氣候變暖對寧夏馬鈴薯產(chǎn)量的影響

常耀軍 景 博 高國青

摘要通過提取寧夏馬鈴薯主要生產(chǎn)區(qū)1981～2005年的馬鈴薯氣象產(chǎn)量,并對相應(yīng)年份馬鈴薯生長階段的平均氣溫、降水進(jìn)行回歸分析,結(jié)果表明,影響其產(chǎn)量的主要氣象因子是降水,6～8月降水不足,對其產(chǎn)量影響最大。分析寧夏馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)氣溫、降水的變化,均不利于單產(chǎn)的穩(wěn)定提高,中部干旱無灌溉條件地區(qū)不宜發(fā)展馬鈴薯種植。

關(guān)鍵詞氣候變暖;馬鈴薯;產(chǎn)量;影響;寧夏

中圖分類號P49;S162.5+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0242-02

氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響問題是國內(nèi)外關(guān)注和研究的熱點和焦點問題之一。國內(nèi)已有不少學(xué)者對氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響進(jìn)行了研究,章基嘉等[1]建立了氣象產(chǎn)量模型或氣候生產(chǎn)力模型,對氣候波動與作物產(chǎn)量或氣候生產(chǎn)力之間的關(guān)系進(jìn)行了分析;王石立等[2]根據(jù)GCMs模型的輸出結(jié)果設(shè)置了氣候變化情景,用統(tǒng)計學(xué)方法評估了氣候變化對糧食產(chǎn)量的影響;孫芳、杜瑞英等[2-11]將區(qū)域氣候模型與作物生長模型相結(jié)合,模擬了氣候變化情景下對不同作物的影響。但是,關(guān)于氣候變化對馬鈴薯影響的研究尚不多見。馬鈴薯適應(yīng)性強(qiáng),喜溫涼氣候,不耐高溫、高濕,有一定耐旱、耐瘠能力。其生育期為100～150d,在整個生育期內(nèi)適宜溫度為18～20℃。初苗生長發(fā)育的最適溫度為13~18℃,莖葉生長在18~21℃時最適宜,開花最適溫度為15~18℃,塊莖形成的適宜溫度是20℃,薯塊形成后期以17～18℃最為適宜,大于25℃塊莖變小。25℃以上地上莖節(jié)間伸長、葉片變小,塊莖細(xì)小而成畸形。29℃以上則塊莖停止發(fā)育,產(chǎn)量降低,品質(zhì)變劣。寧夏固原市氣候條件較適宜種植馬鈴薯,近年來馬鈴薯產(chǎn)業(yè)作為四大特色產(chǎn)業(yè)之一得到迅速發(fā)展。因此,分析研究氣候變化對寧夏馬鈴薯產(chǎn)量的影響,對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有非常重要的意義。

1資料來源與方法

1.1資料來源

研究所用各縣馬鈴薯產(chǎn)量資料來源于1981～2005年的《寧夏農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》;馬鈴薯生長期(4～9月)氣象資料來自寧夏氣象局多年觀測資料。

1.2研究方法

1.2.1研究區(qū)劃分。根據(jù)馬鈴薯生育期間的適宜氣象條件要求和寧夏各地的氣候特點,筆者將固原市馬鈴薯主產(chǎn)地分為2個區(qū)域:一是西吉-原州區(qū),該區(qū)降水量400mm左右,馬鈴薯主要生育時段5～9月平均氣溫14.3℃;二是隆德-涇源地區(qū),年降水量550mm左右,馬鈴薯主要生育時段5～9月平均氣溫14.5℃。

1.2.2馬鈴薯氣象產(chǎn)量提取方法。對寧夏馬鈴薯主要生產(chǎn)區(qū)域的逐年(1981～2005年)單產(chǎn)進(jìn)行5年滑動平均處理,提取氣候產(chǎn)量,計算公式為:

Y=Yt+Yw+△Y (1)

式(1)中,Yt為趨勢產(chǎn)量、Yw氣候產(chǎn)量,△Y為隨機(jī)產(chǎn)量(可忽略不記)。

對馬鈴薯逐年氣象產(chǎn)量及相應(yīng)年份馬鈴薯生長階段的旬平均氣溫、降水量資料進(jìn)行回歸處理[12]。計算不同時段各氣象因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響的a(t)值,分析不同氣象因子對馬鈴薯產(chǎn)量的影響,同時對馬鈴薯生長關(guān)鍵時段的氣溫及降水因子與相應(yīng)年份的氣候產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析,建立氣候產(chǎn)量預(yù)測模型,研究氣候變化的影響。

為了衡量氣象因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響的大小,用變異系數(shù)(CV)[3]進(jìn)行計算,公式為:

式(2)中,σ為樣本均方差,x為樣本平均值。

2結(jié)果與分析

2.1馬鈴薯產(chǎn)量的空間分布特征

根據(jù)式(2)計算了寧夏馬鈴薯種主栽縣產(chǎn)量的變異系數(shù)。原州區(qū)、西吉縣、隆德縣與涇源縣的變異系數(shù)分別為41.5%、38.8%、34.4%、26.8%。西吉-原州區(qū)在40%左右,隆德-涇源區(qū)較低,在35%以下?？傮w來看,馬鈴薯單產(chǎn)穩(wěn)定性較差,受氣象因子的影響較大。

2.2馬鈴薯產(chǎn)量與氣候條件的關(guān)系

將2個區(qū)域1981～2005年的馬鈴薯產(chǎn)量作時間序列分析,選取最優(yōu)曲線方程進(jìn)行趨勢產(chǎn)量分離。然后將得到的氣象產(chǎn)量與0℃、5℃、10℃積溫大于0℃、10℃期間降水量及馬鈴薯生育期間(5~9月)的氣溫、降水進(jìn)行相關(guān)分析,查找對馬鈴薯產(chǎn)量影響較大的氣象因子,結(jié)果見表1、表2。從表1、表2可看出,西吉-原州區(qū)影響馬鈴薯產(chǎn)量的主要降水因子是6～9月的降水量,呈正相關(guān)關(guān)系,通過置信度為0.05的顯著性檢驗,與大于10℃期間的降水量相關(guān)系數(shù)也較高,達(dá)0.38;同時與5～9月氣溫呈顯著負(fù)相關(guān),其中與6～8月的平均氣溫之間的相關(guān)關(guān)系通過置信度為0.01的顯著性檢驗。通過偏相關(guān)分析,只有7月氣溫與產(chǎn)量通過顯著性檢驗,而7月正是西吉-原州區(qū)馬鈴薯現(xiàn)蕾開花期,這一時期馬鈴薯適宜溫度是15～18℃,西吉-原州區(qū)此期溫度時常會超過18℃,溫度高會使產(chǎn)量降低。隆德-涇源地區(qū)馬鈴薯氣象產(chǎn)量與氣溫、降水的相關(guān)均不顯著,說明在這一地區(qū)氣象條件較適宜馬鈴薯生長。

2.3固原市馬鈴薯生育期氣候變化

西吉-原州區(qū)6～9月降水48年來波動很大,無明顯變化趨勢,對產(chǎn)量的穩(wěn)定提高不利(見圖1),7月氣溫呈二次曲線上升趨勢,這對單產(chǎn)提高不利(見圖2)。氣候變暖,使馬鈴薯的播期提前,固原大部分年份馬鈴薯播期從5月上旬提前到4月中下旬,光合作用增加,提高產(chǎn)量。但是,氣候變暖,對馬鈴薯生長也帶來不利的影響。7月氣溫升高,不利于塊莖膨大。此外,溫度升高大大增加土壤的蒸發(fā)量,加重干旱的程度。特別是冬季氣候偏暖,有利于害蟲及病原菌越冬,這將增加翌年的蟲口密度和增強(qiáng)病菌的繁殖能力,加快蔓延速度,使農(nóng)田受害的機(jī)率增多,造成減產(chǎn)。

3結(jié)論

通過分析寧夏馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)1981～2005年產(chǎn)量的變化與氣象條件的關(guān)系,結(jié)果表明:影響中部干旱帶馬鈴薯產(chǎn)量的主要氣象因子是降水,6～8月降水不足,對馬鈴薯產(chǎn)量影響最大,也說明在中部干旱帶馬鈴薯主要生育階段降水經(jīng)常不能滿足需要;西吉-原州區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量與6～9月的降水顯著正相關(guān),與7月氣溫呈顯著負(fù)相關(guān);隆德-涇源地區(qū)馬鈴薯氣象產(chǎn)量與氣溫、降水的相關(guān)均不顯著。說明在這一地區(qū)氣象條件較適宜馬鈴薯生長。分析得出,寧夏馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)氣溫、降水的變化均對單產(chǎn)的穩(wěn)定提高不利。隨著自治區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,2008年寧夏馬鈴薯種植面積已達(dá)到20萬公頃,比2005年增加41.5%,根據(jù)初步的研究結(jié)果,中部干旱帶無灌溉條件的地區(qū)不宜發(fā)展,在西吉-原州區(qū)也受降水的影響較大。

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