王 穎，梁淑敏，潘哲超，李燕山，謝開(kāi)云，Roberto Quiroz，隋啟君※

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，昆明 650205； 2.國(guó)際馬鈴薯中心亞太中心，北京 100081； 3.國(guó)際馬鈴薯中心，秘魯利馬 1558)

0 引言

從全球范圍看，未來(lái)的糧食安全并不樂(lè)觀，F(xiàn)AO預(yù)計(jì)2050年世界將新增人口9.1億，糧食生產(chǎn)必須增加70%才能滿足全球的食物需求[1]。而我國(guó)耕地不足世界耕地面積的9%，卻承擔(dān)著養(yǎng)活全球近21%人口重任，可見(jiàn)我國(guó)人口對(duì)糧食供給的壓力尤為巨大[2]。目前，增加糧食總產(chǎn)量的主要途徑一是擴(kuò)大糧食播種面積，二是提高糧食單產(chǎn)水平。由于人類長(zhǎng)期無(wú)限制地開(kāi)發(fā)利用，水、土資源正走向衰竭，如果繼續(xù)開(kāi)發(fā)肥力貧瘠、生態(tài)脆弱的土地，則會(huì)破壞生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展[3]。因此，提高糧食單產(chǎn)是解決未來(lái)糧食安全問(wèn)題最重要的途徑。研究結(jié)果顯示， 30%～50%糧食產(chǎn)量的增加得益于化肥施用量的增加， 28%來(lái)源于灌溉， 7%來(lái)源于作物品種改良[4-5]。水、肥、農(nóng)藥投入的大幅度增加，在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，也消耗了大量資源，帶來(lái)了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。馬鈴薯作為世界第四大糧食作物，在發(fā)展中國(guó)家發(fā)展迅速，產(chǎn)量潛力巨大。從糧食供給需求看，中國(guó)糧食已經(jīng)實(shí)現(xiàn)十一連增，繼續(xù)增長(zhǎng)空間有限，難度加大。另一方面，耕地資源不斷減少，需要開(kāi)發(fā)新的更加可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)質(zhì)糧食資源，因此把原本就是糧食品種之一的馬鈴薯主糧化提上日程，對(duì)于解決全球糧食安全問(wèn)題起著重要作用。無(wú)論是對(duì)早已把馬鈴薯主食化的歐美國(guó)家，還是對(duì)在食物消費(fèi)中重要性日益增加的亞洲國(guó)家，以及能有效對(duì)抗傳統(tǒng)糧食短缺的非洲國(guó)家而言，馬鈴薯在食物與營(yíng)養(yǎng)安全中均發(fā)揮著重要的作用。

云南省和貴州省是中國(guó)馬鈴薯最大的種植省份之一，到2012年為止，兩省馬鈴薯種植面積約為130萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量約2 000萬(wàn)t[6]。復(fù)雜的地形地貌，垂直變化的氣候差異十分明顯，造就了一年四季都能生產(chǎn)馬鈴薯的特點(diǎn)[7-8]，這種生產(chǎn)模式既可滿足食用市場(chǎng)周年需求，又可滿足加工業(yè)周年加工對(duì)高質(zhì)量原料的需求，還能因不需貯藏而降低成本[9]，其中大春馬鈴薯是云貴高原地區(qū)馬鈴薯周年生產(chǎn)體系里的最重要的一季，種植面積占整個(gè)云貴高原的68%[10]，一般為每年的2～4月份播種， 6～10月份收獲，大春馬鈴薯因后期雨水多且集中，晚疫病發(fā)生嚴(yán)重，造成嚴(yán)重減產(chǎn)，平均單產(chǎn)僅為13.5t/hm2。大春馬鈴薯種植區(qū)多屬土地貧瘠，氣候冷涼、少數(shù)民族聚居的高寒山區(qū)，可選擇種植的其他作物少，提高馬鈴薯產(chǎn)量對(duì)于解決當(dāng)?shù)乜诩Z問(wèn)題，增加農(nóng)民收入具有重要意義。

目前，產(chǎn)量差的研究主要集中在小麥、水稻、玉米、大豆等作物[11]。Licker等[12]對(duì)全球玉米、水稻、小麥和大豆的產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)分析后認(rèn)為，如果全球95%的種植區(qū)達(dá)到氣候潛力，其產(chǎn)量將分別提高50%、40%、60%和20%。Neumann等[10]利用隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)(Stochastic frontier production function)的分析結(jié)果顯示，全球玉米、水稻和小麥的平均產(chǎn)量差分別等于實(shí)際產(chǎn)量的60%、47%和43%。在非洲喀麥隆地區(qū)，Genesis T[13]利用模糊邏輯模型將氣象數(shù)據(jù)、土壤、作物自身屬性等參數(shù)結(jié)合在一起研究不同作物的產(chǎn)量差，結(jié)果顯示，馬鈴薯、水稻、玉米、甘薯的產(chǎn)量差分別達(dá)到64%、75%、67.2%和77.5%，Genesis T等認(rèn)為生態(tài)和國(guó)家政策是導(dǎo)致產(chǎn)量差的主要原因。Verdoodt等[14]模擬南非干旱地區(qū)作物的光溫生產(chǎn)力、水分限制下的生產(chǎn)力和自然生產(chǎn)力，最后得出光溫是不同生產(chǎn)系統(tǒng)的重要影響因子，但最大生產(chǎn)潛力往往決定于降雨量，故干旱可能會(huì)使系統(tǒng)變得非常不穩(wěn)定，從而最終決定產(chǎn)量高低。Solanum 3.05是由國(guó)際馬鈴薯中心在2012年研發(fā)的一款專門模擬馬鈴薯生長(zhǎng)的模型，是基于LINTUL-potato模型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，可以模擬不同馬鈴薯品種塊莖干物質(zhì)同化作用。該模型可以準(zhǔn)確模擬潛在產(chǎn)量、水分限制、氮素限制和霜凍限制下，馬鈴薯冠層覆蓋度、塊莖鮮重、總生物量等的變化。

文章采用新型模擬軟件Solanum結(jié)合田間試驗(yàn)，能更精確評(píng)估潛在產(chǎn)量，建立不同品種馬鈴薯在云南大春生產(chǎn)的生長(zhǎng)模型，并且與基于FAO農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法的光溫產(chǎn)量潛在模型算法相比較。云南省大春馬鈴薯主要種植區(qū)域與貧困人口的分布區(qū)域高度重合，平均單產(chǎn)僅為13.5 t/hm2，該文擬通過(guò)研究該地區(qū)潛在產(chǎn)量，分析導(dǎo)致產(chǎn)量差的原因，進(jìn)而提出縮小產(chǎn)量差的有效生產(chǎn)措施，為提高云貴高原大春馬鈴薯產(chǎn)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收做出貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

表1 品種介紹

品種特點(diǎn)熟期選育單位云薯401長(zhǎng)條形，白皮白肉中云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所云薯505卵圓形，黃皮白肉早熟云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所合作88扁圓形，紅皮黃肉晚熟會(huì)澤縣農(nóng)技推廣中心與云南師范大學(xué)合作選育

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年3月15日至9月27日在云南省會(huì)澤縣野馬村進(jìn)行，該地為云南省大春種植區(qū)的典型區(qū)域，經(jīng)度103°22′26″E，緯度26°06′17″N，平均海拔2 700m。馬鈴薯為當(dāng)?shù)刂饕Z食作物，土壤類型砂性土。播種方式均為整薯播種。云薯401原種，云薯505原種，合作88一級(jí)種。種薯經(jīng)過(guò)挑選，無(wú)病斑，無(wú)損傷，薯塊大小100g左右。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)， 3個(gè)品種， 3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)7個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)4行，每行5株，行距0.67m，株距0.3m。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 田間調(diào)查

準(zhǔn)確記錄品種名稱、播種時(shí)間、收獲時(shí)間、種植密度(株/m2)， 50%出苗日期、最大冠層覆蓋度、冠層覆蓋度達(dá)到最大時(shí)的天數(shù)、地上部分50%死亡的日期、全生育期天數(shù)及水、肥管理情況。

1.3.2 氣象數(shù)據(jù)

圖1 隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)分布

試驗(yàn)所用到的氣象數(shù)據(jù)由設(shè)定于試驗(yàn)點(diǎn)的小型氣象站(MLS-1306)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)為最高溫度、最低溫度，總太陽(yáng)輻射、降雨量和蒸發(fā)量。

1.3.3 冠層覆蓋度

數(shù)碼相機(jī)、測(cè)尺、水平儀和圖像處理軟件。

數(shù)碼相機(jī)要求：無(wú)縮放、關(guān)閉閃光燈、ISO100、圖像最大分辨率。

每個(gè)品種每個(gè)小區(qū)拍3張照片(即每個(gè)品種每次拍63張照片)。相機(jī)鏡頭與地面保持水平，距離60cm，自出苗后每隔10～15d拍一次，最后用Matlab軟件處理照片，得到冠層覆蓋度數(shù)據(jù)。

1.3.4 冠層覆蓋度達(dá)到1%時(shí)的天數(shù)

根據(jù)分期測(cè)定的冠層覆蓋度數(shù)據(jù)進(jìn)行一元二次方程的擬合，通過(guò)解方程，求出冠層覆蓋度達(dá)到1%時(shí)的天數(shù)。

1.3.5 各器官干重

自塊莖開(kāi)始膨大時(shí)開(kāi)始，每隔10～15d測(cè)產(chǎn)一次，測(cè)產(chǎn)時(shí)每個(gè)品種每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選擇一個(gè)小區(qū)，對(duì)中間12株馬鈴薯植株進(jìn)行取樣，然后分別稱取根、莖、葉、塊莖的鮮重和干重(若鮮重超過(guò)200g，則取小樣100～150g)。

DWCt=DWt/FWt×100

(1)

式(1)中，DWCt表示塊莖干物質(zhì)含量，DWt表示塊莖干重(g)，F(xiàn)Wt表示塊莖鮮重(g)。

TDW=(TFW×SDW)/SFW

(2)

式(2)中，TDW表示整株干重(g/株)，TFW表示整株鮮重(g/株)，SDW表示小樣干重(g/株)，SFW表示小樣鮮重(g/株)。

1.3.6 收獲指數(shù)

調(diào)查最后一次測(cè)產(chǎn)的薯塊干物質(zhì)含量(DWCt)和整個(gè)植株的干物質(zhì)含量(TDW)。

HI=DWCt/TDW

(3)

1.3.7 光合輻射利用率

每天的總太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)由氣象站收集。光合有效輻射PAR(Photosynthetically Active Radiation)按照總光合輻射的50%計(jì)算。光合輻射截獲量IPAR(Intercepted photosynthetically active radiation)按式(4)算：

(4)

分析IPAR與馬鈴薯總生物量的線性關(guān)系，斜率即為RUE。

1.3.8 薯塊膨大期

薯塊膨大期的界定是在50%的植株中，至少有一個(gè)薯塊的直徑略大于或等于1.0cm，此時(shí)界定為薯塊開(kāi)始膨大期。

1.3.9 作物模型參數(shù)計(jì)算

模型參數(shù)包括最大覆蓋度(Wmax)、覆蓋度增長(zhǎng)速率最大時(shí)的Thermal Time(Tm)、覆蓋度達(dá)到最大時(shí)的Thermal Time(Te)、最大收獲指數(shù)(A)、薯塊增長(zhǎng)速率達(dá)到最大時(shí)的Thermal Time(Tu)及薯塊剛開(kāi)始膨大時(shí)的Thermal Time(b)，參數(shù)計(jì)算采用異數(shù)生長(zhǎng)(allometric)和啟發(fā)式(heuristic)算法。參數(shù)的計(jì)算主要?dú)w結(jié)為以下兩個(gè)方程：

貝塔函數(shù)[15]

(5)

式(5)中， 0≤Tm

Gompertz函數(shù)[16]

(6)

1.4 田間管理

播種前，先鋪施農(nóng)家肥，然后在此基礎(chǔ)上，按照80kg/667m2的標(biāo)準(zhǔn)追施復(fù)合肥，在5月13日進(jìn)行追肥，按照尿素10kg/667m2、普鈣25kg/667m2和KCl 25kg/667m2的標(biāo)準(zhǔn)追施。于6月30日、7月22日、8月5日、8月14日、8月27日、9月17日分別噴施易寶、抑快凈和銀法利進(jìn)行藥劑防控病害。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SAS軟件計(jì)算作物模型參數(shù)及方差分析，Matlab軟件進(jìn)行圖像處理，Solanum 3.05軟件進(jìn)行潛在產(chǎn)量、冠層覆蓋度擬合。

2 結(jié)果

2.1 生育期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)分析

由表2可知，云貴高原地區(qū)大春馬鈴薯的典型種植區(qū)最長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)期為3～9月，全生育期200d左右，平均最高溫度在19.4～21.8℃，最低溫度為10.2～12.6℃，早晚溫差6.9～11.1℃。每月的降雨量在14.2～354.4mm，全生育期內(nèi)降雨量分配不均，前期雨量少(3月14.2mm， 4月21.4mm)，但5月后降雨量開(kāi)始大幅度增加， 7月份降雨量達(dá)到最高(354.4mm)。太陽(yáng)輻射在13.3～20.5 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)11.8～13.6h。因此，云貴高原地區(qū)的大春馬鈴薯光溫充足，雨量充沛，晝夜溫差適宜，非常適合馬鈴薯生長(zhǎng)[17-18]。

表2 馬鈴薯生育期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)

3月4月5月6月7月8月9月 最高溫度(℃)19 521 821 319 620 319 420 1 最低溫度(℃)10 511 810 212 612 312 111 3 溫度差(℃)9 010 011 16 98 07 38 9 降雨量(mm)14 221 4128 0236 2354 4150 2244 8 太陽(yáng)輻射(MJ/m2)19 820 519 813 314 315 217 5 日照時(shí)數(shù)(h)11 812 613 313 613 412 912 1

2.2 光合輻射利用率(Radiation Use Efficiency)

太陽(yáng)輻射中能被綠色植物用來(lái)進(jìn)行光合作用的能量稱為光合有效輻射(PAR，Photosynthetically active radiation)，波長(zhǎng)范圍380～710nm，是植物進(jìn)行光合作用形成初級(jí)生物量的重要能源，是氣候生產(chǎn)潛力的重要因素，對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量起到至關(guān)重要的作用[19]。馬鈴薯總生物量(TDW)與IPAR的關(guān)系如圖2。IPAR與TDW呈顯著線性關(guān)系，斜率即為RUE。云薯401的IPAR與TDW呈顯著線性關(guān)系(R2=0.9474)，RUE=5.5，云薯505的IPAR與TDW呈顯著線性關(guān)系(R2=0.8513)，RUE=4.4，合作88的IPAR與TDW呈顯著線性關(guān)系(R2=0.8784)，RUE=3.7。

2.3 冠層覆蓋度擬合

調(diào)查云薯401、云薯505和合作88整個(gè)生育期間的冠層覆蓋度(共13次)，擬合出整個(gè)生育期的冠層覆蓋度，冠層覆蓋度的擬合方程為開(kāi)口向下的一元二次方程，云薯401的方程式為Y=-0.000 2X2+0.044 7X-1.791 3(R2=0.891 6)，當(dāng)Y=0.01時(shí)，X=44，即播種44d時(shí)，云薯401的冠層覆蓋度達(dá)到1%，最大冠層覆蓋度為98%。云薯505的方程式為Y=-0.000 2X2+0.044 4X-1.752(R2=0.889 6)，當(dāng)Y=0.01時(shí)，X=51，即播種51d后，云薯505的冠層覆蓋度達(dá)到1%，最大冠層覆蓋度為99%。合作88的方程式為Y=-0.000 1X2+0.037 2X-1.416(R2=0.853 5)，當(dāng)Y=0.01時(shí)，X=44，即播種44d時(shí)，合作88的冠層覆蓋度達(dá)到1%，最大冠層覆蓋度為98%。

圖2 不同馬鈴薯品種RUE

圖3 不同品種冠層覆蓋度擬合曲線

2.4 模型參數(shù)

表3 Solanum模型的模型參數(shù)

品種WmaxTmTeATub云薯401124311450 88988426云薯5050 9999110711044473合作88142713040 891258394

2.5 潛在產(chǎn)量及產(chǎn)量差

潛在產(chǎn)量結(jié)果見(jiàn)表4，云薯505產(chǎn)量最高，為147t/hm2，云薯401的潛在產(chǎn)量與合作88的潛在產(chǎn)量分別為138 t/hm2和91.9 t/hm2。多重比較結(jié)果顯示，云薯401和云薯505的潛在產(chǎn)量差異不顯著，但與合作88存在極顯著差異(P<0.01)。產(chǎn)量差YGM指在此生態(tài)條件下，模型模擬的最高產(chǎn)量與農(nóng)民平均產(chǎn)量的差值。由圖3可知，在云貴高原大春馬鈴薯， 3個(gè)品種都存在著巨大的產(chǎn)量差，云薯401的YGM=111 t/hm2，云薯505的YGM=117 t/hm2，合作88的YGM=73.9 t/hm2。

表4 馬鈴薯潛在產(chǎn)量

品種模型潛在產(chǎn)量(t/hm2)試驗(yàn)潛在產(chǎn)量(t/hm2)實(shí)際產(chǎn)量(t/hm2)產(chǎn)量差(YGM)云薯401138±9 6A69 65±3 04B27±3 5A111云薯505147±10 7A84 67±3 16A30±2 4A117合作8891 9±10 3B56 15±2 42C18±3 2B73 9

圖4 云貴高原大春馬鈴薯產(chǎn)量柱狀圖

圖5 亞屬撒哈拉非洲馬鈴薯產(chǎn)量柱狀圖

圖6 津巴布韋馬鈴薯潛在產(chǎn)量柱狀圖

3 討論

目前，全球?qū)︸R鈴薯潛在產(chǎn)量的研究正逐漸增多。R.Quiroz等[20]采用Solanum模型研究亞屬撒哈拉非洲(16個(gè)試驗(yàn)點(diǎn))的馬鈴薯潛在產(chǎn)量，研究表明(圖4)，模型潛在產(chǎn)量最高為65t/hm2(Kabete)，最大產(chǎn)量差為60 t/hm2(Rwegura)。O.Svubure等[21]采用LINTUL-POTATO模型研究津巴布韋(7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn))的馬鈴薯潛在產(chǎn)量，結(jié)果顯示Nyanga的潛在產(chǎn)量最大為92 t/hm2，最大產(chǎn)量差約為80 t/hm2，巨大的產(chǎn)量差導(dǎo)致至少65%～92%的收益損失(圖5)。在巴基斯坦，春馬鈴薯的潛在產(chǎn)量為40～50t/hm2，秋馬鈴薯為34～47t/hm2[22]。T.Deguchi等[23]利用潛在產(chǎn)量模型LINTUL-POTATO-DSS研究了日本不同生態(tài)環(huán)境下馬鈴薯的潛在產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量，結(jié)果顯示，在日本的Abashiri，馬鈴薯最大潛在產(chǎn)量可達(dá)65t/hm2，實(shí)際產(chǎn)量為45t/hm2，產(chǎn)量差為20t/hm2，溫度的升高會(huì)減少馬鈴薯產(chǎn)量，但延長(zhǎng)馬鈴薯生育期可以使?jié)撛诋a(chǎn)量提高到77t/hm2。Haverkort A.J.等[24]最新研究結(jié)果表示，理論上在馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，提供充沛的灌溉水、豐富的光合輻射和延長(zhǎng)生育期，可以使?jié)撛诋a(chǎn)量提高到160t/hm2，但目前氣候變化、水肥分管理是造成產(chǎn)量差的主要的原因，氣候變化導(dǎo)致了生育期的縮短，從而導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。

該文利用Solanum模型結(jié)合田間試驗(yàn)的方法，計(jì)算出云貴高原大春馬鈴薯的最大潛在產(chǎn)量為147t/hm2(云薯505)，但實(shí)際上，該地區(qū)的馬鈴薯平均產(chǎn)量不到30t/hm2，產(chǎn)量差高達(dá)117t/hm2。就目前世界范圍內(nèi)已有的馬鈴薯潛在產(chǎn)量數(shù)據(jù)而言，云貴高原地區(qū)的大春馬鈴薯的產(chǎn)量潛力及產(chǎn)量差最大。趙鋒等[25]對(duì)Solanum模型進(jìn)行了校正和驗(yàn)證，結(jié)果表明，Solanum模型對(duì)馬鈴薯塊莖鮮重、冠層覆蓋度等模擬效果好。梁淑敏等[26]采用FAO農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法的光溫潛力模型計(jì)算云貴高原大春馬鈴薯的潛在產(chǎn)量為134.2±9.0t/hm2，產(chǎn)量差為114.4t/hm2，與該文結(jié)果相符，再次證明Solanum模型的模擬效結(jié)果可信。FAO農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法是基于Mitscherlich-Baule的復(fù)合指數(shù)方程：

表5 太陽(yáng)輻射與結(jié)薯速率

3月4月5月6月7月8月9月RUE 太陽(yáng)輻射(MJ/m2)19 7720 4819 8313 3314 2715 2417 63 云薯401結(jié)薯速率(g/天·株)———1 784 119 504 505 55 云薯505結(jié)薯速率(g/天·株)———1 616 0010 5011 004 42 合作88結(jié)薯速率(g/天·株)———0 0044 5413 006 503 74

(7)

式(7)中,Y表示作物的潛在產(chǎn)量(t/hm2)， 1表示作物的品種名稱，I表示該區(qū)是灌溉區(qū)農(nóng)田，i表示農(nóng)田橫向單元的序列，j表示農(nóng)田縱向單元的序列，S表示灌溉區(qū)面積所占的比例(%)，A表示所占耕地面積(hm2)[25]。

面對(duì)如此巨大的產(chǎn)量差，各國(guó)科學(xué)家都在積極的研究解決的措施。Genesis T[13]等認(rèn)為補(bǔ)充和改善土壤養(yǎng)分是縮小非洲地區(qū)產(chǎn)量差的關(guān)鍵措施。D.E.van der Zaag等[22]認(rèn)為，在巴基斯坦，種薯質(zhì)量、播種密度、田間管理、控制病蟲害均會(huì)影響產(chǎn)量，其中病蟲害是非常重要的一個(gè)因素。O.Svubure等[21]則認(rèn)為，縮小津巴布韋的馬鈴薯產(chǎn)量差的重要手段是政府的支持、土壤肥力、病蟲害防控及高質(zhì)量的種薯。T.Deguchi等[23]通過(guò)研究結(jié)果表明，在日本，通過(guò)選擇合適的品種，合理的田間管理(土壤、肥料和馬鈴薯地上部分的保護(hù))，同時(shí)延長(zhǎng)馬鈴薯生育期可以有效地縮短產(chǎn)量差。Nathaniel D.Mueller等[27]針對(duì)全球性的糧食短缺問(wèn)題，提出縮短糧食作物的產(chǎn)量差是應(yīng)對(duì)這一重大問(wèn)題切實(shí)可行的方法，全球作物產(chǎn)量的變化主要取決于肥料、灌溉和氣候，通過(guò)合理施用作物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及灌溉水，是可以縮短產(chǎn)量差，實(shí)現(xiàn)糧食可持續(xù)發(fā)展的。

云貴高原立體氣候非常適宜馬鈴薯生長(zhǎng)，但實(shí)際產(chǎn)量一直徘徊在15 t/hm2，分析其原因：(1)大春馬鈴薯生育期長(zhǎng)達(dá)200d，而農(nóng)民為了趕下一個(gè)茬口，普遍選擇在7月下旬或8月上旬收獲，此時(shí)馬鈴薯還處于薯塊快速膨大期，并且有足夠的光合輻射的保證，提前收獲終止了植株的光合作用及干物質(zhì)的積累，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。表4結(jié)果表明，云薯401、云薯505和合作88的薯塊膨大期分別在6月22日、6月11日和6月25日，根據(jù)分次測(cè)產(chǎn)的數(shù)據(jù)得到馬鈴薯結(jié)薯速率，云薯401和云薯505的最大結(jié)薯速率均出現(xiàn)在8月份，云薯401的薯塊在9月仍會(huì)有一定的干物質(zhì)積累，而合作88的最大結(jié)薯速率出現(xiàn)在9月份，此外， 3個(gè)品種的RUE值均較高，即3個(gè)品種截獲太陽(yáng)輻射的能力較強(qiáng)。(2)7～8月份雨水過(guò)多，造成空氣濕度過(guò)大，再加上冷涼的溫度，有利于晚疫病的爆發(fā)，晚疫病危害導(dǎo)致馬鈴薯植株過(guò)早死亡，生育期縮短。(3)種薯質(zhì)量問(wèn)題，不健康的帶病種薯會(huì)導(dǎo)致出苗不齊，光合輻射利用水平不一，從而影響產(chǎn)量。因此，綜合國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果，結(jié)合云貴高原獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境，提出通過(guò)選用健康、狀態(tài)一致的馬鈴薯種薯，種植抗病品種并加以藥物防控，將生育期延長(zhǎng)至9月末，以使其充分利用9月份甚至10月份的太陽(yáng)輻射這一措施，是提高馬鈴薯產(chǎn)量，縮短產(chǎn)量差的有效措施。

4 結(jié)論

(1)Solanum模型與田間實(shí)際產(chǎn)量相結(jié)合的方法計(jì)算出的云貴高原地區(qū)馬鈴薯潛在產(chǎn)量與采用FAO農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法的光溫潛力模型計(jì)算出的潛在產(chǎn)量相符合，證明該方法是可行的。

(2)中國(guó)的馬鈴薯無(wú)論是種植面積還是產(chǎn)量均居世界第一。2013年種植面積達(dá)577萬(wàn)hm2，占全球種植面積的30%左右，產(chǎn)量達(dá)8 899萬(wàn)t，占全世界總產(chǎn)量的24%[28]。隨著2015年農(nóng)業(yè)部馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的啟動(dòng)，我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)更加迅猛，全球競(jìng)爭(zhēng)力大大提升。而云貴高原地區(qū)作為僅次于北方一作區(qū)的中國(guó)第二大馬鈴薯生產(chǎn)區(qū)，占全國(guó)馬鈴薯總播種面積的40%左右，但同時(shí)這里也是少數(shù)民族最集中、科技水平薄弱、貧困人口眾多的地區(qū)，約200多萬(wàn)的貧困人口依靠馬鈴薯維持生計(jì)，但由于傳統(tǒng)種植模式的單一和晚疫病的肆虐，單產(chǎn)水平低下，投入產(chǎn)出比較高，未能達(dá)到農(nóng)民脫貧的目的[29]。因此，提高單產(chǎn)水平，降低農(nóng)民的投入產(chǎn)出比，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收，對(duì)于解決該地區(qū)糧食安全，農(nóng)民脫貧致富具有重大意義。

(3)該種植區(qū)雨量充沛，整個(gè)生育期(3～9月)降雨量高達(dá)1 100mm，光溫充足，生長(zhǎng)后期的太陽(yáng)輻射仍能達(dá)到15MJ/m2，又由于該地區(qū)海拔較高，只能種植馬鈴薯及蕎麥等雜糧作物，耕地資源充足。因此，云貴高原地區(qū)的生態(tài)承載力足以承受馬鈴薯大幅度增產(chǎn)所需要的光、溫、水及耕地。

(4)通過(guò)選用健康、狀態(tài)一致的馬鈴薯種薯，種植抗病品種并加以藥物防控，保證后期養(yǎng)分供應(yīng)，將生育期延長(zhǎng)至9月末，以使其充分利用9月份甚至10月份的太陽(yáng)輻射，是提高馬鈴薯產(chǎn)量，縮小產(chǎn)量差的有效措施。

(5)深入研究縮小產(chǎn)量差的途徑，是以后需要思考的重要命題。

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