辽宁省大樱桃气候品质认证技术研究

王 莹 ，王若男 ，黄 岩 ，马 林

（1.辽宁省生态气象和卫星遥感中心；2.辽宁省气象装备保障中心，辽宁沈阳110166）

农产品气候品质认证，是指根据农产品品质与气候关系，通过实地调研、试验、对比分析等手段，采集相关数据，确定气候品质评价指标，从而建立气候品质评价模型，对农产品气候品质进行分等级评价，作为农产品畅销的“身份证”将全面提高其市场竞争力[1]。

国内关于农产品品质认证的研究有很多，娄伟平等[2]应用农业气象技术确定了茶树芽叶生长期气象条件与茶树芽叶品质的关系，确定了春季龙井茶品质评价指标，将气候品质分为特优、优良好和一般三个等级。王紫文等[3]以气象要素、田间管理、受灾状况等为评价因子，运用模糊矩阵法对枸杞气候品质认证进行分级评价。杨利霞等[1]利用影响柑橘品质的气候适宜性指标、生长期气候资源条件、管理水平为主要影响因子探索了柑橘气候品质评价技术。

大樱桃是喜温、喜光而不耐寒的落叶植物。近几年，市场对大樱桃的内在品质越来越重视，果品质量能否被消费者接受，将成为未来樱桃产业做大做强的关键。辽宁省大樱桃主产区位于大连地区，到2016年年底，大连地区大樱桃种植面积有40万亩左右，约占全国种植面积的1/5，且产量较高，达到9万余吨，作为辽宁省重要的特色作物，大樱桃带来的经济效益也是相当可观的。大樱桃的生长受地形、气候条件影响差异较大，并不是所有的地区都适宜种植大樱桃。同时，由于受到不同小气候的影响，同一品种的大樱桃在不同地区、同一地区不同年份的大樱桃品质会存在较大差异。大樱桃气候品质评价工作，就是通过对影响大樱桃品质的气候条件进行优劣等级的评定，并利用评价结果对大樱桃品质等级进行标识，为大樱桃贴上“气候身份证”，以此提高大樱桃的市场竞争力。

因此，本研究通过研究大樱桃品质与气象条件的关系，确定影响大樱桃品质的关键因子，对辽宁省大樱桃气候品质认证技术进行探索研究；通过建立大樱桃气候品质评价模型，对辽宁省大樱桃气候品质进行分区评价，可以有效地提升大樱桃的市场竞争力和经济效益，同时为开展其他农作物气候品质认证提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1 气象资料的选取 选取辽宁省54个气象台站1981年～2015年常规气象资料，主要包括日照时数、日平均气温、日最低气温、日最高气温、日平均湿度和日平均降水量。

1.1.2 地理信息资料的来源 选取来自国家基础地理信息中心（NGCC）比例尺为1∶250000的基础地理信息，主要包括地形数据、地名数据、数字高程数据。

1.2 方法

1.2.1 层次分析法确定评价指标权重系数 层次分析法是一种将层次化和系统化结合的多目标决策分析方法，既考虑了人的主观判断，针对研究对象进行定性和定量分析，又把研究对象看成一个系统，从系统内部和外部联系出发，将多种复杂因素进行递阶层次结构形式展示，对各层不同因素进行两两比较，以此逐层进行分析。本研究采用层次分析法来确定各评价因子对大樱桃气候品质认证影响大小即权重值。首先确定大樱桃气候品质评价因子的权向量 A= {a1，a2，a3，…，a9}，依据层次结构模型，应用专家打分法构造判断矩阵，然后进行层次单排序，检验判断矩阵的一致性。如果判断矩阵通过一致性检验，则进入层次总排序，最后对层次总排序进行一致性检验[4]。

1.2.2 小网格推算模型的建立 为了弥补资料不足，客观描述大樱桃品质评价得分的分布情况，需建立品质评价得分与地理因子的关系模型。将品质评价得分与经度、纬度和海拔高度三要素通过多元逐步回归方法，建立大樱桃气候品质评价的小网格推算模型，直观地显示大樱桃气候品质在辽宁省的空间分布差异。

2 大樱桃气候品质认证方法研究

2.1 大樱桃气候品质认证模型建立

根据农产品气候品质认证要求[5]，本研究将大樱桃气候品质分为特优、优、良好、一般四个等级。综合考虑了影响大樱桃生产和品质的各项指标，本研究最终将气候适宜性区划、生育期气候条件、田间管理水平作为大樱桃气候品质评价的关键因子，应用层次分析法确定各因子的权重系数，并对权重系数进行一致性检验。最终，构建大樱桃气候品质评价模型：

式中，W 表示评价得分（W≥90分等级“特优”，80分≤W＜90分等级为“优”，W ＜ 80分不评价）；X1为大樱桃气候适宜性区划因子，权重 23%；X2为大樱桃生育期气候条件因子，权重65%；X3为大樱桃生产管理水平因子，权重12%。

2.2 大樱桃气候适宜性指标

大樱桃是喜温而不耐寒的果树，适合在年平均气温10℃～12℃的地区种植。生产实践表明，高温灾害对大樱桃的危害较轻，而低温灾害对大樱桃危害较重。冬季极端低温达到-20℃时，樱桃树会遭受冻害；有时低温为-18℃时，枝条也会发生冻害；当气温下降至-25.2℃时，则樱桃树会大量死亡。有研究标明，如大樱桃遭受同样的低温侵袭，气温下降快则冻害重，下降慢则冻害轻。由此可见，冬季低温冻害是决定大樱桃能否存活的关键气象条件。大樱桃对水分状况很敏感，既不抗旱，也不耐涝。大樱桃是喜光树种，当光照充足，则花芽充实、坐果率高、果实着色好、糖度高、品质好；反之则花芽发育不良、坐果率低、果实着色差、成熟晚、品质差。经过深入生产区域考察和综合分析，大樱桃气候适宜性区划指标确定为：①年平均气温为9℃～12℃；②年降水量为500～900mm；③年日照时数＞2500小时，将大樱桃种植区划分为同时满足条件①②③的可能适宜种植区和不同时满足条件①②③的不适宜种植区。其次，将满足上述三个条件的可能适宜种植区再考虑极端最低气温的影响，将极端最低气温多年平均值的影响划分为四个等级，具体标准如表1。

表1 大樱桃气候区划指标

2.3 大樱桃生育期气候条件指标

大樱桃生长期气候条件指标包括气候资源和气象灾害情况两部分，应用层次分析法确定气候资源和气象灾害权重系数，并对权重系数进行检验。确定大樱桃生育期气候模型为：

式中，Q表示大樱桃生育期气候条件；X1表示大樱桃气候资源指标，占权重75%；X2表示大樱桃遭受气象灾害指标，占权重25%。

2.3.1 生育期气候资源分析大樱桃是喜光的落叶植物，充足的光照为大樱桃提供较好的生长条件，有利于大樱桃的开花结果、果实着色和糖分的积累，确保其品质优良[6]。大樱桃萌芽期开始于气温高于5℃，此期间适宜温度为8℃～10℃。大樱桃始花期适宜温度为10℃～15℃；当气温高于12℃盛花期开始，适宜温度在 14℃～16℃，此生育期内大樱桃的生长对空气湿度的要求严格，相对湿度以50%～60%最适宜，当湿度过高时，则影响坐果、花粉传播受困、易感、染花腐病；反之，当湿度过低时，则造成柱头干燥，影响受精。另外，有研究表明[7]大樱桃发育至成熟期间，当气温日较差较大时，利于果实着色和糖分积累，能够提高大樱桃品质。大樱桃的花器形成期间要求气温为15℃～20℃，此温度最为适宜。根据以上对大樱桃气候资源进行分析，根据猕猴桃生长期受到气候影响情况，以X1：萌芽-开花期适宜温度＞10℃；X2：始花期适宜温度10℃～15℃；X3：盛花期适宜湿度50%～60%；X4：果实发育至成熟期，气温日较差＞8.2℃；X5：花器形成期温度15～20℃作为影响大樱桃品质的气候资源指标（见表2）。根据层次分析法确定生育期气候资源因子的影响程度赋予相应权重，生育期气候资源评分公式为：

表2 生育期气候资源评判标准

2.3.2 气象灾害分析 大樱桃在生育前期需水量较少，而到果实发育的第二阶段则需水量最大，即谢花后到果实成熟前是需水临界期，此期间要保证充足的水分供应。如果此期间少雨干旱，则会影响大樱桃的品质，但干旱是否成灾除了受该时段降雨影响外，与该地区是否具有灌溉条件同样关系很大。在大樱桃休眠期内，其生长的适宜温度为-10℃～7℃，当冬季低温为-22℃，樱桃树会遭受冻害死亡。在大樱桃盛花期内，当最低气温达到-1.1℃，植株便会遭受冻害；最低气温达到-4.7℃，则雌蕊受冻，不利于花期授粉。综上所述，根据不同气象灾害对大樱桃品质形成的影响大小，选取主要气象灾害影响因子（如表3），为了方面计算和统计，本研究将无气象灾害视为品质最好，赋值100分；气象灾害越严重，则得分越少。应用层次分析法，将各影响因子赋予不同的权重，则气象灾害评分公式为：

式中X为气象灾害得分，β1为休眠期冻害得分，β2为萌芽期冻害得分。

表3 气象灾害因子评判标准

2.4 大樱桃气候品质评分

根据以上研究，综合考虑气候适宜性、生育期气候条件、管理水平关键因子对大樱桃气候品质的影响，根据构建的大樱桃气候品质评价模型，在ArcGIS中将各关键因子的评分栅格图进行计算迭加，最终得到辽宁省大樱桃气候品质评分分布图（如图1），可以看到≥90分（“特优”等级）主要分布在大连市、金州区、瓦房店大部、普兰店大部地区，这与大樱桃生产品质实际基本一致。

图1 辽宁省大樱桃气候品质评分区划图

3 结论与分析

选取气候适宜性、生育期气候条件、管理水平作为影响大樱桃气候品质的关键因子，构建大樱桃气候品质评价模型。

在ArcGIS中，应用气候品质模型进行辽宁省大樱桃气候品质区划，得到大樱桃“特优”等级主要分布在大连市、金州区、瓦房店大部、普兰店大部地区等，这与大樱桃生产品质实际基本一致。

本研究中大樱桃气候品质认证技术处于探索阶段，下一步，需根据实际生产对影响气候品质的因子做进一步完善，使大樱桃气候品质认证更趋科学合理。