氣侯變化背景下內(nèi)蒙古馬鈴薯關(guān)鍵生長(zhǎng)期氣侯適應(yīng)期分析

李文崗

（內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031）

在20世紀(jì)，全球氣候不斷變暖，相應(yīng)的農(nóng)村氣候變化很大。由于作物播種時(shí)間與其生長(zhǎng)狀況和氣候資源的利用直接相關(guān)，所以氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響是近年來農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的主要研究課題之一，為的是避免氣候風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)作物的正常發(fā)育，甚至高產(chǎn)。馬鈴薯是一種糧食，飼料和蔬菜作物。由于其具有適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、產(chǎn)量潛力大等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活處于日益重要的地位。土豆廣泛種植在世界許多地方。在中國(guó)，它的種植面積達(dá)到533×104hm2，年產(chǎn)量達(dá)到8000×104t，已成為中國(guó)最有希望的高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物之一，在確保國(guó)家糧食安全方面發(fā)揮重要作用。馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量不僅受品種本身的影響，也受到栽培技術(shù)和環(huán)境條件的影響，其中包括受氣象條件影響的重要栽培措施–關(guān)鍵生長(zhǎng)期和氣候適應(yīng)期。在氣候變暖的情況下，如果繼續(xù)按照傳統(tǒng)觀點(diǎn)對(duì)其進(jìn)播種，將會(huì)影響它的增長(zhǎng)和發(fā)展，最終影響作物產(chǎn)量，品質(zhì)等。

內(nèi)蒙古是中國(guó)北方馬鈴薯的重要增長(zhǎng)地區(qū)。獨(dú)特的氣候特征和地理環(huán)境，豐富的耕地資源，為它的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了有利條件，成為中國(guó)3大集中種植的地區(qū)。從1996—2017年，種植面積從6.7×104hm2增加到20×104hm2，總產(chǎn)量從 100×104t增加到 500×104t，總產(chǎn)值為17.6×108mt。占全市GDP的16.7%。其收益占農(nóng)民人均純收入的26.9%（已成為快速增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民富裕的重要渠道，但在氣候變暖的背景下，當(dāng)?shù)厝艘廊涣?xí)慣于為了探索在該地區(qū)的適宜播種日期，進(jìn)一步發(fā)展當(dāng)?shù)厣a(chǎn)潛力，促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，2017年4—10月，進(jìn)行馬鈴薯播種實(shí)驗(yàn)，為適應(yīng)對(duì)氣候變化和培育高品質(zhì)，高產(chǎn)量的馬鈴薯提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 自然環(huán)境簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)在內(nèi)蒙古中部農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)（35b13cN，105b14cE，海拔176812m）進(jìn)行，研究區(qū)屬于涼爽的半干旱氣候，年平均氣溫18℃，年降水量39213mm，621313mm）占全年降水量的54%，同季降雨量，年平均日照時(shí)數(shù)211316h，無霜期約145d。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

2001至2017年連續(xù)觀察其生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成與發(fā)展。無氣象觀測(cè)站、無灌溉設(shè)施、品種為當(dāng)?shù)仄贩N，采用田間作物耕種。而且生產(chǎn)技術(shù)沒有顯著變化和突變，土壤肥力水平?jīng)]有顯著變化。共設(shè)立4個(gè)抽樣點(diǎn)。觀察方法根據(jù)中國(guó)氣象局農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范進(jìn)行，在其生長(zhǎng)發(fā)育期，觀察其發(fā)育密度、葉面積和葉片、葉柄、莖、塊莖、干物質(zhì)的生長(zhǎng)，干物質(zhì)的產(chǎn)量。2017年增加了觀察次數(shù)，并且每天進(jìn)行觀察。并獲取站地面氣象觀測(cè)資料。

1.3 生長(zhǎng)期調(diào)查

調(diào)查了生長(zhǎng)發(fā)育的一些重要特征。主要生長(zhǎng)期分為播種期、出苗期、分枝期、花序形成期、開花期，植物形態(tài)和生長(zhǎng)點(diǎn)。在該地塊隨機(jī)抽取5株植物，測(cè)定植株高度，葉面積和地上蘚重。葉面積測(cè)量采用長(zhǎng)廣域法（校正系數(shù)為0.75）；研磨新鮮重瓣，莖等器官進(jìn)行測(cè)量，然后在105℃條件下擱置30min，然后在80℃條件下烘烤至恒重，測(cè)干重。在每個(gè)生長(zhǎng)期的預(yù)期期間稱重每株植物的重量和其塊莖的數(shù)量，并收集采樣和產(chǎn)量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種日期對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育影響

2.1.1 對(duì)生長(zhǎng)進(jìn)程影響

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，播種期的調(diào)整對(duì)其生長(zhǎng)期有明顯的調(diào)節(jié)作用。最早（4月24日）的生長(zhǎng)期為170d，最晚種植期（7月10日）的最大生長(zhǎng)期為96d。播種日期延遲14d，平均期間縮短13d。生長(zhǎng)期的最長(zhǎng)天數(shù)相差是播種期、幼苗期和開花期和收期，而其他日期不同。這主要是早期溫度相對(duì)較低，早播播種的馬鈴薯發(fā)芽緩慢，生長(zhǎng)速度緩慢，成熟期更長(zhǎng)。隨播種時(shí)間延遲，溫度逐漸升高，增長(zhǎng)加快，成熟期縮短。

2.1.2 對(duì)植株形態(tài)影響

由于播種方式和播種遲早不同，在不同播種日期處理的它植株的生長(zhǎng)潛力也有很大的不同，主要體現(xiàn)在植株高度上。處理過的植物的最高高度更高，為48cm，最近的最高高度是7月11日最近種植時(shí)的39cm，高度最高為9cm。說明播種日期過早過晚都不適宜種植。特別是晚播，雖然晚期降水較多，并且植物高度正在增長(zhǎng)，但出生天數(shù)太短，限制了植物的生長(zhǎng)。只有播種日期是適當(dāng)?shù)?，植株高度才能增加，才能為增加樹枝?shù)和葉數(shù)提供良好的空間支撐，有利于擴(kuò)大光合力度和光合有效面積，為高產(chǎn)量奠定了重要基礎(chǔ)。葉面積指數(shù)（LAI）是作物種植發(fā)展的最重要指標(biāo)之一。葉作為植物細(xì)胞器光合作用產(chǎn)生的主要器官和有機(jī)器官，葉面積指數(shù)大，則使用光合作用更充分，光合產(chǎn)品質(zhì)量高。葉面積指數(shù)與它的產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。葉面積指數(shù)是否達(dá)到適度水平和質(zhì)量是不可分割的。葉面積指數(shù)在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)變化，開花期最大，分枝期最小（從分枝期觀察）。從不同播種日期的角度看，種植面積最大的葉面積指數(shù)為增產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.13 對(duì)干物質(zhì)積累的影響

回歸分析顯示，單獨(dú)的干物質(zhì)積累（y）不依賴于物流方程 Y=A/（1+Be-kt）或 Y=A/（1+eb-kt），相關(guān)系數(shù)每個(gè)回歸方程達(dá)到非常顯著的水平。通過一階導(dǎo)數(shù)?y/?x=ABke-kt/（1+Be-kt）2計(jì)算每株植物干物質(zhì)積累速率的動(dòng)態(tài)變化過程。結(jié)果表明，7月11日播種期間干物質(zhì)積累最少，7月27日播種日干物質(zhì)積累最高。整個(gè)生長(zhǎng)期土豆干物質(zhì)積累速率變化趨勢(shì)一致，性能低于開放拋物線型。隨著播種日期推遲，每株植物干物質(zhì)的最大積累速率提前出現(xiàn)，表明延遲播種加速了每株植物干物質(zhì)重量的積累。從最大累積率來看，5月27日播種日期最高為477g/min·d，播種日期為4月26日。

2.2 播種期對(duì)產(chǎn)量的影響

馬鈴薯的最終產(chǎn)物是塊莖，塊莖生長(zhǎng)良好與否直接影響單位面積產(chǎn)量。分析出苗后天數(shù)與塊莖每單位面積鮮重的Logistic生長(zhǎng)曲線，各方程式R2的測(cè)定系數(shù)達(dá)到顯著水平。一般來說，塊莖的生長(zhǎng)過程基本相同。在增長(zhǎng)期是S型曲線增長(zhǎng)動(dòng)力。塊莖的凈重增長(zhǎng)比開花期慢，特別是開花期，塊莖凈重增加明顯。這個(gè)時(shí)期是芽的增長(zhǎng)時(shí)期和地下根部同時(shí)成長(zhǎng)的時(shí)期，地上植物的高度一直是不變的，莖葉的生長(zhǎng)達(dá)到了最繁榮的時(shí)期，這時(shí)候通過莖葉光合作用能量向大量的地下塊莖運(yùn)輸，從而使塊莖快速生長(zhǎng)；到晚期生長(zhǎng)期，由于莖葉開始變黃，葉片功能下降，導(dǎo)致塊莖重量日增重逐漸減少。每個(gè)播種階段塊莖的積累顯示不一樣，5月27日塊莖的鮮重最高，塊莖的鮮重最小。塊莖的最大積累率也是3月26日最高，為 34.18g/m2·d，最低播種日為 1990g/m2·d。隨著播種日期的延長(zhǎng)，塊莖鮮重的最大積累速率較早出現(xiàn)，表明延期播種也加速了其鮮重的積累。將每個(gè)播種產(chǎn)量的結(jié)果與最終產(chǎn)量進(jìn)行比較。4月26日播種處理產(chǎn)量最低，49m3均單產(chǎn)僅為111.39kg，相當(dāng)于22733kg/hm2產(chǎn)量，5月27日播種產(chǎn)量最高，平均產(chǎn)量為169.87kg，相當(dāng)于產(chǎn)量34667kg/hm2，相比之下，5月27日播種處理與4月26日播種產(chǎn)量11934kg/hm2，產(chǎn)量為52.5%。

3 結(jié)論

馬鈴薯生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)減少（每10a播種1～2d），繁殖生長(zhǎng)期延長(zhǎng)（收獲期花序形成延長(zhǎng)9～10d），整個(gè)生長(zhǎng)期延長(zhǎng)（整個(gè)生長(zhǎng)期每10a延長(zhǎng)9～10d），研究區(qū)塊莖的生長(zhǎng)特征是生長(zhǎng)快速增長(zhǎng)緩慢，最大生長(zhǎng)速度為5117gm。由于氣候變暖，除了收獲期外，其余時(shí)間有足夠的熱量，研究區(qū)域溫度有時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致產(chǎn)量對(duì)溫度的變化非常敏感。在塊莖擴(kuò)大期氣候?qū)Ξa(chǎn)量有積極影響，其余時(shí)期的降水對(duì)產(chǎn)量形成均呈陽(yáng)性，并且它非常敏感對(duì)降水的變化。陽(yáng)光充足的塊莖擴(kuò)大期的日照充足。6月是需水量的關(guān)鍵時(shí)期，降水是影響其發(fā)育的重大影響因素；季節(jié)性高溫是它生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的主要限制因素。水分升溫和降水量過多不利于區(qū)域生產(chǎn)的擴(kuò)大，并且也受氣候變化、品種、土壤肥力、耕作制度和生產(chǎn)技術(shù)等因素影響；氣候變化將影響它的質(zhì)量，這在未來的研究中需要進(jìn)一步深入的討論。

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