蓝莓气候品质评价标准研究_张丽.pdf

2022年第1期 上 总第598期 119 学术研讨 蓝莓气候品质评价标准研究 张 丽 1 宋凯文 2 1 芜湖市气象局 2 大连海事大学轮机工程学院 摘 要 为科学客观地评价蓝莓生育期内气候品质的优劣 确保蓝莓气候品质评价的科学性和规范性 本文利用蓝莓 果品数据和气象观测资料 运用模糊数学理论和专家打分法 按照蓝莓的种植区生态条件 生育期气象条件 人工管理 水平的特点 研究设计了2层数据结构 12项评价因子的评价模型 在全面梳理和分析现行的农产品气候品质评价以及与 蓝莓相关的国家标准 行业标准和地方标准的基础上 建立蓝莓气候品质评价方法及分级标准 为蓝莓气候品质评价提 供科学依据 蓝莓气候品质评价标准的制定能够指导蓝莓气候品质评价工作高效规范开展 增强品牌效应促进蓝莓产业 提质增效 关键词 蓝莓 气候品质 标准 DOI编码 10 3969 j issn 1002 5944 2022 01 012 Study on the Climatic Quality Evaluation Standard for Blueberry ZHANG Li 1 SONG Kai wen 2 1 Meteorological Bureau of Wuhu City 2 School of Marine Engineering Dalian Maritime Abstract In order to scientifically and objectively evaluate the climatic quality of blueberries during the growth period and ensure the standardized evaluation of blueberry climatic quality this paper uses blueberry fruit data and meteorological observation data and applies fuzzy mathematics theory and expert scoring method to design a two layer data structure and an evaluation model with 12 evaluation factors which is based on the characteristics of the ecological conditions of the blueberry planting area meteorological conditions during the growth period and the level of manual management On the basis of comprehensive analysis of the current national standards sectoral standards and local standards related to blueberry and climate quality evaluation of agricultural products a blueberry climate quality evaluation method and grading standard are developed to provide a scientific basis for blueberry climate quality evaluation It can guide blueberry climate quality evaluation work to be carried out in an efficient and standardized manner enhance the brand effect and improve the quality and efficiency of the blueberry industry Keywords blueberry climatic quality standard 蓝 莓 被 誉 为 浆 果 之 王 富 含 花 青 苷 低 糖 低脂肪 抗氧化能力强 被国际粮农组织 FAO 列 为人 类 5大健 康 食品之一 1 深 受 人 们 的 青 睐 蓝 莓 作 为具有较高经济价值和广阔开发前景的新兴果树 树种 具有较大的发展潜力和空间 2 近 年 来 我 国 蓝莓种植面积及产量总体呈逐年增长态势 2020年 我国蓝莓种植面积为6 64万公顷 同比增长10 蓝 莓产量为34 72万吨 同比增长64 主要种植区域 为贵州 辽宁 四川 安徽 云南等地 3 气 温 日 照 降水 土壤等气候生态条件是制约蓝莓产量和品质2022年第1期 上 总第598期 120 张丽 宋凯文 蓝莓气候品质评价标准研究 的关键要素 蓝莓虽然产出较高 但初期投入较大 劳动力成本较高 因此种植风险也较高 因此蓝莓 种植业对开发利用气候资源潜力 提高产品附加值 的要求更为迫切 4 农 产 品 气 候 品 质 评 价 是 指 天 气 气候条件对作物品质影响的优劣等级的评定 5 农 产品气候品质评价是为了适应气候变化和现代农业 生产优化布局发展需求 提升现代农业气象服务的 技术水平 气象部门积极开拓为农服务的新途径和 新方法 2012年由浙江省气象局率先提出 6 目 前 在四川 安徽 江西 贵州 辽宁等全国大部分省份 农产品气候品质评价已作为一项较为成熟的业务 开始了市场化的运行 评价的品种从大米 茶叶等 大宗作物到葡萄 苹果等经济作物已达数百余种并 且日渐丰富 受到了涉农企业和消费者的欢迎 相 关行业标准也陆续研发 如金志凤 姚益平等人编 写 的 国 标 农 产 品 气 候 品 质 认 证 技 术 规 范 Q X T 486 2019 金勇根等人研发了行标 赣南脐橙气候 品质评价标准 DB 36 金志凤等人编写了行标 茶叶气候品质评价 QX T 411 2017 等 气候品 质评价在国外农产品生产领域由来已久 最为人熟 知的是法国的拉菲葡萄酒 年景差的和年景好的葡 萄酒价钱有天壤之别 这就是气候品质评价给农产 品带来的高附加值 由于中国蓝莓栽培起步较晚 蓝莓产业自身及技术体系等尚不健全 科学有效开 展蓝莓气候品质评价标准研究是非常必要的 1 标准编制的目的和意义 通过气候品质评价 蓝莓能够拥有一个气象意 义的 身份证 消费者通过查看气候品质评价标 志一眼就能明白蓝莓在整个生长期内小气候环境的 优劣情况 如果气候品质评价的结果为 特优 或 优 能够提升该品牌蓝莓的市场竞争力和消费 者认可度 2013年起安徽 辽宁等全国各地气象部 门对当地的蓝莓都相继开展了气候品质评价工作 有效地提高了蓝莓的科技含量和市场竞争力 但由 于各地评价的方法 流程 等级划分都有所不同 蓝莓气候品质评价总体还不够科学严谨 为了更好 地为把蓝莓气候评价成果最大限度地转化为社会 效益 经济效益和生态效益 有必要对蓝莓气候品 质评价进行规范并制定相关标准 为蓝莓气候品质 评价工作提供技术支撑 以提升蓝莓附加值 2 本标准编制的主要原则和方法 本标准根据 中华人民共和国国家标准化法 中 华 人 民 共 和 国 气 象 法 标 准 体 系 构 建 原 则 和 要 求 及 相 关 法 规 规 章 进 行 编 写 蓝 莓 气 候 品 质 评价标准的制定是项全新的工作 可借鉴的经验缺 少 在这样的背景下 为了能够完成一套科学可行 内容全面 适用性强的标准主要依据蓝莓品质与气 候的密切关系 通过相关数据的采集整理 田间试 验 实地调查 对比分析等技术手段方法 设置认证 气候条件指标 建立评价模型 综合确定蓝莓气候 品质评价等级 统一划分为5级 按优劣顺序分别 为 特优 优 良 一般 差 3 标准主要内容 3 1 标准范围 本标准规定了蓝莓气候品质评价要求 评价方 法和等级划分 使用于蓝莓原果的气候品质分析和 定量化评 价 3 2 术语和定义 对蓝莓初果 蓝莓气候品质评价 土壤条件 水源状况 地形地貌 周边环境 气温条件 降水条 件 光照条件 冷温条件 日较差条件 气象灾害发 生率 日常管理 防灾减灾效果等进行了定义 3 3 资料要求 3 3 1 蓝莓资料 申请气候品质认证的蓝莓应具有一定的种植 规模 且以常规方式在生产区域范围内种植的初级2022年第1期 上 总第598期 121 张丽 宋凯文 蓝莓气候品质评价标准研究 产品 申请认证的蓝莓资料包括蓝莓的品种 品质 指标 内在生理生化指标和外观指标 生产基地 的名称 地址 环境条件 产地概况 生产规模等 3 3 2 气象资料 气象资料应是代表该蓝莓在整个生长发育时 间段内种植区域内的资料 以最能代表认证区域内 气象条件的气象观测站为准 如评价区域内或周边 区域的农田小气候观测站 区域自动气象站或基本 气象站 气象要素主要包括气温 降水量 日照时 数 气象灾害等与蓝莓品质密切相关的气象因子 3 4 蓝莓气候品质评价方法 3 4 1 获取要评价蓝莓的品质数据 蓝莓总体喜酸性土 一般要求土壤pH值为 4 5 5 5 土壤应松软 寡肥 有机质含量一般为 8 1 2 喜 阳 喜 湿 需 储 冷 量 喜 湿 润 抗 旱 性 差 蓝莓可以分为 矮丛 半高丛 高丛 兔眼四个 类别 7 每个类别下又分为不同品种 每个品种都有 不同的生长发育期 对环境的喜好都有所不同 需 通过文献查阅 田间试验等方法获取准确 充分的 生理化指标 外观指标等参数 3 4 2 构建蓝莓气候品质评价指标体系 基于蓝莓的生物学特性 耦合表征不同品种蓝 莓的生理生化指标 外观指标和同期气象数据 根 据露地蓝莓生产技术规程 8 和蓝莓丰产栽培技术等 相关文献 9 10 11 应用相关分析等方法 筛选影响蓝 莓品质形成的关键因子 构建了2级蓝莓气候品质评 价 指 标 体 系 具 体 如 表 1 所 示 3 4 3 确定各评价因子的隶属函数 在蓝莓生态中 生长的快与慢 产量的多与少 质量的优与劣等 都是相对的 它们在很大程度上 取决于气象条件和生态环境的适宜与不适宜 12 因 此可用模糊数学理论 13 14 建立各评价因子的隶属 函数 3 4 3 1 种植区域生态环境的隶属函数 种植区域生态环境里共有土壤条件 水源状 况 地形地貌和周边环境四个因子 15 可 采 用 专 家 型 隶 属 函 数 其 理 想 值 作 为 参 考 系 根 据 专 家 的 实 际 经 验 采 用 打 分 方 法 判 断 实 际 值 与 其 相 应 的 理 想 值的满足度 来确定是否满足作物正常生长发育或 是该项指标对作物正常生长发育的有利程度 其表 达 式 如 下 公 式 1 1 表1 蓝莓气候品质综合评价指标体系 1级评价指标 2级评价指标 种植区生态条件 土壤条件U1 水源状况U2 地形地貌U3 周边环境U4 生育期气象条件 气温条件U5 降水条件U6 光照条件U7 冷温条件U8 日较差条件U9 气象灾害发生率U10 人工管理水平 日常管理U11 防灾减灾效果U12 表2 蓝莓种植区域生态环境理想值 8 15 以 南 高 丛 为 例 种植区生态条件 理想值 土壤条件U1 土 壤 疏 松 土 层 深 厚 通 气 良 好 土 壤 排 水 性 好 湿 润 但 不 积 水 P H 值 4 0 5 5 之 间 土壤有机质含量大于5 水源状况U2 水源充足 灌溉水质量应符合GB T 18407 2规定 地形地貌U3 浅山区 缓坡的山地等 坡度低于15度 周边环境U4 园地应远离城市和交通要道 距离公路应大于50M 周围3KM以内应无工矿企业和直接污染源 三废 的排放和间接污染源 上风口或上游的污染 区域2022年第1期 上 总第598期 122 根据专家型隶属函数公式1和表2 将实际值 与理想值对比 即可得到U1 U4的度量值 取小数1 位 下 同 3 4 3 2 生育期气象条件各项隶属函数 生 育 期 气 候 条 件 共 包 含 气 温 降 水 日 照 冷 温 日较差条件和气象灾害发生率六个评价因子 因为此六项因子均有对应的气象要素的数值 因此 可以分别建立单极值型 双极值型以及适宜型隶属 函数 16 1 温 度 降 水 隶 属 函 数 蓝莓在不同的生长发育期内 气温和降水都有 最 大 值 最 适 宜 以 及 最 低 值 三 基 点 17 气 温 和 降 水 隶属函数可用公式 2 和 3 2 3 式中 T t R r 分 别 为 温 度 降 水 对 蓝 莓 气 候 适 宜度的隶属度 ti ri为某发育期 i 内的平均气温和 日平均降水量 ti max ri max ti min ri min ti 0 ri 0 分别为i发 育 期 内 气 温 日 平 均 降 水 量 的 最 大 值 最 小 值 和 适 宜值 T t R r 在0 10之间取值并保留一位小数 因蓝 莓品种的差异对各气象要素的要求值范围也有所不 同 现以南高丛为例 下同 蓝莓各生育期内t max t min t 0 和r max r min r 如表3所示 2 日 照 日较差及冷温量隶属函数 日照时数是影响光合作用的直接影响因子 也 是蓝莓生长季中较为重要的限制因子之一 蓝莓是 喜光的树木 应尽量保证较多的光照时间和较强 的光照强度 18 在蓝莓的果实发育期 蓝莓的品质 与日较差有着很好的正相关性 日较差越大对蓝莓 的着色 糖分积累都有利 同时蓝莓需要储冷量 所谓储冷量 就是蓝莓要达到正常的开花结果一 般需要X小时 7 2 的低温 具体时间视品种不同 而 不 同 储 冷 量 不 够 蓝 莓 也 可 正 常 开 花 但 不 结 果 19 20 据此 可分别构建日照 日较差及冷温量隶属 函 数 如 公 式 4 6 所 示 4 5 6 式中 S s H h D t 分别表示日照时数 冷温时 长和日较差对蓝莓气候品质的隶属度 s h t为某发 育期内的日平均日照时数 休眠期的冷温时长以及 果 实 发 育 期 的 平 均 气 温 日 较 差 带 有 下 标 m a x 和 m i n 分别表示其相应的最大值和最小值 品种不一样相 应的值也有所区别 3 气 象 灾 害 隶 属 函 数 根据黄寿波等人的研究 我国果树气象灾害有 5大类17种 21 对蓝莓影响较大的气象灾害主要有 霜冻害 高温热害 干旱 连阴雨 大风 冰雹以及 越冬期冻害 22 23 具体如表4所示 张丽 宋凯文 蓝莓气候品质评价标准研究 表3 蓝莓各生育期内温度 降水因子值 mm 气象因子 休眠期 萌芽展叶期 花期 果实发育期 营养积累期 最高气温t max 20 30 40 40 30 最适宜气温t 0 5 10 15 25 15 最低气温t min 15 10 4 15 10 日平均最大降水量r max 5 10 10 10 10 日平均最适宜降水量r 0 2 5 5 4 4 日平均最少降水r min 0 1 3 2 12022年第1期 上 总第598期 123 张丽 宋凯文 蓝莓气候品质评价标准研究 表4 蓝莓主要气象灾害 以南高丛为例 气象灾害种类 受害时段 主要危害形式 气象指标 霜冻害 花期 温暖时期 短时间0 以下低温 影响植物正常代谢 组织器官受害 日最低地面温度 0 高温热害 花 期 果 实 发 育 期 降低光合作用加速呼吸作用产生毒害并使植物脱水 受害 日最高气温 40 干旱 营养期 花期 果实发育期 长期无雨 少雨 土壤 空气干燥 植株生长缓慢 叶 果 干 枯 脱 落 直 至 死 亡 20CM土壤相对湿度 40 连阴雨 花 期 果 实 发 育 期 使 空 气 和 土 壤 长 期 潮 湿 日 照 严 重 不 足 根 系 缺 氧 并使果实脱落霉烂 连 续 5 天 以 上 日 降 水 量 0 1 mm 过程总降 水量 30 mm 大风害 果实发育期 大 风 使 枝 断 叶 碎 果 落 及 植 株 倒 伏 最大风速 14米 秒或 极大风速 17米 秒 冰雹害 果实发育期 雹粒砸伤叶片果实 破坏正常生理功能 影响果品 商品价值 出现 直径 10 M M以上 的冰雹 越冬期冻害 休眠期 气温骤降 或异常0 以下低温使细胞组织结冰 部分器官受伤或植株冻死 日平均气温 10 因此 气象灾害与蓝莓品质之间存在单极值负 相关的关系 可有公式 7 来表达 7 式中 A x 为蓝莓特定的生长发育期内气象灾害 对蓝莓生长发育适宜程度的隶属度 X为各气象灾 害累计发生的次数 A 0 为蓝莓正常生长发育时气象 灾害发生次数的上限值 一般将A 0 值设为1 4 人 工 管 理 水 平 人工管理水平的高低包括日常管理和防灾减灾 效果 其隶属函数可用专家打分法来表示 将严格 按生产技术规程进行 维护和防灾减灾效果好的状 况 定 义 为 理 想 值 再 根 据 实 际 情 况 对 照 公 式 1 进 行 计 算即可 3 4 4 建立蓝莓气候品质评价模型 根据蓝莓气候品质评价指标体系和相关的隶 属函数 应用主成分分析 专家决策法等方法 确定 蓝莓气候品质评价因子的权重系数如表5所示 采用加权求和法 建立蓝莓气候品质评价指数 模 型 如 公 式 8 所 示 8 式中I ACQ 蓝 莓 气 候 评 价 指 数 i 气 候 品 质 指 标数 ai1 第 i个气候指标的1级权重系数 ai2 第 i 个气候指标的2级权重系数 Ui第i个气候指标隶属 度值 3 5 蓝莓气候品质等级划分 蓝莓气候品质等级可分为5级 按照优劣顺序 分为 特优 优 良 一般 差 根据实际的发生值经 隶属函数及评价模型计算后可得到I ACQ 值 将 I ACQ 值 对应表7就可得出蓝莓气候品质的具体等级 表5 蓝莓气候品质各评价因子权重分配 一级评价 权重 二级评价指标名称 权重 指标名称 a i 1 ui ai2 种植区域 生态环境 2 土壤条件 0 3 水源状况 0 3 地形地貌 0 2 周边环境 0 2 生育期 气象条件 6 气温条件 0 1 降水条件 0 2 光照条件 0 2 冷温条件 0 2 日较差条件 0 1 气象灾害发生率 0 2 田间管理水平 U 2 日常管理 0 5 防灾减灾效果 0 52022年第1期 上 总第598期 124 表7 蓝莓气候品质等级划分表 满分10 00 蓝莓气候品质等级划分 I ACQ 分值范围 特优 9 50 I ACQ 10 0 优 8 50 I ACQ 9 50 良 7 50 I ACQ 8 50 一般 6 00 I ACQ 7 50 差 I ACQ 6 00 4 结 语 本文利用蓝莓果品数据和气象观测资料 运用 模糊数学理论和专家决策评分等统计学方法 构建 了2层蓝莓的气候品质评价的模型及具体计算方面 在梳理现行的农产品气候品质评价以及与蓝莓相关 的标准基础上 建立蓝莓气候品质评价标准 填补了 相关研究领域的空白 可为各级气象部门开展蓝莓气 候品质评价工作提供理论依据和技术支持 同时还 可为蓝莓种植区划 果园选址 产量和品质预测提供 科学参考 进一步提升气象科技在蓝莓产业中的贡 献率 开辟了科技生产力转化为经济效益新的途径 影响蓝莓丰收的气象因子非常多 本研究本着普适 性的标准 只是挑选了关键的气象和生态因子 由于 地区和蓝莓品种的差异性 评价因子的选择 隶属函 数的设计 权重的分配上还需进行反复论证 从而加 强蓝莓气候品质评价标准的科学性和严谨性 今后 还需加大检测试验的周期和范围 严格依据各项指 标测定标准 最大限度减少 人为误差和随机误差 不 断提高评价因子和评价模型的判别准确性 为蓝莓 气候品质评价提供技术支撑 参考文献 苑兆和 世界蓝莓生产历史与发展趋势 J 落叶果树 2003 1 49 52 李丽敏 赵春雷 郝庆升 中外蓝莓产业比较研究 J 中国农学通 报 2010 26 23 354 359 前瞻经济学人 2021年中国蓝莓产业发展现状与区域竞争格局 分析贵州成我国最大蓝莓产区 EB OL https baijiahao baidu com s id 1695459407639853322 wfr spider for pc 张丽 石涛 吕娟 等 蓝莓生态气候适宜度评价指标及模型的设 计 J 中国农学通报 2015 31 35 224 229 林姗 姜淦 王闫利 等 四川省农产品气候品质认证与溯源的发 展概况 C 第33届中国气象学会年会 S13 互联网 与气象服 务 第六届气象服务发展论坛 李仁忠 王治海 金志凤 等 浙江省农产品气候品质认证服务浅 析 J 浙江气象 2015 36 4 郭伟 刘娟 曲薇薇 等 设施蓝莓丰产栽培技术 J 果农之 友 2014 000 003 19 20 韦庆和 关伟 冯奎阳 等 露地蓝莓生产技术规程 DB 23 T 1494 2012 S 黑龙江 黑龙江省质量技术监督局 2013 1 9 熊安华 南高丛蓝莓丰产栽培技术 J 现代农业科技 2012 22 95 99 王景红 李艳丽 刘璐 等 果树气象服务基础 M 北京 气象出版 社 2010 15 王辉 王鹏云 田燕 等 气候资源在蓝莓栽培中的利用 以昆 明地区为例 J 现代农业科技 2008 12 26 38 于春霞 乳山市发展蓝莓生产的气候条件分析 J 安徽农学通 报 2011 17 16 159 162 贺仲雄 模糊数学及其应用 M 天津 天津科学技术出版 社 1983 6 32 汪培庄 模糊集合论及其应用 M 上海 上海科学技术出版 社 1986 3 21 樊基胜 蒋光月 陶龙 安徽蓝莓适生地蓝莓丰产栽培技术 J 安 徽农业科学 2012 40 8 4509 4511 刘小艳 刘欣宇 王梅 隶属函数的确定及应用 J 电脑知识与技 术 2010 31 6 8831 8832 李永孟 周振宇 臧运祥 等 若干蓝莓品种适应性模糊综合评价 J 中国农学通报 2012 28 1 289 293 华星 侯智霞 苏淑钗 蓝莓果实关键品质的形成特性 J 经济林 研究 2012 30 1 a108 113 王明洁 吴雨蹊 焦奎宝 等 主要气象因子对蓝莓花芽分化的影 响 J 北方园艺 2014 23 33 35 张丽 马菊 史小金 等 皖南气象灾害对蓝莓的影响及其防御措 施 J 现代农业科技 2013 2 245 247 黄寿波 沈朝栋 申曙光 等 中国果树气象灾害及其综合防御体 系 J 中国农业气象 1997 18 3 26 29 张丽 马菊 石涛 等 安徽蓝莓露天生产中的气象灾害及防御方 案 C 中国气象学会年会 中国气象学会 2013 彭小梅 王子博 浅析蓝莓优质高产的气象条件分析 J 农业 与技术 2014 000 12 111 111 作者简介 张丽 硕士 高级工程师 主要从事气象服务与应用气象研究 责 任 编 辑 张 佩 玉 张丽 宋凯文 蓝莓气候品质评价标准研究 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4