气候条件作为影响农作物产量和品质的自然因子，其波动性和区域性特征对农产品质量形成具有重要作用。近年来，气候品质认证技术（Climate quality certification，CQC）逐渐成为农业气象学与食品科学交叉领域的研究热点。该技术通过量化分析农作物生长期内的光、温、水等气候因子对品质形成的贡献度，建立基于气象条件的品质评价模型，为农产品附加“气候标签”，从而实现从“气候资源优势”到“市场价值优势”的转化。农产品气候品质是指由气候条件决定的初级农产品的品质，主要依据农作物的优质高产与气象条件密切相关这一理论，建立评价气候条件的指标和模型，综合评价农产品气候品质等级。农产品气候品质评价指对气候影响农产品品质的优劣等级进行评定。目前，已有较多学者对多种农作物品质的气候因子及其气候品质评价指标等进行了相关研究，如阚雨萌等[1]根据水稻气候品质评价标准和水稻气候品质模型分析，发现‘旗口老哥俩’富硒水稻生育期内的气候条件总体有利于水稻生长发育。覃俊春等[2]整理分析了上林大米品质与气象条件的关系，筛选了气候品质认证过程中的主要气象灾害，并结合气候品质认证标准和各因子评判标准，发现在水稻生长期间，光、温、水条件匹配较好，认证区域内气候好的大米产品等级为“优”。高千惠等[3]分析红薯品质与气象条件之间的关系，建立红薯气候品质评价模型，对气象因子与红薯品质之间的关系进行量化，其研究的红薯气候品质认证结果为“特优”。汪天颖等[4]建立了丘陵山区黄桃气候品质等级评价模型，构建黄桃气候品质评价指标及主要品质要素气象因子回归模型，并进行独立样本检验，发现由模型得到黄桃品质等级为特优及优的总频率随海拔升高、采收日期推移均呈先升后降的趋势。谢龙生等[5]筛选影响金柚品质的关键气象因子，其建立的金柚单项气候品质指标计算公式总体拟合度较好，建立的气候品质综合评价模型能够较科学地反映梅州金柚品质，可用于气候品质评价业务。实践中，对绿豆生产的气候品质论证研究有待进一步深入。
绿豆作为一种重要的豆类作物，兼具营养价值和生态适应性。相关学者对绿豆高产栽培技术[6]、新品种选育[7-8]及绿色病虫害防治[8-9]等的研究较多，而对绿豆生产气候资源的高效利用与农产品品质的科学评价体系暂未充分结合，绿豆产品的市场竞争力暂未充分体现其气候禀赋优势。明光绿豆籽粒长、圆柱形，外观颜色碧绿或翠绿，有光泽；煮熟时皮肉不完全分离，皮壳散开为梅花状，皮薄少渣，汤清不混浊；口感香、豆味浓、爽口，略带甜味。籽粒中淀粉、蛋白质含量高，杂质较少，水分适中，其品质较优，具有一定的市场竞争力。目前在明光市种植的主要绿豆品种有明绿1号、中绿5号和皖科绿1号等。
本文通过开展明光绿豆生产气候品质评价分析，探索绿豆生产气候品质认证技术，以进一步提升品牌知名度和经济效益。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
研究区地处长江与淮河下游，属于江淮丘陵地区（117 °49′—118 °19′ E，32 °31′—33 °0′ N），绿豆种植区域土壤多为砂壤土、黄褐土、黄棕壤，土壤pH 5.5～7.0，有机质含量≥1%，含盐量≤0.2%，爽水性能好，对绿豆的生长有利。各主要气候要素呈单峰型，冬夏长，春秋短，四季分明。近40年绿豆生长季（6月中旬至10月上旬）平均气温24.2～25.7 ℃，均值25.5 ℃；日照时数521.2～904.5 h，均值721.1 h；降水量271.1～948.0 mm，均值556.4 mm；10 ℃及以上的活动积温2 953.4～3 267.5 ℃·d，均值3 107.6 ℃·d，满足绿豆生长的光温水需求，适宜种植。研究区绿豆一般6月中下旬播种，10月上中旬成熟收获，绿豆品质形成关键期（9月中旬至10月上旬）平均温度19.4～25.4 ℃，大部分年份在20～23 ℃，有利于绿豆营养、食味品质的形成。
1.2 材料来源
本次绿豆生产气候品质评价使用的资料主要来自气象资料、产地地理生态环境资料和企业栽培管理资料。其中，气象资料来源于明光市气象观测站、涧溪镇区域自动气象站，历史平均气象条件分析采用明光市气象观测站原始资料。产地地理生态环境资料经现场勘查和查阅相关文献所得，现场勘查主要调查明光市涧溪镇浦塘村长城家庭农场的地形地势、土质特点、周围环境等；查阅文献主要通过查找绿豆生产、管理、文化等文献，了解产地生态环境历史变化情况。企业栽培管理资料由申请企业提供其在评价时段内对所遭遇的气象灾害所采取的应对措施和实际效果记录，主要包括绿豆生长情况、施肥、除草、病虫害防治等，同时对绿豆基地生长情况进行实地调研。
1.3 关键生育期划分
研究区采样点明光涧溪长城家庭农场种植的绿豆品种为明绿1号，采用混种、单种等适宜的栽培模式。根据该品种生长发育特点，将品质形成关键期分为播种期（6月中旬至7月上旬）、苗期（6月下旬至7月下旬）、开花—结荚期（7月中旬至8月中旬）、结荚—成熟期（8月下旬至9月下旬）及采摘期共5个阶段。
1.4 评价方法
基于环境气象条件适宜程度对绿豆生长发育、品质形成的影响，采用分层打分法构建明光绿豆生产气候品质评价模型，如式（1 ）～（2 ）。
式中，I ACQ为绿豆生产气候品质评价指数；ai 为绿豆生长年度各生育期气象条件权重，当i=1, ...， n时，a 1+…+ an =1，n=4。Vi 为绿豆各生育期气候品质得分，满分10分，由生育期评价指标确定（表1）。
表1 绿豆生产气候品质评价各生育期气候条件权重分配 |
| 生育期 | 权重 |
|---|---|
| 播种—出苗期 | 0.10（a 1） |
| 苗期 | 0.15（a 2） |
| 开花—结荚期 | 0.30（a 3） |
| 结荚—成熟期 | 0.45（a 4） |
1.5 评价指标
在绿豆各个生育期，基于环境气象条件适宜程度对其生长发育和品质形成产生的影响，选择温度、降水和日照等气象要素作为该作物不同生育期气候品质评价指标，同一生育期气候指标分值Vi 由各指标加权求和得出（表2）。
表2 研究区绿豆各生育期气候品质评价指标 |
| 生育期 | 指标 | 权重 系数 | 范围 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 适宜 （8～10分） | 较适宜 （6～8分） | 不适宜 （<6分） | |||
| 播种—出苗期（6月中旬至7月上旬） | 降水量/mm | 0.70 | 100～150 | 150～300 50～100 | ≥300 <50 |
| 平均温度/℃ | 0.30 | 26～28 | 28～30 24～26 | ≥30 <24 | |
| 苗期（6月下旬至7月下旬） | 降水量/mm | 0.60 | 150～250 | 250～300 100～150 | ≥300 <100 |
| 平均温度/℃ | 0.15 | 26～29 | 29～30 25～26 | ≥30 <25 | |
| 日照时 数/h | 0.25 | >300 | 200～300 | <200 | |
| 开花—结荚期（7月中旬至8月中旬） | 降水量/mm | 0.25 | 100～200 | 200～300 50～100 | 300 <50 |
| 平均温度/℃ | 0.30 | 28～30 | 30～31 26～28 | ≥31 <26 | |
| 日照时 数/h | 0.25 | ≥300 | 200～300 | <200 | |
| 高温日 数/d | 0.20 | ≤3 （轻度） | 4～10 （中度） | ≥11 （重度） | |
| 结荚—成熟期（8月下旬至9月下旬） | 降水 量/mm | 0.20 | 100～200 | 200～300 50～100 | ≥300 <50 |
| 平均温度/℃ | 0.45 | 23～25 | 25～26 22～23 | ≥26 <22 | |
| 日照时 数/h | 0.15 | ≥200 | 100～200 | <100 | |
| 日较差/℃ | 0.20 | ≥8.5 | 7.0～8.5 | <7.0 | |
1.5.1 温度
绿豆适宜种植地区年均温度15～16 ℃，≥0 ℃的年活动积温5 470 ℃·d，≥10 ℃的年活动积温4 700～4 850 ℃·d，温度过高或过低均会影响其生长发育；无霜期>219 d可保证绿豆的正常生长。结荚成熟期昼夜温差较大有利于干物质积累。
1.5.2 水分
绿豆耐旱，干旱、少雨有利于其生长发育。年降水量954 mm，降水集中的7—9月平均降水量220 mm。播种出苗适当降水，保持土壤湿度即可。降水偏多会影响绿豆生长，严重时会引起根部涝渍。
1.5.3 光照
绿豆喜光但怕强光暴晒，尤其是幼苗期需避免强光直射；需充足光照，如果阴雨天气多，光照不足，易造成作物发育不良、产量降低。
1.5.4 气候品质等级划分
依据气候品质综合指数，将绿豆生产的气候品质按评价分值划分为4个等级（表3）。
表3 研究区绿豆生产气候品质等级 |
| 综合范围 | 气候品质等级 |
|---|---|
| I ACQ≥7.86 | Ⅰ |
| 7.58≤I ACQ<7.86 | Ⅱ |
| 6.98≤I ACQ<7.58 | Ⅲ |
| I ACQ<6.98 | Ⅳ |
2 结果与分析
2.1 播种—出苗期
2022年6月中旬至7月上旬，研究区平均气温29.3 ℃，属较适宜气温，利于明绿1号绿豆播种发芽；降水量102.0 mm，满足了降水需求；光温条件适宜，有利于明绿1号播种，播种期气候品质综合评分9.13分（表4）。
表4 绿豆播种出苗期气候品质评价指标及V 1评分 |
| 指标 | 观测值 | 气候品质评价 | 得分 | 权重 | V 1得分 |
|---|---|---|---|---|---|
| 降水量/mm | 102.0 | 适宜 | 9.92 | 0.7 | 9.13 |
| 平均气温/℃ | 29.3 | 较适宜 | 7.30 | 0.3 |
2.2 苗期
2022年6月下旬至7月下旬，研究区平均气温29.6 ℃，日照时数255.8 h，降水量164.2 mm，满足了绿豆发芽展叶的光照与降水需求；光温条件适宜，有利于其发芽期生长，发芽期气候品质综合评分8.69分（表5）。
表5 绿豆苗期气候品质评价指标及V 2评分 |
| 指标 | 观测值 | 气候品质评价 | 得分 | 权重 | V 2得分 |
|---|---|---|---|---|---|
| 降水量/mm | 164.2 | 适宜 | 9.72 | 0.60 | 8.69 |
| 平均气温/℃ | 29.6 | 较适宜 | 7.20 | 0.15 | |
| 日照时数/h | 255.8 | 较适宜 | 7.12 | 0.25 |
2.3 开花—结荚期
2022年7月中旬至8月中旬是绿豆开花结荚期，需适宜的气温和充足的日照，花期若遇连续阴雨天气会对授粉有较大影响。该生育期内，研究区平均气温30.9 ℃，降水量73.0 mm，属较适宜；日照时数307.5 h，属适宜；高温日数28.0 d，有重度高温热害，不利于绿豆授粉，影响结实率。开花结荚期综合气候品质综合评分6.11分（表6）。
表6 绿豆苗开花结荚期气候品质评价指标及V 3评分 |
| 指标 | 观测值 | 气候品质评价 | 得分 | 权重 | V 3得分 |
|---|---|---|---|---|---|
| 降水量/mm | 73.0 | 较适宜 | 6.92 | 0.25 | 6.11 |
| 平均气温/℃ | 30.9 | 较适宜 | 7.80 | 0.30 | |
| 日照时数/h | 307.5 | 适宜 | 8.15 | 0.25 | |
| 高温日数/d | 28.0 | 重度 | 0 | 0.20 |
2.4 结荚—成熟期
2022年8月下旬至9月下旬是绿豆结荚成熟期，是其品质形成的关键期。较大的昼夜温差有利于淀粉积累，该时期籽粒含水量迅速下降，干物质积累量达最大值，籽粒呈现品种固有的色泽和大小。该生育期内研究区平均气温23.9 ℃，日照时数206.5 h，气温日较差为8.5 ℃，属适宜；降水量44.3 mm，属不适宜。结荚成熟期综合气候品质综合评分7.88分（表7）。
表7 绿豆结荚成熟期气候品质评价指标及V 4评分 |
| 指标 | 观测值 | 气候品质评价 | 得分 | 权重 | V 4得分 |
|---|---|---|---|---|---|
| 降水量/mm | 44.3 | 不适宜 | 5.32 | 0.20 | 7.88 |
| 平均气温/℃ | 23.9 | 适宜 | 8.90 | 0.45 | |
| 日照时数/h | 206.5 | 适宜 | 8.07 | 0.15 | |
| 日较差/℃ | 8.5 | 适宜 | 8.00 | 0.20 |
2.5 绿豆生产气候品质评价
利用绿豆生产气候品质评价指标模型，结合2022年研究区绿豆生长期间气象观测数据，就绿豆生产气候品质指数进行评价，如式（3） 。
=
=0.10×9.13+0.15×8.69+0.30×6.11+0.45×7.88
=7.596
根据绿豆生产气候品质模型，结合绿豆生长发育期间气象条件，该区域绿豆生产气候品质认证总得分为7.596，根据认证等级划分标准，认定该农场种植的绿豆生产气候品质等级为Ⅱ级。
3 结论
气候品质认证技术通过科学量化气候资源价值，为农产品附加“气候禀赋”标签，柏振忠等[10]研究认为，农产品的气候品质认证有助于农产品实现进一步的标准化生产管理与科学合理发展。本文以明光绿豆为研究对象，利用气象观测数据，构建绿豆生产气候品质认证的指标综合评价模型。结果表明，该地光温条件适宜，有利于明绿1号绿豆播种、发芽生长；有一定的高温热害，不利于绿豆授粉、结荚，影响结实率。根据明光绿豆生产气候品质模型，结合绿豆生长发育期气象条件，明光涧溪长城家庭农场采样点绿豆生产气候品质认证总得分为7.596，根据认证等级划分标准，认定该农场种植的绿豆生产气候品质等级为Ⅱ级。研究成果为实现农产品“优质优价”与气候资源可持续利用提供参考。