小梁山西瓜气候品质评价技术方法及应用

胡春丽，王婉昭，刘东明，黄 岩，高淑新，焦 敏

(1.辽宁省生态气象和卫星遥感中心，辽宁 沈阳 110016；2.新民市气象局，辽宁 新民 110300)

西瓜喜温耐热、喜光、喜湿、较耐旱、不耐涝，对土壤的适应性较广，各种土质均可栽培，露地栽培为春播夏收，由于西瓜不耐低温，幼苗出土期或幼苗定植期受当地晚霜的限制[1-4]。新民梁山西瓜以个大皮薄、果肉细嫩、甘美爽口、外观亮丽、商品性好而闻名，所产优质西瓜销往东北三省和内蒙古各大市场，其余远销京、津、沪等南方市场。新民作物生长季日照充沛、雨量适中、热量条件等能够满足小梁山西瓜的生长，西瓜品质的年际变化与当年气候条件关系密切。本文依据西瓜与气候的密切关系，通过相关数据的采集收集、实地调查、试验数据和对比分析等技术手段和方法，设置西瓜评价条件指标、建立西瓜评价模型，从而综合评价以确定西瓜气候品质评价等级。

近些年，气象部门针对本地特色农产品品质评价开展了大量研究工作，已在优质茶叶、苹果、库尔勒香梨等作物进行了气候品质评价[5-20]，提升了区域特色农作物的市场竞争力。但目前针对西瓜因气象条件引起的品质优劣的定量化评价工作尚未开展[18-20]。本研究选取当年影响西瓜品质的生长期气候资源、主要气象灾害为指标，开展了辽宁省新民小梁山西瓜气候品质评价技术研究，并对2019年沈阳新民小梁山西瓜进行实例分析。以期为辽宁西瓜果实气候品质评价、区域优势气候资源开发利用等提供技术支撑。

1 资料与方法

1.1 资料来源

小梁山西瓜种植基地位于东北辽宁省沈阳市新民市梁山镇、卢屯乡、姚堡乡、柳河沟镇4个乡镇。新民市位于辽河平原上，地处辽宁省中部，地理坐标为东经122°27′～123°20′，北纬41°42′～42°17′。距离县城20 km处，距离314省道10 km。3个乡镇区域面积共657 km2范围内无污染厂矿企业、空气质量优良，交通较为便利。种植区位于东北辽宁省沈阳市新民市梁山镇、卢屯乡、姚堡乡、柳河沟镇，4个乡镇共同组成小梁山西瓜种植基地，地势平坦为辽河冲积平原、西瓜种植面积1.33万hm2。

气象资料来自新民国家基本气象站1981～2018年气象观测资料，包括日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数，历年平均资料为1981～2010年平均值。2019年新民逐日气温、降水量、日照统计数据为新民国家气象站观测数据，土壤墒情数据为2019年新民农业气象观测站逢3、逢8土壤墒情人工监测数据。

小梁山西瓜物候资料来自辽宁省沈阳市梁山镇长期原位观测地段资料。新民西瓜种植采用温室、大中棚、大拱、双拱和单膜的种植方式。2019年小梁山西瓜生育期：3月20日下籽，4月2日嫁接，4月22日定植，4月30日团棵，5月8日伸蔓，5月18日开第1朵花，5月23日开第2朵，5月28日开第3朵，6月3日坐果，6月20日上市，为大拱棚种植方式。

1.2 评价方法

本研究对小梁山西瓜气候品质进行4个等级划分，规定为特优、优、良、一般。气候条件是西瓜果实品质形成的基础，综合考虑影响果品生产和品质的生态适宜性及生育期气候影响因素，对不同影响因子给予相应的权重。评价得分计算见式(1)。

p=x1-x2

(1)

式(1)中x1代表当年果品生长的气候条件评分，x2代表当年气象灾害评分。p代表评价最终评分，p≥90分为“特优”等级，80分≤p<90分为“优”等级，70分≤p<80分为“良”等级，p<70分为“一般”等级，p值在70分以下不对其气候品质等级进行评价。

1.2.1 气象条件评判 建立西瓜气候因子最适宜、适宜、较适宜评价指标，并分别给予1.0、0.8、0.6的评分权重，低于较适宜下限的评分为0，例如，幼苗时期因在设施棚内，设定平均气温(℃)在接近历史平均值最适宜，在历史平均值1 ℃区间内适宜，在2 ℃区间内较适宜。用同样方法，可以得到其他气候因子评价指标。西瓜气候品质评价综合评分计算见公式(2)。

(2)

式(2)中x1为西瓜气候品质综合评分，i为气候因子个数，k为某气候因子内发育期个数，a为某一发育期评分权重(1.0、0.8、0.6)，cjk为某一发育期二级评分值。

将影响西瓜的气候因子气温、土壤相对湿度(空气相对湿度)、日较差作为评价因子，整个生育期分为幼苗时期、伸蔓时期、开花时期、果实结果时期4个生育时期，每个评价因子又按照不同发育期共13个因子分别评分。其中，气温、土壤相对湿度(空气相对湿度)各占20分、日较差占20分、日照时数占20分，按百分制评分，西瓜气候品质评价得分标准见表1。

1.2.2 气象灾害评判 小梁山西瓜全生育阶段主要气象灾害为寒潮、大风、暴雨、干旱等，对小梁山西瓜品质影响明显的主要农业气象灾害为低温冷害、洪涝、大风、冰雹和连阴雨，低温冷害、洪涝、连阴雨在气象条件评价模型进行评价，确定大风、冰雹作为气象灾害主要影响因子。根据辽宁省农作物种植农业气象专家打分，建立不同气象灾害气象条件评分标准(表2、表3)，评分公式见式(3)。

表2 西瓜气象灾害评分标准

表3 西瓜主要气象灾害指标

x2=0.73β3+0.34β4

(3)

式(3)中，x2为气候灾害评分，β3、β4分别为冰雹、大风。

2 结果与分析

辽宁省新民市属于温带半湿润区内,种植梁山西瓜生产历史悠久，这里土壤可分为草甸土、水稻土、棕壤土、沼泽土、风沙土等5类，以草甸土为主，日照充足，水质好，具有发展优质西瓜的自然条件。无霜期达到160 d，初霜日平均出现在10月7日，最早在9月16日，最迟为10月16日。终霜日平均出现在4月22日，最早在3月24日，最迟为5月16日。4～9月平均气温为19.3 ℃，平均降水量为507.3 mm，平均日照时数为2562.8 h，日平均气温稳定通过10 ℃在4月10日，终日在10月3日。在西瓜生长发育过程中，土壤、水源、周边环境、企业生产管理等因子是相对稳定的，而气象条件是动态的。因此，当年西瓜产量、品质优劣与气象条件利弊息息相关，也可以说是西瓜产量、品质形成重要的考量指标。气候评价是根据各生育期内温、光、水气象因子的适宜和匹配程度对西瓜生长关键期小气候条件进行整体评价。

2.1 气候条件评分

当温度达到5～40 ℃，西瓜的生长环境最佳，低于10 ℃则停止生长。新民西瓜幼苗期生长在大棚里，幼苗期棚外平均气温为9.9 ℃，较常年偏高0.5 ℃；伸蔓期棚外温度为19.5 ℃，较常年偏高3.1 ℃；开花期温度为20.1 ℃，较常年偏高1.2 ℃；果实发育期温度为20.6 ℃，较常年偏低0.6 ℃。西瓜根系发育良好，具有较强的吸水和抗旱能力，一般来说，耐旱不耐涝，苗期土壤湿度65%～70%，对根系生长有利，但在果实期需水量更为敏感，土壤湿度为75%～80%。在西瓜的主要生育期浅层土壤墒情基本维持在60%～80%,5月下旬土壤墒情饱和。6月1日～6月20日平均空气湿度为73%。西瓜成熟期日较差大，为8～10 ℃，西瓜增重快，产量高，有利于糖分积累，果味甘甜爽口。新民西瓜果实膨大期平均日较差为9.5 ℃，利于糖分的积累。西瓜对光照条件要求较高。苗期光照充足，植株生长健壮，节间短，叶片厚实，叶色浓绿。西瓜靠昆虫授花粉，昆虫自然授粉，开花期间遇阴雨天气，影响正常授粉，结果少，果实膨大期和成熟期日照不足，发育慢，含糖低。新民西瓜苗期日照时数偏多8.8 h，伸蔓期偏多5.9 h，开花期日照时数接近常年，果实膨大期日照时数偏少36 h，基本能满足西瓜生长对日照的需求。

根据2019年3月20日～6月20日西瓜生长发育气候实况，结合西瓜气候品质评价等级划分(表4)和西瓜气候品质指标，给出2019年梁山西瓜气候品质得分81.8分。

表4 2019年梁山西瓜气候品质评价得分

2.2 气象灾害评分

西瓜种子发芽的下限温度是12 ℃，营养生长阶段气温10 ℃停止生长，5 ℃即受冻害影响，根毛发生的最低温度为13～14 ℃，在连阴雨天，日照不足的情况下，西瓜植株叶色变淡，叶片黄化，茎节间长而细，组织结构松软，容易感病，花期光照不足，植株出现徒长，不易坐果，膨大期光照不足则出现果实发育不良，果形不整齐，皮厚空心，甜度显著下降。西瓜具有耐旱不耐涝的特征，要求空气干燥，土壤墒情适宜，多雨、冰雹、大风等天气条件，西瓜易发生病虫害，西瓜不易坐果，果实膨大受阻，生成小瓜、病瓜、畸形瓜和裂瓜，甚至绝收，不利的天气条件对西瓜品质和产量的形成具有重要影响。

2019年终霜日期较常年略偏晚，在沈阳新民逐日0 cm地面温度时间演变见图1，苗期出现短暂低温，通过熏烟加温、简易火炉等加温方式，低温未对西瓜造成影响。西瓜全生育期最大日降水量为40 mm,未发生对西瓜品质不利影响的干旱、洪涝(图2)。未发生连续阴雨寡照天气，发育期平均风速3.9 m/s，未出现明显大风天气。气象条件虽不利于病虫害发生，气象灾害评分为0分。

总体来讲，2019年新民梁山镇西瓜主要生育期内(2019年3月20日～6月20日)平均气温为14.9 ℃，较常年偏高0.7 ℃；总降水量为173.3 mm，较常年偏多30%；日照时数为753.3 h，较常年偏少5.7 h。苗期未出现低温冷害事件，开花期未出现连阴雨，未出现影响和危害西瓜的开花、授粉和受精的不利天气。综合西瓜各发育阶段气象影响因子评价结果，同时考虑农业气象灾害对西瓜品质的影响，根据西瓜气候品质评价模型，判定2019年沈阳新民气候品质评价得分为81.8分，为“优”等级。

3 结论与讨论

(1)针对目前辽宁省西瓜气候品质评价技术空白，以东北最大西瓜生产基地生产的小梁山西瓜为例，建立了包括气温、日照时数、日较差、土壤相对湿度(空气相对湿度)在西瓜苗期、伸蔓期、开花期、成熟期评价指数，冰雹、大风2种气象灾害灾损度，共15个因子的辽宁省沈阳市新民小梁山西瓜气候品质评价模型。该模型不仅分不同发育期评价了气候资源对西瓜品质的影响，同时将气象灾害纳入模型中，模型客观地反映了气象条件对西瓜品质的影响。

(2)西瓜气候品质评价结果划分为特优、优、良好、一般4个等级，经实践检验，等级划分符合辽宁西瓜生产实际，对于果农提高果品的商品价值，具有重要意义。经评判，2019年辽宁省沈阳市新民小梁山西瓜气候品质评价得分为81.8分，为“优”等级。

(3)因缺乏西瓜品质历史数据，尚未建立西瓜品质与气象要素的定量化关系，后续将收集整理西瓜品质历史数据，建立品质与各发育期气象要素定量化评估模型，从而提高西瓜气候品质评价的科学性。