棗莊市石榴的氣候品質等級評價

李全景 ,安廣池 ,張越 ,王倩 ,陳連俠 ,胡園春

(1.棗莊市氣象局,山東 棗莊 277800;2.棗莊市農業技術推廣中心,山東 棗莊 277800;3.嶧城區氣象局,山東 嶧城 277300)

山東省棗莊市石榴種植歷史悠久,是我國栽培面積最大、優良品種最多、產量最高、品質最優的石榴生產基地之一,目前主要有大青皮、冰糖籽、大紅袍等幾十個品種,以籽大、糖分高、皮薄、色澤鮮艷光潔、籽粒晶瑩飽滿享譽全國,2008 年棗莊石榴被國家質檢總局認定為國家地理標志產品[1-3]。近年來,棗莊市委、市政府集中資源、集中力量,推動石榴產業做成全國一流,形成 “全國石榴看棗莊、棗莊石榴譽全球” 的產業發展新高地,著力提高棗莊石榴的品牌知名度和市場競爭力,對拓寬農民增收渠道、促進農業高質高效發展和推進鄉村振興發揮著重要作用[4]。

推進農產品氣候品質評價工作是氣象部門加大氣候資源開發利用力度、發揮氣象趨利避害效益、服務地方經濟社會發展的有益探索。近年來,全國各地也逐步開展了氣候品質認證工作,劉璐等[5-8]分別對紅富士蘋果、獼猴桃、碭山酥梨、庫爾勒香梨等氣候品質評價進行了研究。棗莊石榴研究多從石榴氣象災害防御方面開展[9-10],少有從氣象條件角度開展氣候品質評價。本研究利用多年來棗莊市石榴果實經濟性狀指標資料及對應的氣象監測資料進行定性分析;同時根據前期建立棗莊石榴氣候品質評價模型進行定量分析,以期為以后開展石榴氣候品質評價、區域氣候資源開發等提供技術支撐[11]。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

棗莊石榴主產區—嶧城區位于魯南山地丘陵與淮北平原的銜接帶上,屬于黃淮沖擊平原的一部分,西北向東南傾斜,依次為低丘陵、山前平原、洼地。境內年平均氣溫 14.4 ℃,年降水量815.1 mm,年日照時數2 078.7 h,全年≥10 ℃有效積溫為4 705.2 ℃。土體深厚,土壤肥力狀況較好,土壤由石灰巖母質發育而成,土壤種類為淋溶褐土,質地為壤土,厚度≥0.8 m,pH 值在6.5～7.1,有機質≥1.6%,地下水位在1 m 以下,適宜石榴生長[12-13]。

1.2 資料來源

氣象資料。利用山東省棗莊市境內嶧城區國家氣象觀測站逐日氣溫、降水、光照時數等實測資料。嶧城區國家氣象觀測站距離所評價果園4.5 km[14-15]。

品質因素數據。利用棗莊市果樹科學研究所提供的2005—2020 年石榴果實經濟性狀指標資料。棗莊石榴長期固定觀測地段位于嶧城區國家氣象觀測站東北方向3 km 處的石榴合作社園區。果實品質等級規格按照行業標準LY/T 2135—2018 (石榴質量等級) 要求進行分級。單果重、百粒重采用天平測定(0.01);可溶性固形物采用折光儀測定。

棗莊石榴生育期劃分。采用中國氣象局頒布的《農業氣象觀測規范》 (1993 年版)[16]、《中國果樹志 (石榴卷) 》 (2013 年版)[17]和嶧城區氣象局2017—2019 年石榴物候期觀測資料,統計得到石榴主要物候期日期。其中,落葉休眠期在11 月1 日至3 月22 日,萌芽展葉期在3 月23 日至5 月15 日,開花坐果期在5 月16 日至6 月19 日,果實發育期在6 月20 日至9 月30 日,成熟收獲期在10月1 日至10 月31 日。

1.3 評價方法

采用定性分析與定量評價相結合的方法,并參考專家經驗,對2021 年棗莊石榴氣候品質進行綜合評價,依據劃分的等級閾值,將其等級評定為特優、優、良、一般4 個等級。

定性分析法。基于一地多年栽培的果樹果實品質是由當地多年氣候平均條件形成的理論,通過對比分析2021 年與常年 (1981—2010 年) 棗莊石榴生長期間逐旬光、溫、水氣象條件,定性分析評估氣象條件對棗莊石榴品質形成的影響。其中,重點分析開花坐果期和果實發育期的氣象條件。若2021 年度氣象條件與常年值接近或偏好,即可定性判定2021 年棗莊石榴的氣候品質為優級。

氣候品質綜合指數逐步回歸模型法。根據所篩選的影響不同采摘時期石榴果實氣候品質綜合指數優劣的關鍵氣象因子,利用建立的由關鍵氣象條件與石榴果實氣候品質綜合指數之間的逐步回歸方程,反演確定不同采摘期的石榴果實氣候品質綜合指數,采用有序樣本最優分割法和專家指數,綜合確定各等級閾值,繼而研判當年石榴果實的氣候品質優劣等級。

石榴氣候品質綜合指數 (M) 等級指標。特優等為M≥2.7,優等為2.3≤M<2.7,良為1.9≤M<2.3,一般為M<1.9。

2 結果與分析

2.1 氣候品質定性評價

表1 顯示,在2021 年棗莊石榴生長期間(11 月1 日至翌年10 月10 日),氣溫比常年偏高0.9 ℃,日照時數較常年偏少44.3 h,降水量比常年偏多79.4%,且降水主要集中在7 月下旬和8 月下旬。總體來看,2021 年棗莊石榴自落葉休眠到可摘成熟期間的平均氣溫偏高、日照時數偏少、降水量異常偏多,氣候條件總體適宜石榴品質提高;中期降水偏多且集中,利于果實發育,但果園土壤相對濕度偏高,易于病害發生,在一定程度上影響果實品質的提升。

表1 2021 年棗莊石榴生育期間各氣象因子及常年值

2.1.1 氣溫

由圖1 可見,落葉休眠期間,除11 月下旬至12 月中旬較常年偏低外,其他時間氣溫均偏高,特別是1 月中旬至2 月下旬氣溫,較常年偏高2.4～4.2 ℃。1 月上旬氣溫偏低3.8 ℃,其中極端最低氣溫為-14.8 ℃,且持續時間較長,對花芽造成部分凍害,降低開花數量,對坐果率有一定影響,但未對生長發育造成影響。由于1 月中旬到3月下旬氣溫持續偏高,萌芽期較去年提前3～5 d,較歷年提前4 d;4 月下旬到5 月中旬氣溫持續偏低,始花期在5 月17 日,接近常年;其他時間以偏高為主,9 月中旬至10 月上旬持續偏高對果型和糖分積累有利。

圖1 2021 年石榴生育期間逐旬平均氣溫與常年值變化

2.1.2 降水

由圖2 可見,與常年值相比,2021 年生長期間逐旬降水量表現為總量偏多、時空分布不均的特點。其中,落葉休眠前期 (11 月中、下旬)、萌芽前、中期 (3 月中旬至4 月上旬) 降水量偏多,對改善土壤墑情較有利;果實生長期間異常偏多,且7 月下旬和8 月下旬降水集中,造成果園土壤濕度過飽和,易引發病害,影響果實產量;果實生長后期略偏多的降水量,利于果實發育和水分含量提升。因此,從果實生長發育期對水分的需求看,2021 年降水總量基本滿足石榴果實品質因素對水分的需求。

圖2 2021 年石榴生育期間逐旬降水量與常年值變化

2.1.3 日照

由圖3 可見,生長期內日照時數總量偏少44.3 h,逐旬日照時數波動較大。總體來看,呈兩多兩少的變化,即落葉休眠期以偏多為主,萌芽展葉期以偏少為主;花期至幼果期以偏多為主,果實生長后期偏少。休眠期日照時數偏多有利于能量積累,花期至幼果期偏多利于提高坐果率;萌芽展葉期日照時數偏少增加了能量消耗,但與休眠期的能量積累相抵消,影響不明顯。果實生長后期,日照時數偏少對果實的二次膨大有不利影響。整體來看,2021 年日照時數能滿足石榴果實的生長需求,為棗莊石榴品質的提升奠定了基礎。

圖3 2021 年石榴生育期間逐旬日照時數與常年值的變化

綜上認為,氣候條件總體利于棗莊石榴特有品質的形成,其2021 年氣候品質綜合評定應為“優”。

2.2 氣候品質定量評價

利用2021 年各氣象要素實測值,根據石榴單果重、百粒重、可溶性固形物理化指標評價模型,綜合計算得到石榴氣候品質綜合指數 (M)。

單果重的石榴品質評價模型:

Y1=-67.08-7.334 2X11+11.302 9X12+5.026 5X13-10.552 6X14+5.628 4X15+17.487 6X16+3.138 8X17。

式中:X11為成熟期9 月中旬平均氣溫,X12、X13為9 月中旬、下旬日較差,X14、X15、X16為生長期6 月上、中、下旬平均氣溫,X17為6 月相對濕度。經計算得到,Y1=460.63。

百粒重的石榴品質評價模型:

Y2=33.636 5+0.030 2X21+0.016 9X22-0.021 7X23+0.066 8X24+1.306 1X25+0.443 7X26。

式中:X21、X22、X23為8 月中下旬和9 月上旬的降水量,X24、X25、X26為8 月中下旬和9 月上旬的平均氣溫,經計算得到,Y2=78.91。

可溶性固形物石榴品質評價模型:

Y3=16.948 4-0.314 7X31+0.228 6X32-0.011 4X33+0.005X34-0.006 6X35+0.039 1X36。

式中:X31、X32為9、10 月上旬平均日較差,X33、X34為9、10 月上旬的日照時數,X35、X36為9、10 月上旬的降水量,經計算得到,Y3=14.96。

石榴氣候品質綜合指數模型:

M=0.351 8Y1+0.316 1Y2+0.332 1Y3,經計算得到,M=2.67。

對比棗莊石榴氣候品質綜合指數等級閾值判定,2021 年10 月上旬采摘的棗莊石榴果實氣候品質,綜合評定為 “優” 級。采用本方法的評定結果,與2021 年10 月15 日山東省氣候中心組織召開的棗莊石榴氣候品質評價發布會的結論完全一致,表明本研究建立的評價體系可以作為評價棗莊石榴氣候品質評價的技術方法使用。

3 小結

利用定性和定量兩種方法推算出2021 年天氣氣候條件利于棗莊石榴特有品質的形成,其氣候品質綜合評定為 “優”,能客觀反映石榴氣候品質,為消費者提供可靠的科學參考。同時,氣候品質評價工作的開展也進一步提升了棗莊石榴品牌的知名度、美譽度和認可度,提高了市場競爭力,助推當地經濟發展。

大風、高溫、冰雹等天氣也會對石榴果實表面造成磨傷、日灼、雹傷等現象,這些果皮癥狀同樣會影響石榴分級,本研究暫未涉及。