陕西红富士苹果气候品质指标及认证技术*

刘 璐，王景红，张树誉，刘新生



陕西红富士苹果气候品质指标及认证技术*

刘 璐1，王景红1，张树誉2，刘新生2

（1．陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心，西安 710014；2．咸阳市气象局，咸阳 712000）

利用2016年和2017年陕西红富士主栽县11个定点采样果园物候及品质调查数据，采用多元逐步回归法和加权求和法，建立苹果单项气候品质指标模型、果品气候品质分级指标及果品气候品质评价指数，以期为开展陕西红富士苹果气候品质认证提供科学依据。结果表明：陕西红富士苹果单果重、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量与膨大期降水量、幼果期日较差、着色成熟期平均最低气温及着色成熟期降水量呈显著正相关关系（P＜0.05），果径与全生长季平均气温呈显著负相关关系（P＜0.05）；特优级红富士苹果的气候品质指标为幼果期日较差＞7.9℃，膨大期降水量≥134.9mm，着色成熟期平均最低气温≥6.1℃，着色成熟期降水量≤79mm，全生长季平均气温≤17.5℃；陕西红富士苹果气候品质评价指数CQEI的预测准确率为86.7%，可用于实际认证业务。

红富士苹果；物候期；气候品质；评价指数

陕西黄土高原苹果种植区是中国乃至世界的优质苹果产区，目前红富士苹果种植面积占全省苹果种植面积80%左右，是陕西苹果主栽品种。随着种植面积和产量的增加，陕西苹果产业急需从数量效益型向质量效益型转变，农产品气候品质认证是对作物品质和其产地的科学标识，是提升农产品市场价值的有效手段，故有必要开展陕西红富士苹果气候品质指标和认证技术研究，为其气候品质认证工作奠定技术基础。

苹果气候品质指标研究是开展气候品质认证的基础。目前，国内外学者针对红富士苹果品质和气象因子的关系已进行了大量研究[1−8]，并在果树规划种植和指导生产方面取得了一定的应用效果[9−10]。然而这些研究多为月尺度，而不同产区苹果物候期差异显著，以月气候条件评价不同产区苹果品质将造成较大误差[11]。此外，目前国内开展农产品气候品质认证的技术尚处于起步阶段，金志凤等依据气候品质指标建立了定量化的浙江省茶叶气候品质认证评价模型[12]，其它农产品气候品质认证模型均以定性描述为主，且缺乏对气候品质指标的研究和应用[13−15]。因此，本研究拟利用气象、品质和物候期观测资料，通过对红富士苹果品质和不同生育期气象条件关系的研究，建立其气候品质评价指标，并在此基础上建立定量化气候品质认证模型，以期为开展陕西红富士苹果气候品质认证，促进产业发展和果农增收提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源及处理

1.1.1 果实采样及数据测定

在陕西苹果产区西部的旬邑县赤道镇和原底社区、彬县新民镇、长武县巨家镇、永寿县渡马乡、淳化县官庄镇，东部的白水县北井头乡和史官乡，以及北部的洛川县石头镇、土基镇和永乡乡，共7个红富士苹果主产县的11个重点乡镇，选取树龄8～10a、栽植密度3m×4m、管理水平中等偏上且无灌溉条件的定点果园各1个，在每个果园不同位置选定果树3棵，于2016年和2017年10月果实成熟期，在定点果树的8个方位和中间摘取果实10个，共获取样本果实660个，带回实验室对果品品质进行检测，以此作为陕西红富士苹果品质与气象因子关系模型的研究数据。将陕西省果业管理局2012年和2013年在上述7个生产县，且无灌溉条件的15个果园获取的15组果实品质调查数据的平均值，作为模型检验数据。

影响苹果品质指标众多，综合农业部行业标准《红富士苹果》（NYT 1075-2006）中对果实品质的评价指标和陕西红富士苹果品质主要评价指标[16−19]，以可分级定量衡量为原则，选取果实单果重、果径（横径）、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量5个品质要素作为研究对象。其中单果重采用JA2103N型电子天平称重，果径利用游标卡尺测得，硬度采用GY-4型果实硬度计测得，可溶性固形物采用PAL-1型手持数显折光仪测得，可滴定酸含量采用GMK-835F果实酸度计测得。

1.1.2 气象资料及其处理

用于品质分析和检验的气象资料来源于采样点所在乡镇区域气象站，数据来源于陕西省气象信息中心。

1.2 研究方法

利用多元逐步回归方法，建立果实品质指标与气象因子间回归方程，得到果实品质指标的气候模型[20−21]，利用实测数据与模拟数据间的均方根误差（RMSE）对模型的准确度进行检验；以《红富士苹果》（NY-T1075-2006）的特级、一级和二级分级指标为标准，利用果实品质指标的气候模型，确定红富士苹果气候品质指标；利用加权求和法，建立气候品质评价指数。

表1 2016年和2017年各样点苹果始花期和采收期以及其它生育期推算结果（月−日）

注：X0为始花期，X1为开花期，X2为幼果期，X3为膨大期，X4为着色成熟期，X5为全生长季，X6为采收期。

Note: X0is initial flowering time，X1is flowering period，X2is young fruit period，X3is expansion period, X4is coloring to maturing period，X5is growing period，X6is harvest time。.

2 结果与分析

2.1 建立苹果单项气候品质指标模型

利用陕西省果业管理局2012年和2013年的15组果园果实品质调查数据，对果实品质与气象因子的回归方程进行检验，结果显示，单果重、果径、硬度、可溶性固形物、可滴定酸含量的计算值和实测值的RMSE分别为3.793、2.213、0.214、0.353和0.040，回归模型的拟合度较好。

表2 果实品质与气象因子的回归方程

2.2 建立苹果气候品质分级指标

因各果实品质与气象因子的回归模型均为单因子模型，故利用该模型，并参照农业部行业标准《红富士苹果》（NYT 1075-2006）各品质特级、一级和二级分级标准，可计算求出各品质指标不同等级对应的气候要素临界值，即影响果品品质等级的气候要素分级指标，并将其作为陕西红富士苹果气候品质指标（表3）。由表可见，当气候品质指标同时满足幼果期日较差＞7.9℃，膨大期降水量≥134.9mm，着色成熟期平均最低气温≥6.1℃，着色成熟期降水量≤79mm，全生长季平均气温≤17.5℃时，果品各项品质指标均达特级。利用果品气候指标，即可对陕西红富士苹果各项品质等级进行预测和评价。

2.3 建立苹果产地气候品质评价指数

根据《红富士苹果》（NYT 1075-2006），目前对苹果品质的评价主要是对单一品质指标进行评价，缺乏对苹果综合品质评价的技术和方法。为科学衡量各品质指标对果品综合品质的影响，利用表3中陕西红富士苹果气候品质分级指标，采用加权求和法，建立气候品质综合评价模型。因参与评价的品质指标均为评价果品品质的关键指标，且无轻重之分，故对认证模型中各气候指标的权重作等权重处理，同时，对特级、一级和二级，分别赋予数值1、2、3，作为气候品质分级指标的评价等级。计算式为

式中，CQEI为气候品质评价指数（Climate quality evaluation index），Gi为第i个气候品质分级指标的评价等级，Gi=1、2、3。

为客观反映果品气候品质等级，并与《红富士苹果》（NYT 1075-2006）的评价等级具有可比性，以5个气候品质分级指标均为特级、一级和二级的CQEI计算结果，作为划分依据，将陕西红富士苹果气候品质认证等级定为特优、优、良和一般4个等级，即当CQEI=1时，气候品质等级为1级，认证等级为特优；当1＜CQEI≤2时，气候品质等级为2级，认证等级为优；当2＜CQEI＜3时，气候品质等级为3级，认证等级为良；当CQEI=3时，气候品质等级为4级，认证等级为一般（表4）。当参与果品气候品质认证的任何一项气候品质指标等级低于2级时，即表明气候条件不利于形成优质果品，不符合气候品质认证条件，故不对其进行气候品质认证。

表3《红富士苹果》行业标准中品质评价指标及其对应的陕西红富士苹果气候品质指标

Table 3 The quality evaluation index in the trade standards of Red Fuji apple (QEI)and their corresponding climate quality index(CQI) suggested in Shaanxi province

注：W为单果重，D为果径，F为果实硬度，S为可溶性固形物含量，T为可滴定酸含量。

Note：W is weight of an apple，D is diameter，F is firmness，S is soluble solid content，T is titratable acid content.

表4 利用气候品质指数对陕西红富士苹果气候品质的认证等级

利用等权重加权求和法，计算陕西省果业管理局2012年和2013年调查的15个果园果品综合品质评价等级，并利用CQEI对其进行检验。结果显示，有13个果园的果品气候品质认证等级与其综合品质评价等级一致，认证模型准确率达86.7%，说明该模型能够客观反映陕西红富士苹果品质，可用于不同产区或果园的气候品质认证业务。

3 结论与讨论

通过分析陕西红富士苹果果实品质与气象条件的关系，发现单果重和可溶性固形物与膨大期降水量和着色成熟期平均最低气温呈显著正相关关系，果径与全生长季平均气温呈显著负相关关系，与周纯等研究结论一致[4,6,10,22]；硬度与幼果期日较差呈极显著正相关关系，这在前人相关研究中未见报道，但符合幼果期是果实细胞分裂的关键期，日较差越大，细胞结构越密，果实硬度越大的生理特性[23]；可滴定酸含量与着色成熟期降水量呈显著正相关关系，与郭碧云的研究结果一致[24]，但《红富士苹果》（NY-T1075-2006）中规定，优质果可滴定酸含量不宜超过0.4%，适口含酸量为0.2%～0.25%[25]，而刘璐等研究发现，陕西苹果果区9−10月连阴雨过程降水量呈增多发生趋势[26]，这对陕西红富士苹果风味和贮运将产生一定影响。此外，研究发现着色成熟期的平均最低气温及降水量分别影响苹果可溶性固形物和可滴定酸含量，着色成熟期是各生育期中对苹果品质，尤其是对果实风味影响最大的生育期。研究结果明确了陕西红富士苹果品质与不同生育期和不同气象条件的关系，可为指导陕西省苹果种植结构调整，改善果园小气候环境，促进果实品质提升，提供理论依据。

研究建立的苹果单项气候品质指标模型拟合度较好，可用于气候条件对苹果果实单项品质影响的预测和评价。该模型中各品质指标的回归模型均为单因子要素，为计算果品气候品质分级指标提供了条件，但与前人建立的多因子回归模型的研究结果有较大差异，这可能与研究品种、地区及分析时段的不同有关，后期可通过调查数据积累，对模型进行深入优化。

以果品气候品质分级指标为基础建立的果品气候品质评价指数CQEI，在技术思路上对金志凤等提出的茶叶气候品质等级评价模型进行了较好的承接与应用[12]，并在果品气候品质认证技术，尤其是对以往认证模型中缺乏气候品质指标和综合品质评价方法的问题进行了改进与创新。该评价模型在陕西红富士苹果气候品质认证评价的应用效果较好，可进行业务化应用，同时可为建立其它农产品气候品质认证模型提供参考。

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Climate Quality Index and Climate Quality Certification Model of Red Fuji Apple in Shaanxi Province

LIU Lu1, WANG Jing-hong1, ZHANG Shu-yu2, LIU Xin-sheng2

(1. Shaanxi Meteorological Service Station for Agricultural Remote Sensing and Economic Crops, Xi’an 710014, China; 2. Xianyang Meteorological Bureau, Xianyang 712000)

The phenology and fruit quality data from 11 Fuji apple orchards of the main production counties in Shaanxi province were collected between 2016 and 2017. Multiple stepwise regression and weighted sum method were used to establish the climate quality index and the climate quality certification model，which could provide scientific supports for the quality assessments of Fuji apple in Shaanxi. Results indicated that the average fruit weight, firmness, soluble solid and titratable acid content were all significantly positive related with the precipitation during the fruit expanding stage, the daily temperature ranges during the young fruit period, as well as the mean minimum temperature and precipitation during the ripe period (P<0.05). However, significant negative correlation was found between fruit horizontal diameterand the average temperature during the growing season (P<0.05). In order to yield better Fuji apples, the relevant climatic conditions listed below should be satisfied, such asthe daily temperature ranges during the young fruit period larger than 7.9℃, the precipitation during the fruit expanding stage≥134.9mm, the mean minimum temperatureand precipitation during the ripe period≥6.1℃ and ≤79mm, respectively, as well as the average temperature during the growing season≤17.5℃. The prediction accuracy of CQEI was 86.7%, which implied that the quality evaluation index in this study could be used to assess the quality of Fuji apples in Shaanxi.

Red Fuji apple; Phenological phase; Climate quality; Climate quality evaluation index

10.3969/j.issn.1000-6362.2018.09.007

2018−03−05

中国气象局关键技术应用与集成项目（CMAGJ2015M60）

刘璐（1981−），女，硕士，高级工程师，主要从事苹果气象服务工作。E-mail：liululu128@163.com

刘璐,王景红,张树誉,等.陕西红富士苹果气候品质指标及认证技术[J].中国农业气象,2018,39(9):611−617