范縣稻鴨有機米氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價體系探討

王春玲 劉曉燕 段亞茹 季雙轉(zhuǎn) 陳兵強

摘 要：通過相關(guān)歷史資料分析，根據(jù)范縣稻鴨有機米品質(zhì)與氣候要素的相關(guān)關(guān)系，篩選出主要生育期物理意義明確的氣象要素作為影響因子，合理設(shè)置氣候品質(zhì)認(rèn)證指標(biāo)，建立稻鴨米氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價方程，最終評定出稻鴨有機米氣候品質(zhì)等級，形成認(rèn)證指標(biāo)體系。

關(guān)鍵詞：稻鴨有機米;氣候品質(zhì);評級評價

中圖分類號 S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）11-0129-04

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，對稻米品質(zhì)的要求越來越高，稻米產(chǎn)品食用的優(yōu)質(zhì)性、安全性被普遍關(guān)注，丁芬等[1]針對當(dāng)前稻米品質(zhì)質(zhì)量安全現(xiàn)狀進(jìn)行了研究。有學(xué)者[2-10]關(guān)于氣候條件對稻米品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究，鄭建初等[3]研究表明，抽穗期高溫會顯著降低結(jié)實率。劉建[4]從溫度、光照、濕度、土壤、肥料等氣候、土壤以及營養(yǎng)因子等方面綜述了環(huán)境因子對稻米品質(zhì)的影響。周德翼等[5]研究指出，稻米品質(zhì)的優(yōu)劣是水稻品質(zhì)性狀與環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果。孫義偉[6]研究表明，稻米的食味值與灌漿成熟期的日平均氣溫、總?cè)照諘r數(shù)成正相關(guān)。

農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證是指以氣候因子對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)影響的優(yōu)劣等級做評定，是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)影響、增強競爭力的重要手段。目前，在農(nóng)產(chǎn)品安全體系的建設(shè)和實施過程中，國內(nèi)外經(jīng)驗表明，通過第三方機構(gòu)實施認(rèn)證來建立農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、經(jīng)營過程的安全體系，已經(jīng)成為保障農(nóng)產(chǎn)品安全的重要手段。有學(xué)者[11-15]就農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證指標(biāo)評價體系做了一些研究。與稻鴨有機米品質(zhì)相關(guān)的氣候因子較多，且在稻鴨有機米不同生育期、不同地域內(nèi)，氣候因子對其品質(zhì)的影響有所不同，為確保范縣稻鴨有機米氣候品質(zhì)評估和認(rèn)證工作的科學(xué)性和規(guī)范性，開展稻鴨有機米氣候品質(zhì)評級評價體系研究有著十分重要的意義。

1 研究區(qū)概況

范縣位于河南省東北部，黃河下游北岸，隸屬于河南省濮陽市，地理位置約為115°20′10″～115°43′48″E，35°37′37″～35°55′55″N，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，常年平均氣溫13.6℃，降水量554.7mm，日照時數(shù)2191.6h，≥10℃的年積溫4489.9℃。范縣水稻基地位于范縣南部有機農(nóng)業(yè)示范區(qū)，毗鄰黃河岸邊，地勢平坦，土壤肥沃，雨量豐沛，日照充足，選播的水稻插播品種主要是“黃金睛”品種，5月中旬育苗，6月中旬移栽，10月下旬成熟收割，水稻全生長期約166d，移栽到成熟實際生育期136d。全生育期日均氣溫為23.3℃，降水量435.9mm，日照時數(shù)1035.2h，日平均氣溫≥10℃積溫3871.2℃。楊曉光等[16]主編的《農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及其減災(zāi)技術(shù)》書中寫到，河南屬于華北單季稻稻作區(qū)，日平均氣溫≥10℃積溫3500～4500℃，水稻安全生育期約130～140d，生長期間日照1200～1600h，降水400～800mm。據(jù)此，范縣自然條件非常適合水稻生產(chǎn)。另外，研究區(qū)具有營養(yǎng)含量豐富及偏堿性的土壤，引用優(yōu)質(zhì)天然黃河水澆灌，稻鴨共作，鴨吃食害蟲、鴨糞代替化肥，鴨在稻田活動增加水分含氧量，灌漿成熟期具有較大的溫度日較差，范縣是北方少有的水稻優(yōu)質(zhì)種植區(qū)，能夠生產(chǎn)出為無公害、純綠色、高品質(zhì)的有機大米。

2 資料與方法

2.1 資料來源 水稻屬于喜溫好濕的短日照作物，本研究選取氣溫、降水、日照時數(shù)、高低溫日較差等多項氣象資料對該項目進(jìn)行綜合分析。氣象資料來自范縣國家級地面氣象觀測站，由范縣氣象局提供，氣候平均值采用1981—2010年統(tǒng)計平均值。水稻生育期歷史物候觀測依據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范（上卷）》[17]進(jìn)行觀測，由范縣氣象局和范縣黃河生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)專業(yè)合作社提供，并結(jié)合范縣水稻種植基地實地調(diào)查和走訪，進(jìn)行生育期觀測、相關(guān)研究文獻(xiàn)收集等。

2.2 水稻氣候品質(zhì)認(rèn)證方法 利用數(shù)理統(tǒng)計分析方法、加權(quán)平均法、趨勢分析法、多元線性回歸分析等，通過氣象數(shù)據(jù)采集、水稻生育期觀測、水稻品質(zhì)鑒定分析、調(diào)查走訪等，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與氣候的關(guān)系，取氣候適宜性指標(biāo)、當(dāng)年生育期內(nèi)氣象條件和氣象災(zāi)害、基地管理水平為主要評價指標(biāo)，結(jié)合水稻生長期農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，用評分方式將當(dāng)年稻米綜合評定氣候品質(zhì)分為4個等級：特優(yōu)、優(yōu)、良、一般。綜合分析國內(nèi)多個水稻認(rèn)證經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，通過分析歷史產(chǎn)量、品質(zhì)與氣候條件的關(guān)系，確定主要生育期影響稻米品質(zhì)的主要氣象因子，建立本地的氣候條件認(rèn)證評級評價指標(biāo)和體系。

3 范縣水稻氣候品質(zhì)認(rèn)證評分依據(jù)與評價指標(biāo)

3.1 范縣水稻常年物候期及生長氣候條件 根據(jù)河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院范磊等[18]的研究及本地多年物候期觀測資料，將范縣水稻生育期分為6個時期。（1）苗期（播種到幼苗生長期），5月中旬到6月上旬;（2）移栽-返青期，6月中旬—7月上旬前期;（3）分蘗期，7月上旬后期—7月下旬前期;（4）拔節(jié)—孕穗期，7月下旬中期-8月下旬前期;（5）抽穗-開花期，8月下旬中期—9月上旬中期;（6）灌漿-成熟期，9月上旬后期—10月中旬。10月下旬成熟收割。各生育期內(nèi)各氣象要素常年氣候條件值見表1。

3.2 范縣水稻生長期主要農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo) 范縣水稻生長期氣候條件指標(biāo)包括氣候資源和氣象災(zāi)害情況2個部分，氣候資源占80%，氣象災(zāi)害影響約占20%。上述學(xué)者研究結(jié)果表明，影響水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的主要氣象因子有：平均氣溫、降水、日照、晝夜溫差、高溫、低溫、干旱、連陰雨、冰雹等。根據(jù)歷史資料分析，范縣水稻各生育期氣候因子對水稻生長發(fā)育和品質(zhì)的影響程度不同，從多項影響氣候因子中，通過與水稻氣候品質(zhì)的相關(guān)分析，篩選出物理意義明確的氣象要素作為影響因子，關(guān)鍵生育期的主要氣象因子與水稻生長的關(guān)系見表2。（1）苗期和移栽期，出苗期和幼苗生長期需要有一定的水分，此期若降水明顯偏少，嚴(yán)重干旱影響出苗率和移栽成活率;移栽期光照過多不利于返青。（2）分蘗期，溫度的波動對分蘗影響較大，分蘗前期平均氣溫25～30℃較為適宜，此期若氣溫偏高、平均氣溫>30℃容易增加無效分蘗;分蘗后期的降雨量對水稻生長影響加大，此期充足的水分有利于水稻生長。（3）拔節(jié)期，此期需水量較大，降水偏少導(dǎo)致干旱易造成水稻減產(chǎn)。（4）孕穗期，此期要求光照充足，若光照不足易產(chǎn)生空殼。（5）抽穗-開花期，此期低溫陰雨危害最大，如遇持續(xù)低溫則造成穎花不育，空粒增加;出現(xiàn)長時間連陰雨天、降水偏多，會影響授粉，導(dǎo)致減產(chǎn)。（6）灌漿-成熟期，此期天氣晴朗、光照充足、微風(fēng)、晝夜溫差大，有利于灌漿結(jié)實，提高水稻品質(zhì)，光照不足會影響結(jié)實率，降水偏多、連陰雨對水稻的后期生長、產(chǎn)量形成十分不利。

范磊等[18]在對河南省水稻氣象災(zāi)害因子分析及主要災(zāi)害發(fā)生區(qū)劃研究中指出，影響豫北沿黃地區(qū)（包括濮陽、范縣）水稻品質(zhì)的主要氣象災(zāi)害為低溫凍害、高溫?zé)岷?、干旱、連陰雨。黃河沿岸即開封、濮陽一帶屬相對較易發(fā)生低溫冷害地區(qū)，信陽淮河以北地區(qū)屬較易發(fā)生陰雨寡照地區(qū)，黃河以北水稻種植區(qū)屬相對較易發(fā)生干旱地區(qū)。據(jù)此，分析總結(jié)范縣水稻農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)見表3。

3.3 范縣稻鴨米氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價方法 稻米品質(zhì)的優(yōu)劣是多種因素綜合影響的結(jié)果，熱量、水分、光照是作物生長中必不可少的主要條件，氣候因素為諸多因素中最重要的影響因素。對稻米氣候品質(zhì)認(rèn)證賦予氣候適宜性、當(dāng)年生長期內(nèi)氣象條件和氣象災(zāi)害、水稻基地管理水平等項目不同權(quán)重，采用加權(quán)指數(shù)求和法建立水稻氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價模型，制定水稻氣候品質(zhì)認(rèn)證評分公式為：

Z=0.3X1+0.5X2+0.2X3 （1）

Z表示認(rèn)證評分，根據(jù)評分值的大小分為4個評級等級（表4），當(dāng)Z≥90分為“特優(yōu)”等級，80分≤Z<90分為“優(yōu)”等級，70≤Z<80分為“良”等級，Z<70分為“一般”等級。

其中：X1代表稻鴨米氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)，占權(quán)重30%，影響因子見表5。表5中各指標(biāo)均占25%權(quán)重，最適宜區(qū)、適宜區(qū)、次適宜區(qū)分別評分為100、90和80分。以下X1、X2、X3評分標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合參考范縣稻鴨米農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)和災(zāi)害指標(biāo)（表2、表3）。

X1=0.25c1+0.25c2+0.25c3+0.25c4 （2）

X2代表本年度稻鴨米生長氣象條件評分，占權(quán)重50%。

X2=α–β （3）

α為氣候資源評分（表6），β為氣象災(zāi)害評分（表7）。

影響水稻氣候資源評價指標(biāo)的主要氣候因子有：苗期降水α1、移栽期日照時數(shù)α2、分蘗前期平均氣溫α3、分蘗后期的降雨量α4、拔節(jié)-孕穗期的降水量α5和日照時數(shù)α6、抽穗-開花期的平均氣溫α7和降水量α8、灌漿-成熟期的日照時數(shù)α9和氣溫日較差α10。對主要氣候因子的影響程度賦予相應(yīng)權(quán)重。

α=0.05α1+0.05α2+0.1α3+0.1α4+0.1α5+0.1α6+0.1α7+0.15α8+0.15α9+0.1α10 （4）

范縣水稻主要氣象災(zāi)害為：孕穗期低溫凍害β1、抽穗-開花期低溫凍害β2、干旱β3、連陰雨β4、冰雹β5。按影響大小分別賦予相應(yīng)權(quán)重。

β=2*（0.15β1+0.15β2+0.3β3+0.3β4+0.1β5） （5）

結(jié)合范縣稻鴨米水稻生育期氣候條件，對各氣候因子的表現(xiàn)分為好、中和差。對各氣候因子的影響情況綜合評定結(jié)果分為好（100分）、中（80分）和差（60分）3個等級。

X3代表稻鴨米種植基地管理條件（表8），占權(quán)重20%。評分依據(jù)實地調(diào)查以下各項：產(chǎn)地生產(chǎn)環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量安全技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量抽查，各占25%比重。依據(jù)每項生產(chǎn)規(guī)范，綜合評分，均分為好（100分）、中（80分）和差（60分）。

X3=0.25d1+0.25d2+0.25d3+0.25d4 （6）

4 范縣稻鴨有機米氣候品質(zhì)認(rèn)證評級應(yīng)用

研究成果于2019—2021年投入業(yè)務(wù)試用，方法計算步驟為：將2019年范縣稻鴨米各生育期氣象要素值，按照表5-8評級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，將各個得分值分別帶入上述（2-6）式，分別計算出X1、X2、X3，再將X1、X2、X3值帶入（1）式計算出Z得分值，根據(jù)表4等級評級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級，即可得到2019年范縣稻鴨米氣候品質(zhì)認(rèn)證評價評級等級為特優(yōu)。相同的方法步驟計算出2020和2021年的范縣稻鴨米氣候品質(zhì)認(rèn)證評價評級等級分別為特優(yōu)和優(yōu)。

5 結(jié)論與討論

用客觀真實可靠的氣象資料，從氣象條件對稻鴨有機米品質(zhì)的影響出發(fā)，通過歷史資料分析，根據(jù)稻鴨有機米品質(zhì)與氣候要素的相關(guān)關(guān)系，篩選出主要生育期物理意義明確的氣象要素作為影響因子，合理設(shè)置認(rèn)證氣候條件指標(biāo)，建立稻鴨有機米氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價方程，最終評定出范縣稻鴨有機米氣候品質(zhì)等級，形成認(rèn)證服務(wù)體系。

本研究針對范縣稻鴨有機米插播品種“黃金睛”建立了氣候品質(zhì)認(rèn)證評級評價指標(biāo)體系，對于本研究區(qū)的其他品種稻鴨米氣候品質(zhì)評級評價，此項目研究指標(biāo)可以借鑒參考，但對其他地域的稻米氣候品質(zhì)認(rèn)證，此研究項目指標(biāo)無效。

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基金項目：中國氣象局·河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室項目（KM 201930）。

作者簡介：王春玲（1963—），女，河南封丘人，高級工程師，從事天氣預(yù)報預(yù)測及研究工作。? 收稿日期：2022-03-07