1. 引言
俗话说“民以食为天”，当今社会经济快速发展，人民生活水平不断提高，然而食品安全问题层出不穷，使得消费者更青睐于有机食品和本地食品，尤其在发达国家现象普遍 [1] [2] 。
西充县位于四川省中北部、南充市西北部，是国家现代农业示范县，香桃产业经济是西充县富民兴县的支柱产业，更是西充县大力发展旅游业的品牌保障，市场前景非常可观 [3] 。
目前，国内外学者对气候变化对植物生长机理的影响进行了大量的研究，但大多数是集中在农作物等禾本科作物上，对果树的生长发育及果实的生长研究报道相对较少。国外研究气候条件对作物产量影响的主要方法有三种：一是历史资料评价法；二是野外控制实验方法；三是模型模拟预测法 [4] 。我国作研究开展相对较晚，但进步很快，满足了不同服务对象对业务的需求。其中产量预报方法和模型在农作物领域研究、应用较多，在果业中研究较少，尤其在桃产量预报技术研究方面，少之甚少 [5] [6] [7] [8] 。
本文首次全面系统的研究在四川盆地丘陵地区西充县种植香桃的气候适应性，以及西充香桃产量的气象预报方程等研究，为西充县香桃产业化发展提供科学支撑，促进西充县香桃果业的快速、健康发展，引导西充县果业发展中用好用活气象服务信息、先进生产技术，有效拓宽气象服务领域，推进现代化农业发展进程，促进新农村建设，从而使气象为农服务达到事半功倍的效果。
2. 资料来源与处理
2.1. 资料来源
1) 气象因子资料：使用西充县气象局地面观测站1961~2010年50年平均温度、降水量、日照时数等气象因子观测资料和气象灾害统计资料，气象数据对农业生产和灾害预防等领域具有重要的应用价值。
2) 香桃物候期资料：来源于西充县农业局收集的1995~2010年15年香桃发芽期、开花期、果实成熟期、落叶期观测资料，物候观测资料反映了气候条件对作物的影响，对于合理开展农业生产具有十分重要的意义。
3) 社会经济资料：来源于西充县统计局的1995~2014年香桃产量年鉴资料，反映作物综合发展状况。
2.2. 资料处理方法
本文基于Excel、Origin、Matlab等软件的分析和绘图等能力，采用线性倾向估计、滑动平均和M-K检验等数理统计方法，分析不同气象条件对香桃生长发育的影响，并进行相关性研究，以此建立香桃产量的气象预报方程；对“充国香桃”产量与气象指标进行相关性分析，研究气象灾害对“充国香桃”产量影响程度，并提出气象灾害防御措施。
3. “充国香桃”生长适宜气候特征分析
3.1. “充国香桃”平均物候期
本文通过对西充“充国香桃”1995~2010年物候观测资料求平均，得到香桃平均物候期，如表1所示。
Table 1. The average phenological period of Chongqian “Chongguo Peach” in Xichong County (1995-2010) (format: month-day)
表1. 西充县“充国香桃”平均物候期(1995~2010年) (格式：月-日)
3.2. “充国香桃”生长适应温度条件分析
桃树通常需冷量要保持在0℃至7.2℃之间(不含0℃)，如果在休眠期温度低到−23℃至−25℃时，桃树将遭受冻害；温度低至−18℃时，花芽将遭受冻害，温度低于−27℃时，整棵桃树将被冻死。土壤温度降低到−10℃至−11℃时，桃树根部将遭受冻害 [9] 。本文利用西充县气象站1961~2010年近50年常规地面气象观测资料进行气候特征分析，如图1所示。
图1显示，西充县近50年来年平均气温总体上为下降趋势，下降幅度为0.004℃/a，但下降趋势不大，变化平稳，累年平均气温为17.01℃，1月温度最低，为6.0℃，能满足“充国香桃”的需冷量；7月温度最高，高达26.7℃，能满足“充国香桃”的光合速率要求。2000年以来，西充县年平均气温持续较高，气候呈变暖趋势，热量资源持续不断增加，有利于“充国香桃”的生长发育。
通过M-K突变检验来看(如图2)，西充县1961年到1990年平均气温降低，1991年到2010年升高，总体上年平均气温50年时间变化尺度上呈现先降低后升高。
Figure 1. Annual average temperature (a), monthly average temperature (b) and 3-year moving average (c) change trend of Xichong County from 1961 to 2010
图1. 西充县1961~2010年50年来的年平均气温(a)、月平均气温(b)、3年滑动平均(c)变化趋势图
Figure 2. M-K statistic curve of the annual average temperature change test in Xichong County from 1961 to 2010
图2. 西充县1961-2010年50年的年平均气温突变检验M-K统计量曲线
3.3. “充国香桃”生长适应降水条件分析
本文统计西充县的降水量分布情况，得出西充县近50年年降水量、月平均降水量和3年滑动平均变化趋势图(如图3)。
如图3显示，西充县1961~2010年年降水量整体上表现为缓慢减小趋势，减小幅度较大为每年1.58 mm，近50年平均年降水量为965.11 mm；滑动平均曲线总体上呈现平稳变化；多年月平均降水量时间分布不均匀，整体上呈现“正态分布”的特点，全年降水量主要集中于5月、6月、7月、8月和9月，其中7月份平均降水量最多。
通过M-K突变检验来看(如图4)，西充县50年降水的时间变化尺度上来看，降水变化过程经历了变化平稳到增多再到较少。
Figure 3. Annual precipitation (a), monthly average precipitation (b), and 3-year moving average (c) change trend in Xichong county from 1961 to 2010
图3. 西充县1961~2010年50年来的年降水量(a)、月平均降水量(b)、3年滑动平均(c)变化趋势图
Figure 4. M-K statistic curve of annual precipitation variation test in Xichong county from 1961 to 2010
图4. 西充县1961~2010年50年的年降水量突变检验M-K统计量曲线
从降水条件分析可以看出，西充县春季降水量相对较少，容易发生季节性的干旱，而夏季降水丰富，热量条件好，是“充国香桃”形成产量的重要时期。
3.4. “充国香桃”生长适宜光照条件分析
采用相同方法得出西充县近50年日照时数变化趋势图(如图5)。
Figure 5. Annual sunshine hours (a), monthly sunshine hours (b), and 3-year moving average (c) trends in the 50 years from 1961 to 2010 in Xichong county
图5. 西充县1961~2010年50年来的年日照时数(a)、月日照时数(b)、3年滑动平均(c)变化趋势图
据日照时数数据分析来看：年日照时数整体上呈现减少趋势，减少幅度为每年减少3.9 h；年日照时数在时间尺度上表现为由较少到增多到平缓变化再到较少的变化特征；全年日照时数分布不均匀，3~9月日照时数相对较多，有利于农作物的萌芽以及后期的生长发育，秋冬季节由于可照时数较少，天气多为阴天，日照时数减少很多。
通过M-K突变检验后发现西充年日照时数50年的时间变化尺度上变化平稳(如图6)。
Figure 6. M-K statistic curve of annual sunshine hours mutation test in Xichong county from 1961 to 2010
图6. 西充县1961~2010年50年来的年日照时数突变检验M-K统计量曲线
总体来说，西充县50年平均温度为17.0℃，大于等于10.0℃的年活动积温为5336.9℃，极端最低气温−4.4℃，年降雨量965.1 mm，年日照时数1299.2 h，且未出现严重霜冻，该地区气温、降水、日照条件等气候条件十分优越，栽植香桃十分适宜。但由于气象条件在香桃生长的各个时期的变化较大，长时间的气候条件年际变化也将对西充香桃种植的规划和发展有重要影响。
4. “充国香桃”产量预测研究
4.1. 研究说明
因香桃生长过程中环境条件资料记录较少，本研究生通过调查问卷的方式，收集整理分析出影响香桃产量的主要因子，以此建立香桃产量预测动态模型，然后采用多元回归分析，以确定关联变量间的作用大小，从而建立香桃单产气象预报方程。
4.2. “充国香桃”产量预测模型研究
基于上述研究方法，本文采用多元回归法对香桃产量进行分析和预测 [10] ，构建的产量预测模型如下：
(1)
以上公式中，C代表产量，Xn代表阳光、土壤、空气、水分、环境、温度等因子影响。其中阳光用研究区间内的平均日照时间表示，土壤用土壤质量指数表示，空气用PM2.5表示，水分用平均湿度表示，环境用研究区间内的平均环境质量表示，温度用研究区间内的平均温度表示。
根据统计数据结果，本研究选取了6个权重较大的主要影响因子，以此建立的“充国香桃”产量预测动态模型，如表2所示：
通过表2可以看出，在西充县香桃产量预报动态模型中，香桃产量与阳光、土壤、空气、水分、环境和温度有关。本研究将利用多元回归分析法，建立香桃气象产量预报方程：
(2)
Table 2. The yield prediction model of “Chongguo Peach”
表2. “充国香桃”产量预测模型
上述方程式中，Y表示香桃单产预报量，x1、x2、x3、x4，x5、x6分别代表预报因子阳光、土壤、空气、水分、环境和温度，b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6为各预报因子相应的回归系数，e为残差误差。
根据气象观测资料和香桃单产数据，采用Excel数据分析工具进行回归分析，得出回归系数和相关参数(如图7)。
Figure 7. The output regression coefficients and related parameters
图7. 输出的回归系数和相关参数
图7中，相关系数R = 0.9108，表明香桃单产预报量与预报因子之间的关系为高度正相关。经F检验，该线性预报方程回归效果显著，据此可得出估算的香桃单产量气象预报方程：
(3)
根据预报方程，将香桃单纯预报值与实际观测值对比(如图8)可以看出香桃单产量气象预报方程拟合预测效果较好。
4.3. “充国香桃”产量与气象条件相关性研究
根据西充县1961~2010年气象数据(如表3)和“充国香桃”1995~2010年产量资料，得出
信度系数(如表4)。
Figure 8. The observations and forecasts of the yield forecast for peaches
图8. 香桃单产预报量的观测值和预报值
Table 3. The meteorological data of Xichong county from 1961 to 2010
表3. 西充县1961~2010年累年气象数据
Table 4. The reliability analysis of questionnaire variables
表4. 问卷变量的信度分析
从表4可以看出，产量X1、品质X2、土壤水分X3、综合气象条件X4，
信度系数均大于0.7，且变量X2和X3超过0.8，表示信息高可以接受。
为进一步检验气象条件与香桃产量显著性水平，本研究采用敏感性高的LSD方法，对研究区气象条件对香桃产量程度进行检验。结果表明(如表5)气象条件分别与“充国香桃”产量和品质显著性水平小于0.05，通过检验。
通过以上研究得出，气象条件与香桃产量呈线性关系，为进一步研究其相关程度，下面对气象条件与香桃产量进行相关分析和检验，结果如表6和表7所示：
气象条件与香桃产量皮尔森相关系数为0.56，显著水平小于0.05，呈正向相关关系，气象条件对香桃产量具有积极的正面影响。
Table 5. The LSD analysis of the influence of meteorological conditions on the yield of peach
表5. 气象条件对香桃产量影响程度的LSD分析
注：*均值差的显著性水平小于0.05。
Table 6. Pearson correlation coefficient analysis results
表6. 皮尔森相关系数分析结果
Table 7. Table of the effect coefficient of meteorological conditions on the yield of peach
表7. 气象条件对香桃产量作用系数表
4.4. “充国香桃”产量与气象灾害相关性研究
采用上述相同方法对气象灾害与“充国香桃”产量之间进行相关性分析。结果显示：气象灾害与“充国香桃”产量呈现反比的关系，关系系数为−0.61，表明气象灾害对“充国香桃”产量影响较大。从皮尔森相关系数分项分析结果中看出(如表8)，气象灾害与“充国香桃”产量均呈现反比关系，其中关联系数最大的是暴雨洪涝，其中关联系数最小的是高温热害，因此应该致力于预防各种气象灾害。
5. “充国香桃”生长策略建议
本研究就如何防御气象灾害的影响提出以下策略建议：
1) 加强暴雨洪涝的防御和补救措施
暴雨洪涝会使桃树根部较长时间处于水浸状态，致使桃树因无法正常进行呼吸作用而吸收储备营养，造成烂根，易出现果树果实发育不良不能正常膨大甚至脱落、影响果树正常生长而严重影响秋梢的抽生等不良生长现象，严重时甚至还会出现死树现象，大力减少香桃产量。所以，当果树遭受涝灾后，我们可以从以下几个方面加强灾害补救措施：一是立即排湿；二是中耕松土；三是追加施肥；四是修剪改善；五是防治病虫害；六是合理采收 [11] [12] [13] [14] 。
Table 8. Pearson correlation coefficient sub-analysis results
表8. 皮尔森相关系数分项分析结果
2) 加强果园日常管理：一是建立母本园；二是控制桃园负载量；三合理稀植栽培；四是改造现有密植果园 [15] [16] [17] [18] 。
6. 结论
1) 西充县近50年来气候呈平稳状态，夏季降水丰富，热量资源充足，有利于“充国香桃”的生长发育，光照资源相对缺乏，果树的产量。
2) 基于统计方法，对西充县香桃生长气象条件分析和气候适宜性研究，初步建立产量预报动态模型，对西充地区“充国香桃”专业气象服务工作提供科技支撑，对香桃的相关管理工作提供一定指导。
3) 气象灾害与“充国香桃”产量呈现反比的关系，关系系数为−0.61，显示气象灾害对“充国香桃”产量影响较大，呈现反比的关系，其中关联系数最大的是暴雨洪涝，关联系数最小的是高温热害，因此应该致力于预防各种气象灾害。
由于各方面条件的限制，本文仍然存在一定的限制。一方面，由于时间和经费的关系，研究样本的数量有可能不是特别巨大。因此，后续研究可以扩大研究样本的数量再做研究。其次，因为各个不同地区和品种情况千差万别，后续研究者可以对不同地区和品种进行比较研究，以增加研究的说服力。