基于AHP法的黄金百香果气候品质评估

朱冬梅 王加义 朱祯子 李丽容 林文明 陈家金

摘要：为摸清福建省武平县黄金百香果（Passiflora edulis Sims）的气候品质特征，利用武平县2012—2021年气象观测资料，采用查阅文献和专家经验法明确影响黄金百香果品质的气象关键期和关键因子，构建品质气候适宜度指标和气象灾害指标，基于层次分析法确定各指标权重，通过加权集成法建立黄金百香果气候品质评估模型，得出气候品质评估指数，划分气候品质等级并开展评估，最后将黄金百香果气候品质指数与果实实际品质进行对比验证。结果表明，影响武平县黄金百香果品质的主要气象因子是采摘前30 d的平均最高气温和平均日温差、采前60 d的日照时数和平均相对湿度，主要气象灾害是干旱和高温。从武平县3个不同采摘阶段的黄金百香果气候品质指数来看，9月上旬各乡镇采摘的黄金百香果气候品质指数均在2.0以上，产出的百香果品质最高，7月下旬至8月上旬和10月下旬至11月上旬采摘的品质次之。不同年份黄金百香果的平均气候品质指数为2.1～2.7，其中2014年最高。近10年武平县黄金百香果优和特优等级比例高达94.4%，其中特优等级比例达35.2%，尤以象洞镇表现最好。

关键词：黄金百香果（Passiflora edulis Sims）；气候品质；气候适宜性；气象灾害；AHP

中图分类号：S162.5+5；S663.9         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）06-0060-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.009 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Climatic quality assessment of golden passion fruit based on AHP

ZHU Dong-mei1，2， WANG Jia-yi3， ZHU Zhen-zi1， LI Li-rong2，4， LIN Wen-ming5 ， CHEN Jia-jin3

（1.Wuping Meteorological Bureau，Wuping  364300， Fujian， China； 2.Fujian Key Laboratory of Severe Weather， Fuzhou  350007， China；

3.Fujian Meteorological Service Center， Fuzhou  350007， China； 4.Fujian Institute of Meteorological Sciences， Fuzhou  350007， China；

5.Wuping Agricultural and Rural Bureau，Wuping  364300， Fujian， China）

Abstract： In order to understand the climate quality characteristics of golden passion fruit（Passiflora edulis Sims） in Wuping County， Fujian Province， the meteorological observation data from 2012 to 2021 in Wuping County were used to clarify the meteorological critical period and key factors affecting the quality of golden passion fruit by consulting literature and expert experience method， and the quality climate suitability index and meteorological disaster index were constructed. Based on the analytic hierarchy process， the weight of each index was determined， and the climate quality evaluation model of golden passion fruit was established by the weighted integration method. The climate quality evaluation index was obtained， and the climate quality grade was divided and evaluated. Finally， the climate quality index of golden passion fruit was compared with the actual fruit quality. The results showed that the main meteorological factors affecting the quality of golden passion fruit in Wuping County were the average maximum temperature and average daily temperature difference of 30 d before picking， and sunshine hours and average relative humidity of 60 d before picking. The main meteorological disasters were drought and high temperature. From the point of view of the climate quality index of golden passion fruit in the excellent quality three different picking stages in Wuping County， the climate quality index of passion fruit picked in early September was above 2.0， and the quality of passion fruit was the highest， followed by those picked from late July to early August and late October to early November. The average climate quality index of golden passion fruit in different years ranged from 2.1 to 2.7， with the highest in 2014. In the past 10 years， the rate of excellent quality and special of golden passion in Wuping County was as high as 94.4%， of  which the rate of special excellent quality reached 35.2%， especially Xiangdong Town performed best.

Key words： golden passion fruit（Passiflora edulis Sims）； climate quality； climate suitability； meteorological disaster； AHP

百香果（Passiflora edulis Sims）为西番莲属多年生常绿藤本植物，喜光、喜温、不耐寒。百香果果汁风味独特，具有多种水果风味，果香怡人，甜中带有微酸。百香果主要分布于热带和亚热带地区，国外栽培种植较多的国家有巴西、新西兰、马来西亚等。中国百香果品种主要分为紫色百香果、黄色百香果及其他杂交品种。国内在百香果培育选种、种植制度等研究方面比较深入，滕峥等［1］以台农1号百香果为试验材料，分析不同种植年限不同成熟度百香果的果实品质；袁启凤等［2，3］分析评价了贵州省不同产区百香果的果实品质，探究不同架式栽培对台农1号百香果果实品质和产量的影响，为筛选适宜台农1号百香果的架式模式提供了参考依据；童倩倩等［4］基于离散小波算法定量反演了贵州百香果叶片叶绿素含量，并构建了百香果叶片叶绿素含量的估测模型；胡泊等［5］分析了不同种类蜜蜂对百香果授粉效果的影响，并对其授粉效果进行评价，筛选出对天气适应性更强、授粉效果更好的授粉蜂种；谭丽德等［6］综合分析了中国近30年西番莲的研究状况，得出研究成果集中在经济与产品、栽培技术和基础研究的结论；蔡国俊等［7］的研究发现百香果连作对土壤细菌群落结构有显著影响；牛先前等［8］、韦晓霞等［9］、柯婉茹等［10］、邓哲维等［11］、郑小琴等［12］分别对百香果的栽培技术、引种模式、气象灾害及病虫害防治等方面进行了分析研究；李丽容等［13］采用归类法初步确定了黄金百香果低温寒（冻）害指标；林夏慧等［14］对福建百香果生产的气候土壤等制约因素进行了调研分析，针对福建多类生态地理条件的百香果栽培，提出“1年1植同园轮地栽培模式”和“福建不同海拔的2种栽培模式”。在农产品气候品质评估模型研究方面，林雯等［15］采用专家打分法和层次分析法建立了莆田文旦柚气候品质评估模型；江胜国等［16］在阐述模糊数学综合评判模型的理论和建模步骤基础上，以桐城小花茶叶为评价对象，建立农产品气候品质模糊数学综合评价模型的具体过程与技术方法；贾桂梅等［17］利用生态分区的物候观测资料及水分适宜度指数，研究了河北省苹果水分适宜度的空间分布和时间变化特征；刘伟昌等［18］利用几何平均法建立了河南省冬小麦综合气候适宜度模型；陈家金等［19］采用融合层次分析法和熵权系数法计算多风险指标权重，构建了枇杷气象灾害综合风险评估模型；陈惠等［20］、李丽纯等［21］经研究分别给出了福建、广东的青枣气候品质等级评价模型并对模型进行了应用；张和稳等［22］、吕思思等［23］、吴克华等［24］分别对百色芒果的气候品质认证和贵州百香果、贵州茶园的适宜性进行了分析研究；林晓君等［25］叠加福建省龙岩市土地利用类型数据，基于GIS得出百香果精细化气候适宜性区划分布。

福建省武平县由于独特的气候条件，从2012年开始引种黄金百香果，2017年后武平县黄金百香果露地栽培面积逐年扩大，通过优化种植布局和栽培模式的不断创新，促进产业向优势产区集中，不断壮大黄金百香果产业规模，提高其产量和品质。为了深入分析开展黄金百香果气象品质效益分析，亟需开展黄金百香果气候品质评估技术研究。本研究以福建省武平县黄金百香果为对象，分析影响武平县黄金百香果品质的关键气象因子，构建影响其气候适宜度指标和气象灾害指标体系，利用层次分析法确定指标权重，通过加权集成法建立黄金百香果气候品质评估模型，得出气候品质指数，划分气候品质评估指数等级，开展黄金百香果气候品质评估，以期为武平县黄金百香果可持续发展提供技术支撑，不断增强气象为农服务的能力。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

武平县地处福建省西南部，闽粤赣三省交界处，为低山丘陵地区，平均海拔274 m，西北部多高山，东南部多平地。气候温和，雨量充沛，四季分明，属于亚热带海洋性季风气候。全年平均气温20.1 ℃，夏季7月气温最高，为27.7 ℃，冬季1月气温最低，为10.3 ℃；降水充沛，年平均总降水量为1 701.6 mm；日照充足，年平均日照时数为1 725.8 h；气候湿润，年平均相对湿度为78%；无霜期长，年平均无霜期为291 d。

1.2 黄金百香果生长环境

黄金百香果喜肥，需肥沃、土层深厚、疏松、富含有机质、排水良好、微酸性的土壤。喜光，适宜在阳光充足的区域栽培，光照时间长有利于生长旺盛、促进开花结果。喜湿，相对湿度在70%～85%有利于百香果的生长，要求年降水量在1 200 mm以上，但在种植中不能积水也不能干旱，缺水会影响开花数量，不利于挂果批次及产量，水分过多则容易引起如茎基腐病等病害。喜温，年平均气温不低于18 ℃为最佳，适宜生长温度为15～35 ℃，最适宜的生长温度为20～30 ℃，35 ℃以上、15 ℃以下生长缓慢，低于10 ℃基本停止生长。百香果无明显休眠期，只要温湿度、日照条件适宜，全年均可生长。武平县黄金百香果采取1年1栽的方式，3—11月是生长期，5月中旬进入始花期，果实成熟采收期在7月中旬至11月，主要分3个阶段采摘。

武平县气候条件适宜黄金百香果的种植生长，从2017年规模化种植至2021年的观察，武平县黄金百香果主蔓3月移栽，5月中下旬开始开花，开花受精后子房迅速膨大，通常第7天果实纵径达27 mm，第15～20天果实大小基本定型，中后期果实个体增幅小，与张朝坤等［26］观察的基本一致。果实成熟期依开花季节而不同，5—6月开花，果实成熟期为40～60 d；7—8月开花，果实成熟期为60～80 d； 9月开花，果实成熟期为80～100 d，甚至更长。刘冬生等［27］对武平县黄金百香果的产量分析得出，8—11月是黄金百香果大量产出期，其中9月为顶峰期，占全年总量的33.8%。经过多年的对比观测，武平县黄金百香果的采摘期主要分3个阶段，第一批次采摘时间为7月下旬至8月上旬，第二批次采摘时间为9月上旬，第三批次采摘时间为10月下旬至11月上旬。

1.3 资料来源

气候资料来源于福建省武平县国家气象站和城厢镇、中山镇、民主乡、象洞镇、岩前镇、万安镇6个乡镇区域自动气象站的2012—2021年气象观测数据，包括平均气温、最高气温、气温日较差、日照时数、相对湿度、干旱和高温持续时间。2017—2021年的黄金百香果品质数据由武平县象洞镇农业技术推广站提供。

1.4 研究方法

1.4.1 确定黄金百香果气候品质评估指标 黄金百香果气候品质评估指标由气候适宜性指标和影响气象灾害指标综合构成。

通过查阅文献和走访果树专家确定影响武平县黄金百香果的气候适宜性指标，包括采前30 d平均最高气温（M1）、采前60 d日照时数（M2）、采前30 d平均日温差（M3）和采前60 d平均相对湿度（M4）。5—11月的湿度条件影响百香果开花授粉、果实膨大期到成熟期的进程及其成熟，湿度过高或过低均不利于优质品质的形成。7—11月百香果最适宜的生长温度为20～30 ℃，期间有利于黄金百香果的生长坐果。7—11月处于果实膨大期和果实着色期，光照条件对品质影响很大，光照充足有利于碳水化合物的积累；同时此阶段平均日温差大，有利于果肉糖分积累和优质果的形成。

黄金百香果在日最高气温达32 ℃时坐果很少；日最高气温高于35 ℃时，容易造成百香果叶片及嫩芽被灼伤，导致生长停滞；日最高气温高于38 ℃时会导致百香果无法挂果，果实不发育，落果多，坐果率低。武平县极端高温天气集中在7—9月，此时正值黄金百香果的盛花期，对产量和品质影响明显。百香果是浅根系植物，对水分比较敏感，尤其是对花芽发育期影响最关键，干旱发生后易造成花朵发育不良，出现落花落果现象。因此，选择采前60 d日降水量<2 mm持续日数（以下简称N1）和最高气温≥35 ℃持续日数（以下简称N2）作为影响百香果的气象灾害指标。

1.4.2 层次分析法 层次分析法（AHP）是一种定性和定量相结合的多目标规划方法，可应用于农业气象不同因素重要性程度的分析。利用该方法构建百香果气候品质评估指标体系，分别赋予影响百香果品质的气候适宜性和气象灾害指标权重，以评判每个表征指标的作用大小。对各项指标的重要性进行两两比较并将比较的结果bjk（j；k=1，2，…，n）写成n×n阶矩阵B的形式。

[B=（bjk）n×n=b11b12…b1nb21b22…b2n????bn1bn2…bnn] （1）

式（1）中，bjk表示第j项指标与第k项指标相比的重要程度。

邀请农业气象专家、一线农技人员10人，按照1～9比例标度法对影响果实品质的4个气象适宜性因子和2个气象灾害因子的影响程度进行打分，再对各项评分因子评分，构建权重判断矩阵B；对判断矩阵进行归一化处理，求出判断矩阵的权值向量和特征根，计算一致性比率，判断矩阵是否符合随机一致性指标。

1.4.3 指数加权集成法 根据黄金百香果品质主要气象影响因子及其影响程度，采用加权集成法建立黄金百香果气候品质综合评价模型，计算各年度的黄金百香果气候品质指数。

[Kcqi=ai=1mxiMi-bj=1nyjNj]   （2）

式（2）中，[Kcqi]为黄金百香果气候品质指数；a、b分别为气候适宜性指标和气象灾害指标的一级指标权重；xi为各气候适宜性评价指标的二级权重；Mi为气候适宜性评价指标的评价等级；yj为各气象灾害指标的二级权重；Nj为气象灾害评价指标的评价等级；m为气候适宜性指标数；n为气象灾害指标数。

2 结果与分析

2.1 黄金百香果气候品质评估指标

统计2017—2021年武平县象洞、岩前、城厢、中山、民主和万安6个乡镇区域气象站气候适宜性指标，结合农业果树专家意见，将百香果气候适宜性指标划分为特适宜、适宜、较适宜、一般4个等级，将影响百香果品质的灾害指标划分为无、轻度、中度和重度4个等级，详见表1。

由表1可得出影响黄金百香果品质的气象因子和气象灾害分级阈值，单独指标各等级明确，生产实践中便于把控。但对同一等级来说，多指标同时满足则条件过于苛刻，无法满足生产实际，也不能体现影响黄金百香果品质各气象因子、气象灾害的重要性差异。如4个气候适宜性指标同时满足特适宜等级且2个气象灾害指标在无影响的情况下才最有利于形成优质黄金百香果，显然不符合实际情况，因此需要对多指标的影响贡献率赋予权重。

2.2 黄金百香果气候品质评估指标权重

由式（1）建立矩阵如下：

[B=18578851581715121818121]  （3）

采用方根法对判断矩阵进行归一化处理，求出判断矩阵的权值向量和特征根，计算一致性比率（CR）为0.014 3，小于0.1，通过了一致性检验。

表2列出了影响武平县黄金百香果品质的气候适宜性指标和气象灾害指标的权重，可见影响福建省武平县百香果品质的决定性气象因素是气候适宜性指标，其主要影响因子是采前30 d平均最高气温，品质影响贡献率达40.0%，次要影响因子是采前60 d日照时数（贡献率为29.6%），再次为采前30 d平均日温差（贡献率为6.4%），最后为采前60 d平均相对湿度，品质影响贡献率仅为4.0%；气象灾害也不同程度影响百香果品质，影响程度较大的是采前60 d日降水<2 mm持续日数，品质影响贡献率为16.0%，约为M2的1/2，其次是采前60 d最高气温     ≥35 ℃持续日数，贡献率为4.0%，与M4持平。

2.3 黄金百香果气候品质指数与等级

2.3.1 黄金百香果气候品质指数 由式（2）计算得出武平县不同乡镇不同年份黄金百香果气候品质指数，如表3所示。由表3可知，不同站点黄金百香果气候品质指数为1.8～2.8，指数区间分布发散度小。从空间分布上看，各乡镇黄金百香果平均气候品质指数的差值仅为0.1，象洞镇、城厢镇和岩前镇略高于其他乡镇。从时间分布上看，不同年份黄金百香果的平均气候品质指数为2.1～2.7，其中指数大于或等于2.5的年份有2012年、2014年、2017年，以2014年最高。从黄金百香果生长的气候适宜性指标分析，2014年在果实膨大期采前60 d的气温适宜、日照充足、日温差较大，均有利于优质百香果的形成，且未出现气象灾害影响，特别是象洞镇、中山镇和万安镇的黄金百香果气候品质指数高达2.8。同时，发现海拔较高的乡镇，其黄金百香果果实气候品质指数也较高。

上述为黄金百香果的年份气候品质指数，而每年存在3个不同阶段的黄金百香果采摘期，需要对不同采摘期分别进行品质指数分析，结果见图1。由图1可知，第一阶段和第三阶段各乡镇采摘的黄金百香果气候品质指数差异较大，第二阶段各乡镇采摘的黄金百香果气候品质指数一致性较好且气候品质指数均在2.0以上，此阶段的气候条件更有利于黄金百香果生长发育，产出的黄金百香果品质最高。

第一阶段采摘（7月下旬至8月上旬）的黄金百香果历年气候品质指数介于1.1～3.0，最好的乡镇是象洞镇，有5年的品质指数在2.5以上。2014年，岩前镇的黄金百香果气候品质呈下降状态，与其他乡镇情况相反，究其原因发现该镇百香果采前30 d日气温偏高，日最高气温大于35 ℃的日数偏多，严重影响了黄金百香果开花坐果，导致其品质下降。第二阶段采摘（9月上旬）的黄金百香果历年气候品质指数介于2.0～3.1，分布一致性较好，最好的仍是象洞镇。2020年，象洞镇黄金百香果气候品质明显优于其他乡镇，除了气温、降水、日照有利于优质黄金百香果形成外，分析认为主要原因是该镇采前60 d日降水<2 mm持续日数和最高气温≥35 ℃持续日数较少，灾害性指标为无影响。第三阶段采摘（10月下旬至11月上旬）的黄金百香果历年品质指数介于1.0～3.0，分析得出，秋季最高气温明显下降，相对湿度减小等不利于优质黄金百香果的形成，造成黄金百香果气候品质整体较差，且乡镇间的差异也较大。

2.3.2 黄金百香果气候品质指数等级划分与评估结果 依据武平县黄金百香果2012—2021年气候品质指数，结合品质实地调查情况，将黄金百香果气候品质按优劣顺序分为4个等级，见表4。从武平县不同乡镇不同年份黄金百香果气候品质指数（表3）分析，武平县黄金百香果气候品质指数为优及以上等级的比例高达94.4%，特优等级的比例达35.2%。从乡镇分布来看，象洞镇和民主乡气候品质指数特优年份占比均为44.0%，万安镇、城厢镇和岩前镇特优占比均为33.3%。2012年和2014年6个乡镇的黄金百香果气候品质评估指数均为特优，综合分析这2年气候适宜性指标和气象灾害指标，发现采前60 d的日照时数和采前30 d平均最高气温均为适宜至特适宜，采前60 d最高气温≥35 ℃持续日数为无影响至轻度影响。综上得出，武平县气候条件有利于优质百香果形成，象洞镇黄金百香果品质为全县最优。

2.4 黄金百香果气候品质评估结果验证

2.4.1 与果实实际品质的对比验证 2017—2021年黄金百香果品质整体较优，其中2017年和2020年黄金百香果气候品质达到特优级别（表5）。比较百香果气候品质等级和果实品质实际等级，具有较好的一致性，说明黄金百香果气候品质指数能较好地反映果实品质。仅2017年出现1个级别的等级差，经实地了解和分析，认为造成差异的主要原因是2017年象洞镇在黄金百香果移栽和种植模式上不够完善，未采用“1年1植”的移栽方法，对黄金百香果的品质有一定的影响。

2.4.2 不同海拔果实品质的对比验证 象洞镇近10年百香果品质的特优年份占比达44.4%，与调查的武平县百香果果实品质优劣地域分布相吻合，林晓君等［25］对龙岩市百香果气候适宜性研究分析认为，龙岩市大部分地区能满足百香果的种植需求，武平县象洞、民主等乡镇为适宜区，与本研究验证结果相吻合。由此得出，武平县黄金百香果种植区域的海拔适宜优质黄金百香果的形成，且以海拔559 m的象洞镇为全县最优。

3 讨论

针对福建省武平县黄金百香果气候品质评估模型的研究取得了一定的进展，可为武平县黄金百香果气候品质认证提供技术支撑，但是在百香果品质评估过程中，虽然确定的评估指标及其权重能基本反映实际情况，但评估指标是通过文献查阅和走访果树专家确定的，具有一定的主观性，今后可进一步结合百香果果实理化成分的检测分析果实品质成分与气候因子间的关系，进一步完善气候品质评估指标；此外，各指标的权重确定采用的是AHP法，主观性较大，今后也可融入客观计算方法确定指标权重，以进一步提高评估结果的可靠性。

4 小结

1）影响福建省武平县百香果品质的决定性气象因素是气候适宜性指标，主要影响因子是采前30 d平均最高气温（贡献率为40.0%），其次是采前60 d日照时数（贡献率为29.6%），再次为采前30 d平均日温差（贡献率为6.4%），最后为采前60 d平均相对湿度（贡献率为4.0%）；气象灾害也不同程度影响百香果品质，影响程度较大的是采前60 d降水<2 mm持续日数（贡献率为16.0%），其次是采前60 d最高气温≥35 ℃持续日数（贡献率为4.0%）。

2）武平县黄金百香果存在3个采摘期，各阶段的气候品质指数存在差异。每年的7月下旬至8月上旬为第一阶段采摘期，果实平均气候品质指数在1.1～3.0；9月上旬为第二阶段采摘期，品质指数在2.0～3.1；10月下旬至11月上旬为第三阶段采摘期，品质指数在1.0～3.0，其中第二阶段各乡镇的百香果气候品质指数一致性较好且均在2.0以上。

3）武平县黄金百香果气候品质指数的空间分布特点为，象洞镇、城厢镇和岩前镇的年平均指数为2.4，其余乡镇为2.3，所有乡镇均属于优以上气候品质等级区域，其中象洞镇近10年共有4年的品质指数达2.5以上，特优占比为44.0%，气候条件为最优。

4）武平县黄金百香果气候品质指数的时间分布特征为，不同年份百香果的平均气候品质指数介于2.1～2.7，尤以2014年最高，象洞镇、中山镇和万安镇的百香果气候品质指数高达2.8。

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