氣候變暖對寧夏馬鈴薯產量的影響

常耀軍 景 博 高國青

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

關鍵詞氣候變暖;馬鈴薯;產量;影響;寧夏

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

氣候變化對農業的影響問題是國內外關注和研究的熱點和焦點問題之一。國內已有不少學者對氣候變暖對農業生產的影響進行了研究,章基嘉等[1]建立了氣象產量模型或氣候生產力模型,對氣候波動與作物產量或氣候生產力之間的關系進行了分析;王石立等[2]根據GCMs模型的輸出結果設置了氣候變化情景,用統計學方法評估了氣候變化對糧食產量的影響;孫芳、杜瑞英等[2-11]將區域氣候模型與作物生長模型相結合,模擬了氣候變化情景下對不同作物的影響。但是,關于氣候變化對馬鈴薯影響的研究尚不多見。馬鈴薯適應性強,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,在整個生育期內適宜溫度為18～20℃。初苗生長發育的最適溫度為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℃以上地上莖節間伸長、葉片變小,塊莖細小而成畸形。29℃以上則塊莖停止發育,產量降低,品質變劣。寧夏固原市氣候條件較適宜種植馬鈴薯,近年來馬鈴薯產業作為四大特色產業之一得到迅速發展。因此,分析研究氣候變化對寧夏馬鈴薯產量的影響,對當地農業可持續發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量資料來源于1981～2005年的《寧夏農業統計年鑒》;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研究區劃分。根據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地分為2個區域:一是西吉-原州區,該區降水量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,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馬鈴薯氣象產量提取方法。對寧夏馬鈴薯主要生產區域的逐年(1981～2005年)單產進行5年滑動平均處理,提取氣候產量,計算公式為:

Y=Yt+Yw+△Y (1)

式(1)中,Yt為趨勢產量、Yw氣候產量,△Y為隨機產量(可忽略不記)。

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

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

式(2)中,σ為樣本均方差,x為樣本平均值。

2結果與分析

2.1馬鈴薯產量的空間分布特征

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

2.2馬鈴薯產量與氣候條件的關系

將2個區域1981～2005年的馬鈴薯產量作時間序列分析,選取最優曲線方程進行趨勢產量分離。然后將得到的氣象產量與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、降水進行相關分析,查找對馬鈴薯產量影響較大的氣象因子,結果見表1、表2。從表1、表2可看出,西吉-原州區影響馬鈴薯產量的主要降水因子是6～9月的降水量,呈正相關關系,通過置信度為0.05的顯著性檢驗,與大于10℃期間的降水量相關系數也較高,達0.38;同時與5～9月氣溫呈顯著負相關,其中與6～8月的平均氣溫之間的相關關系通過置信度為0.01的顯著性檢驗。通過偏相關分析,只有7月氣溫與產量通過顯著性檢驗,而7月正是西吉-原州區馬鈴薯現蕾開花期,這一時期馬鈴薯適宜溫度是15～18℃,西吉-原州區此期溫度時常會超過18℃,溫度高會使產量降低。隆德-涇源地區馬鈴薯氣象產量與氣溫、降水的相關均不顯著,說明在這一地區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6～9月降水48年來波動很大,無明顯變化趨勢,對產量的穩定提高不利(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病菌的繁殖能力,加快蔓延速度,使農田受害的機率增多,造成減產。

3結論

通過分析寧夏馬鈴薯主產區1981～2005年產量的變化與氣象條件的關系,結果表明:影響中部干旱帶馬鈴薯產量的主要氣象因子是降水,6～8月降水不足,對馬鈴薯產量影響最大,也說明在中部干旱帶馬鈴薯主要生育階段降水經常不能滿足需要;西吉-原州區馬鈴薯產量與6～9月的降水顯著正相關,與7月氣溫呈顯著負相關;隆德-涇源地區馬鈴薯氣象產量與氣溫、降水的相關均不顯著。說明在這一地區氣象條件較適宜馬鈴薯生長。分析得出,寧夏馬鈴薯主產區氣溫、降水的變化均對單產的穩定提高不利。隨著自治區農業結構調整,2008年寧夏馬鈴薯種植面積已達到20萬公頃,比2005年增加41.5%,根據初步的研究結果,中部干旱帶無灌溉條件的地區不宜發展,在西吉-原州區也受降水的影響較大。

4參考文獻

[1] 章基嘉,徐祥德,苗俊峰.氣候變化及其對農業作物生產潛力的影響[M].北京:氣象出版社,1992.

[2] 王石立,王馥棠.氣候變化對黃淮海地區小麥產量可能影響的模擬試驗[J].氣象學報,1993,52(2):209-216.

[3] 孫芳,楊修,林而達,等.中國小麥對氣候變化的敏感性和脆弱性研究[J].中國農業科學,2005,38(4):692-696.

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