设施猕猴桃干物质含量与气候熵关系探讨

摘 要:根据收集到的猕猴桃果实生长后期至成熟期采集的猕猴桃干物质含量检测数据资料，使用前期气象资料，选取猕猴桃当年末花期次日至成熟期≥0℃积温和累计日照时数，设计猕猴桃气候熵计算公式H=0.28ΣT+0.72ΣS，并分别计算不同时期猕猴桃气候熵，对猕猴桃干物质含量的于猕猴桃气候熵进行回归分析，得到干物质的计算公式为：Y=7.5555+0.0064*x。根据回归方程计算得到的干物质含量值与检测值最小误差0.0%，最大误差2.11%，平均误差0.0364%。运用本方法可根据当年气象因子计算当年猕猴桃干物质含量，既可以摆脱对折光分析检测仪器的依赖，又能客观的预测猕猴桃干物质含量，为猕猴桃气候品质认证提供科学依据。

关键词：猕猴桃 干物质 气候品质 评价 气候熵 预测

1 引言

农作物的优质高产与气象条件密切相关，气候条件的优劣决定了农产品的品质，直接影响到经济效益。从2019年起，气象行业标准《农产品气候品质认证技术规范》正式实施。目前，我国多个省份已开展农产品气候品质认证工作，主要涉及粮食作物（水稻、小麦）、茶叶、特色林果（油茶、柑橘、葡萄、苹果）、豆类（绿豆）等。

农产品气候品质评价指特定区域内某种农产品年度气候品质评价。气候品质认证相当于农产品认证的一个升级。相比过去的“三品一标”，气候品质认证有了更大的进步，因为每一年的气候会有所不同，所以它是一个动态的认证。农产品气候品质认证是指为天气气候条件对农产品品质影响的优劣等级做评定，即利用影响农产品品质的主要气象指标和农产品气候品质评价模型，评定本生长期内农产品品质的优劣。根据气象行业标准《农产品气候品质认证技术规范》，农产品气候品质评价等级划分为四级，按优劣顺序分别为：特优、优、良和一般。 目前国内外不少地区针对不同作物开展了有关影响农产品品质的气候条件认证[1-3] 。

猕猴桃，也称狐狸桃、羊桃、毛木果、奇异果等，因猕猴喜食，故名猕猴桃。猕猴桃的质地柔软，口感酸甜。猕猴桃是20世纪人工驯化栽培野生果树最有成就的四大果种之一，其浆果具有特殊的风味, 含多种氨基酸、多种矿物质、维生素C；且藤、根、叶及果均可入药，具有很高的经济价值和药用价值。2008年11月6日，在新西兰举行的国际猕猴桃大会上，世界19个国家200多位专家一致认定：中国是猕猴桃的原生中心，世界猕猴桃原产地在湖北宜昌市夷陵区雾渡河镇。

随着猕猴桃现代种植技术的不断发展，有关猕猴桃种植技术与气象条件的关系，许多学者作了大量的研究［4］，近年来，也有较多进行猕猴桃果品气候品质认证模型和方法研究［5-9］，但这些模型和方法大多以实测的猕猴桃干物质含量或可溶性固形物含量值为评价标准，结合猕猴桃单果重、果型、外观等条件，选取的影响因子大多为主要物候期气象适宜度、气象灾害灾损度以及果园生产管理条件的基础上,根据专家打分结果,建立猴桃果品气候品质认证模型，这些研究均未涉及气象条件对猕猴桃品质影响的定量分析和预测。

猕猴桃干物质含量是评价猕猴桃品质的最重要指标。干物质含量在不同的果园和季节变化很大。来自不同国家的研究人员提出,将采收时果实中干物质含量作为猕猴桃的一个世界性的质量指标,因为这个参数包括可溶性(糖和氨基酸)和不溶性固体(结构性碳水化合物和淀粉),在采后处理过程中不改变等优点［10］。猕猴桃干物质含量虽然在采收后的运输、储藏过程中会失去部分水分，导致猕猴桃干物质含量上升，但是，采收时所测定（计算）的干物质含量已经决定了当年的质量品质。因此，本研究重点分析猕猴桃干物质含量与气候因子的相关性，从而揭示猕猴桃气候品质的变化特征。

本文采用湖北全苑生态农业科技公司浠水猕猴桃种植基地2018～2020年在猕猴桃生长后期不同时期采样检测的猕猴桃干物质含量资料，选取与猕猴桃干物质含量相关性较好的气象影子：猕猴桃当年末花期次日至成熟期≥0℃积温和累计日照时数，设计猕猴桃气候熵计算公式，并与猕猴桃干物质含量进行相关分析，建立回归方程，探讨猕猴桃气候品质评价的重要指标：干物质含量与气候因子之间的关系。由此可根据所选取气象因子分析当年猕猴桃品质形成的气象条件，为猕猴桃规模化人工种植基地，准确预测猕猴桃气候品质提供依据。另，也可籍此摆脱对分析检测仪的依赖。

2 材料和方法

2.1 猕猴桃干物质检测

猕猴桃干物质资料来自湖北全苑生态农业科技公司，资料时间2018～2020年。公司猕猴桃种植基地位于湖北省浠水县散花镇石牛山村，115.09°E，30.31°N，海拔高度45m。基地于2013年开始规模化人工种植猕猴桃，种植品种主要为中科院武汉植物园培育的“金玉”、“金桃”和“满天红”，按照生产有机产品的标准，通过土壤测定、抽槽整地、苗木定植、嫁接、棚架架设、配套建设滴灌、喷灌系统、防风系统，种植面积100公顷，2017年挂果面积约45公顷。“金玉”、“金桃”和“满天红”成熟采收标准根据品种属性确定为干物质含量≥18.5%，可溶性固形物含量(G)≥8.0%。

2018年起，在猕猴桃生长果实营养积累期后期，即8月底或9月上中旬开始，每隔5～7天，对猕猴桃果实进行测定，每次采样数40～60果，求取平均。检测项目含单果重、干物质含量、可溶性固形物含量、色彩角等，其中，干物质含量检测分别对花萼端及花柱端进行检测，再求取平均。

2.2 气象资料

气象资料采用浠水县国家气象站观测资料。浠水县国家气象站位于115.22°E，30.47°N，海拔高度61.8m，与猕猴桃种植基地直线距离18km。资料时间与2018～2020年猕猴桃种植基地物候观测相对应。

3 结果和分析

3.1 猕猴桃干物质含量与气象条件的关系

先对猕猴桃不同时期测定的干物质含量与前阶段不同时段发育期温度、光照因子进行相关分析，选取相关性最好的两个因子：猕猴桃末花期次日至检测日前一日的≥0℃有效积温（ΣT）和累计日照总时数（ΣS）。

对ΣT、ΣS进行W检验，W计算值分别为：2.0493、2.129，均＞Wα（20，α=0.01）0.868，表明数据符合正态分布。

对ΣT、ΣS进行共线性检验，R2=0.7672,方差膨胀因子VIFi=4.2955，表明ΣT、ΣS存在一定的共线性关系。使用逐步回归法，拟合优度变化显著，计算F值也变化显著，因此，忽略ΣT、ΣS共线性问题。

ΣT、ΣS与与干物质含量(G)相关系数分别为0.8409、0.7168，复相关系数为0.8419，F计算值20.6969＞F查表值6.11（α=0.001），通过F检验。决定系数为0.7089，相关显著。                                         

3.2 猕猴桃气候熵与干物质含量回归分析

为了更加直接和更简便的使用气象因子计算猕猴桃的成熟度，且又能统筹考虑所选气象因子对作物（猕猴桃）品质的贡献值大小，这里先设计猕猴桃气候熵的计算方法并计算不同检测时期气候熵。

以ΣT和ΣS为猕猴桃气候熵（H）的计算变量X1、X2。因积温与日照时数单位和量纲均不同，需对两个变量进行加权处理。用二元回归分析计算得到的回归系数b1=0.0016、b2=0.0041，分别计算b1、b2所占它们的总和的比重，得到两个变量的权重系数分别为：0.28、0.72，用ΣT和ΣS统计值分别与它们的权重系数相乘再求和，得到检测日期的前一日的气候熵（H），即 ：

H=0.28ΣT+0.72ΣS

  对气候熵与干物质进行回归分析（表1）。按表1气候熵系列建立猕猴桃干物质含量的线性回归方程为：G=7.5555+0.0064H                                                                                                    

表1：猕猴桃干物质回归分析

图 1 为猕猴桃干物质含量(G)与气候熵（H）散点分布及回归分析效果比较。

根据回归方程计算得到的2018～2020年干物质含量值（G）与检测实况值比较，两者最小误差0.0%，最大误差2.11%，平均误差-0.0364%，均方差为0.7417。

根据误差分析正态分布原理，干物质含量回归计算值i置信度为0.05时的误差范围为：±1.5636。

根据上式计算得到的猕猴桃干物质含量Y≥19.5为“特优”等级,19.5≤W<18.5为“优”等级,W<18.5不评分。

4 结论与讨论

本研究基于收集到的猕猴桃干物质含量检测资料与气象资料进行相关分析，所选取的气象因子：≥0℃有效积温和累计日照时数，是作物生长发育及成熟的最重要气象因子，具有明显的生物学意义。作物生长条件与光、热、水、气等关系密切，本研究所选取的气象因子未包含降水、风速等因子，是因为浠水猕猴桃种植基地建设有喷灌、滴灌、防风等基础设施，因此，在进行气象因子相关分析时，相关性不强。

运用本方法可根据当期气象因子计算年前猕猴桃干物质含量，籍此可以摆脱对折光分析检测仪器的依赖，又能准确预测猕猴桃干物质含量，为开展猕猴桃气候品质认证提供科学依据。

参考文献

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作者简介：陶列（1981.07）男，汉族，江苏省苏州张家港市人，本科学历，工程师，从事研究方向：公共气象服务。