上海市金山區蟠桃氣候品質評價模型

孫揚越，李 軍，周 濤，高 超，吳秋潔

（1.上海市金山區氣象局，上海 200540；2.上海市氣候中心，上海 200030；3.上海市蟠桃研究所，上海 200540）

0 引言

金山區位于上海市的西南部，是農業大區?；誓阁刺易鳛榻鹕降奶厣r產品之一，于2012年獲得了國家地理標志產品稱號。早前，玉露蟠桃于2002年正式注冊“皇母牌”商標，該品種蟠桃果形扁平、果肉柔軟多汁而味甜，營養價值豐富，是桃子中的珍品［1］。金山區現有蟠桃種植面積233.33 hm2，其中種植核心區呂巷鎮的種植面積為181.46 hm2，產量可達15 t/hm2。經過長期的培育，金山蟠桃已形成了一套優質、高效的栽培技術，如田間管理中采用疏花疏果、摘老葉、通風、病蟲防治和肥水灌溉等一系列措施［2］，并積極向種植戶推廣，以達到提高果實的產量、品質和經濟效益的目的。

農產品氣候品質評價是指氣候條件對農產品品質影響優劣等級的評定，是基于氣象條件對農產品品質差異進行的客觀評價，是提升農產品市場競爭力的有效途徑之一。果實品質是在當地氣候環境背景下長期栽培而形成的固有品質［3］，品質的形成受品種、管理措施和氣象環境條件的共同影響，其中氣象條件是蟠桃生長和品質形成的重要影響因素，受其影響易造成蟠桃產量年際波動大、品質不穩定等現象。目前，針對果實品質開展的氣象條件分析研究比較豐富，如自2012年來，在氣象部門推動下，已在優質茶葉、酥梨、蘋果、臍橙等農產品中開展了氣候品質認證工作［3-7］。金志鳳等［3］依據氣候品質指標建立了定量化的浙江省茶葉氣候品質認證評價模型；李德等［4］采用相關分析、經驗函數、階梯函數、層次分析、逐步回歸、概率分位數和加權求和等方法，綜合考慮外觀和內在品質因素，建立了碭山酥梨氣候品質綜合指數模型；劉璐等［6］研究得出，陜西紅富士蘋果單果重、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量與膨大期降水量、幼果期日較差、著色成熟期平均最低氣溫及著色成熟期降水量呈顯著正相關關系，果徑與全生長季平均氣溫呈顯著負相關關系；張志勇等［7］研究表明，6—11月氣溫日較差和10—11月總日照時數對贛南臍橙可溶性固形物含量的影響最大，10—11月平均氣溫和降水量對贛南臍橙總酸含量影響最明顯，并設計確定了贛南臍橙氣候品質認證指標。當前的研究多采用基于篩選的關鍵氣象條件與關鍵品質因素之間的量化關系來表征天氣氣候條件所決定的氣候品質，有效提升了農產品的經濟效益。

目前，關于金山特色農產品蟠桃的研究多集中于新品種選育、種植模式和田間管理等方面。金山本地形成了一套優質高效的栽培技術，如蟠桃所引進的金霞系列新品種打破了傳統矮化密植栽培方式，而采用了寬行密植、起壟栽培的模式［11］。因設施栽培蟠桃在花期和幼果期易遭早春低溫凍害的影響，導致坐果率低、產量下降［9］，所以金山本地蟠桃采用簡易避雨栽培模式，該模式投入成本較少，經濟效益可觀，能高效推進蟠桃標準化生產［10］。因此，本研究探討了氣象條件對蟠桃果實品質的影響，建立了其氣候評價指標，以期為今后金山區蟠桃產業氣象服務保障提供技術支撐，提升金山都市農業氣象服務的能力和水平。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本研究試驗地點在上海市蟠桃研究所種植基地，位于金山區呂巷鎮。上海市金山區屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，雨量充沛。1991—2020年，蟠桃從萌芽到采摘期（3月上旬至7月中旬）的平均降雨量為618.2 mm，采摘期7月的平均氣溫為28.4 ℃，生長期內光照充足，常年平均總日照時數為751.7 h。

通過對金山區常年氣候條件的分析（圖1）可知，金山區1991—2020年平均氣溫為16.7 ℃，氣溫傾向率為0.52 ℃/10 a，上升趨勢明顯，熱量資源增多；年平均降水量為1251.9 mm，降水量傾向率為116.72 mm/10 a，其中2003、2011年出現極小值，年降雨量在700 mm左右；年平均日照時數為1740.7 h，呈下降趨勢且年際波動較大，年日照時數傾向率為-17.80 h/10 a，2020年出現極小值，為1600.7 h。

圖1 1991—2020年金山區光、溫、水資源的變化趨勢

1.2 數據來源

選取蟠桃研究所種植基地的主栽品種玉露為研究對象，該品種為中晚熟品種?；赝寥婪柿鶆?，配套栽培管理水平一致，4 a生“Y”形樹體結構，植株行距在1.5 m×5 m。觀察蟠桃物候期并測量果實性狀，主要為品質因素中的可溶性固形物含量和產量因素中的單果重。研究時間為2015—2021年，其中2016年缺少觀測數據，實際開展了6 a的試驗。受2021年臺風影響，果園果樹被淹，均重新種植，2022年觀測數據缺失。

氣象數據來源于金山區國家氣象觀測站，距離呂巷鎮約6.5 km，該站能夠代表種植基地的氣候條件情況。氣象數據包括2015—2021年逐日最高溫度、最低溫度、相對濕度、日照時數和降水量。

1.3 研究方法

1.2.1 關鍵時段和主要氣象因子分析 以各年果實成熟期（采摘）作為起點，以天為步長向前滑動統計不同時段內（成熟前1，2，3，…，n天）各氣象因子（最高氣溫、最低氣溫、日較差、降水量、日照時數和相對濕度）與單果重、可溶性固形物含量之間的相關系數，篩選出影響單果重和可溶性固形物含量的關鍵時段和主要氣象因子。

1.2.2 數理統計方法 采用相關分析和回歸等統計方法［12-13］，篩選對玉露蟠桃品質形成影響的關鍵氣象因子及時段，基于此通過多元逐步回歸方法建立可溶性固形物和單果重氣象模型。利用Excel和Matlab軟件進行數據處理和分析。

1.3 玉露蟠桃品質指標

根據《地理標志產品 金山蟠桃》（DB31/T 601—2019）［14］和專家實際生產經驗，在果實達到適當成熟度采摘，以保持果實完整，果面潔凈。將蟠桃果實按理化指標進行選擇，取果實扁圓形、厚實，無壓傷、手指捏傷、刺傷、果柄處破皮、各種傷疤、病蟲果及果頂穿孔、畸形果等缺陷，味香，成熟度8分以上。在符合上述基本要求的前提下，按照單果重和可溶性固形物含量將蟠桃分為3個等級（表1）。

表1 玉露蟠桃品質等級標準

2 結果與分析

2.1 蟠桃生長期農業氣候條件

光照、熱量和水資源是影響果樹生長發育和產量形成的重要氣候要素。對2011—2020年金山蟠桃生育期內的≥10 ℃有效積溫、日照時數和降水量做統計分析，用以研究蟠桃生長期間的光照、熱量和水資源的變化特征（圖2）。金山區蟠桃萌芽期在3月上旬，初花期為3月22日，成熟期為7月18日。分析發現，2018年研究區≥10 ℃有效積溫、降水量均達到了研究時段的極值，且該年的降水量也為最低值。2020年研究區的降水量猛增，且日照時數為研究時段最低值?？傮w來看，近10 a金山區蟠桃生長期內熱量和水分資源均呈增多趨勢，而光照資源呈減少趨勢，≥10 ℃有效積溫的增幅為5.77 ℃·d/a，降水量增幅為17.17 mm/a，日照時數降幅為29.3 h/a。熱量資源增多通常會加快果實生長速度，縮短果實生育期，造成果實產量下降；光照資源減少將會對蟠桃光合速率和光合產物產生不利影響，影響果實風味；水資源增多利于果實膨大，但對蟠桃生長后期果實風味形成不利。因此，在實際生產中需要結合田間管理措施趨利避害。

2.2 影響蟠桃產量和品質的關鍵期和氣象因子

利用2015、2017—2020年共5 a的氣象數據和同期蟠桃品質數據，計算和分析了蟠桃單果重和可溶性固形物含量與多個時段氣象因子之間的相關系數，通過相關系數(r)普查，篩選出影響單果重和可溶性固形物含量的主要氣象因子和時段，結果見表2。在影響玉露蟠桃品質和產量的氣象要素中，降水量、最低氣溫和氣溫日較差對蟠桃品質影響較大；從影響時段上來看，膨大期和著色成熟期是蟠桃品質形成的關鍵時期。

表2 玉露蟠桃關鍵品質與氣象因子的相關系數

氣溫條件不僅會影響果樹的生育進程，還通過影響果樹的物質積累分配進而影響到果實品質和產量的形成。有研究表明，熱量高地區的果實含糖量比熱量低地區的高［15］，氣溫日較差與全糖含量、糖酸比、維生素C含量等均存在明顯正相關［16］。本研究分析發現，玉露蟠桃最高溫度、最低溫度、日較差、日照時長、相對濕度與單果重均呈負相關關系。果實成長后期（7月中下旬）的最高溫度、日較差、日照時長、相對濕度與可溶性固形物含量均呈正相關關系。降水量是影響蟠桃品質和產量的最重要氣象因子之一，水分條件會影響果實大小、風味、果汁量和質地。在果實膨大期（6月下旬）降水量對蟠桃增重明顯，而在著色成熟期（7月上中旬）的降水量與可溶性固形物含量呈顯著負相關，不利于蟠桃果實風味的形成。

2.3 建立蟠桃氣候品質指標模型——可溶性固形物含量和單果重模型

可溶性固形物含量是蟠桃最主要的內質品質之一，可溶性固形物含量越高，果實風味越佳，其營養價值也越高。選取通過P＜0.05顯著性水平檢驗的關鍵氣象因子進行逐步回歸，得到可溶性固形物含量的多元回歸模型以及標準回歸系數（表3），通過標準回歸系數可以判斷影響蟠桃品質的氣象因子及其貢獻大小。由表3可知，影響可溶性固形物含量的氣象因子貢獻大小依次為采摘前11 d，即著色期內的降水量、采摘前43 d內的平均日最低氣溫和采摘前19 d內的日較差。日較差大有利于糖酸的轉化，夜間溫度較低，植物呼吸作用減弱，能量消耗少利于糖分的儲存，而著色成熟期降水多會導致果實風味變淡和腐爛。因此，果實二次膨大期到著色成熟期間低溫偏低、日較差大有利于可溶物固形物含量的提高。單果重是衡量果實產量的重要指標，影響單果重的最關鍵氣象因子為采摘前28 d內（即快速膨大期內）的降水量，表明該時段內降水量對蟠桃果實增重影響明顯。

表3 氣象條件影響蟠桃可溶性固形物含量的逐步回歸模型和單果重的統計模型

2.4 模型檢驗

將2021年氣象要素值代入模型，計算得到可溶性固形物含量為13.6%、單果重為180.7 g，實際測得玉露蟠桃可溶性固形物含量為13.8%、單果重為195.3 g，可溶性固形物含量和單果重實測值與模擬值的相對誤差分別為1.8%和8.0%。根據表1玉露蟠桃品質等級判定標準可知，此玉露蟠桃品質為一級。

2.5 建立蟠桃氣候品質等級指標

由于蟠桃品質形成是多氣象要素共同作用的結果，因此結合可溶性固形物含量和單果重模型，參考表1的臨界值，借鑒專家經驗，計算并參考生產實際，確定玉露蟠桃氣候品質等級指標（表4）。由表4可知，當氣候品質指標同時滿足采摘前19 d日較差≥6.0 ℃，采摘前28 d內降水量≥166.4 mm，且采摘前11 d內的降水量≤68.0 mm，采摘前43 d內的平均日最低氣溫≤23.0 ℃，則蟠桃品質指標達特級。利用果品氣候品質指標，即可對金山蟠桃內質品質和產量等級進行預測和評價。

表4 玉露蟠桃氣候品質等級指標

2.6 玉露蟠桃氣候品質評價模型

為定性評價蟠桃品質，科學衡量各品質指標對果品綜合品質的影響，利用表5中玉露蟠桃氣候品質分級指標采用加權求和法，建立氣候品質綜合評價模型［5］。因可溶性固形物含量和單果重指標均為評價果品品質的關鍵指標，對認證模型中的4項指標作等權處理，同時對一、二、三等級分別賦予數值1、2、3，作為氣候品質分級指標的評價等級。公式為：

表5 基于CQEI對玉露蟠桃氣候品質的認證等級

式中，CQEI為氣候品質評價指數(Climate quality evaluation index)；Gi為第i個氣候品質分級指標的評價等級，Gi=1，2，3。為客觀反映果品氣候品質等級，并與表1的評價等級具有可比性，以4個氣候品質分級指標的CQEI計算結果為劃分依據，將玉露蟠桃氣候品質認證等級定為特級、優、良和一般4個等級（表5）。

2.7 2021年玉露蟠桃氣候品質等級評價應用

利用2021年蟠桃品質和氣象數據進行氣候品質等級評價，2021年蟠桃的采摘期為7月18日，將2021年氣象要素值代入模型可知，采摘前11 d內的降水量為59.3 mm、采摘前43 d內的平均日最低氣溫為23.9 ℃、采摘前19 d內的日較差為6.6 ℃、采摘前27 d的降水量為140.6 mm。2021年采摘地氣象基礎數據計算CQEI=1.5，參照表4、表5可知，氣候品質的認證等級為“優”，對照表1來看，蟠桃理化品質等級實際為一級。

3 結論與討論

本研究利用2015、2017—2021年共6 a的玉露蟠桃物候品質數據及同期氣象資料進行建模和驗證，通過分析玉露蟠桃果實品質與氣象條件的關系發現，膨大期和著色成熟期是蟠桃品質形成的關鍵時期，研究發現單果重和膨大期的降水量呈顯著正相關關系，果實二次膨大期到著色成熟期間低溫偏低、日較差大有利于可溶物固形物含量的提高，該結論與楊明鳳等［17］的研究結論一致?？焖倥虼笃趦冉邓畬刺夜麑嵲鲋孛黠@，符合晚熟蟠桃品種在果實膨大期干物質快速積累的生物性特點［18］。此外，研究發現采摘前19 d內的日較差和采摘前11 d內的降水量均會影響可溶性固形物含量，因此著色成熟期是對蟠桃果實風味影響最大的生育期。研究結果明確了蟠桃品質和產量形成與關鍵生育期內不同氣象因子的關系，為指導今后蟠桃種植生產，改善果園小氣候環境，促進果實品質提升提供技術依據。

農產品氣候品質是在一定區域內經過長時期栽培形成的地方特色農產品的固有品質。近幾年，從氣候角度量化評價氣象條件對農產品品質優劣影響的研究逐漸發展起來。在前人研究基礎上，對金山特色農產品蟠桃的氣候品質模型進行本地化研究。通過初步建立的蟠桃品質多因子統計模型，為計算果品氣候品質分級指標提供條件，對蟠桃品質進行量化描述。由于蟠桃歷史品質、物候資料有限，在分析蟠桃品質和氣象條件的關系時未考慮氣象災害的影響，今后需不斷完善模型，提高評價技術的精細化程度和科學性。