東方市火龍果氣候品質認證技術

張亞杰 張明潔 張京紅 陳升孛 楊靜

(1海南省氣候中心海南海口570203;2海南省氣象服務中心海南?？?70203;3海南省南海氣象防災減災重點實驗室海南?？?70203)

海南省是最早從臺灣省引進火龍果栽培的省份，自20世紀90年代起，至今已有近30年的栽培歷史。近年來，在國家和海南省宏觀政策的支持下，火龍果作為特色產業得到迅猛發展［1］。東方市從1998年開始零星種植火龍果，到2012形成了規模化種植。截至2018年，全市火龍果種植企業22家、農民專業合作社4家、個體戶13戶，種植面積達3.3萬畝（1 hm2＝15畝），收獲面積2萬畝，是海南省目前最大的火龍果種植市縣。

農產品品質的形成受生態環境、化肥施用、管理水平等因素的影響，其中氣象條件是影響農產品質量的重要生態環境因素之一。農產品氣候品質認證是根據農產品品質與氣候條件的關系，構建認證模型，基于客觀真實的氣象觀測資料對農產品品質進行客觀化等級認證。由第三方機構根據當季氣象條件對農產品氣候品質進行認證，不僅能夠為農產品的種植管理提供氣象服務，也可提升當地“名特優”農產品的品牌知名度和產品附加值。近年來，自農產品氣候品質認證工作2012年在浙江?。?］開展以來，全國各級氣象部門逐步開展了針對當地特色農產品的相關認證工作，不同農產品的相關認證技術研究也逐漸開展［3-24］。目前，主要以水果、茶葉等農產品為研究對象，如婁偉平等［3］通過試驗分析春季龍井茶與氣象條件的關系，設計氣候品質認證指標，開展了浙江省春季龍井茶葉的氣候品質認證技術研究；張向榮等［4］基于氣候條件與獼猴桃品質的關系，以及企業管理條件，構建了陜西獼猴桃品質認證模型；徐臘梅等［5］基于文獻、專家咨詢方法篩選影響葡萄品質氣象因子，建立葡萄品質預測模型，構建了葡萄氣候品質認證指標體系；桂園園等［6］根據早熟梨生長發育期對氣象條件的要求，研究了早熟梨氣候品質認證技術；張智勇等［7］根據臍橙品質與關鍵生育期氣象因子的關系，建立了不同品質指標的氣候品質關系認證模型；車秀芬等［11］、張和穩等［21］基于氣象數據與芒果品質的關系，分別構建了海南芒果、百色芒果氣候品質認證模型；劉璐等［12，16］采用統計回歸方法，先后建立了基于氣象適宜度、氣象災害災損度及生產管理措施影響度的陜西獼猴桃氣候品質綜合評價模型，以及陜西紅富士蘋果氣候品質指標認證模型；付芳婧等［13］基于農業氣候資源和獼猴桃不同生育期主要氣象災害對其品質的影響，開展了獼猴桃的氣候品質認證技術研究；張明潔等［20］分析蓮霧不同生育期的氣象要素對品質的影響，從氣候適宜性和當季氣候條件兩方面選取了氣候品質認證指標，構建了蓮霧氣候品質認證模型；侯忠新等［24］利用統計方法，基于氣候、地理、環境、土壤條件等篩選藍莓氣候品質指標，構建了藍莓氣候品質論證模型。目前，針對火龍果品質的研究，主要集中在化肥、生物肥等對火龍果品質影響的研究［25-28］，以及氣候適宜性區劃和適宜氣候條件分析等［29-34］。僅元江縣開展了紅心火龍果的氣候品質認證技術研究［19］，認證模型沒有引入果園管理水平、氣象災害等影響。

通過查閱文獻，火龍果屬熱帶水果，喜高溫，怕霜凍。整個生育期內生長最適宜的溫度在25～35℃，溫度低于10℃將不利于其生長，溫度高于38℃條件下植株將停止生長［29，35］。而0℃以下將出現低溫凍害，植株的幼芽、嫩枝、部分成熟枝也將受到凍害，甚至整個植株凍死。經濟栽培應在平均氣溫20℃以上的區域，否則不但容易出現低溫寒害（凍害），還會影響果實的品質［30］。火龍果是耐旱經濟作物，但是關鍵生育期內卻需要充足的水分。每年的5～11月期間正值開花結果期，此時植株需要較多水分，特別在果實膨大期所需水分最多，土壤持水量在50%～80%最佳［29］?；瘕埞麨橄补庵参?，充足的光照條件有利于火龍果的生長發育和果實品質的提高［35］。如果在生長季內日照時間長、光照條件充足，火龍果光合作用旺盛，有利于開花結果和提升果實品質，否則將導致嚴重減產［29］?；瘕埞仓晟L需攀附在其他物體上攀援生長，氣生根緊附于攀援物，種植需搭架，由于沒有龐大的樹冠，只要支撐物堅固，火龍果很少受風害，但過大的風暴仍將影響其生長［30］。

本研究綜合考慮氣候條件和果園管理水平，建立東方市火龍果氣候品質認證模型，根據評分標準劃分認證等級。開展東方火龍果氣候品質認證工作能夠為當地政府質量興農、品牌強農提供點對點的“直通式”優質氣象服務。氣候品質認證也將提升東方火龍果的附加值和市場競爭力。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 火龍果品質數據

火龍果樣品取自海南北緯十八度果業有限公司2號種植基地，品種為大紅二號紅心火龍果。在火龍果成熟采摘期，間隔15 d取樣一次，委托南京信息工程大學進行樣果生理生化指標檢測，指標檢測嚴格按照標準規范進行，主要檢測指標有鮮重、可溶性固形物、有機酸（可滴定酸）、含糖量（甜度）、果皮花青素、VC、可溶性蛋白、膳食纖維。

1.1.2 氣象資料

氣象資料主要包括：1981—2010年東方市國家氣象站逐日平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、日照時數、降水量等氣象要素；東方市鄉鎮級區域自動氣象觀測站2019年逐日平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、降水量、日照時數、平均風速、最大風速等觀測資料。所有數據均來源于海南省氣象局。

1.2 方法

開展農產品氣候品質認證技術研究的核心是通過篩選氣候品質評價指標建立氣候品質認證模型。天氣氣候條件、果園管理水平對果實品質形成具有重要的影響，通過綜合分析火龍果氣候適宜性、生長季內天氣氣候條件，以及果園管理水平，篩選每個生育期的關鍵氣候因子，建立東方市火龍果氣候品質認證模型。具體方法如下。

1.2.1 火龍果氣候適宜性區劃指標

作物氣候適宜性區劃是根據某種作物農業生產過程中對天氣氣候條件的特定要求，作出能夠闡明氣候條件與農業生產關系的一種地理空間上的分類，是充分利用氣候資源，優化農業種植結構與產業布局的重要參考依據，其區劃結果將對農產品品質產生一定的影響。咨詢專家和查閱文獻［29-31］資料后，選取年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫、≥10℃活動積溫、年極端最低氣溫作為火龍果氣候適宜性區劃指標。

1.2.2 火龍果當年生長季內氣候條件指標

當年火龍果生長季內氣候條件主要考慮了農業氣候資源狀況和主要農業氣象災害情況，其中，農業氣候資源狀況中對火龍果品質影響較大的指標有生長季內≥10℃有效積溫、氣溫日較差、降水量、日照時數；主要農業氣象災害情況指標有花期熱害、低溫寒害、低溫陰雨、高溫熱害、冰雹。

1.2.3 企業生產管理條件指標

火龍果生產過程中，栽培管理技術、管理措施、采后商品化處理、產品營銷方式、加工、貯運保鮮技術等都會對果實品質產生影響。因此，果園生產管理情況、生產技術規范、質量安全技術規范等都將與果實品質的形成具有密切相關。

1.2.4 火龍果氣候品質認證模型

根據氣候指標、管理條件對火龍果果實品質影響的分析，選擇種植區氣候適宜性、生長季內氣候條件、種植企業生產管理條件，構建火龍果氣候品質認證模型，見公式（1）。

其中，R表示火龍果氣候品質認證得分，認證等級標準見表1；Z1代表東方火龍果種植區氣候適宜性評分；Z2代表當年火龍果生長季內氣候條件評分；Z3代表果品企業生產管理條件評分。

表1 火龍果氣候品質認證評分等級

1.2.4.1 火龍果種植區氣候適宜性

根據1981—2010年當地國家氣象站相關氣象要素計算火龍果種植氣候適宜性區劃指標，劃定氣候適宜區；設置氣候適宜性指標評判標準（最適宜區，Z1＝100；適宜區，Z1＝90；次適宜區，Z1＝80；一般適宜區，Z1＝70）。結合區劃結果和評判標準確定火龍果氣候適宜性指標評分值。

1.2.4.2 當年生長季內氣候條件

Z2表示當火龍果生長季內關鍵生育期氣候條件評分值，計算方法見公式（2）。

其中，a表示生長季內主要農業氣候資源情況，計算方法見公式（3）。

式中，a1為≥10℃有效積溫，a2為降水量評分，a3為日照時數評分，a4為氣溫日較差評分，0.2、0.3分別為對應氣象指標的權重值。評分標準見表2。

表2 火龍果農業氣候資源評分標準

b表示關鍵生育期主要農業氣象災害的影響情況，計算方法見公式（4）。

式中，b1為花期熱害評分，b2為低溫寒害評分，b3為低溫陰雨評分，b4為高溫熱害評分，b5為冰雹評分。各農業氣象災害評分以發生氣象災害嚴重程度計算，火龍果具體災害等級指標見表3。評分標準為：無災害評分為0；輕度災害為7；中度災害14；嚴重災害為20。

表3 火龍果氣象災害指標

1.2.4.3 企業生產管理條件

Z3表示果品企業生產管理評分值，計算方法見公式（5）。

式中：c1表示果園生產管理情況；c2表示果品生產具有標準化的生產技術規范，果品生產嚴格按標準執行；c3表示具有果品質量安全技術規范，在生產中嚴格執行；c4表示果品品質抽查結果。各項指標評分標準為：一級，100，二級，90，三級，80。

2 結果與分析

2.1 種植區火龍果氣候適宜性

東方市氣候條件與火龍果原產地墨西哥相似，屬熱帶季風海洋性氣候區，干濕季節分明，光熱資源豐富。常年（1981—2010年）平均氣溫25.2℃，≥10℃活動積溫9233℃·d，最熱月（6月）平均氣溫29.6℃，最冷月（1月）平均氣溫19.3℃，年極端最低氣溫1.4℃。根據確定的火龍果氣候適宜性區劃指標分析可知，東方市屬于火龍果種植最適宜區。因此，火龍果氣候適宜性區劃指標評分為100分。

2.2 當年果品生長氣候條件

2.2.1 主要農業氣候資源

2019年7月6 日火龍果坐果到2019年7月31日火龍果成熟期間，≥10℃有效積溫為794.8℃·d，較常年同期偏多3.6%，根據火龍果氣候資源評分標準表可知，a1＝100；降水量39.5 mm，較常年同期偏少66.4%，a2＝80；日照時數221.5 h，較常年同期偏多1.5%，a3＝100；平均氣溫日較差3.8℃，較常年同期偏小30.9%，a4＝80。由模型計算可知，主要農業氣候資源情況a＝88。

2.2.2 主要農業氣象災害

查詢種植基地大紅二號火龍果生長記錄可知：認證區域本季大紅二號火龍果花芽萌發在2019年6月19日，7月6日開始坐果，7月31日后火龍果成熟。分析此段時間氣象資料（圖1），結合火龍果氣象災害評分標準可知：火龍果前期生長期2019年1—6月，平均氣溫26.8℃，日極端最低氣溫13.4℃，無低溫冷害出現，b1＝0；火龍果花芽萌發到花期平均氣溫30.8℃，比常年偏高1.0℃，日最高氣溫35.0℃，無花期熱害出現，b2＝0；火龍果坐果到果實成熟期平均氣溫30.6℃，無日最高氣溫≥35℃高溫天氣出現，即無高溫熱害天氣過程，b3＝0；整個生育期內無日降水量≥25 mm的連續性降水，b4＝0；整個生育期內無冰雹災害發生，b5＝0；主要氣象災害情況b＝0。因此，根據公式2計算當年認證批次火龍果生長氣候條件，得分為88分。

圖1 2019年6月19日至7月31日主要氣象條件

2.3 果品企業生產管理條件

通過實地調研，認證企業是海南火龍果重要生產基地，火龍果種植規模較大，被評為中國優質果品基地，對土壤、植株和災害防治等果園管理具有標準化的管理體系，并嚴格按照執行，評價得分為90；獲得綠色食品認證，具有標準化的火龍果生產技術規范，并嚴格按照技術規范執行，評價得分100；獲得ISO9001質量管理系統認證，具有健全的果品質量安全技術規范，評價得分100；該企業火龍果有嚴格的生產標準，經過3批次抽樣檢測該企業生產的火龍果樣品，其可溶性固形物、有機酸、甜度、VC、可溶性蛋白分別為16.33%、1.19%、16.24%、80.3 g/kg、1.11 g/kg，與海南省主栽紅心火龍果品種［36］相比品質較好，評價得分100。因此，根據公式5計算企業生產管理條件，評分為97.5分。

2.4 海南省8月氣候概況

2019年8月全省平均氣溫28℃，較常年同期偏高0.3℃，極端最高氣溫32.6～37.4℃，多數市縣出現在中旬，平均降水量378.3 mm，較常年同期偏多96.4 mm。其中，東方市平均氣溫29.3℃，較常年同期偏高0.4℃，降水量259.0 mm，較常年同期偏多48.1 mm，無農業氣象災害發生。天氣氣候條件有利于火龍果成熟采摘。

2.5 認證結果

火龍果花期以及果實發育期的氣象條件是品質形成的關鍵因素。通過對火龍果種植區域氣候適宜性、生長季內氣候條件分析，以及果品企業現場勘查、果品品質抽樣檢測、8月東方市氣候條件分析結果等，利用火龍果氣候品質認證模型進行計算，認證評分為92.3分，根據火龍果氣候品質認證評分等級，認證海南北緯十八度果業有限公司火龍果生產基地在2019年8月1日至8月31日期間成熟采摘的火龍果氣候品質認證等級為“優”。

3 討論

本文結合歷史氣象數據、當年氣象資料和同期火龍果果實品質檢測指標，從火龍果種植區氣候適宜性、當年生長氣候條件、企業生產管理條件三方面構建了東方市火龍果氣候品質認證模型，對海南北緯十八度果業有限公司火龍果生產基地2019年8月1日至8月31日期間成熟采摘的火龍果氣候品質進行了認證，有助于消費者通過氣候品質認證了解當季農產品的氣候品質情況。通過客觀真實的氣象觀測數據開展第三方農產品氣候品質認證，有助于提升東方火龍果的附加值和市場競爭力。

本研究相比前人構建的火龍果氣候品質認證模型［19］，引入了農業氣象災害指標、果園管理水平指標，提升了認證模型的實用性和可靠性。通過介紹東方市火龍果氣候品質工作，詳細闡述了模型應用情況，不僅為火龍果氣候品質認證工作提供了技術支撐，也能夠為其他農產品提供借鑒。

氣象條件對農產品品質的影響機理復雜，需要通過長期大量田間控制試驗才能更好的構建品質模型。相比其他農產品［3，15-16］氣候品質認證模型研究，本研究周期較短，僅對當年收獲的火龍果品質指標進行了檢測，對揭示氣象條件對火龍果品質的影響機理還有待進一步深入開展試驗研究。此外，火龍果品質還受到果園施肥、灌溉、土壤等因素的影響，本文認證是在果園常規標準管理的條件下開展的，在對其他果企開展認證時需對比分析果園管理措施的差異及其帶來的果實品質的影響，在今后的研究中，需側重品質模型機理研究，量化果園管理水平，對火龍果氣候品質認證指標和模型進行不斷的修改和完善。