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这项研究聚焦于西班牙西北部“Treixadura”葡萄品种，通过长达21年（2004-2023年）的连续观测，构建了整合气象、物候、气传花粉及植病（如Plasmopara viticola和Botrytis）变量的产量预测模型。模型解释了约70%的产量变异，为提前数月预测收成、优化葡萄园管理（如病害防控、资源调配）提供了科学依据，对应对气候变化、保障葡萄产业稳定与可持续性具有重要价值。
1. 引言
葡萄（Vitis vinifera L.）是全球最具经济价值的经济作物之一，其产量表现出显著的年际波动，这主要归因于由内因和外源因素共同驱动的隔年结果现象。保持营养生长和生殖生长之间的适当平衡是葡萄栽培的核心挑战。葡萄的生长和发育对环境因素高度敏感，特别是温度和辐射，这使得葡萄园极易受到气候变化的影响。病害压力是另一主要限制因素，葡萄对多种病原体高度敏感，常导致严重的产量损失。其中最相关的病原体包括灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）、白粉病菌（Erysiphe necator）和葡萄霜霉病菌（Plasmopara viticola）。在此背景下，作物估产已成为葡萄园管理的关键组成部分。本研究的目的是开发一个预测模型，以评估气象、物候、气传生物学和植物病理学变量对Treixadura品种产量的影响。
2. 材料与方法
本研究涵盖了21个连续的植物生长周期（2004年至2025年），在西班牙西北部（加利西亚）的一个实验葡萄园进行。该地区气候温和湿润，夜间凉爽。葡萄园种植了Treixadura品种。物候研究在葡萄活跃季节对园内随机分布的20株葡萄进行。使用标准化的BBCH量表确定6个主要生长阶段的开始日期。在整个研究期间，使用Hirst型体积花粉捕集器进行气传生物学研究，识别灰葡萄孢菌、白粉病菌和葡萄霜霉病菌的孢子以及葡萄花粉。使用十株选定的葡萄进行花粉和花朵产量评估。气象数据来自最近的官方气象站。为了确定气象、植物病理学、花粉和花朵因素对产量的影响，应用了Spearman相关性检验。在相关性分析中显著的变量被用于多元线性回归模型，采用逐步回归法。所有统计分析使用SPSS和R软件完成，使用2004年至2023年的数据进行模型训练，2024年和2025年的数据进行外部验证。
3. 结果
葡萄的物候周期在研究期间表现出相对稳定的长度，范围在156至177天之间。最长的阶段始终是S7（果实发育）和S8（浆果成熟），而最短的阶段是S6（开花）。最短的总周期出现在2023年，最长的出现在2013年。整体上，各年间未检测到物候时间的突变，表明研究期间物候时间相对稳定。三种监测的植物病原真菌在所有物候阶段均存在。根据年孢子总量（ASIn），灰葡萄孢菌是每年最丰富的真菌，2008年其孢子ASIn最高。白粉病菌是研究期间第二丰富的真菌，2020年其ASIn最高。葡萄霜霉病菌的孢子囊是三种监测病原体中最不丰富的，2018年其ASIn最高。气象和生物变量在不同年份间显示出显著的相互关系，例如，高温与孢子浓度的增加相关。研究期间（2004年至2023年）的最终产量表现出高度变异性，2018年记录到最低产量（2102公斤），2023年记录到最高产量（14,972公斤）。整个时期的平均产量为7567 ± 3235公斤。生殖变量也表现出年际变化，而每株葡萄的果穗数在整个研究期间变化最小。Spearman相关性分析显示，气传花粉与产量表现出最强的正相关（0.556）。温度变量也显示出中度的正相关。相反，与产量最强的负相关与气传灰葡萄孢菌孢子相关，特别是在9月初和中旬记录的孢子。在确定了与葡萄产量最相关的气候和植物病理学变量后，开发了一个多元回归模型来评估其预测能力。选定的预测因子包括4月前十天的降雨量（1TENS_Apr_Rain）、气传花粉浓度和4月第三十天（3TENS_Apr_plas）葡萄霜霉病菌孢子囊的存在。这些因素共同解释了最终产量75%的方差（R2= 0.750，调整后R2= 0.703）。该模型的实际预测能力通过比较年度实际产量值与使用上述变量计算的估计产量值进行评估。2024年和2025年的值用于外部验证，与观测值保持在一致的范围内。然而，在2018年等年份，模型未能充分捕捉到产量下降，表明可能受到模型中未包含的其他因素的影响。
4. 讨论
了解葡萄生产的主要生物和气候驱动因素和影响因素对于制定可预测和可靠的产量预报以及确保农艺实践（如灌溉、修剪和植物保护产品的应用）的高效管理日益重要。其中，气候因素和植物病理学压力已被一致认为是葡萄产量的主要决定因素。物候阶段受气候条件，特别是温度和降水的强烈影响。因此，葡萄物候与气候密切相关，是解释年际变异性和评估气候变化对葡萄栽培和葡萄酒生产影响的宝贵工具。在本研究中，与不利气候条件同时发生的物候阶段与植物病原孢子的发生被系统地检查，以量化阶段特异性脆弱性。某些年份，特别是2018年，开花阶段的显著降水峰值与产量的严重减少同时发生，强调了开花阶段气候条件在决定最终产量中的关键作用。气象参数在研究期间显示出显著的年际波动。以极端最高温度和平均温度为特征的年份与葡萄产量的增加相关，表明在当地生长条件下，热量对生产有积极影响。相反，在开花期（物候阶段6）经历过多降水的年份始终与产量的显著下降相关，表明生殖过程对此关键发育阶段的降雨有高度敏感性。此外，气象参数将影响特定物候阶段的孢子浓度，如本研究所确定的。灰葡萄孢菌浓度的显著峰值年份，2008年尤为突出。这些高病原体浓度强烈受天气条件影响。灰葡萄孢菌感染对气象条件的强烈依赖性强调了降水、温度和相对湿度在塑造疾病动态中的作用。在本研究中，2008年和2018年，灰葡萄孢菌浓度的增加与高降水和相对温暖温度的时期同时发生，已知这些条件有利于病原体发育。事实上，相对湿度是灰葡萄孢菌动态的关键驱动因素，因为孢子峰值始终发生在湿度超过75%的时期，这个阈值被认为是病原体生长和传播的最佳条件。就白粉病菌而言，最高孢子浓度记录在2016年和2023年的物候阶段5和7。这些峰值发生在相对湿度升高和中高温的时期。观察到的模式与先前强调中温、高相对湿度和有限降水对白粉病发展影响的研究一致。最后，葡萄霜霉病菌在2018年物候阶段8表现出显著的孢子峰值，与强降水和气温升高的时期同时发生。这种气候因素的结合可能有利于病原体发育。值得注意的是，2018年的葡萄产量是所分析时间序列中最低的，支持了病害压力与产量降低之间关系的假设。Spearman相关性分析结果强化了温度对花粉季节长度和特定年份记录的花粉总量的重要性，因此也强化了对最终产量的重要性。在本研究中，气传花粉浓度与最终产量呈显著正相关，并且气传花粉浓度在最高和平均温度高的时期增加，强调了气传生物学变量作为研究区域生产潜力早期指标的相关性。特别关注开花期间的花粉排放，这已被确定为葡萄产量的可靠早期预测指标。花粉的释放和大气扩散强烈受气象条件调节，特别是温度和降水，直接影响空气中的花粉可用性。除了温度，降水和低温事件对气传花粉浓度有很强影响，特别是在开花期。强降雨事件导致花粉水平下降，从而减少花粉可用性，并可能限制生殖成功。在本研究中，相关性分析证实了最终产量与一系列气候、物候和植物病理学变量之间存在显著关系。产量与气传花粉浓度呈中度正相关，强化了其作为生产潜力早期指标的作用。与热变量也观察到正相关，而降水和植物病理学压力，特别是在物候敏感阶段的灰葡萄孢菌，往往与产量呈负相关。此分析强调，最终产量是由气候、气传生物学和植物病理学因素的相互作用驱动的，从而为将它们整合到产量估计模型中提供了定量基础。在此基础上，开发了几个多元回归模型，通过纳入代表植物生长周期早期阶段的气候、气传生物学和植物病理学变量来估计年度产量。表现最佳的模型包括4月前十天的累积降水量、气传花粉浓度和4月第三十天葡萄霜霉病菌的存在[Treixadura产量 = 4658.0 ? (54.36 × 1TENS_APR_Rain) + (13.29 × 气传花粉) + (42.04 × 3TENS_APR_Plasmopara)]。该模型解释了产量总方差的75%（R2= 0.75；调整后R2= 0.703）。生长季早期降水的负贡献强调了生殖发育初始阶段对过度潮湿条件的敏感性，而气传花粉浓度进一步支持了其作为生产潜力早期指标的价值。此外，模型中包含葡萄霜霉病菌表明，植物生长周期早期的植物病理学压力提供了关于作物发育环境背景的相关补充信息。总的来说，这些发现表明，整合早期生物和气象信号能够对Treixadura葡萄品种的最终产量进行更稳健的估计。
5. 结论
在本研究中，为Treixadura品种开发了一个最终产量预测模型，Treixadura是Ribeiro原产地命名葡萄酒产区葡萄园的一种本土白葡萄品种。利用气象、植物病理学、花粉和花朵数据开发了该模型。多元回归模型显示的调整后R2为0.703，从而解释了70.3%的数据变异性。该模型提供了Treixadura葡萄观测产量与预期产量之间的紧密预测。它为葡萄酒种植者提供了提前三个月的收成预测，这对于收获准备（雇佣收获工人、农业保险等）和酒窖（优化酒窖操作、购买新罐等）都很有用。所提出的方法代表了估计Treixadura品种产量的宝贵工具，并支持了更明智、高效和可持续的决策过程。
