提高安順山藥栽培氣候資源利用率的途徑研究

詹沛剛，吳哲紅，肖 俊，龔 科，吳 龍

(1.貴州省安順市氣象局，貴州 安順 561000；2.貴州省普定縣氣象局，貴州 普定 562100)

1 引言

山藥是薯蕷科多年生草本植物，薯蕷的塊莖，別名懷山藥，其性味甘、平、溫，屬“藥食兼用”草本植物，藥用及食用價(jià)值均很高。山藥是中醫(yī)臨床的常用中藥，《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為上品，可補(bǔ)脾養(yǎng)胃，生津益肺，補(bǔ)腎澀精，具“補(bǔ)中益氣力，長肌肉，久服耳目聰明，輕身，不饑，延年”之功效。山藥新鮮塊莖中含有鹽酸多巴胺、四氫異喹啉、山藥素I-V，兩種多糖:山藥粘液質(zhì)B及多搪Y-N”，并含有尿囊素，淀粉、糖蛋白、氨基酸、膽甾醇、麥角甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇及微量元素等多種成分[1-3]。

安順市位于105°13′～106°34′E，25°21′～26°38′N，海拔高度365～1 850 m，處于副熱帶東亞大陸季風(fēng)區(qū)內(nèi)，屬亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫為14.2 ℃，年總降水量1 293.1 mm，年日照時(shí)數(shù)1 247.8 h，≥10 ℃活動(dòng)積溫為4 647 ℃，無霜期為280 d，水、熱條件十分有利于山藥生長，光照可以滿足山藥生長的基本要求。全市除少數(shù)低熱河谷及少數(shù)高寒山區(qū)外，大部分區(qū)域氣候條件均適宜山藥生長，但由于境內(nèi)大多土層較薄，使安順山藥種植主要集中在中北部的西秀、平壩和普定部分區(qū)域，海拔高度大約1 100～1 400 m范圍。安順山藥種植始于明末清初，至今已有近400 a歷史。據(jù)王紹美研究，安順山藥可溶性固形物含量極高，含水量顯著低于國內(nèi)其它省市，蛋白質(zhì)含量則明顯高于國內(nèi)其它省市，總氨基酸含量高于國內(nèi)其它省市，且總氨基酸中必需氨基酸齊全、豐富，達(dá)總氨基酸的36%以上，其中硒含量明顯高于國內(nèi)有關(guān)省市[4]。由于品質(zhì)優(yōu)良，2010年12月24日，安順山藥獲農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記證書，依法實(shí)施保護(hù)。

安順山藥雖然品質(zhì)優(yōu)良，但沒有形成規(guī)?；?jīng)營和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的良好格局。究其原因，主要是由于傳統(tǒng)栽培方式簡單粗放，導(dǎo)致產(chǎn)量較低，單產(chǎn)一般都低于30 t·hm-2，而據(jù)黃繼發(fā)研究[5],銅仁市2005年推廣種植安順山藥產(chǎn)量可達(dá)45 t·hm-2。由于達(dá)不到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)要求，經(jīng)濟(jì)效益不高，影響了農(nóng)戶種植安順山藥的積極性，種植面積小，2013年種植面積仍停留在1 000 hm2，不到適栽面積的1/4，總產(chǎn)徘徊在30 000 t左右。大田調(diào)查和初步分析發(fā)現(xiàn)，除了由于傳統(tǒng)種植方式簡單粗放、重茬嚴(yán)重、技術(shù)措施落后使種性退化、長勢減弱、抗逆性下降導(dǎo)致產(chǎn)量下降外，氣候資源利用率不高也是導(dǎo)致產(chǎn)量偏低的重要因素：一是由于播種期較晚，山藥種薯出苗延遲明顯、發(fā)棵晚；二是肥水管理不善，塊莖膨大不充分且早衰明顯，導(dǎo)致生育期短、個(gè)體較小、產(chǎn)量較低。

為提高安順山藥產(chǎn)量，筆者等于2013年開展了安順山藥分期播種田間試驗(yàn)，得出安順山藥適宜播種期的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，研究傳統(tǒng)種植方式下氣候資源利用情況，提出改進(jìn)栽培方式，探索提高氣候資源利用率的高產(chǎn)途徑。

本文通過安順山藥生長季氣候資源研究，認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)種植方式對充分發(fā)揮氣候資源優(yōu)勢的不足，提出趨利避害的生產(chǎn)建議，以期達(dá)到充分合理利用安順山藥栽培的農(nóng)業(yè)氣候資源優(yōu)勢，提高單位產(chǎn)量、擴(kuò)大種植規(guī)模、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

2 資料來源

安順山藥主要生育期資料，來源于2013年分期播種試驗(yàn)(海拔1 282 m)和大田調(diào)查(表1)；歷史氣象資料平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、地溫等來源于安順市氣象局(海拔1 392.9 m)氣象觀測資料。

表1 不同播種期安順山藥主要生育期和產(chǎn)量(2013年)Tab.1 Growth periods and yield of each sowing date(2013)

根據(jù)安順山藥主要生長發(fā)育期觀測和大田調(diào)查資料，結(jié)合山藥生長發(fā)育對環(huán)境條件的需求，將相應(yīng)時(shí)段氣候資料進(jìn)行對比分析，研究傳統(tǒng)種植方式下有利氣候條件和不利氣候條件，提出提高氣候資源利用率、促進(jìn)安順山藥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的途徑。

3 傳統(tǒng)種植方式下氣候條件分析

3.1 播種晚、停止生長早，山藥生育期短

安順山藥屬于中熟品種，在貴州銅仁的生育期大于210 d[5]，在云南的生育期為225 d[7]，在傳統(tǒng)種植方式下，安順山藥當(dāng)?shù)厣跒?月中旬—9月中旬，全生育期在193 d左右，比云南少30～40 d，比銅仁也少20 d左右。造成生育期較短的主要原因，一是播種出苗期普遍偏晚，二是地下塊莖停止生長期偏早。

播種期：安順山藥播種期主要集中在3月中下旬，少數(shù)甚至延遲到4月上旬。據(jù)研究[8]，安順山藥適宜播種期為2月23日—3月14日，出苗期為80%保證率下日平均氣溫≥10 ℃初日到日平均氣溫≥15 ℃初日之間(表2)，對應(yīng)日期為3月30日—4月17日，在此期間出苗，既可保證出苗后日平均氣溫>10 ℃，又可延長山藥生育期。可見，在傳統(tǒng)種植方式下安順山藥播種期偏晚。

莖葉轉(zhuǎn)黃期：山藥地上莖葉轉(zhuǎn)黃，預(yù)示著山藥地下塊莖停止生長，結(jié)束了一個(gè)生長周期。傳統(tǒng)種植方式下，安順山藥莖葉轉(zhuǎn)黃期為9月上中旬。據(jù)資料分析，安順市日平均氣溫≥20 ℃、≥15 ℃終日分別是9月12日、10月22日，表明在9月上中旬氣溫仍十分有利于山藥塊莖膨大，9月中旬—10月中旬，氣溫從20 ℃逐漸降至15 ℃，仍可以使山藥塊莖緩慢延長。只要其他條件適宜，安順山藥地上莖葉轉(zhuǎn)黃期在10月22日，此時(shí)地下塊莖停止生長，即山藥生育期可從9月中旬延長至10月中旬，延長30 d左右，至10月22日結(jié)束。

表2 安順市穩(wěn)定通過各級(jí)界限溫度日期Tab.2 Time of temperature stability higher than each agricultural demarcation temperature in Anshun(month—day)

3.2 平均氣溫適宜，積溫偏低

在傳統(tǒng)種植方式下，安順山藥生長發(fā)育期在3月中旬—9月中旬，各旬平均氣溫為11.3～22.5 ℃，山藥各主要發(fā)育期均處于較適宜的溫度范圍，有利于山藥生長發(fā)育。但由于生育期較短，安順山藥全生育期(播種—地上部莖葉轉(zhuǎn)黃)≥10 ℃活動(dòng)積溫僅3 537.7 ℃·d，達(dá)不到高產(chǎn)的需要。沛縣花子山藥在江蘇沛縣栽培條件下活動(dòng)積溫為4 146.7 ℃·d，懷山藥地道產(chǎn)地河南焦作市積溫更是高達(dá)4 960.4 ℃·d?？梢?，傳統(tǒng)種植方式下安順山藥生育期獲得的積溫偏少，熱量條件不足。

3.3 春夏季降水對山藥影響

安順市夏季降水量為701.4 mm，十分有利于山藥生長，僅7—8月就多達(dá)421.0 mm，能促進(jìn)山藥塊莖迅速膨大。但春季降水偏少，3月上、中、下旬降水量分別是7.2 mm、9.7 mm、14.3 mm，影響山藥正常的播種出苗。

3.4 日照偏少，影響光合作用

安順年日照時(shí)數(shù)為1 247.8 h，懷山藥地道產(chǎn)地河南焦作則高達(dá)2 533.3 h，可見安順光照條件較差。安順山藥生育期日照時(shí)數(shù)為835.1 h，平均每天日照時(shí)數(shù)為4.3 h，難以滿足高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)要求。

因此，在傳統(tǒng)種植方式下，安順山藥生長的有利氣候條件是平均溫度適宜、降水充足。不利氣候條件是由于生育期較短，導(dǎo)致全生育期積溫偏低、日照偏少，一定程度上影響了光合作用和塊莖膨大，使山藥塊莖生長不充分，降低了產(chǎn)量；降水分布不均，難以保證高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。因此，在適宜的溫度范圍內(nèi)，通過延長生育期增加熱量條件，提高光能利用率是提高安順山藥產(chǎn)量的有效途徑。

4 安順山藥栽培的農(nóng)業(yè)氣候資源優(yōu)勢

4.1 無霜期長，山藥生育期凍害風(fēng)險(xiǎn)小

統(tǒng)計(jì)表明，安順市平均初霜期為11月26日，平均終霜期為2月17日，無霜期長達(dá)280 d，比山藥生育期長約90 d；在氣候保證率為95%的情況下，初霜期為10月23日，終霜期為3月24日，無霜期為212 d。如果將山藥出苗—停止生長安排在3月25日—10月22日，可確保不受凍害。

4.2 山藥生長季長，有利于提高光熱資源利用率

山藥在平均氣溫10 ℃以上才開始萌芽生長，為山藥開始生長期；秋季氣溫低于10 ℃即停止生長，為終止生長期，二者之間持續(xù)天數(shù)為山藥生長季。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安順山藥生長季可達(dá)238 d(3月18日—11月10日)，比傳統(tǒng)種植方式下山藥生育期長40 d以上，可以使山藥獲取更多的光熱資源。

4.3 溫度適宜，有利于塊莖膨大

從表3可以看出，安順市6月中旬—9月下旬，各層地溫為20.7～24.7 ℃，在20～24 ℃頻率達(dá)87%，>24 ℃的頻率為13%，且均<25 ℃；旬平均氣溫除9月中下旬<20 ℃，其余各旬為20.4～22.5 ℃；6月下旬—9月上旬平均氣溫為20.7～22.5 ℃，全部處于山藥塊莖膨大最適宜范圍內(nèi)，既能促進(jìn)山藥塊莖迅速膨大，又可大大減小呼吸消耗，非常有利于山藥塊莖膨大；9月中旬—10月中旬，平均氣溫從19.2 ℃逐漸下降至15.5 ℃，適宜山藥塊莖膨大后期緩慢伸長。

表3 安順各旬平均溫度Tab.3 Average temperature of ten-days in Anshun

4.4 降水充沛，奠定高產(chǎn)基礎(chǔ)

安順市年降水量1 293.1 mm，山藥主要生育期(4—9月)降水量為1 065 mm，完全可以滿足山藥生長的需要，特別是夏季降水集中，達(dá)到全年的50%，為山藥塊莖膨大提供物質(zhì)條件，奠定高產(chǎn)基礎(chǔ)。從全年各旬降水分析，除山藥播種期偏少外，其余各旬降水充足，對山藥十分有利。從安順各旬隆水量分布可見(表略)，2月下旬—3月下旬降水量均<10 mm，4月上旬僅有16.4 mm，對山藥播種出苗較為不利；4月中旬—6月上旬，降水明顯增多，旬降水量從23.9 mm增加到84.2 mm，有利于山藥甩條發(fā)棵和葉面積的擴(kuò)大；6月中旬—8月下旬，各旬降水量均>50 mm，完全可以滿足山藥塊莖膨大的需要；9月上旬—10月中旬，降水量從42.6 mm減少為29.1 mm，適宜山藥塊莖膨大后期緩慢伸長；11月上旬—翌年3月中旬，降水量為5.2～16.0 mm，除11月上、中旬外，其余各旬降水量<10 mm，對山藥的收獲及存儲(chǔ)有利。

因此，整個(gè)山藥生長發(fā)育期僅播種出苗期降水有所欠缺，只要在此時(shí)適時(shí)灌溉即可保證山藥的需要。

5 提高安順山藥栽培氣候資源利用率的途徑

5.1 適時(shí)早播，充分利用早春光熱資源

安順山藥分期播種試驗(yàn)和歷史氣象資料研究結(jié)果表明，安順山藥適宜播種期為2月15日—3月18日[7]，其中的2月23日—3月14日為最佳播種期。

由于山藥播種深度為15 cm，因此100～20 cm土層地溫對其萌芽影響最為明顯。安順冬季各層地溫主要集中在5～10 ℃(表3)，不會(huì)造成山藥凍害，適宜山藥存儲(chǔ)，為山藥適時(shí)早播提供了有利條件；2月中、下旬各層地溫均接近10 ℃，此時(shí)播種，山藥也不會(huì)因地溫過低而受害，至春季溫度適宜，山藥種薯就會(huì)打破休眠萌芽出土。安順山藥在適宜播種期(2月23日—3月14日)播種，只要土壤濕度適宜，3月下旬—4月中旬即可出苗；安順市3月上旬10～20 cm 土層地溫為10.1 ℃，山藥可以萌芽，3月中、下旬10～20 cm 土層地溫分別達(dá)到12.3 ℃和13.1 ℃，適宜山藥萌芽出土，此時(shí)平均氣溫分別為11.3 ℃和11.5 ℃，十分有利于山藥出苗及幼苗生長。

從表4可以看出，將安順山藥播種期從傳統(tǒng)的3月中下旬(3月11日—3月31日)提前到最佳播種期(2月23日—3月14日)進(jìn)行播種，雖然播種期平均氣溫較低(8.4 ℃)，但出苗期平均氣溫已達(dá)13.8 ℃，適宜山藥出苗；播種期平均可以提前16 d，由此可以獲得其中的日照時(shí)數(shù)39 h、≥10 ℃活動(dòng)積溫65.3 ℃·d；出苗期將從傳統(tǒng)的4月中下旬(4月9—24日)提前到3月31日—4月11日，為延長塊莖膨大期奠定基礎(chǔ)。

5.2 加強(qiáng)田間肥水管理，延長生長發(fā)育期，充分利用秋季氣候資源

研究表明，在山藥栽培中，施肥直接影響到塊莖的膨大及產(chǎn)量的形成。山藥塊莖膨大初期追肥，可促進(jìn)塊莖迅速膨大，塊莖膨大盛期追肥，可延長膨大時(shí)期，追肥有利于山藥單株鮮重的提高[9]?？稍谑┳慊实那疤嵯拢瑝K莖生長初期和盛期適量施肥，確保其地上莖葉有足夠的光合面積，為地下塊莖的迅速膨大及膨大盛期的延長提供豐富的光合產(chǎn)物，為奪得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)；后期搞好根外追肥等防早衰措施，盡可能地延長山藥塊莖的膨大期，并結(jié)合追肥，加強(qiáng)水分管理，保證山藥的需要。

從表4看出，通過加強(qiáng)山藥塊莖膨大期肥水管理，可以將進(jìn)入塊莖膨大初期和塊莖膨大盛期時(shí)間提前10d左右，持續(xù)時(shí)間延長13 d。此時(shí)，塊莖膨大初期平均氣溫從19.2 ℃降低為18.2 ℃，塊莖膨大盛期平均氣溫從21.9 ℃變?yōu)?1.8 ℃，幾乎沒有變化，日照時(shí)數(shù)則可增加54.3 h，≥10 ℃活動(dòng)積溫增加194.4 ℃·d；塊莖膨大后期延長22 d，日照時(shí)數(shù)增加67.8 h，≥10 ℃活動(dòng)積溫增加382.1 ℃·d。

因此，通過適時(shí)早播和加強(qiáng)肥水管理，安順山藥生育期可增加40 d左右，≥10 ℃活動(dòng)積溫增加444.0 ℃·d、降水量增加60 mm、日照時(shí)數(shù)增加106.8 h。同時(shí)，各生育期降水量和日照時(shí)數(shù)也得到相應(yīng)調(diào)整，使塊莖膨大盛期具有更多的光熱水資源，有利于塊莖膨大，從而提高產(chǎn)量。

表4 播種期調(diào)整前后安順山藥主要生育期Tab.4 Growth periods of Anshun yam before and after the adjustment ofsowing date

5.3 增加山藥攀爬架高度，充分利用光能資源

山藥喜光，由于安順市光能資源偏少，一定程度上影響了山藥的光合作用，特別是山藥塊莖膨大盛期，由于地上部莖葉繁茂，群體葉層互相遮陰，光照強(qiáng)度較弱、時(shí)間不長，往往不能滿足山藥高產(chǎn)的需要。因此，可適當(dāng)提高山藥架的高度，利于通風(fēng)透光和增加植株受光面積，有效提高光能利用率。

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