一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法与流程

1.本发明涉及葡萄气候品质指标建立研究技术领域。具体地说是一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法。


背景技术：

2.葡萄品质除与品种、农业技术措施有关外，与气象、气候及地理生态环境有着密切的关系。例如，照充足、热量丰富、气候干燥、气温日较差大是吐鲁番葡萄品质优异、驰名中外的主要气候成因。已有的研究结果中，徐德源等人研究了新疆葡萄糖酸含量与气象条件的关系；张山清等研究了吐鲁番葡萄果粒增重及糖酸含量变化规律；徐德源等研究了新疆葡萄品质气候区划；等等。然而，尚且没有关于吐鲁番葡萄品质与当地积温及气象灾害的关系研究结果结论，也没有建立起基于积温和灾害等气象条件的吐鲁番葡萄气候品质指标方法体系。


技术实现要素：

3.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法。
4.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
5.一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，包括如下步骤：
6.(1)分析不同采样点的葡萄品质与葡萄等级关系；
7.(2)建立有效积温与葡萄理化指标可溶性固形物的关系；
8.(3)建立不同气象条件对葡萄主要生长发育期的影响关系；
9.(4)建立基于积温和灾害条件的葡萄气候品质指标。
10.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，在步骤(1)中，
11.(1-1)统计各采样点葡萄的可溶性固形物、穗重和粒重理化品质指标的平均值及变化幅度；
12.(1-2)对比分析不同采样地点的上述品质指标差异；
13.(1-3)利用葡萄理化指标表征白葡萄的二级品、一级品、特级品三个等级分类。
14.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，在步骤(2)中，
15.(2-1)分析各采样点理化指标可溶性固形物与有效积温的关系；
16.(2-2)建立回归方程，确立有效积温与葡萄可溶性固形物的关系；
17.(2-3)分析不同采样点有效积温与葡萄可溶性固形物的相关性。
18.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，在步骤(3)中，
19.(3-1)统计光照对葡萄不同生长发育期的影响；
20.(3-2)统计大风、浮尘、霜冻、干旱不宜气象条件对葡萄不同生长发育期的影响；
21.(3-3)在开花期：大风、浮尘缩短花期，影响授粉；成熟期：遭遇晚霜、冻害、沙尘暴及干旱会影响幼果发育，引起落果，造成减产；采摘期：大于或低于25℃，都会影响果实生长；高温引起果实日灼；降水过多，果粒容易霉变；影响穗重和粒重。
22.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，在步骤(4)中，
23.根据步骤(1)-(3)的统计分析，建立利用葡萄气候品质指标评分公式：w＝a*100％-b*100％，对葡萄生长的气候条件进行评分；
24.其中，w表示葡萄气候品质指标；a表示气候资源中不同时期积温的情况评分值；b表示气象灾害情况评分值；
25.当w≥90分为“特优”等级，80≤w＜90分为“优”等级，w＜80分为“良好”等级。
26.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，根据主要气象因素不同时期积温在葡萄生长过程中的影响作用，赋予不同时期的权重，进行评分，公式如下：
27.a＝a1*20％ a2*80％；
28.其中，a1代表5月初开花期≥10℃的积温评分，a2代表5中旬至7月中下旬成熟期≥15℃积温的积温评分。
29.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，a1和a2的取值如下所示：
30.类别a1a2历年平均值
±
10％100100大于历年平均值 10％9090小于历年均值-10％9090大于历年平均值 20％8080小于历年均值-20％8080大于历年平均值 30％7070小于历年均值-30％7070大于历年平均值 40％6060小于历年均值-40％6060大于历年平均值 50％5050小于历年均值-50％5050
………
。
31.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，根据气象灾害因素在葡萄生长过程中的影响作用，赋予不同的权重，进行评分，评分公式：
32.b＝b1*35％ b2*30％ b3*20％ b4*15％；
33.其中，b1代表大风灾害的评分，b2代表高温热害的评分，b3代表越冬冻害的评分，b4代表病虫害的评分。
34.上述一种基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法，气象灾害评分标准如下表所示：
35.类别b1b2b3b4无灾害0000轻微15151515严重30303030。
36.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
37.本发明基于多年实验获取不同采样点的吐鲁番葡萄数据，并结合当地的同期地面气象观测资料，通过查阅历史资料、咨询农业专家、数理统计分析等方法，得出吐鲁番地区无核白葡萄的基本气候条件要求，再对无核白葡萄生长过程的气象影响因子与品质建立预测模型，揭示吐鲁番葡萄品质与气象条件的内在关系。通过研究葡萄品质与多个关键气象影响因子的关系，建立吐鲁番葡萄气候品质指标，可以更加充分合理利用地理和气候资源，有效推动当地葡萄产业强区和优质葡萄基地建设，对提升农产品市场竞争力具有重要意义。
附图说明
38.图1本发明基于积温和灾害条件的吐鲁番葡萄气候品质指标建立方法的流程图；
39.图2认证区域和气象站关系图。
具体实施方式
40.一、研究资料
41.本发明所用研究资料来自葡萄产区科学试验。2015-2016年试验在吐鲁番火焰山山南、山北的两个葡萄主产区进行，山南的采样点为吐鲁番原种场、三堡乡、吐峪沟乡、艾丁湖乡；山北的采样点为胜金乡，园艺场。供试品种为3-7年生的当地主栽葡萄品种无核白葡萄。测定项目为无核白葡萄品种的可溶性固形物含量，定点定株进行测定。当葡萄浆果进入成熟期后每7天测一次，直至可溶性固形物含量不再增加为止。每次测定于葡萄植株上、中、下同一位置采取葡萄果穗，将葡萄果穗分为上、中、下三部分，分别取3个果粒，用多功能数显折光仪(cnt65/lh-b55型)测定葡萄果实中的可溶性固形物含量，重复3次。剩余葡萄样品送往吐鲁番国家葡萄质检中心测定总酸。
42.同期的气象资料，如气温、光照、风速、降水量等，则取自各采样点附近气象站的地面气象观测资料。
43.二、分析不同采样点的葡萄品质与葡萄等级关系
44.(1-1)统计各采样点葡萄的可溶性固形物、穗重和粒重理化品质指标的平均值及变化幅度；
45.可溶性固形物、穗重和粒重是葡萄的重要品质理化指标。
46.由表1可知，山南原种场无核白葡萄可溶性固形物含量最高，但穗重最低。山北胜金乡无核白葡萄的可溶性固形物含量最低，但穗重和粒重均为最高。由此可见，山南葡萄果粒膨大期至成熟期气温高于山北，并且也高于适宜温度，高温抑制了果粒的膨大，因此，山
南穗重和粒重小于山北，但温度较高对可溶性固形物积累可能有利，可溶性固形物高于山北。
47.表1 无核白葡萄品质分析
[0048][0049]
葡萄生长发育期的有效积温与葡萄的品质密切相关。根据测定结果，三堡乡的无核白葡萄在开花期至成熟期的有效积温最高，原种场次之，有效积温最低的是园艺场。总体分析，山南的有效积温略高于山北(表2)。
[0050]
表2 各采样点开花期和成熟期月积温比较(℃
·
d)
[0051][0052]
(1-2)对比分析不同采样地点的上述品质指标差异；
[0053]
通过试验数据可以看出，表2中艾丁湖葡萄的开花期积温最高，而表1中艾丁湖葡萄的平均粒重却是最低的。结合艾丁湖的具体地理位置，该试验地点位于吐鲁番盆地的底部，海拔最低，持续受高温控制，是葡萄受到“高温热害”(如下表5)最严重的地区。表5中的其他气象灾害，如大风、病虫灾害等，也会显著影响葡萄的穗重、粒重等重要品质指标。这里仅以“高温热害”为例，来说明气象灾害对葡萄粒重这一重要品质的影响。其他灾害的影响，需要根据具体的试验数据进行对照分析。
[0054]
(1-3)利用葡萄理化指标表征白葡萄的二级品、一级品、特级品三个等级分类。
[0055]
通过分析测定数据，结合国家无核白葡萄品质标准(地理标志吐鲁番普通gb/t 19585-2008)，分别以无核白葡萄可溶性固形物达到16％、18％、20％三个不同等级时的有效积温，分析有效积温与葡萄等级的关系(表3)。
[0056]
表3 吐鲁番鲜食葡萄等级与有效积温(≥15℃)的关系
[0057][0058]
由表3可知，无核白葡萄可溶性固形物达到16％、等级为二级品时，艾丁湖需要2848.5℃的有效积温，而原种场只需要2296.4℃即可；可溶性固形物达到18％、等级为一级
品时，胜金乡需要3328.0℃的有效积温，而原种场只需要2739.9℃即可；可溶性固形物达到20％、等级为特级品时，胜金乡需要3783.8℃的有效积温，而吐峪沟只需要3212.8℃即可；说明火焰山以南的原种场，无核白葡萄达到一级品、二级品所需的有效积温较少，而火焰山以北的胜金乡，无核白葡萄要达到一级品、特级品，则需要更高的有效积温。
[0059]
通过上述分析，发现白葡萄品质理化指标中的可溶性固形物的等级与有效积温存在相关性，白葡萄品质理化指标中的穗重和粒重的等级与其他气象条件具有相关性。
[0060]
三、建立有效积温与葡萄理化指标可溶性固形物的关系。
[0061]
由于葡萄品质理化指标中的可溶性固形物的品质等级与有效积温具有相关性，因此研究可溶性固形物与有效积温的关系。
[0062]
(2-1)分析各采样点理化指标可溶性固形物与有效积温的关系；
[0063]
由表3可知，可溶性固形物与有效积温(≥15℃)的关系存在很大的相关性。
[0064]
(2-2)建立回归方程，确立有效积温与葡萄可溶性固形物的关系；
[0065]
本技术利用36个样本数据，通过相关性分析，无核白葡萄的可溶性固形物与有效积温的关系见表4。
[0066]
表4 无核白葡萄可溶性固形物与积温的关系
[0067][0068]
(2-3)分析不同采样点有效积温与葡萄可溶性固形物的相关性。
[0069]
从相关系数r来看，无核白葡萄可溶性固形物与有效积温的相关性较好，均通过了0.05的显著性检验。无论是在山南还是在山北，有效积温对无核白葡萄可溶性固形物的积累有显著影响。
[0070]
四、建立不同气象条件对葡萄主要生长发育期的影响。
[0071]
影响葡萄品质的因素是综合性的，在多数情况下，气候对葡萄的生长、结果优劣起主导作用。当地气候因素已成为诸多因素中最重要、最活跃的因素，而且，葡萄在不同的生长发育期受不同气象条件的影响也不同。
[0072]
(3-1)统计光照对葡萄不同生长发育期的影响；
[0073]
(3-2)统计大风、浮尘、霜冻、干旱不宜气象条件对葡萄不同生长发育期的影响；
[0074]
7月下旬、9月上旬日降水量的大小，是影响葡萄生产的最主要限制因素，但吐鲁番每年的降水量仅有15.4mm，蒸发量达2543mm，因此降水因素对吐鲁番鲜食葡萄影响不大。
[0075]
无核白葡萄物候期与气象条件的关系见表5。
[0076]
表5 无核白葡萄主要生长发育期的气象条件
[0077][0078]
五、建立基于积温和灾害条件的葡萄气候品质指标。
[0079]
(1)基于步骤二-四的试验结果，利用葡萄气候品质指标评分公式：w＝a*100％-b*100％，对葡萄生长的气候条件进行评分。
[0080]
其中，w表示葡萄气候品质指标；a表示气候资源中不同时期积温的情况评分值；b表示气象灾害情况评分值。当w≥90分为“特优”等级，80≤w＜90分为“优”等级，w＜80分为“良好”等级。
[0081]
(2)上述公式中，a为主要气候资源情况评分值，由具体分析可以得出，影响葡萄的可溶性固形物的含量比例的最主要因素是当地葡萄生长不同时间段内的积温。因此，根据主要气象因素在葡萄生长过程中的影响作用，赋予不同的权重，进行评分，公式如下：
[0082]
a＝a1*20％ a2*80％，
[0083]
其中a1代表5月初开花期≥10℃的积温评分(权重20％)，a2代表5中旬至7月中下旬成熟期≥15℃积温(权重80％)。
[0084]
表6，葡萄主要糖分积累关键期气象条件评分标准表
[0085]
类别a1a2历年平均值
±
10％100100大于历年平均值 10％9090小于历年均值-10％9090大于历年平均值 20％8080小于历年均值-20％8080大于历年平均值 30％7070小于历年均值-30％7070大于历年平均值 40％6060
小于历年均值-40％6060大于历年平均值 50％5050小于历年均值-50％5050
………
[0086]
(3)需要指出，上述公式是经验公式，针对不同的场景，公式里面的权重系数并没有严格精准的数值。本发明设置该权重系数为20％和80％的原因，综合考虑了葡萄的生长周期和前期试验数据：一方面，从生长时间段上看，a1代表开花期积温，时间段为5月初(对当日温度没有≥15℃的要求，采用≥10℃积温)；a2代表成熟期≥15℃积温，时间段为5中旬-7月中下旬(且要求当日温度≥15℃)，因此两个有效时间段的比值大约为1：4。另一方面，从两个时段积温的具体数值和相互影响方向性上看，由表5，计算开花期积温总共约为320℃左右，而成熟期≥15℃积温为2470℃左右，两者的比值大约为1：8，但是，由于开花期在成熟期的前面，开花期葡萄的生长情况，是后面成熟期葡萄发育的重要基础，也就是说，两个生长时段相互影响的方向不可逆——开花期积温的对葡萄的影响效果，会影响成熟期积温的作用效果，反过来成熟期的积温效果却不会作用到开花期。因此，考虑将开花期积温权重加倍，即将上述1：8的比例加倍后设置为1：4。因此，这里设置a1和a2，两者的权重系数分别为20％和80％。
[0087]
(4)上述公式中，b表示主要气象灾害情况，由具体分析可以得出，对葡萄的穗重和粒重外在理化指标，造成不利影响的主要因素是不同类型和程度的气象灾害。例如，艾丁湖试验点由于其特殊的地理位置，当地葡萄最容易受到高温热害的影响，导致试验中其粒重显著小于其他观测点。因此，根据主要气象灾害因素在葡萄生长过程中的影响作用，赋予不同的权重，进行评分，评分公式：
[0088]
b＝b1*35％ b2*30％ b3*20％ b4*15％，
[0089]
其中b1代表大风灾害(权重35％)，b2代表高温热害(权重30％)，b3代表越冬冻害(权重20％)，b4代表病虫害(权重15％)。
[0090]
表7，葡萄主要糖分积累关键期气象灾害评分标准
[0091]
类别b1b2b3b4无灾害0000轻微15151515严重30303030
[0092]
注：因气象灾害影响效果有限，按统计及经验估算影响程度最多占30％，灾害总分30分。
[0093]
六、准确性的评估
[0094]
(1)利用2017年吐鲁番市原种场1队无核白葡萄试验数据，对上述结果进行准确性评估。
[0095]
(2)吐鲁番原种场1队的气候条件属暖温带大陆性气候，有得天独厚的光热资源，气候干燥，日照长，水分蒸发量大。年无霜期294天左右，年平均气温14.5℃，年日照时数2900-3000小时，年平均降水量14.9毫米，昼夜温差大，花期至成熟期内日较差在14℃-15℃之间。评估区域的温度、降水、日照、相对湿度、风速等气象资料来源于东坎国家基准气候站(42
°
50’n；89
°
15’e)。
[0096]
(3)认证区域和气象站关系图:如图2所示。
[0097]
(4)2017年吐鲁番市原种场1队无核白葡萄生长季内的≥10℃温度积温3900℃
·
d、与历年3650℃
·
d相比偏多250℃
·
d，2017年5月出现持续2天8级以上的大风天气对无核白葡萄开花座果及幼果形成产生了一定影响，6-7月出现持续47天40℃以上的高温天气对无核白葡萄果实生长产生了一定影响，但统一严格的田间管理措施，剪除杂草、改造架式,减轻了高温危害造成的气候不利影响。生长季内的总日照时数1550h，与历年1400h相比偏多150h，比较利于无核白葡萄糖分的积累和果实着色，截止7月底无核白葡萄的可溶性固形物在20％左右，收获时平均穗重0.3kg，单果重为1.3g。
[0098]
(5)该本年度无核白葡萄主要气候资源情况评分：
[0099]
表8 气候资源(a)评分情况(采用2017年5月-7月资料)
[0100][0101]
a＝a1*20％ a2*80％＝90*20％ 100*80％＝98。
[0102]
(6)主要品质形成期气象灾害评分
[0103]
表9 气象灾害(b)评分情况(采用2017年5月-7月资料)
[0104]
灾害名称大灾害风b1高温热害b2越冬冻害b3病虫害b4b得分延续时间96-7月份47天00 得分30300019.5
[0105]
b＝b1*35％ b2*30％ b3*20％ b4*15％＝30*35％ 30*30％ 0 0＝19.5
[0106]
(7)准确性评估结论
[0107]
w＝a*100％-b*100％
[0108]
本认证区最终得分为78.5分，认证区域内无核白葡萄气候品质等级为“良好”。在上述(2)中得知平均单果重为1.3g，而在国家无核白葡萄品质标准(地理标志吐鲁番普通gb/t 19585-2008)中，单果粒重小于1.5g为二等品。两种评估结果吻合。
[0109]
七、结论与讨论
[0110]
统计分析葡萄各时段的可溶性固形物、果穗重、果粒重随各气候要素变化的定量关系发现，吐鲁番地域特殊，长年相对湿度低，降水量少，日照充足对当地无核白葡萄影响不大，但与葡萄开花后≥15℃积温关系最为密切。浆果开花期(5月初)和成熟期(5月中旬、6月、7月中下旬)的积温对果实品质又具有重要作用。
[0111]
(1)从观测数据来看，葡萄的感官指标山北好于山南，这与山南、山北的气温关系密切。
[0112]
(2)从有效积温分析来看，三堡乡的开花期和成熟期的有效积温最高，原种场次之，有效积温最低的是吐峪沟。总体分析，山南的有效积温略比山北的大些，对葡萄成熟期的品质有直接影响。
[0113]
(3)从整体来看，可溶性固形物与有效积温的相关性较好，均通过了0.05的显著性
检验。无论是在山南还是在山北积温对可溶性固形物的积累关系明显。山南原种场葡萄可溶性固形物含量最高，但穗重和粒重均为最低。山北胜金乡葡萄的可溶性固形物含量最低，穗重和粒重为最高。可见在某些试验点，葡萄可溶性固形物高低与葡萄的理化指标成反比。
[0114]
(4)建立了葡萄品质等级与气象因子关系模式：w＝a*100％-b*100％。对葡萄的可溶性固形物含量这一内在理化指标影响程度最显著的是当地的积温，公式中的因子a。对前面的六个试验点获得的数据求平均值后，可以得出，当达到特级品时(可溶性固形物20％)所需积温3544.18℃；一级品时(含糖量18％)所需积温3002.16℃；二级品时(含糖量16％)所需积温2590.58℃；分析葡萄的穗重和粒重等外在理化指标，发现对这些外在理化指标造成不利影响的最主要因素是不同类型和程度的气象灾害，这些气象灾害的负面影响，具体体现在上述公式中的因子b中。
[0115]
(5)开展吐鲁番葡萄气候品质认证，不仅能够有效提升新疆特色农产品的知名度，提高特色优质农产品的市场竞争力和产品附加值，同时，还进一步掌握影响农产品品质的气候条件的时空分布。建立吐鲁番葡萄气候品质指标评价方法，为农产品注入了全新的气象科技含量，为今后的葡萄品质评价工作提供借鉴和探讨，对提升农产品市场竞争力具有重要的意义。
[0116]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。