遼寧省大櫻桃氣候品質認證技術研究

王 瑩 ，王若男 ，黃 巖 ，馬 林

（1.遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心；2.遼寧省氣象裝備保障中心，遼寧沈陽110166）

農產品氣候品質認證，是指根據(jù)農產品品質與氣候關系，通過實地調研、試驗、對比分析等手段，采集相關數(shù)據(jù)，確定氣候品質評價指標，從而建立氣候品質評價模型，對農產品氣候品質進行分等級評價，作為農產品暢銷的“身份證”將全面提高其市場競爭力[1]。

國內關于農產品品質認證的研究有很多，婁偉平等[2]應用農業(yè)氣象技術確定了茶樹芽葉生長期氣象條件與茶樹芽葉品質的關系，確定了春季龍井茶品質評價指標，將氣候品質分為特優(yōu)、優(yōu)良好和一般三個等級。王紫文等[3]以氣象要素、田間管理、受災狀況等為評價因子，運用模糊矩陣法對枸杞氣候品質認證進行分級評價。楊利霞等[1]利用影響柑橘品質的氣候適宜性指標、生長期氣候資源條件、管理水平為主要影響因子探索了柑橘氣候品質評價技術。

大櫻桃是喜溫、喜光而不耐寒的落葉植物。近幾年，市場對大櫻桃的內在品質越來越重視，果品質量能否被消費者接受，將成為未來櫻桃產業(yè)做大做強的關鍵。遼寧省大櫻桃主產區(qū)位于大連地區(qū)，到2016年年底，大連地區(qū)大櫻桃種植面積有40萬畝左右，約占全國種植面積的1/5，且產量較高，達到9萬余噸，作為遼寧省重要的特色作物，大櫻桃?guī)淼慕洕б嬉彩窍喈斂捎^的。大櫻桃的生長受地形、氣候條件影響差異較大，并不是所有的地區(qū)都適宜種植大櫻桃。同時，由于受到不同小氣候的影響，同一品種的大櫻桃在不同地區(qū)、同一地區(qū)不同年份的大櫻桃品質會存在較大差異。大櫻桃氣候品質評價工作，就是通過對影響大櫻桃品質的氣候條件進行優(yōu)劣等級的評定，并利用評價結果對大櫻桃品質等級進行標識，為大櫻桃貼上“氣候身份證”，以此提高大櫻桃的市場競爭力。

因此，本研究通過研究大櫻桃品質與氣象條件的關系，確定影響大櫻桃品質的關鍵因子，對遼寧省大櫻桃氣候品質認證技術進行探索研究；通過建立大櫻桃氣候品質評價模型，對遼寧省大櫻桃氣候品質進行分區(qū)評價，可以有效地提升大櫻桃的市場競爭力和經濟效益，同時為開展其他農作物氣候品質認證提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 氣象資料的選取 選取遼寧省54個氣象臺站1981年～2015年常規(guī)氣象資料，主要包括日照時數(shù)、日平均氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫、日平均濕度和日平均降水量。

1.1.2 地理信息資料的來源 選取來自國家基礎地理信息中心（NGCC）比例尺為1∶250000的基礎地理信息，主要包括地形數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 層次分析法確定評價指標權重系數(shù) 層次分析法是一種將層次化和系統(tǒng)化結合的多目標決策分析方法，既考慮了人的主觀判斷，針對研究對象進行定性和定量分析，又把研究對象看成一個系統(tǒng)，從系統(tǒng)內部和外部聯(lián)系出發(fā)，將多種復雜因素進行遞階層次結構形式展示，對各層不同因素進行兩兩比較，以此逐層進行分析。本研究采用層次分析法來確定各評價因子對大櫻桃氣候品質認證影響大小即權重值。首先確定大櫻桃氣候品質評價因子的權向量 A= {a1，a2，a3，…，a9}，依據(jù)層次結構模型，應用專家打分法構造判斷矩陣，然后進行層次單排序，檢驗判斷矩陣的一致性。如果判斷矩陣通過一致性檢驗，則進入層次總排序，最后對層次總排序進行一致性檢驗[4]。

1.2.2 小網格推算模型的建立 為了彌補資料不足，客觀描述大櫻桃品質評價得分的分布情況，需建立品質評價得分與地理因子的關系模型。將品質評價得分與經度、緯度和海拔高度三要素通過多元逐步回歸方法，建立大櫻桃氣候品質評價的小網格推算模型，直觀地顯示大櫻桃氣候品質在遼寧省的空間分布差異。

2 大櫻桃氣候品質認證方法研究

2.1 大櫻桃氣候品質認證模型建立

根據(jù)農產品氣候品質認證要求[5]，本研究將大櫻桃氣候品質分為特優(yōu)、優(yōu)、良好、一般四個等級。綜合考慮了影響大櫻桃生產和品質的各項指標，本研究最終將氣候適宜性區(qū)劃、生育期氣候條件、田間管理水平作為大櫻桃氣候品質評價的關鍵因子，應用層次分析法確定各因子的權重系數(shù)，并對權重系數(shù)進行一致性檢驗。最終，構建大櫻桃氣候品質評價模型：

式中，W 表示評價得分（W≥90分等級“特優(yōu)”，80分≤W＜90分等級為“優(yōu)”，W ＜ 80分不評價）；X1為大櫻桃氣候適宜性區(qū)劃因子，權重 23%；X2為大櫻桃生育期氣候條件因子，權重65%；X3為大櫻桃生產管理水平因子，權重12%。

2.2 大櫻桃氣候適宜性指標

大櫻桃是喜溫而不耐寒的果樹，適合在年平均氣溫10℃～12℃的地區(qū)種植。生產實踐表明，高溫災害對大櫻桃的危害較輕，而低溫災害對大櫻桃危害較重。冬季極端低溫達到-20℃時，櫻桃樹會遭受凍害；有時低溫為-18℃時，枝條也會發(fā)生凍害；當氣溫下降至-25.2℃時，則櫻桃樹會大量死亡。有研究標明，如大櫻桃遭受同樣的低溫侵襲，氣溫下降快則凍害重，下降慢則凍害輕。由此可見，冬季低溫凍害是決定大櫻桃能否存活的關鍵氣象條件。大櫻桃對水分狀況很敏感，既不抗旱，也不耐澇。大櫻桃是喜光樹種，當光照充足，則花芽充實、坐果率高、果實著色好、糖度高、品質好；反之則花芽發(fā)育不良、坐果率低、果實著色差、成熟晚、品質差。經過深入生產區(qū)域考察和綜合分析，大櫻桃氣候適宜性區(qū)劃指標確定為：①年平均氣溫為9℃～12℃；②年降水量為500～900mm；③年日照時數(shù)＞2500小時，將大櫻桃種植區(qū)劃分為同時滿足條件①②③的可能適宜種植區(qū)和不同時滿足條件①②③的不適宜種植區(qū)。其次，將滿足上述三個條件的可能適宜種植區(qū)再考慮極端最低氣溫的影響，將極端最低氣溫多年平均值的影響劃分為四個等級，具體標準如表1。

表1 大櫻桃氣候區(qū)劃指標

2.3 大櫻桃生育期氣候條件指標

大櫻桃生長期氣候條件指標包括氣候資源和氣象災害情況兩部分，應用層次分析法確定氣候資源和氣象災害權重系數(shù)，并對權重系數(shù)進行檢驗。確定大櫻桃生育期氣候模型為：

式中，Q表示大櫻桃生育期氣候條件；X1表示大櫻桃氣候資源指標，占權重75%；X2表示大櫻桃遭受氣象災害指標，占權重25%。

2.3.1 生育期氣候資源分析大櫻桃是喜光的落葉植物，充足的光照為大櫻桃提供較好的生長條件，有利于大櫻桃的開花結果、果實著色和糖分的積累，確保其品質優(yōu)良[6]。大櫻桃萌芽期開始于氣溫高于5℃，此期間適宜溫度為8℃～10℃。大櫻桃始花期適宜溫度為10℃～15℃；當氣溫高于12℃盛花期開始，適宜溫度在 14℃～16℃，此生育期內大櫻桃的生長對空氣濕度的要求嚴格，相對濕度以50%～60%最適宜，當濕度過高時，則影響坐果、花粉傳播受困、易感、染花腐?。环粗?，當濕度過低時，則造成柱頭干燥，影響受精。另外，有研究表明[7]大櫻桃發(fā)育至成熟期間，當氣溫日較差較大時，利于果實著色和糖分積累，能夠提高大櫻桃品質。大櫻桃的花器形成期間要求氣溫為15℃～20℃，此溫度最為適宜。根據(jù)以上對大櫻桃氣候資源進行分析，根據(jù)獼猴桃生長期受到氣候影響情況，以X1：萌芽-開花期適宜溫度＞10℃；X2：始花期適宜溫度10℃～15℃；X3：盛花期適宜濕度50%～60%；X4：果實發(fā)育至成熟期，氣溫日較差＞8.2℃；X5：花器形成期溫度15～20℃作為影響大櫻桃品質的氣候資源指標（見表2）。根據(jù)層次分析法確定生育期氣候資源因子的影響程度賦予相應權重，生育期氣候資源評分公式為：

表2 生育期氣候資源評判標準

2.3.2 氣象災害分析 大櫻桃在生育前期需水量較少，而到果實發(fā)育的第二階段則需水量最大，即謝花后到果實成熟前是需水臨界期，此期間要保證充足的水分供應。如果此期間少雨干旱，則會影響大櫻桃的品質，但干旱是否成災除了受該時段降雨影響外，與該地區(qū)是否具有灌溉條件同樣關系很大。在大櫻桃休眠期內，其生長的適宜溫度為-10℃～7℃，當冬季低溫為-22℃，櫻桃樹會遭受凍害死亡。在大櫻桃盛花期內，當最低氣溫達到-1.1℃，植株便會遭受凍害；最低氣溫達到-4.7℃，則雌蕊受凍，不利于花期授粉。綜上所述，根據(jù)不同氣象災害對大櫻桃品質形成的影響大小，選取主要氣象災害影響因子（如表3），為了方面計算和統(tǒng)計，本研究將無氣象災害視為品質最好，賦值100分；氣象災害越嚴重，則得分越少。應用層次分析法，將各影響因子賦予不同的權重，則氣象災害評分公式為：

式中X為氣象災害得分，β1為休眠期凍害得分，β2為萌芽期凍害得分。

表3 氣象災害因子評判標準

2.4 大櫻桃氣候品質評分

根據(jù)以上研究，綜合考慮氣候適宜性、生育期氣候條件、管理水平關鍵因子對大櫻桃氣候品質的影響，根據(jù)構建的大櫻桃氣候品質評價模型，在ArcGIS中將各關鍵因子的評分柵格圖進行計算迭加，最終得到遼寧省大櫻桃氣候品質評分分布圖（如圖1），可以看到≥90分（“特優(yōu)”等級）主要分布在大連市、金州區(qū)、瓦房店大部、普蘭店大部地區(qū)，這與大櫻桃生產品質實際基本一致。

圖1 遼寧省大櫻桃氣候品質評分區(qū)劃圖

3 結論與分析

選取氣候適宜性、生育期氣候條件、管理水平作為影響大櫻桃氣候品質的關鍵因子，構建大櫻桃氣候品質評價模型。

在ArcGIS中，應用氣候品質模型進行遼寧省大櫻桃氣候品質區(qū)劃，得到大櫻桃“特優(yōu)”等級主要分布在大連市、金州區(qū)、瓦房店大部、普蘭店大部地區(qū)等，這與大櫻桃生產品質實際基本一致。

本研究中大櫻桃氣候品質認證技術處于探索階段，下一步，需根據(jù)實際生產對影響氣候品質的因子做進一步完善，使大櫻桃氣候品質認證更趨科學合理。