質優劣，不同在于降水適宜度和日照適宜度選取評價年南果梨各發育階段作為影響因子，日較差適宜度不考慮萌芽期和開花期日較差對品質的影響，將坐果期、果實膨大期、上糖期日較差作為評價因子。

1.2.3氣象災害評判

南果梨萌芽期和開花期抗低溫的能力較差，溫度降至0～2℃或＜0℃時易發生花期凍害，影響開花授精，造成大量落花。長期低溫陰雨寡照天氣，一方面會使南果梨果樹抗逆性降低，容易引發病蟲害，另一方面光照不良時，樹體同化產物顯著減少，會導致南果梨花芽分化少、產量低、品質差。參考文獻[18]，選取低溫冷害、極端降水、大風、冰雹和連陰雨作為氣象災害主要影響因子。根據遼寧省南果梨種植農業氣象專家打分，建立不同氣象災害氣象條件評分標準（表1、表2），評分公式為：

表1 南果梨氣象災害評分標準

表2 南果梨主要氣象災害指標

1.2.4生產管理評判

果園生產措施的完善對于提高果品整體品質具有重要的意義，根據果農實際管理情況，進行等級評價，考慮的主要因子有產地環境、生產技術規范、質量安全技術規范和品質的抽樣調查，具體評分標準見表3，生產管理的評價模型為：

表3 南果梨果品企業生產管理條件評分標準

2 應用個例

2.1 氣候適宜度評分

統計遼寧省52個氣象站1981—2010年農業氣象指標，包括年平均氣溫、1月平均氣溫、年降水量和年≤10℃日數，按照南果梨氣候區劃評分標準[23]，給出全省南果梨氣候適宜性評分分布圖（圖1）。沈陽南部、大連大部、鞍山北部、阜新大部、遼陽北部地區評分為90～100，撫順、本溪、丹東北部、朝陽北部地區評分為50～70。鞍山海城地區年平均氣溫為9.3℃，年降水量為707.3 mm，1月平均氣溫為-9.9℃，年≤10℃日數為172.5 d，氣候適宜性評分為100，確定鞍山海城地區為南果梨種植最適宜地區。

圖1 遼寧省南果梨種植氣候適宜性分布

2.2 氣候條件評分

2018年南果梨生育期內氣溫偏暖、光照充足，光熱條件有利于南果梨葉芽的萌動，花芽的生發，果實的膨大、著色上糖等過程。根據溫度適宜度分析判定標準，評判2018年王石鎮南果梨氣候品質溫度適宜度為0.9，等級為“優”。生育期內降水條件不夠穩定，2018年4、6月出現了連陰雨，其中4月出現2 d連陰雨正值南果梨的開花期，對南果梨的開花、授粉有一定影響。根據降水的適宜度分析判定標準，評判2018年王石鎮南果梨氣候品質降水適宜度為0.75，等級為“優”。8月中旬—9月上旬多晴好天氣，日較差大，對南果梨的果形發育和糖分的轉換都較為有利。根據日照適宜度分析判定標準，評判2018年王石鎮南果梨氣候品質日照適宜度為0.87，等級為“優”。根據溫度日較差適宜度分析判定標準，日較差適宜度為0.88，等級為“優”。根據公式（2）評分方法，評判2018年王石鎮南果梨氣候品質氣象條件評分為85，具體結果見表4。

表4 2018年王石鎮南果梨氣候品質評價氣溫、降水、日照時數、日較差等級

2.3 氣象災害評分

南果梨在萌芽展葉期對光、溫、水的需求較高，同時對低溫霜凍異常敏感。2018年終霜日期較常年略偏晚，萌芽期出現輕微低溫冷害。在鞍山王石鎮逐日最低氣溫時間演變如圖2。3月下旬—9月上旬降水持續偏少，逐日降水量累計時間演變見圖3。萌芽期由于前期（1—3月中旬）降水較常年偏多，土壤較為潮濕，土壤墑情總體正常。3月下旬—8月上旬，降水量顯著偏少，尤其是坐果后的膨大期遭遇干旱，但未造成明顯影響。南果梨種植企業在出現連陰雨后采取了積極有效的管理措施，及時清淤排水，中耕除草，防止果園積水浸壞樹根。在大雨后翻地，使土壤疏松，增加透氣性，以利于根系的正常生長。氣象條件雖利于病蟲害輕度發生，但總體易防治。根據公式（4）評分方法，氣象災害評分為0。

圖2 鞍山海城王石鎮2018年3月21日—9月10日逐日最低溫度變化曲線

圖3 2018年3月21日—9月10日鞍山海城王石鎮逐日降水量

2.4 生產管理評分

鞍山海城王石鎮天鷹果業果園面積為260 hm2，其中南果梨約110 hm2，周圍植被覆蓋率高，土壤類型為棕壤土類、棕壤土亞類，腐殖質厚度為4～10 cm，顏色為灰色至黑色，質地為砂壤土至壤土，結構為粒狀或小粒狀，pH值為6.5～7.0，10 km范圍內無污染廠礦企業，生態環境優越。上英水庫位于王石鎮境內，水域面積排灌系統較為完備。2018年王石鎮天鷹果業出臺一系列政策，開展質量認證及管理方法創新，推進了南果梨標準化生產技術在生產中的應用，遼寧省質量技術監督局發布通告授予王石鎮天鷹果業為示范區骨干企業。綜上，判定2018年鞍山海城王石鎮天鷹果業生產管理評分為100。

2018年遼寧鞍山海城王石鎮南果梨生育期內有干旱、低溫冷害和高溫出現，主要生育期未出現災害性大風過程，開花期、授粉和受精期連陰雨等不利天氣。氣象災害發生種類和發生率均較常年偏低，氣象條件屬于正常略偏好。統計南果梨各發育階段溫度、降水、日照和日較差適宜度氣象要素評價結果，考慮農業氣象災害對品質的影響，根據南果梨氣候品質綜合評價模型，判定2018年鞍山王石鎮天鷹果業南果梨氣候品質評分為89.6，為“優”等級。

3 結論與討論

（1）針對目前遼寧省南果梨氣候品質評價技術空白，以遼寧鞍山南果梨為例，建立了包括萌芽期、開花期、果實坐果期、果實膨大期、果實上糖期5個物候期氣候適宜度，萌芽和開花期凍害、異常降水、冰雹、大風、連陰雨5種氣象災害災損度，以及產地環境、質量安全技術規范、生產技術規范和品質抽查結果4個生產管理條件在內的共14個因子的遼寧省鞍山南果梨氣候品質評價模型。該模型不僅分不同物候期評價了氣候資源對南果梨的品質影響，同時將氣象災害和生產管理納入模型中，在客觀反映果品生產對品質的影響方面有所提高。

（2）南果梨種植氣候適宜性占評價模型的30%，當年氣象條件和氣象災害占50%，生產企業管理占20%。其中，影響南果梨品質的主要氣象要素為各發育期氣溫、降水、日照，坐果期、果實膨大期、果實上糖期要考慮日較差的影響。

（3）南果梨氣候品質評價結果劃分為特優、優、良好、一般4個等級，經檢驗，這一等級劃分符合當地生產實際，且對于果農提高果品的商品價值，具有積極的意義。2018年遼寧鞍山海城王石鎮天鷹果業生產的南果梨氣候品質評價評分為89.6，為“優”等級。

本研究缺乏長時間序列的南果梨品質數據，尚未建立品質與氣象要素的定量化關系，后期將收集大量品質數據，開展品質與氣象條件的相關關系研究，從而提高南果梨氣候品質評價的科學性。