呼和浩特市氣象條件對(duì)馬鈴薯種植的影響研究

呼和浩特市氣象局 蘇妮爾

前言

馬鈴薯因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力，在我國(guó)廣泛種植，消費(fèi)量呈現(xiàn)出逐年上漲的趨勢(shì)。呼和浩特市馬鈴薯種植主要區(qū)域包括林縣、清水河縣等，種植面積達(dá)到47萬(wàn)畝。氣象條件是影響馬鈴薯種植的關(guān)鍵要素，結(jié)合呼和浩特實(shí)際氣象條件變化，分析馬鈴薯種植產(chǎn)量變化，可以理清兩者之間的關(guān)系，為農(nóng)業(yè)種植決策創(chuàng)造良好條件。

1 馬鈴薯種植條件需求

1.1 溫度條件

馬鈴薯對(duì)溫度的要求較低，且在涼爽的氣象條件下種植更加科學(xué)。處于生育期的馬鈴薯對(duì)溫度的要求在20℃左右，種植期溫度要求在5℃上下，在溫度達(dá)到8℃左右開(kāi)始發(fā)芽。如果馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)溫度處于零下，極容易導(dǎo)致幼苗受凍，在溫度達(dá)到12℃以上時(shí)出苗速度較快，且溫度在20℃左右發(fā)芽較為迅速。馬鈴薯莖葉在溫度達(dá)到20℃左右可良好生長(zhǎng)，如果溫度低于10度，則生長(zhǎng)速度減緩。因此，不同生長(zhǎng)階段的馬鈴薯對(duì)溫度的需求較高，莖塊在達(dá)到20℃以上生長(zhǎng)速度會(huì)減緩，與溫度呈反比例關(guān)系，當(dāng)溫度達(dá)到25℃以上時(shí)，馬鈴薯莖塊會(huì)停止生長(zhǎng)。馬鈴薯對(duì)溫差的需求也比較高，晝夜溫差在15℃左右時(shí)，馬鈴薯莖塊增重量最大[2]。

1.2 水分條件

馬鈴薯自身便含有一定量的水分，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)馬鈴薯自帶水分可以達(dá)到70%以上，可以依靠自身的水分生長(zhǎng)。在出苗期、幼苗期對(duì)水分的需求比較低，在降水量較少的情況下也可以正常生長(zhǎng)。達(dá)到開(kāi)花期時(shí)馬鈴薯的花序形成，對(duì)水量的要求也有所增加，該時(shí)期對(duì)水量的需求達(dá)到50%以上。在馬鈴薯塊莖形成階段，土壤含水量則需要達(dá)到75%以上方可滿足馬鈴薯的生長(zhǎng)。處于結(jié)薯期的馬鈴薯對(duì)水分的要求也會(huì)降低，需要達(dá)到60%以上可以滿足塊莖膨大增長(zhǎng)的需要。馬鈴薯不同生長(zhǎng)周期對(duì)水分的需求不同，整個(gè)生育期降雨量需要滿足400mm左右，即可滿足馬鈴薯生長(zhǎng)的要求，同時(shí)可以達(dá)到高產(chǎn)的目的[3]。

1.3 光照條件

馬鈴薯對(duì)光照條件的要求比較高，光照充足的條件下可以增加作物的光合作用，使得作物的有機(jī)物質(zhì)有所提升。但如果馬鈴薯生長(zhǎng)過(guò)程中的光照較強(qiáng)，光照時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)縮減馬鈴薯的生育期，導(dǎo)致產(chǎn)量有所降低。因此，馬鈴薯種植對(duì)光照強(qiáng)度、光照時(shí)間的要求均比較高，平均日照達(dá)到12h左右，即可滿足馬鈴薯生長(zhǎng)的產(chǎn)量要求，如果日照時(shí)間在14h以上，則會(huì)影響到馬鈴薯的產(chǎn)量[4]。

2 呼和浩特市氣象條件對(duì)馬鈴薯種植影響分析

2.1 案例分析

武川縣是呼和浩特市馬鈴薯種植面積較大的區(qū)域，根據(jù)氣象局發(fā)布的資料，采集2012年至2021年的10個(gè)樣本數(shù)據(jù)。根據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》中的要求，確定馬鈴薯的種植條件，按照馬鈴薯的種植周期分為播種、出苗、分枝、花序、開(kāi)花、回收等幾個(gè)階段。依據(jù)武川縣的馬鈴薯生長(zhǎng)周期情況，不同種植時(shí)期及間隔時(shí)間均得以明確。馬鈴薯種植于5月8日開(kāi)始播種，于6月15日開(kāi)始出苗，間隔時(shí)間為39天。馬鈴薯于開(kāi)始分枝，間隔時(shí)間為15天，花序形成間隔時(shí)間為12天，在7月13日開(kāi)始形成花序，且在7月23日開(kāi)始開(kāi)花，間隔時(shí)間為11天，開(kāi)花到可以收割的時(shí)間達(dá)到55天，在9月6日開(kāi)始收割。

2.2 影響分析

2.1.1 產(chǎn)量分析

按照實(shí)測(cè)模型分析2012年至2021年馬鈴薯的產(chǎn)量。具體產(chǎn)量趨勢(shì)變化公式如下：

公式中的K表示單產(chǎn)產(chǎn)量，Ki表示生產(chǎn)力影響因素，Ko表示氣象條件波動(dòng)，Kp表示氣象災(zāi)害影響因素。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，測(cè)定最終的氣候產(chǎn)量。具體變化趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 馬鈴薯實(shí)測(cè)氣象產(chǎn)量變化圖

2.1.2 溫度條件影響分析

（1）無(wú)霜期

案例中地區(qū)的無(wú)霜期在2012年至2021年期間最長(zhǎng)達(dá)到158天，最短在75天左右。根據(jù)馬鈴薯生長(zhǎng)周期和對(duì)熱量的需求，分析武川縣氣象條件對(duì)馬鈴薯種植的影響。全球氣候變暖導(dǎo)致無(wú)霜期延長(zhǎng)，無(wú)霜期變化會(huì)影響到馬鈴薯種植的產(chǎn)量。采用線性回歸方法分析無(wú)霜期變化對(duì)馬鈴薯種植影響，終霜日在5月15日，初霜日在9月10日，中早熟馬鈴薯種植更有利于馬鈴薯的生長(zhǎng)，如果種植晚熟馬鈴薯品種，則馬鈴薯受霜凍風(fēng)險(xiǎn)較大，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

（2）溫度條件

根據(jù)馬鈴薯生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求，武川縣的氣候較為寒冷，在馬鈴薯處于生長(zhǎng)的6個(gè)階段5個(gè)周期內(nèi)，2012年至2021年馬鈴薯處于出苗期的平均溫度在13.2℃左右，處于幼苗期的平均溫度在17.6℃左右，處于塊莖形成期的平均溫度在19.1℃上下，處于莖塊生長(zhǎng)期的平均溫度在18.4℃左右，淀粉累積階段的氣候平均溫度在15.4℃。馬鈴薯在種植周期內(nèi)，2012年至2021年的平均溫度符合馬鈴薯的生長(zhǎng)條件，并不會(huì)影響到馬鈴薯的產(chǎn)量。因此，分析溫度條件對(duì)馬鈴薯種植的影響，溫度條件可以促進(jìn)馬鈴薯的高產(chǎn)[5]。

（3）積溫條件

在馬鈴薯生長(zhǎng)期內(nèi)積溫條件達(dá)到2000℃以上更適合馬鈴薯的生長(zhǎng)，處于出苗期的積溫在200℃以上即可確保馬鈴薯生長(zhǎng)情況良好，開(kāi)花期的積溫達(dá)到170℃即可保障生長(zhǎng)狀態(tài)良好，開(kāi)花期到成熟期積溫達(dá)到1600℃即可滿足淀粉累積的要求。根據(jù)呼和浩特武川縣的積溫情況，積溫?zé)崃織l件可以滿足馬鈴薯的高產(chǎn)生長(zhǎng)需求。2012年至2021年，武川縣的積溫呈現(xiàn)出持續(xù)增加的趨勢(shì)，積溫條件也在逐漸變化，這是由于全球氣候變暖所影響，這對(duì)馬鈴薯種植產(chǎn)量的提升有著積極的作用，可以起到提高馬鈴薯單產(chǎn)水平的作用。

（4）相關(guān)性分析

綜合上述溫度條件分析溫度變化對(duì)馬鈴薯種植所產(chǎn)生的影響。溫度條件、積溫等對(duì)馬鈴薯花序形成期間的影響程度良好，相關(guān)性可以達(dá)到0.51左右，在溫度升高的條件下花序的形成速度也有所增加。但在淀粉累積階段，相關(guān)性有所降低，對(duì)馬鈴薯種植的影響程度有所下降，呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的變化。因此，綜合分析溫度條件變化對(duì)馬鈴薯種植所產(chǎn)生的影響，在熱量累積過(guò)程中馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育速度較快，且生育期較為良好，對(duì)于提高馬鈴薯的種植產(chǎn)量有著積極的作用。

2.1.3 水分條件

（1）降水資源分析

呼和浩特市處于半干旱地區(qū)，而馬鈴薯的生長(zhǎng)具有良好的抗旱能力，在發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)階段抗旱能力可以得到保障，自身可以補(bǔ)足生長(zhǎng)所需的水分。但當(dāng)馬鈴薯花序形成和塊莖增長(zhǎng)時(shí)，所需的水分要求較高。武川縣的降水多集中在夏季，夏季馬鈴薯處于花序形成和塊莖生長(zhǎng)階段，該階段所需的水分較高。對(duì)比武川縣的降水量和馬鈴薯對(duì)降水的生長(zhǎng)需求，2012年至2021年武川縣的降水量平均值在350mm以上，且每年降低量在15mm左右，變化幅度較為明顯。出苗期的馬鈴薯降水量要求在50mm左右，而武川縣的馬鈴薯降水量在20mm左右，花序形成所需的降水量在80mm左右，武川縣的平均降水量在35mm左右，馬鈴薯生長(zhǎng)階段的需水量在150mm左右，但武川平均降水量在100mm左右。由于馬鈴薯生長(zhǎng)對(duì)降水的依賴性，這樣的降水量并不能完全滿足馬鈴薯生長(zhǎng)的需求，存在1/4左右的降水缺口，這對(duì)于馬鈴薯種植生產(chǎn)的產(chǎn)量和穩(wěn)定性具有一定影響。因此，呼和浩特市為了確保馬鈴薯生長(zhǎng)過(guò)程中水分的充足性，需要利用水庫(kù)和地下水資源等，采用灌溉引流的方式補(bǔ)充馬鈴薯生長(zhǎng)所需的水分，以補(bǔ)充自然降水不足對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量所產(chǎn)生的影響。

（2）相關(guān)性分析

驗(yàn)證馬鈴薯產(chǎn)量與馬鈴薯各生長(zhǎng)階段降水量的相關(guān)性，處于出苗期的馬鈴薯相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果為0.51，驗(yàn)證結(jié)果具有顯著性。處于花序形成階段的馬鈴薯相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果為0.70，驗(yàn)證結(jié)果具有顯著正相關(guān)。收割階段的降水量與馬鈴薯之間的產(chǎn)量相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果為-0.21，以碳中和結(jié)果具有正相關(guān)?；ㄐ蚝蛪K莖膨大是馬鈴薯產(chǎn)量保障的重要時(shí)期，在9月份后降水量與馬鈴薯產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，這一階段正是馬鈴薯的水分敏感期期降水少，中后期降水多，可能會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)，甚至?xí)?dǎo)致病害產(chǎn)生。

2.1.4 日照條件影響分析

（1）日照條件

馬鈴薯生長(zhǎng)對(duì)日照條件的需求較高，在光照充足的情況下，會(huì)增加馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量。馬鈴薯各生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)日照的需求在12h左右即可滿足高產(chǎn)增產(chǎn)的需求，可以加快塊莖形成速度、延長(zhǎng)結(jié)薯期。武川縣的海拔較高，處于呼和浩特市的高原位置，累積日照時(shí)間在1200h以上，光照較為充足。出苗期武川縣的平均日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)到9h，花序形成到開(kāi)花的平均日照時(shí)長(zhǎng)為9.2h，淀粉累積階段的平均日照時(shí)長(zhǎng)為8.6h，整個(gè)生長(zhǎng)期的累積日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)到1205.6h。分析呼和浩特市的日照條件對(duì)馬鈴薯種植的影響，光照雖然比較充足，但沒(méi)有達(dá)到馬鈴薯生長(zhǎng)的最佳標(biāo)準(zhǔn)。

（2）相關(guān)性分析

2012年至2021年，武川縣的日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢(shì)，每年會(huì)減少0.02h的日照時(shí)間。根據(jù)間隔時(shí)間對(duì)比日照時(shí)間分析兩者之間的相關(guān)性，出苗期檢驗(yàn)系數(shù)為0.465，具有顯著正相關(guān)。花序形成檢驗(yàn)結(jié)果相關(guān)系數(shù)為0.653，具有顯著正相關(guān)。淀粉累積階段的相關(guān)系數(shù)計(jì)算為-0.07，具有不顯著負(fù)相關(guān)。因此，武川縣的日照時(shí)長(zhǎng)可以促進(jìn)馬鈴薯的開(kāi)花、結(jié)薯，但馬鈴薯處于淀粉累積階段時(shí)，日照較短無(wú)法滿足馬鈴薯高質(zhì)量生長(zhǎng)的需求，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送條件降低。

2.1.5 氣象災(zāi)害影響分析

根據(jù)氣象條件對(duì)馬鈴薯種植的影響分析，選擇早熟、中熟類品種可以保障產(chǎn)量良好。霜凍、干旱、冰雹等均會(huì)對(duì)馬鈴薯種植產(chǎn)生影響。

（1）霜凍災(zāi)害

霜凍的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)初霜期和終霜期間隔的時(shí)間。終霜日推遲時(shí)間達(dá)到5天以上，會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯出現(xiàn)凍害問(wèn)題，且推遲時(shí)間與凍害程度呈正比例關(guān)系。初霜期提前1天就有可能會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯霜凍問(wèn)題的產(chǎn)生，如果提前一周以上，則馬鈴薯會(huì)呈現(xiàn)出凍害、減產(chǎn)問(wèn)題。2012年至2021年，武川縣的凍害年限為4年，初霜期凍害比例為30%，終霜期凍害為10%。因此，可以判斷武川縣的凍害氣象災(zāi)害發(fā)生的概率較高，會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯的發(fā)芽期延長(zhǎng)，淀粉累積時(shí)間減少，從而會(huì)影響到馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，呼和浩特的馬鈴薯種植應(yīng)選擇好熟品種，根據(jù)終霜期調(diào)整播種時(shí)間，減少霜凍對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。

（2）干旱災(zāi)害

干旱災(zāi)害是指降水量較少，溫度較高的氣象條件。按照干旱可以分為四個(gè)等級(jí)，分別為輕級(jí)、中級(jí)、重級(jí)、特重級(jí)四類。武川縣的降水量呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢(shì)，在2012年至2021年間共計(jì)四個(gè)季節(jié)發(fā)生輕旱12次、中旱8次、重級(jí)旱11次、特重級(jí)旱6次。干旱的發(fā)生會(huì)限制馬鈴薯的生長(zhǎng)，導(dǎo)致馬鈴薯的種植產(chǎn)量有所降低。為積極應(yīng)對(duì)干旱對(duì)馬鈴薯種植所產(chǎn)生的影響，武川縣應(yīng)提高馬鈴薯灌溉管理水平，重點(diǎn)利用周邊的水庫(kù)資源、河流資源對(duì)馬鈴薯進(jìn)行灌溉，以補(bǔ)充馬鈴薯生長(zhǎng)所需的水分。

（3）冰雹災(zāi)害

冰雹災(zāi)害的發(fā)生具有區(qū)域性，冰雹會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯的莖稈受到損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致馬鈴薯絕產(chǎn)。馬鈴薯具備一定的再生能力，處于生長(zhǎng)期的馬鈴薯在受輕冰雹災(zāi)害傷害時(shí)會(huì)有所減產(chǎn)，但并不會(huì)無(wú)法生長(zhǎng)。2012年至2021年，武川縣冰雹類型的氣象災(zāi)害并未發(fā)生，但清水河縣曾經(jīng)發(fā)生過(guò)1次冰雹災(zāi)害。因此，呼和浩特冰雹災(zāi)害對(duì)馬鈴薯種植的影響較大，但發(fā)生概率較低，發(fā)生位置具有很大的不確定性，且沒(méi)有相應(yīng)的方法預(yù)防和控制，一旦發(fā)生就會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，呼和浩特的熱量可以滿足早熟類、中熟類馬鈴薯的種植，降水量不足會(huì)影響到馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，光照條件有利于馬鈴薯產(chǎn)量的提升。氣象條件變化是影響呼和浩特馬鈴薯種植的關(guān)鍵要素，結(jié)合實(shí)例建立氣象因子影響模型，可以驗(yàn)證不同氣象條件對(duì)馬鈴薯種植影響程度的顯著性，進(jìn)而調(diào)整馬鈴薯品種，增加產(chǎn)品產(chǎn)量。