劉 敏， 馬 鋒， 薛小寧

(1.陜西省定邊縣氣象局，陜西定邊 718600；2．陜西省榆林市氣象局，陜西榆林 719000)

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榆林市馬鈴薯種植氣候條件分析

劉 敏1， 馬 鋒2， 薛小寧2

(1.陜西省定邊縣氣象局，陜西定邊 718600；2．陜西省榆林市氣象局，陜西榆林 719000)

摘要利用榆林市各縣長年氣候整編資料，對榆林氣候資源(熱能、降水、光照)在馬鈴薯各生長期影響產(chǎn)量指標(biāo)和氣象災(zāi)害進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，榆林市馬鈴薯生育期內(nèi)積溫隨時(shí)間有增加的趨勢，熱量條件變好，對馬鈴薯生長發(fā)育有利；塊莖膨大期內(nèi)降水量隨時(shí)間有逐年減少的趨勢，自然降水不能完全滿足馬鈴薯生長需求；通過綜合分析馬鈴薯產(chǎn)量各指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，榆林市馬鈴薯種植北部風(fēng)沙草灘區(qū)氣候條件優(yōu)于南部丘陵山區(qū)各縣，尤其西北部的定邊、靖邊兩縣氣候條件優(yōu)越，但降水略偏少，大面積推廣馬鈴薯種植業(yè)時(shí)需充分考慮人工灌溉及人工增雨，以提高產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞馬鈴薯；氣候資源；風(fēng)險(xiǎn)評估；榆林

榆林市地處陜西省北部、毛烏素沙漠南緣，屬溫帶干旱、半干旱大陸性季風(fēng)氣候，全市年平均氣溫9.2 ℃，年平均降水量400 mm，降水由西北向東南遞增，主要集中在7～9月，占全年降水量的60%～70%。降水地域分布不均，風(fēng)沙區(qū)一般在325～425 mm，丘陵區(qū)在400～500 mm，水資源匱乏是制約榆林農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原因，因此要發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，種植馬鈴薯是一個(gè)很好的選擇。馬鈴薯的水分利用率是小麥和玉米的8倍，同一地區(qū)種植，與雜糧相比具有明顯的耐干旱優(yōu)勢。榆林市光照充足，是陜西省太陽能資源富集區(qū)；氣候溫涼，氣溫年較差、日較差大，基本滿足馬鈴薯的生長需求。榆林市馬鈴薯種植業(yè)在全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占非常重要的地位，馬鈴薯在全市12縣區(qū)均有種植，尤其是西北部風(fēng)沙草灘區(qū)種植面積大，產(chǎn)量高。

近年來隨著全球氣候變化，極端天氣氣候事件發(fā)生頻率增高，氣象災(zāi)害頻繁，其中干旱是影響農(nóng)牧業(yè)最主要的災(zāi)害。其他氣象災(zāi)害如霜凍、冰雹、大風(fēng)、沙塵暴、寒潮等，年年都有不同程度的發(fā)生。榆林市馬鈴薯種植業(yè)氣候風(fēng)險(xiǎn)增大，如何充分應(yīng)對氣候變化，合理利用氣候資源實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的安全生產(chǎn)，達(dá)到提高產(chǎn)量，是當(dāng)前需要解決的主要問題。筆者利用榆林市各縣長年氣候整編資料，分析了榆林市馬鈴薯各生長期的氣候資源(熱能、降水、光照)和氣象災(zāi)害對馬鈴薯生產(chǎn)的影響，為開發(fā)利用氣候資源、合理種植提供科學(xué)指導(dǎo)。

1馬鈴薯種植氣象條件分析

通過對馬鈴薯生育期資料的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合各縣(區(qū))實(shí)地種植情況，將榆林市馬鈴薯平均發(fā)育期劃分為播種-出苗期(發(fā)芽期)5月上旬～6月上旬、出苗-分枝(幼苗期)6月中旬～下旬、分枝-開花(塊莖形成期)7月上旬～中旬、開花-可收前期(塊莖膨大期)7月下旬～8月上旬、開花-成熟期(淀粉積累期)8月中旬～9月上旬、可收期(收獲期)9月中旬～下旬。其中，馬鈴薯播種時(shí)間的選擇標(biāo)準(zhǔn)為5 cm地溫穩(wěn)定通過12 ℃時(shí)。榆林市各縣區(qū)(除黃河沿線東南部的佳縣、吳堡、清澗4月中旬5 cm地溫就可以穩(wěn)定通過12 ℃)4月下旬5 cm地溫均可穩(wěn)定通過12 ℃，適宜馬鈴薯播種。播種過早或過晚，均會影響馬鈴薯產(chǎn)量。

1.1熱量條件

1.1.1無霜期。榆林市地處全國馬鈴薯生產(chǎn)北方一作區(qū)，春季播種，秋季收獲。全市歷年平均無霜期為174 d，其中地處榆林東南的吳堡縣最長，可達(dá)205 d，榆陽區(qū)最短(156 d)。歷年初霜日除吳堡縣外均出現(xiàn)在9月下旬～10月上旬，榆陽區(qū)出現(xiàn)最早，為9月27日；吳堡縣出現(xiàn)最晚，為10月18日。歷年終霜日吳堡、佳縣多出現(xiàn)于3月下旬，其余縣(區(qū))均出現(xiàn)在4月份，且集中出現(xiàn)于4月中下旬。近年來，隨著全球氣候變暖，榆林市無霜期呈現(xiàn)增長趨勢。

以大面積種植馬鈴薯的定邊縣為例，定邊縣地處榆林最西端、陜甘寧蒙四省交界，海拔1 303～1 907 m，屬典型的溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春多風(fēng)、夏干旱、秋陰雨、冬嚴(yán)寒，年平均氣溫8.6 ℃，年平均降雨量330 mm，主要集中在7、8、9月，年平均蒸發(fā)量2 850 mm，是降雨量的近9倍，平均初霜日期為10月3日，終霜日期為4月9日，無霜期176 d。從無霜期變化(圖1)可以看出，定邊縣無霜期有延長趨勢，尤其是20世紀(jì)80年代以后，隨著全球氣候變暖，延長趨勢更加明顯，1980～2009年延長幅度為1.4 d/a，但還沒有達(dá)到可以改變種植生育期長馬鈴薯品種的程度，種植晚熟馬鈴薯品種受霜凍威脅比較大。

圖1　1957～2010年陜西省定邊縣無霜期變化

1.1.2積溫條件。據(jù)農(nóng)業(yè)研究，馬鈴薯全生育期需要有2 000 ℃·d的有效積溫，全生育期需≥5 ℃積溫2 000～3 000 ℃·d[1]。榆林市平均穩(wěn)定通過5 ℃的有效積溫為2 832 ℃·d，穩(wěn)定通過10 ℃的有效積溫為2 820 ℃·d，從積溫條件來講，完全能滿足馬鈴薯生長的要求。從全市≥10 ℃積溫年變化(圖2)可以看出，榆林市≥10 ℃積溫呈現(xiàn)增加趨勢，同時(shí)≥5 ℃積溫、≥0 ℃積溫也呈現(xiàn)增加趨勢，與無霜期變化趨勢相同?？梢姡芰质旭R鈴薯生產(chǎn)的熱量條件逐年變好，各界限積溫呈現(xiàn)增加趨勢，這與近年來黃土高原氣候變暖趨勢一致。

圖2　1971～2007年榆林市≥10 ℃積溫變化

1.1.3溫度條件。馬鈴薯性喜涼爽，不耐高溫，其生長對溫度比較敏感，在整個(gè)生育期間以平均氣溫17～21 ℃為宜[2]。榆林市馬鈴薯生育期平均氣溫為20.8 ℃，適宜馬鈴薯種植；其中綏德、吳堡、佳縣生育期平均氣溫>21 ℃(表1)，可能對產(chǎn)量有一定影響，且馬鈴薯在不同生育期對氣溫的敏感程度有一定差異[3]。

1.1.3.1平均氣溫。

(1)發(fā)芽期。當(dāng)溫度達(dá)4～7 ℃時(shí)開始萌芽，8～9 ℃能正常發(fā)芽出苗，但出苗緩慢，12 ℃以上出苗加快；溫度在4 ℃及以下時(shí)發(fā)芽緩慢，溫度過低易被病菌侵入，爛種爛芽，不利全苗；溫度達(dá)18 ℃時(shí)，出苗最快，溫度過高可致苗嫩腳高，生育期推遲，產(chǎn)量降低。榆林市馬鈴薯播種至出苗期間的平均氣溫為18.8 ℃(表1)，能滿足馬鈴薯出苗期溫度要求，促使其快速出苗。

(2)幼苗期。莖葉生長的適宜溫度在20 ℃左右，日照時(shí)數(shù)6 h/d為宜。日平均溫度低于7 ℃則停止生長，高于24 ℃

就會發(fā)生徒長，且隨著溫度升高，呼吸作用加強(qiáng)，光合成的有機(jī)物質(zhì)大量被消耗，基部葉片發(fā)黃脫落，當(dāng)平均氣溫達(dá)29 ℃以上時(shí)，植株呼吸作用過強(qiáng)，可引起生長受阻。榆林市馬鈴薯幼苗期日平均氣溫為22.7 ℃，各縣區(qū)除吳堡縣外，氣溫均適宜馬鈴薯生長發(fā)育(表1)。

(3)塊莖形成期和膨大期。此時(shí)段對溫度反應(yīng)最為敏感，適宜溫度為16～18 ℃，日照時(shí)數(shù)9～10 h/d為宜。高溫不利于塊莖增重，當(dāng)平均最高氣溫達(dá)20 ℃，塊莖生長減慢，25 ℃時(shí)塊莖幾乎停止生長，到30 ℃完全停止生長；當(dāng)平均最低溫度低于2 ℃時(shí)，則塊莖停止生長；當(dāng)日照時(shí)數(shù)達(dá)15 h/d時(shí)塊莖完全停止生長，莖葉出現(xiàn)徒長。榆林市馬鈴薯塊莖形成期和膨大期的日平均氣溫分別為23.8、 23.9 ℃(表1)，一定程度上會影響塊莖生長速度，位于西部的定邊、靖邊縣此階段溫度條件優(yōu)于其他各縣區(qū)，較利于馬鈴薯生長。此外，馬鈴薯塊莖膨大期內(nèi)，7月上旬～8月上旬最適宜降水量為140 mm，月降水量<100 mm時(shí)，則產(chǎn)量不穩(wěn)定。

(4)淀粉積累期。適宜溫度為12～15 ℃，且平均最高氣溫越高越利于增產(chǎn)；日平均氣溫≥28 ℃，只長莖葉不結(jié)薯塊，淀粉含量不增加；溫度低于2 ℃，塊莖淀粉減少，當(dāng)氣溫低于-1.5 ℃，頸部受凍害，達(dá)-3 ℃時(shí)莖葉全部凍死。榆林市在此階段的日平均氣溫為20.3 ℃(表1)，利于馬鈴薯淀粉積累。

(5)收獲期。適宜溫度為20～25 ℃，土壤相對濕度應(yīng)保持在50%～60%。溫度偏高達(dá)29 ℃以上時(shí)，干熱天氣會使塊莖停止生長，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低；降水太多會影響干物質(zhì)的積累，易導(dǎo)致馬鈴薯皮孔開放而出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象。溫度低于15 ℃時(shí)，則光合作用降低，影響淀粉的合成和積累，使品質(zhì)受到影響，但與品種還有直接關(guān)系。當(dāng)氣溫低于-1.5 ℃，頸部受凍害，-3 ℃莖葉全部凍死。收獲期內(nèi)榆林市日平均氣溫為15.4 ℃，全生育期的平均氣溫均在馬鈴薯生長的適宜范圍內(nèi)(表1)，利于馬鈴薯生長和增產(chǎn)。

1.1.3.2平均最高氣溫。平均最高氣溫主要影響馬鈴薯結(jié)薯期(即塊莖形成期和塊莖膨大期)。馬鈴薯是怕高溫作物，結(jié)薯期對高溫尤為敏感，榆林市平均最高氣溫在馬鈴薯結(jié)薯期較高，會影響馬鈴薯的發(fā)育，西部的定邊、靖邊縣平均最高氣溫相對較低，對馬鈴薯增產(chǎn)有利(表2)。

1.1.3.3平均最低氣溫。平均最低氣溫對馬鈴薯的生長發(fā)育影響最大的階段與平均最高氣溫相同，也是結(jié)薯期，結(jié)薯期平均最低氣溫越高，越利于增產(chǎn)。此階段(塊莖形成期和膨大期)榆林市平均最低氣溫分別為17.7、18.3 ℃，為一相對高值區(qū)，利于馬鈴薯的生長。進(jìn)入淀粉積累期后，平均最低氣溫越低，越利于增產(chǎn)，榆林市平均最低氣溫在進(jìn)入淀粉積累期明顯下降，利于馬鈴薯的增產(chǎn)(表3)。

表2　榆林市各縣區(qū)馬鈴薯生長發(fā)育期旬平均最高氣溫　℃

表3　榆林市各縣區(qū)馬鈴薯生長發(fā)育期旬平均最低氣溫　℃

1.1.3.4氣溫日較差。在馬鈴薯生長后期特別是淀粉積累期氣溫日較差影響最大，晝夜溫差大，有利于生長期的延長和淀粉的充分積累，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)量的增加。榆林市馬鈴薯淀粉積累期平均氣溫日較差為11.4 ℃，利于馬鈴薯增產(chǎn)，且全市淀粉積累期氣溫日較差有增長趨勢(表4)。

1.2降水條件馬鈴薯在發(fā)芽期和幼苗期需水量不多；但莖塊形成期和膨大期需水量劇增，需水量占全生育期耗水量的50%以上[4]；塊莖膨大期和淀粉積累初期需水最多，水分充足可保障塊莖膨大迅速，產(chǎn)量高；若水分缺失則膨大緩慢，影響產(chǎn)量，甚至?xí)纬纱紊o塊和畸形薯；成熟期所需水分逐漸減少。從榆林市馬鈴薯各生育期降水分布(表5)可以看出，榆林市各縣區(qū)降水時(shí)間分布完全符合馬鈴薯各生育期生長發(fā)育需求。馬鈴薯屬耐旱作物，全生育期需總降雨量為300～450 mm，分配均勻就可獲得豐收。榆林市各縣區(qū)中，定邊、橫山西北部縣區(qū)降水略偏少，基本也能滿足馬鈴薯的生長，其余各縣區(qū)降水條件均能滿足馬鈴薯生長需求。但馬鈴薯生育期內(nèi)，尤其是塊莖形成期全市降水量有減少趨勢，應(yīng)適時(shí)增加灌溉，抓住有利時(shí)機(jī)開展人工增雨作業(yè)，為馬鈴薯高產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

表4　榆林市各縣區(qū)馬鈴薯生長發(fā)育期氣溫日較差　℃

表5　榆林市各縣區(qū)馬鈴薯生長發(fā)育期降水量分布　mm

1.3光照條件馬鈴薯是喜光作物，對光照敏感。光照充足，光合作用增強(qiáng)，利于塊莖形成，產(chǎn)量高；但過強(qiáng)的光照，也不利于植株生長，尤其是后期容易衰老，縮短生育期，影響產(chǎn)量。同時(shí)馬鈴薯是短日照作物，日照時(shí)數(shù)在4～6 h/d就基本能滿足馬鈴薯的生長發(fā)育；不足4～6 h/d，不能正常開花，長期光照不足會使莖葉徒長，抗病能力下降；全生育期日照時(shí)數(shù)9～10 h/d為宜。榆林市馬鈴薯全生育期平均日照時(shí)數(shù)8.1 h/d，北部地區(qū)光照條件好于南部縣區(qū)(表6)。

各生育期對光照的敏感程度不同，出苗期、幼苗期對光照需求較?。粔K莖形成期對光照需求增大，此時(shí)較強(qiáng)的光照有利于塊莖的形成，塊莖形成較早，有利于生長期的增長，促進(jìn)增產(chǎn)。馬鈴薯塊莖形成期榆林市平均日照時(shí)數(shù)為8.4 h/d，北部縣區(qū)光照條件較南部縣區(qū)利于馬鈴薯生長；塊莖膨大期內(nèi)短日照有利于光合產(chǎn)物向塊莖輸送，促使馬鈴薯增產(chǎn)，該時(shí)期榆林市平均日照時(shí)數(shù)8.2 h/d，日照時(shí)數(shù)較塊莖形成期縮短，利于有機(jī)物的形成，其中定邊、靖邊、橫山、神木、佳縣、子洲、綏德、清澗日照條件優(yōu)于其他縣區(qū)；進(jìn)入淀粉積累期及成熟期，長日照利于淀粉的積累，此階段榆林市北部縣區(qū)光照條件優(yōu)于南部縣區(qū)。綜合考慮各生長期日照條件(表6)，榆林市北部縣區(qū)優(yōu)于南部縣區(qū)。

表6　榆林市各縣區(qū)馬鈴薯生長發(fā)育期平均日照時(shí)數(shù)　h/d

2氣象災(zāi)害對馬鈴薯生產(chǎn)的影響

2.1霜凍以歷年平均初、終霜日為依據(jù)，按照推遲時(shí)間段可分為輕霜凍、中度霜凍和重霜凍[5]。霜凍過晚或過早均會對馬鈴薯生產(chǎn)產(chǎn)生影響，榆林市終霜凍一般不會對馬鈴薯種植產(chǎn)生嚴(yán)重影響，初霜凍過早會對馬鈴薯產(chǎn)生凍害。此外馬

鈴薯生長發(fā)育期低溫凍害會對馬鈴薯生長產(chǎn)生不利影響。馬鈴薯發(fā)芽期較長,終霜凍對其生長影響相對較小,主要是初霜凍危害大,要選擇好品種熟性,確定好播種期和收獲期,避免初霜凍危害的發(fā)生。

2.2高溫干旱高溫干旱是影響馬鈴薯產(chǎn)量的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。榆林市季節(jié)干旱發(fā)生頻率差別較大，其中春旱發(fā)生頻率最高，此時(shí)為馬鈴薯生長初期，容易造成芽期缺水，影響生長發(fā)育。夏季一般高溫和干旱同時(shí)發(fā)生，此期正值馬鈴薯生長和需水的關(guān)鍵期，會嚴(yán)重影響馬鈴薯產(chǎn)量。

2.3冰雹冰雹災(zāi)害具有局地發(fā)生的特點(diǎn)，可造成馬鈴薯地上莖桿受害，對于部分地區(qū)的危害甚至是毀滅性的，雖然馬鈴薯具有再生能力，但生長發(fā)育受到影響，產(chǎn)量大幅降低。

2.4連陰雨榆林市連陰雨發(fā)生頻率較高，且連陰雨多出現(xiàn)在馬鈴薯生長發(fā)育后期(淀粉積累期到收獲期)，此階段馬鈴薯需水量降低，而轉(zhuǎn)為需光照及氣溫日較差。連陰雨會使光照不足，氣溫日較差縮小，土壤含水量增加，長時(shí)間的連陰雨會造成馬鈴薯腐爛，影響產(chǎn)量。

3小結(jié)

利用榆林市各縣長年氣候整編資料，分析了榆林市馬鈴薯種植氣候條件和氣象災(zāi)害對馬鈴薯生產(chǎn)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，榆林市馬鈴薯生長季節(jié)生育期積溫隨時(shí)間有增加的趨勢，熱量條件逐漸變好，利于馬鈴薯生長發(fā)育；無霜期增長幅度較小，初終霜的出現(xiàn)時(shí)間與原來相近，沒有達(dá)到改變馬鈴薯種植品種的程度；降水量隨時(shí)間有逐年減少的趨勢，主要體現(xiàn)在塊莖膨大期，自然降水不能完全滿足馬鈴薯生長需求；夏季高溫伏旱是影響馬鈴薯產(chǎn)量的重要?dú)庀笠蜃?，秋季連陰雨也會對榆林市馬鈴薯生產(chǎn)種植產(chǎn)生不利影響。塊莖膨大期氣溫日較差大，是榆林市馬鈴薯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有益氣候因子。綜合影響馬鈴薯產(chǎn)量各指標(biāo)，榆林市北部縣區(qū)氣候條件優(yōu)于南部縣區(qū)，尤其西北部的定邊、靖邊氣候條件優(yōu)越，但降水略偏少，大面積推廣馬鈴薯種植業(yè)時(shí)需充分考慮人工灌溉及人工增雨，促進(jìn)馬鈴薯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

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收稿日期2015-11-30

作者簡介劉敏(1986- )，男，山西臨汾人，助理工程師，從事預(yù)報(bào)服務(wù)、農(nóng)業(yè)氣象和雷電災(zāi)害研究。

中圖分類號S 162.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)01-268-04