辽宁南果梨气候品质评价技术方法及应用

胡春丽，李荣平，焦 敏，王 婷，王婉昭，周 斌

（1.辽宁省生态气象和卫星遥感中心，辽宁 沈阳110016；2.中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁 沈阳110016）

南果梨是辽宁特有的地方优良品种，主产于鞍山、辽阳两市和阜新、朝阳部分县区。其中，鞍山市是南果梨的发源地和主要产区，栽培面积2.73 hm2，产量22×104t，年产值6亿元左右[1]。南果梨生长发育与气候条件密切相关，果品的品质与气温、降水、光照、日较差等气象要素关系密切。辽宁省属于温带大陆性季风气候，气象因子年际变化较大，对南果梨品质产生影响。

基于年际气象条件的差异对农作物品质进行客观评价，是增加果实附加值的有效途径之一[2-7]。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，已对优质茶叶、脐橙、苹果、猕猴桃等作物进行了气候品质评价[8-19]，提升了区域特色农作物的市场竞争力。本研究利用鞍山海城南果梨区域气象站气象资料，选取气候适宜性区划、生长期气候资源、气象灾害作为南果梨气候品质评价指标，建立了辽宁省南果梨气候品质评价模型，并对2018年鞍山市海城地区的王石镇天鹰果园南果梨进行实例分析，以期为辽宁南果梨果实气候品质评价、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

鞍山市海城地区的王石镇为气候品质评价区域，该区域有南果梨果树500×106株，年产达到6 000×107kg。王石镇处于海城市区东部近郊，距离海城市中心6 km，该镇西部与市区接壤，东部与辽阳连接。镇内山地、丘陵、平原兼有，宜林、宜果、宜农。该镇以种植南果梨为主，种植历史悠久，全国闻名，有“南果梨”之乡的美称。王石镇的天鹰果园园区内设有区域气象站，该站自2012年5月启动观测（122.9°E、40.9°N，海拔高度38 m）。

1981—2017年气象资料来自鞍山海城国家基本气象站，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。2018年逐日气温、降水量统计数据为鞍山海城王石镇天鹰果园区域自动气象站观测数据，日照资料为区域气象站缺测资料，采用与相邻站建立一元回归模型进行订正。

南果梨物候资料来自辽宁鞍山海城王石镇观测站。南果梨3月下旬—4月上旬进入萌芽期，4月中旬—4月下旬进入开花期，5月中旬—6月上旬进入果实坐果期，6月下旬—8月上旬进入果实膨大期，8月中旬—9月上旬进入果实上糖期。

1.2 评价方法

对南果梨气候品质进行4个等级划分，依次为“特优”、“优”、“良”、“一般”。生态气候条件是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[18]，得到评分公式为：

式中，x1代表历史南果梨种植气候适宜性评分，x2代表当年果品生长的气候条件评分，x3代表当年气象灾害评分，x4代表管理水平对品质影响评分。w代表评价最终评分，w≥90为“特优”等级，80≤w<90为“优”等级，70≤w<80为“良”等级，w<70为“一般”等级。

1.2.1气候适宜性评判

南果梨喜暖温或冷凉气候，多在北方种植，年平均温度要求为8.6～13.0℃，以冬季极端最低温度＜-38℃为栽培北界的主要指标，生长期短，热量不足限制其栽培范围，以全年≤10℃日数160～200 d为适宜种植区；开花期是否有春霜冻是影响栽培的重要指标，花蕾期冻害危险温度为-2.2℃，成熟期昼夜温差大，夜温较低有利于同化作用、着色和糖分的积累。南果梨对水分不敏感，需水量较少，为500～750 mm。南果梨属于喜光果树，光照强度大，紫外线强，其皮色美观，黄亮[20]。选取年平均气温、1月平均气温、年降水量和年≤10℃日数作为辽宁南果梨气候适宜性评价因子，当年平均气温≥13℃，总评分为0，不做气候适宜性评价。南果梨气候适宜性评分标准参考文献[20]。

1.2.2气象条件评判

影响南果梨品质的主要气象要素为气温（T）、降水（R）、日照（S）和日较差（Tmax-Tmin）。其中，坐果期、果实膨大期、果实上糖期考虑日较差（Tmax-Tmin），其他各发育期均考虑气温、降水和日照。建立逐要素判断标准，评分公式为：

其中，Si（t）、Si（R）、Si（S）、Si（Tmax-Tmin）分别表示温度适宜度、降水适宜度、日照适宜度、日较差适宜度。以温度适宜度分析为例，辽宁鞍山海城正常年份温度能满足南果梨各发育阶段的生长要求，建立温度适宜度，具体见公式（3）。

式中，T为南果梨某发育阶段平均气温，To为鞍山海城王石镇各发育阶段历年平均气温，设置判断标准：0.9＜Si（t），为特优；0.75＜Si（t）≤0.9，为优；0.55＜Si（t）≤0.75，为良好；0＜Si（t）≤0.55，为一般。温度适宜度结果为各发育阶段温度适宜度的平均值。降水适宜度、日照时数适宜度和日较差适宜度计算方法与温度适宜度相类似[21]。计算结果根据各发育阶段要素正常年份（评价年）与评价年（正常年）比值，确定评价年品质优劣，不同在于降水适宜度和日照适宜度选取评价年南果梨各发育阶段作为影响因子，日较差适宜度不考虑萌芽期和开花期日较差对品质的影响，将坐果期、果实膨大期、上糖期日较差作为评价因子。

1.2.3气象灾害评判

南果梨萌芽期和开花期抗低温的能力较差，温度降至0～2℃或＜0℃时易发生花期冻害，影响开花授精，造成大量落花。长期低温阴雨寡照天气，一方面会使南果梨果树抗逆性降低，容易引发病虫害，另一方面光照不良时，树体同化产物显著减少，会导致南果梨花芽分化少、产量低、品质差。参考文献[18]，选取低温冷害、极端降水、大风、冰雹和连阴雨作为气象灾害主要影响因子。根据辽宁省南果梨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1、表2），评分公式为：

表1 南果梨气象灾害评分标准

表2 南果梨主要气象灾害指标

1.2.4生产管理评判

果园生产措施的完善对于提高果品整体品质具有重要的意义，根据果农实际管理情况，进行等级评价，考虑的主要因子有产地环境、生产技术规范、质量安全技术规范和品质的抽样调查，具体评分标准见表3，生产管理的评价模型为：

表3 南果梨果品企业生产管理条件评分标准

2 应用个例

2.1 气候适宜度评分

统计辽宁省52个气象站1981—2010年农业气象指标，包括年平均气温、1月平均气温、年降水量和年≤10℃日数，按照南果梨气候区划评分标准[23]，给出全省南果梨气候适宜性评分分布图（图1）。沈阳南部、大连大部、鞍山北部、阜新大部、辽阳北部地区评分为90～100，抚顺、本溪、丹东北部、朝阳北部地区评分为50～70。鞍山海城地区年平均气温为9.3℃，年降水量为707.3 mm，1月平均气温为-9.9℃，年≤10℃日数为172.5 d，气候适宜性评分为100，确定鞍山海城地区为南果梨种植最适宜地区。

图1 辽宁省南果梨种植气候适宜性分布

2.2 气候条件评分

2018年南果梨生育期内气温偏暖、光照充足，光热条件有利于南果梨叶芽的萌动，花芽的生发，果实的膨大、着色上糖等过程。根据温度适宜度分析判定标准，评判2018年王石镇南果梨气候品质温度适宜度为0.9，等级为“优”。生育期内降水条件不够稳定，2018年4、6月出现了连阴雨，其中4月出现2 d连阴雨正值南果梨的开花期，对南果梨的开花、授粉有一定影响。根据降水的适宜度分析判定标准，评判2018年王石镇南果梨气候品质降水适宜度为0.75，等级为“优”。8月中旬—9月上旬多晴好天气，日较差大，对南果梨的果形发育和糖分的转换都较为有利。根据日照适宜度分析判定标准，评判2018年王石镇南果梨气候品质日照适宜度为0.87，等级为“优”。根据温度日较差适宜度分析判定标准，日较差适宜度为0.88，等级为“优”。根据公式（2）评分方法，评判2018年王石镇南果梨气候品质气象条件评分为85，具体结果见表4。

表4 2018年王石镇南果梨气候品质评价气温、降水、日照时数、日较差等级

2.3 气象灾害评分

南果梨在萌芽展叶期对光、温、水的需求较高，同时对低温霜冻异常敏感。2018年终霜日期较常年略偏晚，萌芽期出现轻微低温冷害。在鞍山王石镇逐日最低气温时间演变如图2。3月下旬—9月上旬降水持续偏少，逐日降水量累计时间演变见图3。萌芽期由于前期（1—3月中旬）降水较常年偏多，土壤较为潮湿，土壤墒情总体正常。3月下旬—8月上旬，降水量显著偏少，尤其是坐果后的膨大期遭遇干旱，但未造成明显影响。南果梨种植企业在出现连阴雨后采取了积极有效的管理措施，及时清淤排水，中耕除草，防止果园积水浸坏树根。在大雨后翻地，使土壤疏松，增加透气性，以利于根系的正常生长。气象条件虽利于病虫害轻度发生，但总体易防治。根据公式（4）评分方法，气象灾害评分为0。

图2 鞍山海城王石镇2018年3月21日—9月10日逐日最低温度变化曲线

图3 2018年3月21日—9月10日鞍山海城王石镇逐日降水量

2.4 生产管理评分

鞍山海城王石镇天鹰果业果园面积为260 hm2，其中南果梨约110 hm2，周围植被覆盖率高，土壤类型为棕壤土类、棕壤土亚类，腐殖质厚度为4～10 cm，颜色为灰色至黑色，质地为砂壤土至壤土，结构为粒状或小粒状，pH值为6.5～7.0，10 km范围内无污染厂矿企业，生态环境优越。上英水库位于王石镇境内，水域面积排灌系统较为完备。2018年王石镇天鹰果业出台一系列政策，开展质量认证及管理方法创新，推进了南果梨标准化生产技术在生产中的应用，辽宁省质量技术监督局发布通告授予王石镇天鹰果业为示范区骨干企业。综上，判定2018年鞍山海城王石镇天鹰果业生产管理评分为100。

2018年辽宁鞍山海城王石镇南果梨生育期内有干旱、低温冷害和高温出现，主要生育期未出现灾害性大风过程，开花期、授粉和受精期连阴雨等不利天气。气象灾害发生种类和发生率均较常年偏低，气象条件属于正常略偏好。统计南果梨各发育阶段温度、降水、日照和日较差适宜度气象要素评价结果，考虑农业气象灾害对品质的影响，根据南果梨气候品质综合评价模型，判定2018年鞍山王石镇天鹰果业南果梨气候品质评分为89.6，为“优”等级。

3 结论与讨论

（1）针对目前辽宁省南果梨气候品质评价技术空白，以辽宁鞍山南果梨为例，建立了包括萌芽期、开花期、果实坐果期、果实膨大期、果实上糖期5个物候期气候适宜度，萌芽和开花期冻害、异常降水、冰雹、大风、连阴雨5种气象灾害灾损度，以及产地环境、质量安全技术规范、生产技术规范和品质抽查结果4个生产管理条件在内的共14个因子的辽宁省鞍山南果梨气候品质评价模型。该模型不仅分不同物候期评价了气候资源对南果梨的品质影响，同时将气象灾害和生产管理纳入模型中，在客观反映果品生产对品质的影响方面有所提高。

（2）南果梨种植气候适宜性占评价模型的30%，当年气象条件和气象灾害占50%，生产企业管理占20%。其中，影响南果梨品质的主要气象要素为各发育期气温、降水、日照，坐果期、果实膨大期、果实上糖期要考虑日较差的影响。

（3）南果梨气候品质评价结果划分为特优、优、良好、一般4个等级，经检验，这一等级划分符合当地生产实际，且对于果农提高果品的商品价值，具有积极的意义。2018年辽宁鞍山海城王石镇天鹰果业生产的南果梨气候品质评价评分为89.6，为“优”等级。

本研究缺乏长时间序列的南果梨品质数据，尚未建立品质与气象要素的定量化关系，后期将收集大量品质数据，开展品质与气象条件的相关关系研究，从而提高南果梨气候品质评价的科学性。