山西高原丘陵區酥梨氣候品質評價標準研究

田曉婷，李瑞萍，荊肖軍，李夢軍，李樹文

（太原市氣象局，山西 太原 030082）

農產品氣候品質是由天氣氣候條件決定的初級農產品的品質。氣候品質評價與認證是通過對農作物生育期氣候要素進行客觀分析與呈現，客觀展現氣候對農產品品質的影響。我國國內首先由浙江省氣象局金志鳳等[1]開展茶葉氣候品質研究。隨后有學者對浙江省的水蜜桃、早晚稻等農產品的氣候品質進行系統的研究[2-6]；龍余良等[7]探討了贛南臍橙品質與氣象條件之間的內在聯系，初步建立了贛南臍橙氣候品質評價方法及分級標準；劉璐等[8]、屈振江等[9]分析了陜西不同生態區蘋果品質差異及與氣象因子的關系，建立了陜西紅富士蘋果氣候品質指標模型；楊春雷等[10]從菊花種植區域主要生育期氣候適宜度、生態環境適宜度、田間管理水平3 個方面選取了11 個指標，構建了菊花氣候品質綜合評價指標，開展菊花氣候品質評價；楊利霞等[11]以影響果品品質的氣候適宜性區劃、生長期氣候資源、氣象災害為主要指標初步探索了漢中柑橘果品氣候認證技術，并用于漢中柑橘果品品質氣候認證工作。陳耕等[12]對棉花的生物學特性、品質特性與氣象因子的關系進行了研究。

山西地處黃土高原，多丘陵，屬大陸性溫帶氣候，光照充足，雨熱同季，氣溫日較差大，是水果優勢產區。酥梨原產于安徽碭山，20 世紀50 年代起大面積引種山西，成為山西省梨的主栽品種。由于山西省自然條件適合梨樹的生長，生產的酥梨果面光潔，色澤漂亮，皮薄肉細，其外觀和內在均受到廣大消費者的喜愛。酥梨的整個生長發育都受到外界氣象環境的影響，果品品質與氣象條件密不可分[13-16]。黃娟等[17]建立了庫爾勒香梨氣候品質評價指標及模型；郭黃萍等[18]研究發現，酥梨的抗寒性普遍強于其他品種的梨；劉小陽等[19-20]試驗發現，光照強度較高條件下，碭山酥梨的可溶性糖、Vc 含量、糖酸比高，有機酸含量低，果實品質佳；陳久紅等[21]對比研究了香梨各冠層部位的光合特性日變化和冠層結構對果實產量和品質的影響。李德等[22]在厘清碭山酥梨關鍵品質因素和影響氣象因子的基礎上，建立了碭山酥梨氣候品質等級評價方法。關于酥梨品質與氣象條件關系研究，大多停留在成熟酥梨性狀與氣象因子的定性關系描述上，溫光生態因子對果品品質性狀的量化指標研究亦不充分，尤其集中在單一品質因子的氣象條件研究，缺乏綜合品質與氣象條件關系方面的研究。針對酥梨氣候品質評價方面尚無統一的規范性技術要求，無法滿足山西省酥梨氣候品質評價與氣候品質認證等氣象服務需求。

筆者在田間試驗基礎上，利用2018—2019 年酥梨果品品質指標、物候觀測資料、氣象觀測資料、歷史氣候資料等，研究酥梨各生育期與氣象因子之間的關系，建立山西酥梨的氣候品質評價指標，為科學客觀地開展酥梨氣候品質評價與認證工作，促進酥梨優質生產和合理區劃提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2018—2019 年，在山西省忻州市代縣、原平市，太原市陽曲縣，晉中市祁縣、平遙縣，運城市，晉城市高平縣等7 個主要規模化酥梨種植區（圖1）進行田間試驗，每個縣選取4～6 個果園，樹齡在10～15 a，管理水平中等，有灌溉條件（采收前30 d 不澆灌）。酥梨物候觀測從萌芽期到落葉期，由人工觀測并記錄。酥梨果品采樣并進行品質檢測。氣象觀測要素包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數、降水量等。

圖1 山西省酥梨主要種植區Fig.1 Major planting areas of crisp pears in Shanxi province

1.2 試驗方法

2018—2019 年在每個試驗果園不同位置選取3 棵樹，于果實成熟期在不同方位各摘取5 個果實，送運城農業試驗站實驗室進行品質檢測，測定單果質量、橫徑、縱徑、可溶性固形物、果實硬度、總酸、總糖含量。

1.3 氣象資料與酥梨物候（生育期）觀測資料

收集整理果品采樣點氣象觀測資料及歷史氣候資料，數據來源于山西省氣象信息中心。酥梨物候（生育期）由人工觀測記錄。酥梨生育期劃分為評價期（PG）、開花期（FP）、坐果及果實細胞分裂期（YS）、果實膨大期（ES）、果實成熟期（MP）5 個主要生育期，其中，開花期為始花期—始花第10 天，坐果及果實細胞分裂期為始花第11～35 天，果實膨大期為始花第91～140 天，果實成熟期為采收前30 d—采收期，評價期為始花期—采收期。其中，3 個采樣點歷年酥梨各生育期推算結果如表1 所示。氣象要素包括各時段內平均氣溫（Ta）、平均最高氣溫（Tm）、平均最低氣溫（Ti）、平均日較差（Td）、降水量（R）和日照時數（Sp）。不同生育期氣象要素的表達方式為生育期_氣象要素，例如，開花期平均氣溫的表達方式為FP_Ta，其他類推。

表1 2018、2019 年和歷年采樣點酥梨各生育期推算結果Tab.1 Survey results of various growth periods of crisp pears at sampling points in 2018，2019 and past years 月-日

1.4 研究方法

基于酥梨生物學特征，利用酥梨果品品質和酥梨各生育期氣象資料，運用統計分析方法，篩選出影響酥梨果品品質的關鍵氣象因子，確定酥梨氣候品質指標；利用果品品質等級劃分標準和果品品質單項指標的氣候模型，結合歷史氣候資料分析，確定酥梨氣候品質評價指標與等級劃分；參照QX/T 486—2019 規范，在評價指標及等級劃分基礎上，利用加權求和法，建立氣候品質評價模型，確定酥梨氣候品質評價等級劃分。

2 結果與分析

2.1 建立山西酥梨果品品質等級標準

酥梨果品品質指標較多，常用的有果形、單果質量、可溶性固形物、硬度、總酸度、總糖、固酸比等。現行的國家標準《鮮梨》（GB/T 10650—2008），農業部行業標準《綠色食品鮮梨》（NY/T 423—2000）、以及《碭山酥梨》（NY/T 1191—2006）中酥梨品質的劃分與評定標準，僅平均單果質量、可溶性固形物有明確分級標準。由于果實硬度主要取決于品種自身特性，對環境條件敏感性較差，分級較困難，不宜采用。另外，總糖的測定方法、變化規律與可溶性固形物類似，因此，最終采用平均單果質量、可溶性固形物、總酸度、固酸比這4 項指標，代表了酥梨果品的綜合品質。根據山西酥梨的特點，參考原有的行業標準，與農業專家討論，對其中的部分等級做出了一定的調整，并建立山西酥梨果品品質等級標準，結果如表2 所示。當平均單果質量在220～280 g，可溶性固形物≥13.0%，總酸度＜0.12%，固酸比在120～150 時，酥梨果品品質為特級。

表2 酥梨果品品質等級劃分Tab.2 Classification of crisp pears fruit quality grades

2.2 酥梨單項氣候品質指標模型的建立

利用田間試驗取得的酥梨果品品質檢測數據、酥梨物候（生育期）觀測資料、氣象觀測資料及歷史氣候資料進行統計分析。其中，把酥梨生育期劃分為評價期（始花期—可采成熟期）、開花期、坐果及果實細胞分裂期、果實膨大期、果實成熟期，分別統計上述各個階段的平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均氣溫、日照時數、氣溫日較差平均值和降水量共36 個氣象因子，作為待選因子，并運用因子分析、回歸分析等方法，找到影響山西酥梨果品品質的主要氣象因子，最后確定成熟期氣溫日較差平均值（MP_Td）、評價期平均氣溫（PG_Ta）、果實膨大期日照時數（ES_Sp）和成熟期降水量（MP_R）為其對應的氣候品質指標。

運用逐步線性回歸方法，分別以果品品質為因變量，各個主要生育期的氣象因子為自變量，建立模型。從表3 可以看出，果品品質指標和某個生育期的氣象要素密切相關。平均單果質量和成熟期降水量呈顯著正相關，表明在該生育期內雨水多對果實質量增加有益；可溶性固形物含量和果實膨大期日照時數也呈顯著正相關，說明果實膨大期日照充足對酥梨糖分積累有利；酸含量和成熟期氣溫日較差呈顯著負相關，說明成熟期氣溫日較差大不利于酸形成；固酸比和評價期平均氣溫呈極顯著負相關，說明評價期平均氣溫低有利于提高固酸比。

表3 酥梨單項氣候品質指標模型Tab.3 Single climate quality index model of crisp pears

2.3 酥梨氣候品質評價指標等級劃分

在酥梨果品品質等級劃分基礎上，依據單項氣候品質指標模型，計算出各品質指標對應的氣象要素臨界值，結合歷史氣候資料，考慮酥梨生育期的年際變化因素，將評價指標分成4 個等級（表4）。

表4 酥梨氣候品質評價指標等級劃分和分級賦值方法Tab.4 Grading and grading voluation method of climate quality evaluation index of crisp pears

當指標同時符合成熟期降水量在30.0～90.0 mm，果實膨大期日照時數≥350 h，成熟期氣溫日較差平均值≥11.0 ℃，評價期平均氣溫在18.5～20.5 ℃時，為特級。由此可見，可以利用酥梨氣候品質評價指標對山西酥梨進行評價。但是如果參與評價的等級中有一項低于1 級，就不可以進行氣候品質評價。

2.4 酥梨氣候品質評價模型

在以上研究基礎上，利用加權求和法，構建酥梨氣候品質評價模型。評價模型中，MP_Td、MP_R、PG_Ta、ES_Sp 這4 個指標的權重系數均取0.25。氣候品質評價指數由各氣候品質指標的評價等級值與權重乘積后求和得到[20]。

式中，ICQE為氣候品質評價指數；n為指標個數；ai為第i個指標的 權 重系數；Mi為 第i個指標 對應等級值。

2.5 酥梨氣候品質評價等級劃分

把各個指標對應的等級值代入公式（1）計算出評價指數，最終得到評價等級（表5）。當ICQE≥2.5 時，評價等級為特優；當1.5≤ICQE＜2.5 時，評價等級為優；當0.5≤ICQE＜1.5 時，評價等級為良；當ICQE＜0.5 時，評價等級為一般。

表5 酥梨氣候品質評價等級劃分Tab.5 Classification of climatic quality evaluation grades of crisp pears

2.6 業務檢驗

利用2018、2019 年的3 個果園酥梨果品品質檢測數據，對氣候品質指標及評價模型進行檢驗，準確率在80%以上，說明該模型能夠客觀反映山西酥梨品質，下一步可以用于不同果園或產區的氣候品質認證業務。

3 結論與討論

經過山西省7 個主要規模化酥梨生產縣2 a 田間試驗，利用生育期物候、酥梨果品品質和酥梨各生育期氣象數據，結合歷史資料進行統計分析，研究酥梨果品品質與氣象條件的關系，結果表明，平均單果質量與成熟期降水量呈顯著正相關關系，成熟期正是梨樹果實著色和糖分積累的關鍵期，降水多有利于果實增質量、提升品質，與李德等[22]關于碭山酥梨氣候品質的研究結論一致；可溶性固形物含量與果實膨大期日照時數呈顯著正相關，果實膨大期日照充足對酥梨糖分積累有利，與劉小陽等[20]研究結論相近；酸含量與成熟期氣溫日較差呈顯著負相關，成熟期是各生育期中對果品品質，特別是對果實風味影響最大的生育期，成熟期晝夜溫差大，有利于糖分積累，同時抑制酸的形成；固酸比與評價期平均氣溫呈極顯著負相關，在酥梨全生育期內，平均氣溫低有利于糖分積累，同時降低酸含量，從而有利于提高固酸比。

以酥梨果品氣候品質分級指標為基礎建立的果品氣候品質評價指數CQEI，在技術思路上對金志鳳等[1]提出的茶葉氣候品質等級評價模型進行了較好的承接與應用，并進行了改進與創新。該評價模型在山西酥梨氣候品質認證評價的應用效果較好，可進行業務化運用，同時為其他農產品氣候品質認證研究提供參考。

本技術研究側重于光、溫、水等氣象因子對酥梨果品品質的影響，根據山西省氣候條件與酥梨生產實際情況進行。確立由平均單果質量、可溶性固形物、總酸度、固酸比指標代表酥梨果品綜合品質，在行業標準NY/T 1191—2006 碭山酥梨的品質分級基礎上，根據山西生產實際對部分果品品質等級進行了適當調整，形成山西酥梨果品品質等級標準，使本標準更具有實際指導意義。

考慮到不同地形、土壤、氣候等環境因素對酥梨品質形成有著綜合的影響，本次田間試驗選取了7 個主要規模化酥梨生產縣，但選取的檢驗樣本較少，時間較短，因此，酥梨氣候品質評價指標和評價模型還需要在實際應用中不斷修正和完善。