青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型的構(gòu)建與驗(yàn)證

孫恩虹 張建平 張凱 童建川 蘇家奎 葉坤

摘要：【目的】研究關(guān)鍵生育期氣象條件對(duì)青花椒品質(zhì)的影響，并構(gòu)建青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型，為青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估及區(qū)域優(yōu)勢(shì)氣候資源開(kāi)發(fā)利用等提供技術(shù)支撐。【方法】以青花椒品種九葉青為試驗(yàn)材料，于2015—2020年分別在重慶地區(qū)11個(gè)花椒主產(chǎn)區(qū)選擇代表性花椒園3～5個(gè)取樣，測(cè)定青花椒品質(zhì)指標(biāo);采用相關(guān)分析法篩選出影響青花椒揮發(fā)油、麻味素和硒含量等品質(zhì)指標(biāo)的主要?dú)庀笠蜃樱庀笠蜃优c青花椒品質(zhì)指標(biāo)的回歸模型;利用模型推算出不同花椒品質(zhì)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的氣象因子閾值，利用層次分析法構(gòu)建青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型;以未參與建模的品質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型?！窘Y(jié)果】影響青花椒氣候品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵氣象因子為果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)（X1）、累計(jì)降水量（X2）、氣溫日較差（X3）、≥85%高濕日數(shù)（X4），采收期的日照時(shí)數(shù)（X5）、累計(jì)降水量（X6）、氣溫日較差（X7）和雨日數(shù)（X8），采用層次分析法確定評(píng)估模型中各氣象因子的權(quán)重系數(shù)分別為0.19、0.06、0.17、0.13、0.07、0.19、0.06和0.13，青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型為：ICQ=0.19X1+0.06X2+0.17X3+0.13X4+0.07X5+0.19X6+0.06X7+0.13X8。青花椒氣候品質(zhì)劃分為特優(yōu)、優(yōu)、良和一般4個(gè)等級(jí)，評(píng)估指數(shù)（ICQ）相應(yīng)閾值為ICQ≥0.85、0.75≤ICQ<0.85、0.65≤ICQ<0.75、ICQ<0.65?；谠u(píng)估模型，對(duì)2020年重慶江津幾江地區(qū)青花椒氣候品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估分析，評(píng)估指數(shù)為0.91，判定為特優(yōu)等級(jí)，與花椒園現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)結(jié)果相符?！窘Y(jié)論】研究建立的評(píng)估方法和指標(biāo)能客觀反映青花椒的品質(zhì)等級(jí)，可應(yīng)用于青花椒生產(chǎn)的氣象條件適宜度服務(wù)和花椒采收期預(yù)報(bào)服務(wù)。

關(guān)鍵詞： 青花椒;氣候品質(zhì);氣象因子;評(píng)估模型

中圖分類(lèi)號(hào)： S573;S162.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）07-1942-10

Establishment and validation of elevation model of climate quality for Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc

SUN En-hong1，2， ZHANG Jian-ping3*， ZHANG Kai1，TONG Jian-chuan4，

SU Jia-kui4， YE Kun1

（1Jiangjin Modern Agrometeorology Experimental Station of Chongqing， Chongqing? 402260， China;

2Jiangjin Meteorological Bureau of Chongqing，? Chongqing? 402260， China; 3Chongqing Institute

of Meteorological Sciences， Chongqing? 401147，? China; 4Jiangjin Agriculture and Rural

Affairs Committee of Chongqing， Chongqing? 402260， China）

Abstract：【Objective】The effects of meteorological conditions during the key growth period on quality of Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc were researched and the evaluation model of climate quality for Z. schinifolium was established， in order to provide technical support for climate quality evaluation for Z. schinifolium and exploitation and utilization of regional climate resources. 【Method】Took Jiuyeqing Z. schinifolium as material，samples were collected at major producing districts in Chongqing during 2015-2020. Three to five orchards were selected in each district. Quality indexes were tested for Z. schinifolium. Correlation analysis were used to screen climate factors that influenced volatile oil， amide compounds and selenium of Z. schinifolium. Regression model was established by climate factor and quality index. The threshold of climate factors corresponding to the Z. schinifolium quality and classification criteria for climatic conditions of Z. schinifolium were also determined by regression model. Analytical hierarchy process（AHP） were used to establish the evaluation model. To predict the effects of the evaluation model by using the other samples that were not included in the model development. 【Result】There were eight key climate factors that reflected the climate quality of Z. schinifolium， which were sunshine duration（X1）， cumulative precipitation（X2）， daily temperature range（X3）， ≥85% humidity days du-ring the fruit formation period（X4） and sunshine duration（X5）， cumulative precipitation（X6）， daily temperature range（X7）， rainy days（X8） during picking period. The weight coefficients of climate factors were 0.19， 0.06， 0.17， 0.13， 0.07， 0.19， 0.06，0.13，respectively. The climate quality evaluation model of Z. schinifolium was ICQ=0.19X1+0.06X2+0.17X3+0.13X4+0.07X5+0.19X6+0.06X7+0.13X8. The climate quality of Z. schinifolium were divided into 4 grades： extra excellent， excellent，good and normal. The thresholds of evaluation indexes（ICQ） wereICQ≥0.85，0.75≤ICQ<0.85，0.65≤ICQ<0.75 and ICQ<0.65. Based on the model，the comprehensive index of climate quality of Z. schinifolium picked in Jijiang，Jiangjin District，Chongqing in 2020 was 0.91，which was judged as extra excellent and consistent with actual conditions in sampling sites. 【Conclusion】The established evaluation methods and indicators can objectively reflect the quality grade of Z. schinifolium，they can be applied to serve in climate conditions suitability of Z. schinifolium production and harvest forecast of Z. schinifolium.

Key words： Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc; climate quality; climate factor; evaluation model

Foundation item： Innovation and Development Project of China Meterological Administration（CXFZ202 1J68）

0 引言

【研究意義】青花椒（Zanthoxylum schinifolium Sieb. et Zucc）屬蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum L.）落葉植物，因果實(shí)成熟后為青色而得名，是著名的香料和油料樹(shù)種，廣泛栽培于我國(guó)西南地區(qū)（姚佳和蒲彪，2010;程敏等，2016）。目前，西南地區(qū)主栽的九葉青花椒被全國(guó)多個(gè)地區(qū)引種，已成為鄉(xiāng)村振興的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。但花椒品質(zhì)優(yōu)劣與氣象條件密不可分，即便是同種花椒品種，由于其生長(zhǎng)時(shí)的光照時(shí)間和降水情況不同，其揮發(fā)油和麻味素等品質(zhì)成分也不相同（韓若梅等，2017）。因此，開(kāi)展青花椒氣候品質(zhì)研究對(duì)提高區(qū)域氣候資源利用，提升農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。【前人研究進(jìn)展】目前，國(guó)內(nèi)已有大量學(xué)者采用多元回歸和層次分析等方法針對(duì)葡萄（張曉煜等，2007）、茶葉（金志鳳等，2015）、沙田柚（梁敏妍等，2019）、柑橘（謝遠(yuǎn)玉等，2019）和油茶（江滌非等，2021）等特色經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行了農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評(píng)估研究。在花椒品質(zhì)與氣候關(guān)系方面也有學(xué)者開(kāi)展了基礎(chǔ)研究。李智杰等（2006）應(yīng)用因子分析法對(duì)全國(guó)10個(gè)花椒主產(chǎn)地的環(huán)境因子進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)花椒產(chǎn)地的溫度狀況和降水量等氣象條件對(duì)花椒品質(zhì)的影響較大。孫玉蓮等（2014）采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，利用歷史花椒觀測(cè)資料，研究甘肅臨夏地區(qū)影響花椒生長(zhǎng)的關(guān)鍵生育期及主要?dú)庀笠蜃?，建立臨夏地區(qū)花椒各生育期時(shí)空動(dòng)態(tài)氣候預(yù)測(cè)模型。杜晉城等（2015）調(diào)查不同海拔靈山正路椒的物候期、品質(zhì)及產(chǎn)量變化，發(fā)現(xiàn)花椒物候期隨海拔升高而延遲，品質(zhì)和產(chǎn)量在1800～2600 m內(nèi)與海拔呈正相關(guān)。劉麗等（2017）基于花椒農(nóng)業(yè)氣象平行觀測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了武都花椒生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期和影響其生長(zhǎng)的關(guān)鍵氣象要素，在確定適宜性區(qū)劃指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合GIS技術(shù)建立武都山區(qū)花椒氣候適宜性區(qū)劃。廖要明和楊文平（2019）對(duì)鳳縣花椒生產(chǎn)的氣候條件和主要?dú)庀鬄?zāi)害進(jìn)行系統(tǒng)分析，構(gòu)建花椒生產(chǎn)的氣候影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域花椒生產(chǎn)的氣候生態(tài)適應(yīng)性定量評(píng)估。張群等（2020）采用化學(xué)分析方法測(cè)定獅子頭、美鳳椒和秦安1號(hào)花椒葉片的黃酮含量，發(fā)現(xiàn)花椒葉總黃酮存在顯著的季節(jié)變化和年際變化，同時(shí)花椒葉總黃酮含量與日照百分率、降水量和空氣濕度顯著相關(guān)，與當(dāng)月的日照百分率呈負(fù)相關(guān)，與上月的降水量和當(dāng)月的空氣濕度呈正相關(guān)?？梢?jiàn)，建立氣象條件與果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的量化關(guān)系是開(kāi)展氣候品質(zhì)評(píng)估工作的基礎(chǔ)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前對(duì)影響花椒產(chǎn)量和品質(zhì)的主要?dú)庀髼l件的響應(yīng)關(guān)系研究雖有涉及，但研究甚少且深度不夠，特別是西南地區(qū)針對(duì)因年際間氣候條件差異引起的花椒品質(zhì)優(yōu)劣的定量評(píng)估鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于重慶青花椒主產(chǎn)區(qū)（縣）不同年份的青花椒品質(zhì)檢測(cè)資料和同期氣象資料，利用相關(guān)分析法、層次分析法和加權(quán)求和法研究青花椒主要品質(zhì)指標(biāo)與氣象要素的關(guān)系，構(gòu)建青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型，以期更好地為青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估及區(qū)域優(yōu)勢(shì)氣候資源開(kāi)發(fā)利用等提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1. 1 研究資料

1. 1. 1 青花椒品質(zhì)資料 供試青花椒品種為九葉青，該品種最早發(fā)現(xiàn)于重慶市江津區(qū)先鋒鎮(zhèn)，是目前我國(guó)栽培面積最大的青花椒品種和最重要的花椒資源之一（徐潔，2007）。青花椒品質(zhì)生化指標(biāo)主要包括揮發(fā)油和麻味素（余曉琴等，2009b;薛小輝和蒲彪，2013）等。其中，揮發(fā)油指青花椒果皮中具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾出來(lái)且與水不相混溶的揮發(fā)性油狀物質(zhì)的總和（唐課文等，2003），是青花椒香氣的主要成分;麻味素由一類(lèi)不飽和脂肪族酰胺組成，是青花椒麻味的主要來(lái)源（劉雄等，2004）;此外，由于江津土壤富硒，所產(chǎn)青花椒果實(shí)中還富含對(duì)人體健康有益的硒元素，因此將青花椒硒含量作為一項(xiàng)重要的花椒品質(zhì)指標(biāo)。

本研究所用青花椒品質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)自2015—2020年重慶地區(qū)11個(gè)花椒主產(chǎn)區(qū)（縣）（江津、酉陽(yáng)、豐都、奉節(jié)、南川、銅梁、永川、璧山、合川、潼南和涪陵）的檢測(cè)資料。每個(gè)區(qū)（縣）選擇代表性花椒園3～5個(gè)，為保證樣本的均一性，同一椒園按東、南、西、北4個(gè)方位各選定花椒樹(shù)2株，共8株，每株花椒樹(shù)上選取不同方位的果穗，每個(gè)樣本3個(gè)重復(fù)。供試九葉青花椒樹(shù)樹(shù)齡均為5～6年，管理水平中上，平均產(chǎn)量11250～15000 kg/ha，屬當(dāng)?shù)卣．a(chǎn)量水平。青花椒揮發(fā)油含量參考《中華人民共和國(guó)藥典法》（一部）附錄中揮發(fā)油測(cè)定法（甲法）測(cè)定;麻味素含量參考DB 50/T 321—2009《花椒麻味物質(zhì)的檢測(cè)方法 高效液相色譜法》測(cè)定;硒含量參考GB 5009.93—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中硒的測(cè)定》中的原子熒光光譜法測(cè)定。此外，青花椒氣候品質(zhì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還參考GB/T? 30391—2013《花椒》、GB/T 30385—2013《香辛料和調(diào)味品》、LY/T 1652—2005《花椒質(zhì)量等級(jí)》、LY/T? 2042—2012《九葉青花椒豐產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程》、QX/T 486—2019《農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》和DBS 50/003—2014《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 保鮮花椒》等6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

1. 1. 2 氣象資料 氣象資料使用花椒樣本對(duì)應(yīng)的區(qū)域氣象站數(shù)據(jù)，包括2015—2020年花椒關(guān)鍵生育期內(nèi)的氣溫、降水量、空氣濕度、雨日數(shù)和日照時(shí)數(shù)。評(píng)估所用氣象資料為江津區(qū)2020年區(qū)域站氣象觀測(cè)資料。由于影響青花椒品質(zhì)的溫度、水分、光照和濕度等參與建模的氣象要素的量級(jí)不同，本研究參照常規(guī)農(nóng)業(yè)氣象條件定量化等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（孫秀邦等，2017），建模前對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，將各氣象因子統(tǒng)一劃分為4個(gè)等級(jí)，分別賦予0.4～1.0的數(shù)值。4個(gè)等級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn)如下：

Mi=[1.0? ?Ti01≤Xi≤Ti020.8? ?Ti11≤XiTi22] （1）

式中，Mi為影響青花椒品質(zhì)的第i個(gè)氣候品質(zhì)指標(biāo);Xi為氣象因子的實(shí)測(cè)值;Ti01和Ti02分別為青花椒氣候品質(zhì)特優(yōu)時(shí)氣象因子的下限值和上限值;Ti11和Ti12分別為青花椒氣候品質(zhì)優(yōu)時(shí)氣象因子的下限值和上限值;Ti21和Ti22分別為青花椒氣候品質(zhì)良時(shí)氣象因子的下限值和上限值;如果氣象因子低于Ti21或高于Ti22，則青花椒氣候品質(zhì)一般。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 青花椒氣候品質(zhì)等級(jí)劃分 結(jié)合區(qū)域氣候特征及青花椒的果實(shí)特性（趙志峰，2018;孫恩虹等，2019），參考LY/T 1652—2005《花椒質(zhì)量等級(jí)》中花椒品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、DBS 50/003—2014《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 保鮮花椒》、DB 50/T 705—2016《富硒農(nóng)產(chǎn)品》、相關(guān)文獻(xiàn)（余曉琴等，2009b）以及花椒生產(chǎn)相關(guān)的氣象和農(nóng)業(yè)專(zhuān)家依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中氣象因子對(duì)花椒生長(zhǎng)的影響提出的青花椒分級(jí)意見(jiàn)（馬力文等，2018），將青花椒揮發(fā)油、麻味素和硒含量分為4個(gè)等級(jí)（表1）。

1. 2. 2 青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型的構(gòu)建方法 每個(gè)區(qū)（縣）選擇7～8個(gè)樣本共78份樣本用于建立模型。首先，運(yùn)用Pearson簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)（黃娟等，2018）將青花椒揮發(fā)油、麻味素和硒含量等檢測(cè)數(shù)據(jù)分別與青花椒品質(zhì)形成關(guān)鍵生育期即果實(shí)膨大期（4月上旬—5月下旬）和采收期（6月上旬—7月中旬）內(nèi)的日照時(shí)數(shù)、降水量、氣溫日較差、≥85%高濕日數(shù)和降水日數(shù)等氣象因子分別進(jìn)行相關(guān)分析，篩選出通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的氣象因子。然后，分別研究揮發(fā)油、麻味素、硒含量與相關(guān)顯著的氣象因子的線(xiàn)性、非線(xiàn)性關(guān)系（馬力文等，2018），選擇通過(guò)R檢驗(yàn)且對(duì)青花椒品質(zhì)形成具有生物學(xué)意義的氣象因子，建立不同品質(zhì)指標(biāo)與氣象因子的關(guān)系模型，并利用模型推算出影響青花椒品質(zhì)各氣象因子的閾值，進(jìn)而劃分青花椒氣候品質(zhì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；谇嗷ń饭麑?shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中各氣象因子對(duì)品質(zhì)的影響程度，利用層次分析法定量計(jì)算，確定各相關(guān)性顯著氣象因子的權(quán)重系數(shù)、果實(shí)膨大期氣候品質(zhì)指數(shù)（m1）和采收期氣候品質(zhì)指數(shù)（m2），分別由相應(yīng)關(guān)鍵品質(zhì)因素的加權(quán)和構(gòu)成，即式（2）：

mi=[m1=j=14ajyjm2=j=58bjyj] （2）

式中，aj、bj分別為果實(shí)膨大期氣候品質(zhì)指數(shù)和采收期氣候品質(zhì)指數(shù)各關(guān)鍵氣象因子的權(quán)重系數(shù)，由層次分析法（AHP）確定（劉遵春等，2006）。yj為各關(guān)鍵氣象因子。

最后，按照QX/T 486—2019《農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》，采用加權(quán)指數(shù)求和方法，建立青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型為：

ICQ=[i=1naimi] （3）

式中，ICQ為氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù);n為氣候品質(zhì)評(píng)估指標(biāo)的數(shù)量;αi為氣候品質(zhì)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重。

根據(jù)氣候品質(zhì)指數(shù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合青花椒生產(chǎn)實(shí)際，將青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一劃分為4個(gè)等級(jí)，分別為特優(yōu)（1級(jí)）、優(yōu)（2級(jí)）、良（3級(jí)）和一般（4級(jí)）。

1. 2. 3 青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型檢驗(yàn) 為檢驗(yàn)該評(píng)估方法的適應(yīng)性，在青花椒主產(chǎn)區(qū)（縣）各選擇2～3個(gè)未參與建模的樣本，共29個(gè)樣本用于模型檢驗(yàn)。對(duì)花椒檢測(cè)樣本及對(duì)應(yīng)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估檢驗(yàn)，將計(jì)算的氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)按照分類(lèi)閾值進(jìn)行品質(zhì)等級(jí)歸類(lèi)，并與各年份對(duì)應(yīng)取樣地點(diǎn)的實(shí)測(cè)值對(duì)應(yīng)的實(shí)際等級(jí)對(duì)比驗(yàn)證其合理性。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

利用SAS v8對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析，采用yaahp進(jìn)行層次分析，用SigmaPlot 14.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 青花椒品質(zhì)指標(biāo)

由圖1可知，青花椒揮發(fā)油含量在5.6～7.1 mL/100 g，可見(jiàn)，青花椒揮發(fā)油指標(biāo)高于優(yōu)等標(biāo)準(zhǔn);麻味素含量為14.8～18.8 mg/g，高于四川和云南等地的青花椒（余曉琴等，2009b）;依據(jù)DB 50/T 705—2016《富硒農(nóng)產(chǎn)品》硒含量在0.020～1.000 mg/kg有益于人體健康，2015—2020年青花椒果實(shí)中硒含量為0.050～0.120 mg/kg，硒含量符合富硒農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。青花椒品質(zhì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，青花椒風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)俱佳，與實(shí)際情況相吻合。但由于年際間氣象條件差別較大，導(dǎo)致青花椒品質(zhì)年際間存在明顯差異，2020年揮發(fā)油含量最高，2018年麻味素含量最高，2017年硒含量最高。

2. 2 影響青花椒品質(zhì)關(guān)鍵氣象因子的選取

利用青花椒揮發(fā)油、麻味素、硒含量品質(zhì)檢測(cè)資料和各年份對(duì)應(yīng)站點(diǎn)氣象資料進(jìn)行相關(guān)分析，篩選出相關(guān)性通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的8個(gè)氣象因子，其中青花椒果實(shí)膨大期累計(jì)降水量對(duì)揮發(fā)油和硒含量均有顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）影響。如表2表示，青花椒揮發(fā)油含量與果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量和氣溫日較差呈極顯著或顯著正相關(guān)，即果實(shí)膨大期充足的日照、充沛的降水與較大的氣溫日較差均有利于揮發(fā)油的積累;揮發(fā)油含量與采收期的累計(jì)降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明過(guò)多的雨水會(huì)導(dǎo)致青花椒含水量過(guò)高，且降水天氣影響青花椒采收，導(dǎo)致油腺破裂，色澤變暗，嚴(yán)重影響花椒品質(zhì)。青花椒麻味素含量與果實(shí)膨大期≥85%高濕日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，高濕日數(shù)多會(huì)導(dǎo)致青花椒銹病和斑點(diǎn)病等病害發(fā)生發(fā)展，影響青花椒外觀及麻味素等物質(zhì)含量，與生產(chǎn)實(shí)際相符;此外，麻味素含量與采收期的雨日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與采收期的日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差呈極顯著正相關(guān)，采收前期青花椒未完全成熟，充足的光熱資源可促進(jìn)麻味素等物質(zhì)的進(jìn)一步積累。青花椒硒含量與果實(shí)膨大期的累計(jì)降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)，即青花椒硒含量積累主要在果實(shí)膨大期，降水過(guò)多可能影響青花椒對(duì)硒的吸收，與潘文杰等（2006）的研究結(jié)果一致。植物對(duì)礦質(zhì)元素的需求量與其生物量密切相關(guān)，且植物對(duì)硒的吸收有一定飽和現(xiàn)象（管文文等，2018），花椒果實(shí)膨大期果實(shí)快速膨大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量積累，所以采收期植物硒的吸收變化不大。因此，關(guān)鍵生育期內(nèi)充足的光照、較大的氣溫日較差、適宜的降水，以及較少的≥85%高濕日數(shù)和雨日數(shù)對(duì)青花椒最終優(yōu)良品質(zhì)的形成較有利。

2. 3 青花椒各品質(zhì)與氣象條件的關(guān)系

2. 3. 1 揮發(fā)油與氣象條件的關(guān)系 將各取樣點(diǎn)揮發(fā)油檢測(cè)數(shù)據(jù)與其果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量、氣溫日較差以及采收期的累計(jì)降水量等通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的氣象因子進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)擬合方程，揮發(fā)油含量與果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差均呈線(xiàn)性關(guān)系，日照時(shí)數(shù)增加50 h，揮發(fā)油含量約增加1.20 mL/100 g，日較差提高1 ℃，揮發(fā)油含量增加0.97 mL/100 g。揮發(fā)油含量與果實(shí)膨大期的累計(jì)降水量呈對(duì)數(shù)關(guān)系，揮發(fā)油含量隨累計(jì)降水量的增加而升高，當(dāng)降水量由200 mm增加到300 mm時(shí)，揮發(fā)油含量增加1.16 mL/100 g。青花椒揮發(fā)油含量與采收期的累計(jì)降水量呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系，降水量增加100 mL，揮發(fā)油含量降低1.80 mL/100 g。因此，揮發(fā)油的積累需要果實(shí)膨大期有充足的溫光水資源，增強(qiáng)青花椒光合作用，提高光合產(chǎn)物凈積累，采收期的降水量不宜過(guò)多。

2. 3. 2 麻味素與氣象條件的關(guān)系 將各取樣點(diǎn)麻味素檢測(cè)數(shù)據(jù)與其果實(shí)膨大期的≥85%高濕日數(shù)，采收期日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差和雨日數(shù)等通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的氣象因子進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可看出，麻味素含量與果實(shí)膨大期的≥85%高濕日數(shù)呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系，≥85%高濕日數(shù)每增加10 d，麻味素含量約降低3.16 mg/g。青花椒麻味素含量與采收期的日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差均呈線(xiàn)性關(guān)系，日照時(shí)數(shù)增加20 h，麻味素含量約增加1 mg/g;氣溫日較差提高1 ℃，麻味素含量增加2.491 mg/g。青花椒麻味素含量與采收期的雨日數(shù)呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系，雨日數(shù)增加2 d，麻味素含量降低1 mg/g。因此，青花椒采收期更需要晴好少雨天氣。

2. 3. 3 硒與氣象條件的關(guān)系 選擇與硒含量極顯著相關(guān)的果實(shí)膨大期累計(jì)降水量與硒含量進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可看出，青花椒果實(shí)中的硒含量與果實(shí)膨大期的累計(jì)降水量呈對(duì)數(shù)關(guān)系，當(dāng)降水量由359.30 mm增加到391.69 mm時(shí)，硒含量減少0.015 mg/kg，即果實(shí)膨大期雨水過(guò)多不利于青花椒硒含量的積累和轉(zhuǎn)化。

2. 4 青花椒氣候品質(zhì)等級(jí)劃分

2. 4. 1 青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型中氣象指標(biāo)的分級(jí)賦值 根據(jù)青花椒品質(zhì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1），利用青花椒揮發(fā)油、麻味素和硒含量等品質(zhì)指標(biāo)與氣象因素的回歸方程（表3～表5），反推出與青花椒品質(zhì)相對(duì)應(yīng)的氣象因子閾值（表6）。依據(jù)表6中氣象指標(biāo)的等級(jí)，分別賦予0.4～1.0的數(shù)值，將氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。由表6可見(jiàn)，優(yōu)等級(jí)的青花椒一般要求果實(shí)膨大期氣溫日較差在7.7 ℃以上為佳，日照時(shí)數(shù)在147.0 h以上，利于揮發(fā)油和麻味素積累，品質(zhì)更好。此時(shí)，葉片光合作用旺盛，葉面水分蒸發(fā)量大，需要充足的水分;相反，雨水過(guò)多，日照過(guò)少，濕度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致硒積累量減少，麻味降低，因此該階段高濕日數(shù)少于23 d，累計(jì)降水量126.90～391.69 mm，更有利于青花椒優(yōu)良品質(zhì)形成。青花椒一般在6月初陸續(xù)進(jìn)入采收期，采收前期麻味素含量得到進(jìn)一步積累，保障青花椒優(yōu)良品質(zhì)的采收期氣候條件要求是多晴朗天氣，日照時(shí)數(shù)大于等于142.0 h，雨日少于30 d，晝夜溫差大于6.7 ℃。

2. 4. 2 氣候品質(zhì)構(gòu)成因素權(quán)重系數(shù)的確定

2. 4. 2. 1 氣候品質(zhì)綜合指數(shù)的權(quán)重系數(shù) 由相關(guān)分析篩選出影響青花椒品質(zhì)的8個(gè)氣象因子，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。根據(jù)青花椒生長(zhǎng)發(fā)育特性，即品質(zhì)指標(biāo)主要在果實(shí)膨大期和采收期形成，再結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)（張玉榮等，2021），利用yaahp層次分析法，確定花椒果實(shí)膨大期和采收期氣象指數(shù)的權(quán)重分別為0.55和0.45，如式（4）所示。

ci=[0.55、0.45]? ?（4）

2. 4. 2. 2 氣候品質(zhì)指數(shù)構(gòu)成因素的權(quán)重系數(shù) 根據(jù)關(guān)鍵生育期各氣象要素對(duì)青花椒揮發(fā)油、麻味素和硒含量的影響程度，結(jié)合專(zhuān)家知識(shí)，對(duì)果實(shí)膨大期的4個(gè)氣象因素構(gòu)造判斷矩陣。模型判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)結(jié)果<0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，說(shuō)明本研究所構(gòu)造的判斷矩陣中各影響因子的相互關(guān)系較一致。經(jīng)計(jì)算，果實(shí)膨大期日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量、氣溫日較差和≥85%高濕日數(shù)的權(quán)重向量如式（5）。

aj=[0.35、0.11、0.31、0.24]? （5）

同理，構(gòu)造采收期氣象因素判斷矩陣，模型判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)結(jié)果<0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算，果實(shí)采收期日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量、氣溫日較差和雨日數(shù)的權(quán)重向量如式（6）。

bj=[0.16、0.42、0.13、0.29] （6）

綜合式（4）、（5）和（6），得到青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型為：ICQ=0.19X1+0.06X2+0.17X3+0.13X4+0.07X5+0.19X6+0.06X7+0.13X8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （7）

式中，X1～X4分別為花椒果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量、氣溫日較差和≥85%高濕日數(shù)，X5～X8分別為花椒采收期的日照時(shí)數(shù)、累計(jì)降水量、氣溫日較差和雨日數(shù)。

2. 5 青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型的驗(yàn)證

為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑u(píng)估效果，選用2015—2020年未參與建模的29份青花椒檢測(cè)樣本，按照青花椒品質(zhì)分類(lèi)閾值，分別將實(shí)測(cè)的每項(xiàng)品質(zhì)要素按照4個(gè)等級(jí)歸類(lèi)（表1）。同時(shí)，對(duì)青花椒樣本對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的氣象因子進(jìn)行分級(jí)賦值（表6），將氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理;再利用模型估算青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)，并進(jìn)行氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)等級(jí)分類(lèi)（表7）。結(jié)果表明，揮發(fā)油、麻味素和硒含量實(shí)測(cè)結(jié)果的等級(jí)劃分與氣候品質(zhì)評(píng)估等級(jí)變化趨勢(shì)基本一致，有2個(gè)樣本將2級(jí)估算為1級(jí)，有1個(gè)樣本將1級(jí)估算為2級(jí)（圖2），評(píng)估模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率為89.7%?？傮w來(lái)看，該評(píng)估方法和指標(biāo)能客觀反映青花椒的品質(zhì)等級(jí)，對(duì)品質(zhì)等級(jí)的評(píng)定效果較好。

2. 6 青花椒氣候品質(zhì)模型的實(shí)際應(yīng)用效果分析

應(yīng)用構(gòu)建的青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型，結(jié)合區(qū)域站2020年4月6日—7月15日的逐日氣溫（最高、最低氣溫）、日照時(shí)數(shù)、空氣相對(duì)濕度、降水量和雨日數(shù)等觀測(cè)資料，分析評(píng)估2020年青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)。以花椒種植區(qū)位上有代表性的江津幾江地區(qū)為例，用江津幾江站2020年氣象觀測(cè)資料計(jì)算，得到江津幾江地區(qū)青花椒氣象條件適宜度評(píng)估指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表8。

將表8各氣候品質(zhì)指標(biāo)代入氣候品質(zhì)評(píng)估模型，得到江津幾江地區(qū)2020年青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)（ICQ）為：ICQ=1.0×0.19+1.0×0.06+1.0×0.17+1.0×0.13+0.8×0.07+0.8×0.19+0.8×0.06+0.8×0.13=0.91。? 同理，分別計(jì)算江津其他種植區(qū)域的青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)，經(jīng)計(jì)算得到氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)的平均值為0.91，根據(jù)青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估指數(shù)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，得到2020年青花椒氣候品質(zhì)等級(jí)為特優(yōu)。2020年4月6日—5月31日為青花椒果實(shí)膨大期，氣溫日較差為8.7～11.0 ℃，較大的晝夜溫差有利于花椒果實(shí)的快速膨大及揮發(fā)油、麻味素和硒的積累與轉(zhuǎn)化;日照時(shí)數(shù)274.1 h，較充足，對(duì)果實(shí)的膨大和品質(zhì)形成較有利;累計(jì)降水量171.5～333.1 mm，≥85%高濕日數(shù)8 d，雨量充沛但并不過(guò)多，雨日數(shù)適中，總體有利于花椒果實(shí)品質(zhì)的形成，但不會(huì)導(dǎo)致花椒銹病和斑點(diǎn)病等病害發(fā)生，從而影響花椒果實(shí)外觀及揮發(fā)油和麻味素的含量。2020年6月1日—7月15日為采收期，日照時(shí)數(shù)137.2 h，氣溫日較差6.4～8.8 ℃，對(duì)花椒光合產(chǎn)物后期積累無(wú)不利影響;累計(jì)降水量352.6～635.1 mm，雨日數(shù)24～31 d，降水量偏多，對(duì)花椒的采收略有影響，但對(duì)青花椒果實(shí)品質(zhì)的形成無(wú)明顯影響。綜合上述分析結(jié)果，結(jié)合氣象資料、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查和企業(yè)品質(zhì)檢查結(jié)果，整體認(rèn)為2020年青花椒生長(zhǎng)期間的氣候條件有利于其品質(zhì)的形成，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況較一致。

3 討論

花椒果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，氣溫、日照時(shí)數(shù)和空氣濕度等氣象要素對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著影響（樊惠芳等，2004;張奇等，2018）。分析重慶青花椒主產(chǎn)區(qū)連續(xù)6年的青花椒品質(zhì)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)氣象要素的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)青花椒不同品質(zhì)指標(biāo)受氣象要素影響的關(guān)鍵時(shí)期不同，其中，揮發(fā)油在果實(shí)膨大期達(dá)到顯著影響的氣象因子多于采收期，表明前期氣象條件對(duì)揮發(fā)油影響更大，溫光資源不足和水分過(guò)少會(huì)影響花椒揮發(fā)油的積累和轉(zhuǎn)化;麻味素在采收期達(dá)到顯著影響的氣象因子多于果實(shí)膨大期，特別是日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差對(duì)花椒麻味素形成仍有一定影響，與余曉琴等（2009a）研究發(fā)現(xiàn)花椒麻味素含量的峰值出現(xiàn)時(shí)間晚于揮發(fā)油的結(jié)論相符，即花椒麻味素在采收期還要完成進(jìn)一步的積累，后期陰雨寡照等氣象條件會(huì)影響麻味素含量;硒含量的關(guān)鍵期是果實(shí)膨大期，與潘文杰等（2016）研究發(fā)現(xiàn)作物硒含量積累主要集中在生長(zhǎng)發(fā)育中期的結(jié)論一致。

不同氣象要素對(duì)花椒果實(shí)品質(zhì)影響程度不同，其中青花椒果實(shí)膨大期的日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差，采收期累計(jì)降水量對(duì)青花椒品質(zhì)影響最大，其權(quán)重分別為0.19、0.17和0.19，其次是果實(shí)膨大期的高濕日數(shù)、采收期的雨日數(shù)，其權(quán)重系數(shù)均為0.13;果實(shí)膨大期的累計(jì)降水量，采收期的日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差對(duì)青花椒品質(zhì)的影響相對(duì)較小，其權(quán)重分別為0.06、0.07和0.06。在果實(shí)膨大期，不僅光照和氣溫日較差影響花椒品質(zhì)形成，而且降水的多寡和≥85%高濕日數(shù)也會(huì)影響花椒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，降水過(guò)少不利于花椒光合作用形成揮發(fā)油;相反降水過(guò)多，影響花椒根系活力且土壤有效硒有一定損失，不利于花椒對(duì)硒的吸收和積累（潘文杰等，2016）。

本研究基于花椒氣候品質(zhì)指標(biāo)，采取易于獲取資料的氣象要素，利用層次分析法和加權(quán)求和法，同時(shí)結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)與花椒生產(chǎn)實(shí)際，從而構(gòu)建青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型，可反映年際間氣候變化對(duì)花椒品質(zhì)產(chǎn)生的影響，突破了傳統(tǒng)定性描述花椒品質(zhì)的方法，實(shí)現(xiàn)了從氣象學(xué)角度對(duì)花椒品質(zhì)等級(jí)的量化評(píng)估，可為年份花椒評(píng)級(jí)提供參考依據(jù)，有助于提升花椒氣候品質(zhì)和品牌內(nèi)涵。青花椒氣候品質(zhì)評(píng)估模型是結(jié)合青花椒生長(zhǎng)的地理氣候特點(diǎn)和實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求而設(shè)計(jì)，引入了花椒果實(shí)硒含量作為花椒品質(zhì)指標(biāo)之一，在作物氣候品質(zhì)評(píng)估方面具有一定的創(chuàng)新性，應(yīng)在實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)、修正、補(bǔ)充和完善。

4 結(jié)論

氣候品質(zhì)評(píng)估結(jié)果將青花椒劃分為特優(yōu)、優(yōu)、良好、一般4個(gè)等級(jí)，符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際，對(duì)椒農(nóng)提高青花椒的商品價(jià)值具有積極意義。同時(shí)，明確了適宜花椒品質(zhì)形成各氣象指標(biāo)的適宜度值，研究結(jié)果不僅可應(yīng)用于青花椒氣候品質(zhì)的評(píng)估，還可進(jìn)一步開(kāi)展研究訂正指標(biāo)，運(yùn)用于青花椒生產(chǎn)的氣象條件適宜度服務(wù)和花椒采收期預(yù)報(bào)服務(wù)。

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（責(zé)任編輯 麻小燕）