遼寧南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)方法及應(yīng)用

胡春麗，李榮平，焦 敏，王 婷，王婉昭，周 斌

（1.遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心，遼寧 沈陽110016；2.中國(guó)氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，遼寧 沈陽110016）

南果梨是遼寧特有的地方優(yōu)良品種，主產(chǎn)于鞍山、遼陽兩市和阜新、朝陽部分縣區(qū)。其中，鞍山市是南果梨的發(fā)源地和主要產(chǎn)區(qū)，栽培面積2.73 hm2，產(chǎn)量22×104t，年產(chǎn)值6億元左右[1]。南果梨生長(zhǎng)發(fā)育與氣候條件密切相關(guān)，果品的品質(zhì)與氣溫、降水、光照、日較差等氣象要素關(guān)系密切。遼寧省屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣象因子年際變化較大，對(duì)南果梨品質(zhì)產(chǎn)生影響。

基于年際氣象條件的差異對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，是增加果實(shí)附加值的有效途徑之一[2-7]。近些年，氣象部門針對(duì)本地特色農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)開展了大量研究工作，已對(duì)優(yōu)質(zhì)茶葉、臍橙、蘋果、獼猴桃等作物進(jìn)行了氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)[8-19]，提升了區(qū)域特色農(nóng)作物的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本研究利用鞍山海城南果梨區(qū)域氣象站氣象資料，選取氣候適宜性區(qū)劃、生長(zhǎng)期氣候資源、氣象災(zāi)害作為南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了遼寧省南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，并對(duì)2018年鞍山市海城地區(qū)的王石鎮(zhèn)天鷹果園南果梨進(jìn)行實(shí)例分析，以期為遼寧南果梨果實(shí)氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)、區(qū)域優(yōu)勢(shì)氣候資源開發(fā)利用等提供技術(shù)支撐。

1 資料與方法

1.1 資料來源

鞍山市海城地區(qū)的王石鎮(zhèn)為氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)區(qū)域，該區(qū)域有南果梨果樹500×106株，年產(chǎn)達(dá)到6 000×107kg。王石鎮(zhèn)處于海城市區(qū)東部近郊，距離海城市中心6 km，該鎮(zhèn)西部與市區(qū)接壤，東部與遼陽連接。鎮(zhèn)內(nèi)山地、丘陵、平原兼有，宜林、宜果、宜農(nóng)。該鎮(zhèn)以種植南果梨為主，種植歷史悠久，全國(guó)聞名，有“南果梨”之鄉(xiāng)的美稱。王石鎮(zhèn)的天鷹果園園區(qū)內(nèi)設(shè)有區(qū)域氣象站，該站自2012年5月啟動(dòng)觀測(cè)（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(guó)家基本氣象站，包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時(shí)數(shù)，歷年平均資料為1981—2010年平均值。2018年逐日氣溫、降水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為鞍山海城王石鎮(zhèn)天鷹果園區(qū)域自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)，日照資料為區(qū)域氣象站缺測(cè)資料，采用與相鄰站建立一元回歸模型進(jìn)行訂正。

南果梨物候資料來自遼寧鞍山海城王石鎮(zhèn)觀測(cè)站。南果梨3月下旬—4月上旬進(jìn)入萌芽期，4月中旬—4月下旬進(jìn)入開花期，5月中旬—6月上旬進(jìn)入果實(shí)坐果期，6月下旬—8月上旬進(jìn)入果實(shí)膨大期，8月中旬—9月上旬進(jìn)入果實(shí)上糖期。

1.2 評(píng)價(jià)方法

對(duì)南果梨氣候品質(zhì)進(jìn)行4個(gè)等級(jí)劃分，依次為“特優(yōu)”、“優(yōu)”、“良”、“一般”。生態(tài)氣候條件是果實(shí)品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，綜合考慮影響果品生產(chǎn)和品質(zhì)的生態(tài)適宜性及生育期氣候影響因素，對(duì)不同影響因子給予相應(yīng)的權(quán)重[18]，得到評(píng)分公式為：

式中，x1代表歷史南果梨種植氣候適宜性評(píng)分，x2代表當(dāng)年果品生長(zhǎng)的氣候條件評(píng)分，x3代表當(dāng)年氣象災(zāi)害評(píng)分，x4代表管理水平對(duì)品質(zhì)影響評(píng)分。w代表評(píng)價(jià)最終評(píng)分，w≥90為“特優(yōu)”等級(jí)，80≤w<90為“優(yōu)”等級(jí)，70≤w<80為“良”等級(jí)，w<70為“一般”等級(jí)。

1.2.1氣候適宜性評(píng)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(biāo)，生長(zhǎng)期短，熱量不足限制其栽培范圍，以全年≤10℃日數(shù)160～200 d為適宜種植區(qū)；開花期是否有春霜凍是影響栽培的重要指標(biāo)，花蕾期凍害危險(xiǎn)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(duì)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(qiáng)度大，紫外線強(qiáng)，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(shù)作為遼寧南果梨氣候適宜性評(píng)價(jià)因子，當(dāng)年平均氣溫≥13℃，總評(píng)分為0，不做氣候適宜性評(píng)價(jià)。南果梨氣候適宜性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)[20]。

1.2.2氣象條件評(píng)判

影響南果梨品質(zhì)的主要?dú)庀笠貫闅鉁兀═）、降水（R）、日照（S）和日較差（Tmax-Tmin）。其中，坐果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)上糖期考慮日較差（Tmax-Tmin），其他各發(fā)育期均考慮氣溫、降水和日照。建立逐要素判斷標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)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(fā)育階段的生長(zhǎng)要求，建立溫度適宜度，具體見公式（3）。

式中，T為南果梨某發(fā)育階段平均氣溫，To為鞍山海城王石鎮(zhèn)各發(fā)育階段歷年平均氣溫，設(shè)置判斷標(biāo)準(zhǔn)：0.9＜Si（t），為特優(yōu)；0.75＜Si（t）≤0.9，為優(yōu)；0.55＜Si（t）≤0.75，為良好；0＜Si（t）≤0.55，為一般。溫度適宜度結(jié)果為各發(fā)育階段溫度適宜度的平均值。降水適宜度、日照時(shí)數(shù)適宜度和日較差適宜度計(jì)算方法與溫度適宜度相類似[21]。計(jì)算結(jié)果根據(jù)各發(fā)育階段要素正常年份（評(píng)價(jià)年）與評(píng)價(jià)年（正常年）比值，確定評(píng)價(jià)年品質(zhì)優(yōu)劣，不同在于降水適宜度和日照適宜度選取評(píng)價(jià)年南果梨各發(fā)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(duì)品質(zhì)的影響，將坐果期、果實(shí)膨大期、上糖期日較差作為評(píng)價(jià)因子。

1.2.3氣象災(zāi)害評(píng)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(shí)易發(fā)生花期凍害，影響開花授精，造成大量落花。長(zhǎng)期低溫陰雨寡照天氣，一方面會(huì)使南果梨果樹抗逆性降低，容易引發(fā)病蟲害，另一方面光照不良時(shí)，樹體同化產(chǎn)物顯著減少，會(huì)導(dǎo)致南果梨花芽分化少、產(chǎn)量低、品質(zhì)差。參考文獻(xiàn)[18]，選取低溫冷害、極端降水、大風(fēng)、冰雹和連陰雨作為氣象災(zāi)害主要影響因子。根據(jù)遼寧省南果梨種植農(nóng)業(yè)氣象專家打分，建立不同氣象災(zāi)害氣象條件評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（表1、表2），評(píng)分公式為：

表1 南果梨氣象災(zāi)害評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表2 南果梨主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)

1.2.4生產(chǎn)管理評(píng)判

果園生產(chǎn)措施的完善對(duì)于提高果品整體品質(zhì)具有重要的意義，根據(jù)果農(nóng)實(shí)際管理情況，進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，考慮的主要因子有產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量安全技術(shù)規(guī)范和品質(zhì)的抽樣調(diào)查，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3，生產(chǎn)管理的評(píng)價(jià)模型為：

表3 南果梨果品企業(yè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 應(yīng)用個(gè)例

2.1 氣候適宜度評(píng)分

統(tǒng)計(jì)遼寧省52個(gè)氣象站1981—2010年農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，包括年平均氣溫、1月平均氣溫、年降水量和年≤10℃日數(shù)，按照南果梨氣候區(qū)劃評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[23]，給出全省南果梨氣候適宜性評(píng)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(qū)評(píng)分為90～100，撫順、本溪、丹東北部、朝陽北部地區(qū)評(píng)分為50～70。鞍山海城地區(qū)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(shù)為172.5 d，氣候適宜性評(píng)分為100，確定鞍山海城地區(qū)為南果梨種植最適宜地區(qū)。

圖1 遼寧省南果梨種植氣候適宜性分布

2.2 氣候條件評(píng)分

2018年南果梨生育期內(nèi)氣溫偏暖、光照充足，光熱條件有利于南果梨葉芽的萌動(dòng)，花芽的生發(fā)，果實(shí)的膨大、著色上糖等過程。根據(jù)溫度適宜度分析判定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)判2018年王石鎮(zhèn)南果梨氣候品質(zhì)溫度適宜度為0.9，等級(jí)為“優(yōu)”。生育期內(nèi)降水條件不夠穩(wěn)定，2018年4、6月出現(xiàn)了連陰雨，其中4月出現(xiàn)2 d連陰雨正值南果梨的開花期，對(duì)南果梨的開花、授粉有一定影響。根據(jù)降水的適宜度分析判定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)判2018年王石鎮(zhèn)南果梨氣候品質(zhì)降水適宜度為0.75，等級(jí)為“優(yōu)”。8月中旬—9月上旬多晴好天氣，日較差大，對(duì)南果梨的果形發(fā)育和糖分的轉(zhuǎn)換都較為有利。根據(jù)日照適宜度分析判定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)判2018年王石鎮(zhèn)南果梨氣候品質(zhì)日照適宜度為0.87，等級(jí)為“優(yōu)”。根據(jù)溫度日較差適宜度分析判定標(biāo)準(zhǔn)，日較差適宜度為0.88，等級(jí)為“優(yōu)”。根據(jù)公式（2）評(píng)分方法，評(píng)判2018年王石鎮(zhèn)南果梨氣候品質(zhì)氣象條件評(píng)分為85，具體結(jié)果見表4。

表4 2018年王石鎮(zhèn)南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)、日較差等級(jí)

2.3 氣象災(zāi)害評(píng)分

南果梨在萌芽展葉期對(duì)光、溫、水的需求較高，同時(shí)對(duì)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(xiàn)輕微低溫冷害。在鞍山王石鎮(zhèn)逐日最低氣溫時(shí)間演變?nèi)鐖D2。3月下旬—9月上旬降水持續(xù)偏少，逐日降水量累計(jì)時(shí)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(yè)在出現(xiàn)連陰雨后采取了積極有效的管理措施，及時(shí)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(zhǎng)。氣象條件雖利于病蟲害輕度發(fā)生，但總體易防治。根據(jù)公式（4）評(píng)分方法，氣象災(zāi)害評(píng)分為0。

圖2 鞍山海城王石鎮(zhèn)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(zhèn)逐日降水量

2.4 生產(chǎn)管理評(píng)分

鞍山海城王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)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(zhì)厚度為4～10 cm，顏色為灰色至黑色，質(zhì)地為砂壤土至壤土，結(jié)構(gòu)為粒狀或小粒狀，pH值為6.5～7.0，10 km范圍內(nèi)無污染廠礦企業(yè)，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越。上英水庫位于王石鎮(zhèn)境內(nèi)，水域面積排灌系統(tǒng)較為完備。2018年王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)出臺(tái)一系列政策，開展質(zhì)量認(rèn)證及管理方法創(chuàng)新，推進(jìn)了南果梨標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布通告授予王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)為示范區(qū)骨干企業(yè)。綜上，判定2018年鞍山海城王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)生產(chǎn)管理評(píng)分為100。

2018年遼寧鞍山海城王石鎮(zhèn)南果梨生育期內(nèi)有干旱、低溫冷害和高溫出現(xiàn)，主要生育期未出現(xiàn)災(zāi)害性大風(fēng)過程，開花期、授粉和受精期連陰雨等不利天氣。氣象災(zāi)害發(fā)生種類和發(fā)生率均較常年偏低，氣象條件屬于正常略偏好。統(tǒng)計(jì)南果梨各發(fā)育階段溫度、降水、日照和日較差適宜度氣象要素評(píng)價(jià)結(jié)果，考慮農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)品質(zhì)的影響，根據(jù)南果梨氣候品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型，判定2018年鞍山王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)南果梨氣候品質(zhì)評(píng)分為89.6，為“優(yōu)”等級(jí)。

3 結(jié)論與討論

（1）針對(duì)目前遼寧省南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)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(shí)坐果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)上糖期5個(gè)物候期氣候適宜度，萌芽和開花期凍害、異常降水、冰雹、大風(fēng)、連陰雨5種氣象災(zāi)害災(zāi)損度，以及產(chǎn)地環(huán)境、質(zhì)量安全技術(shù)規(guī)范、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和品質(zhì)抽查結(jié)果4個(gè)生產(chǎn)管理?xiàng)l件在內(nèi)的共14個(gè)因子的遼寧省鞍山南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。該模型不僅分不同物候期評(píng)價(jià)了氣候資源對(duì)南果梨的品質(zhì)影響，同時(shí)將氣象災(zāi)害和生產(chǎn)管理納入模型中，在客觀反映果品生產(chǎn)對(duì)品質(zhì)的影響方面有所提高。

（2）南果梨種植氣候適宜性占評(píng)價(jià)模型的30%，當(dāng)年氣象條件和氣象災(zāi)害占50%，生產(chǎn)企業(yè)管理占20%。其中，影響南果梨品質(zhì)的主要?dú)庀笠貫楦靼l(fā)育期氣溫、降水、日照，坐果期、果實(shí)膨大期、果實(shí)上糖期要考慮日較差的影響。

（3）南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為特優(yōu)、優(yōu)、良好、一般4個(gè)等級(jí)，經(jīng)檢驗(yàn)，這一等級(jí)劃分符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際，且對(duì)于果農(nóng)提高果品的商品價(jià)值，具有積極的意義。2018年遼寧鞍山海城王石鎮(zhèn)天鷹果業(yè)生產(chǎn)的南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)評(píng)分為89.6，為“優(yōu)”等級(jí)。

本研究缺乏長(zhǎng)時(shí)間序列的南果梨品質(zhì)數(shù)據(jù)，尚未建立品質(zhì)與氣象要素的定量化關(guān)系，后期將收集大量品質(zhì)數(shù)據(jù)，開展品質(zhì)與氣象條件的相關(guān)關(guān)系研究，從而提高南果梨氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)的科學(xué)性。