氣候變暖對半干旱區馬鈴薯產量的影響

姚玉璧，雷俊，牛海洋，南海燕，張秀云

1. 中國氣象局蘭州干旱氣象研究所//甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室//中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，甘肅 蘭州730020；2. 甘肅省定西市氣象局，甘肅 定西 743000；3. 甘肅省通渭縣氣象局，甘肅 通渭 743000

氣候變暖對半干旱區馬鈴薯產量的影響

姚玉璧1，2，雷俊2，牛海洋2，南海燕3，張秀云2

1. 中國氣象局蘭州干旱氣象研究所//甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室//中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，甘肅 蘭州730020；2. 甘肅省定西市氣象局，甘肅 定西 743000；3. 甘肅省通渭縣氣象局，甘肅 通渭 743000

基于西北典型半干旱區馬鈴薯定位觀測試驗，結合氣候要素平行觀測資料，研究了半干旱區馬鈴薯產量對氣候變化的響應。結果表明，1957—2015年間（59 a），西北半干旱區在氣溫顯著上升，氣溫和降水量氣候傾向率分別為0.238 ℃/10 a、-10.517 mm/10 a。馬鈴薯產量與苗期（6月）呈顯著負相關（P＜0.01），與塊莖膨大期（8月）氣溫也呈負相關（P＜0.10），6—8月氣溫每升高1 ℃，馬鈴薯產量下降4 391.39～6 798.46 kg·hm-2。產量與生育期≥0 ℃積溫呈顯著負相關（P＜0.05），適宜≥0 ℃積溫閾值為2 307.4 ℃。產量與苗期降水量呈正相關（P＜0.10），適宜降水量閾值為47.8 mm。產量與9月中旬日照時數呈顯著正相關（P＜0.01）。馬鈴薯生育期干燥指數與產量呈顯著負相關（P＜0.05），適宜閾值為1.88。研究還發現氣溫變化對馬鈴薯產量影響的敏感期在出苗至分枝期，而水分影響馬鈴薯產量敏感期分別在分枝到開花期和塊莖膨大期，同時，塊莖膨大期也是日照變化影響產量的敏感期。因此，氣候變暖對西北半干旱地區馬鈴薯的生產形成了負面影響。

馬鈴薯；產量形成；氣候變暖；半干旱區

YAO Yubi， LEI Jun， NIU Haiyang， NAN Haiyan， ZHANG Xiuyun. Influence of climate warming on potato yields in semi-arid region ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（8）: 1264-1270.

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告（AR5）指出，1880—2012年全球地表溫度平均上升了0.85 ℃，1983—2012年可能是過去1400年中最暖的30年（IPCC，2013）。1909年以來中國氣候變暖的速率高于全球平均值，升溫速率在0.9～1.5 ℃/100 a之間，且具有明顯的區域和季節變化特征（第三次氣候變化國家評估報告編寫委員會，2015）。氣候變暖通過改變農業氣候生態條件，進而影響到農作物生長、栽培方式、種植制度、種植面積、產量、品質、氣候生產力和病蟲害等各個方面（張強等，1988）。氣候變化對中國糧食產量與品質的影響具有負效應，例如1980—2008年由于氣候變化導致中國小麥和玉米單產分別降低1.27%和1.73%，對中國糧食供給及糧食生產安全產生影響。

氣候春季變暖導致春播作物播種期提前，加快了喜熱、喜溫作物的生長發育速率，提前了作物營養生長階段，延長了作物生育期（鄧振鏞等，2012；張存杰等，2014）。氣候冬季增溫，導致越冬作物播種期延遲，返青期提前，在縮短了有限生長習性作物生育期同時，也延遲了無限生長習性作物生育期（姚玉璧等，2012；張秀云等，2015）。

全球157個國家種植馬鈴薯（Solanumtuberosum L.），2010年總產量達3.24×108t。中國馬鈴薯種植面積達5.33×106hm2，年產量8×107t，居世界前列（張強等，2014）。馬鈴薯是中國最有發展前景的高產作物之一，農業部在2015年中國“馬鈴薯主糧化發展戰略研討會”上表示，未來幾年將擴大馬鈴薯種植面積，提高產量，推動馬鈴薯逐漸成為繼水稻、小麥、玉米之后的中國第四大主糧作物，以保障國家糧食安全（中國農資，2015）。

氣候變暖使半干旱區馬鈴薯花序形成期提前8～9 d，開花期提前4～5 d，馬鈴薯生育期延長（姚玉璧等，2010）。玉米營養生長階段縮短4～5 d，生殖生長階段提早6～7 d，生育期減少6 d左右（Wang et al.，2004）。在西北半干旱區馬鈴薯播種期，由于溫度升速較慢，發芽需要足夠的熱量，熱量資源表現為正效應，馬鈴薯產量形成對氣溫變化十分敏感。大部分地區馬鈴薯莖塊膨大期對氣溫的敏感期出現在7月，馬鈴薯成熟期對氣溫變化敏感性增高。春秋季氣溫增高有利于馬鈴薯生長發育及產量形成，而夏季氣溫增高導致馬鈴薯生育脆弱性加?。ㄒτ耔档?，2013；趙年武等，2015）。模式模擬研究表明，到2080—2100年，隨著溫度的升高，印度馬鈴薯產量降低10℅～40℅（Hijmas，2003）。氣候變暖導致馬鈴薯生理生態和產量形成過程均發生了顯著變化（Xiao et al.，2013a；Xiao et al.，2013b；肖國舉等，2015）。

氣候變暖使馬鈴薯最適宜種植區和適宜種植區面積縮小，次適宜區和可種植區面積擴大，不適宜區面積也縮小（姚玉璧等，2006）。馬鈴薯適宜種植區海拔高度提高了100～200 m，在我國西北種植海拔高度上限可達3000 m左右（張強等，2012）。在隴中半干旱半濕潤區可種植面積迅速擴大。寧夏中南部旱作區、固原中南部和彭陽大部屬馬鈴薯適宜區和較適宜區，種植面積不斷擴大（張強等，2012）。

馬鈴薯耐旱、耐貧瘠，是半干旱區適宜種植的特色優勢高產作物（趙鴻等，2013），半干旱區氣候要素和馬鈴薯產量形成的定量關系及其閾值的研究尚有待進一步深入，為此，開展氣候變暖對半干旱區馬鈴薯產量形成的影響研究，以期為利用半干旱區氣候資源應對氣候變暖，推動馬鈴薯產業發展提供科學參考依據。

1　試驗設計與方法

1.1研究區域氣候及馬鈴薯生長發育概況

研究區域年平均氣溫5.8～8.3 ℃，最熱月7月平均氣溫17.7～22.0 ℃，最冷月1月平均氣溫-4.5～-10.7 ℃。年降水量253.9～607.2 mm。5—9月降水量168.5～527.9 mm，占全年降水量的66.4%～86.9%。年平均日照時數1686.8～2560.6 h。年平均連續無霜期為99～191 d。

馬鈴薯在5月上旬—5月中旬播種，出苗期在6月上旬—6月中旬，分枝期在6月下旬，花序形成期在7月上旬—7月中旬，開花期在7月中旬—7月下旬，可收期在10月上旬—10月中旬。播種—可收期的全生育期為136～168 d。全生育期≥0℃積溫在2300～2700 ℃，降水量在300～360 mm，日照時數在950～1100 h。

1.2試驗設計

試驗設在甘肅省通渭縣氣象局農業氣象觀測站，試驗地面積667 m2；每個樣地面積20 m2，4個重復，觀測方法按照中國氣象局農業氣象觀測規范，測定的項目包括生育進程（馬鈴薯發育期）、植株高度、密度、葉面積，葉、葉柄、莖和塊莖的生物量干（鮮）重，產量構成要素等。

1988—2015年，開展了馬鈴薯生育進程、植物形態結構及塊莖形成等要素的定位觀測試驗，試驗取樣地段未灌溉，屬旱作農田，試驗作物品系、耕作制度和栽培管理與大田相同，作物品種根據大田栽培品種而調整，但沒有發生突變與重大調整，土壤肥力水平未發生重大變化。

氣象條件與作物對比分析數據及氣候變化背景數據為與試驗樣地毗鄰的甘肅省通渭縣氣象站氣象觀測數據。氣象數據資料序列為建站以來1957—2015年地面氣象觀測資料。

氣候要素的平均值按1981—2010年的30 a統計計算。

1.3統計分析方法

氣候要素的趨勢傾向率變化計算方法：Xi=a+bti（i=1，2，…，n）（魏鳳英，2007）。

式中，Xi為氣候要素變量，用ti表示Xi所對應的時間；a為回歸常數；b為回歸系數；n為樣本量。10b為要素氣候傾向率。

相關分析應用線性回歸分析和非線性回歸分析，非線性回歸計算其線性化處理后的相關系數。采用多元回歸分析建立作物產量與氣象條件的關系模式（魏鳳英，2007）。

產量與旬氣象要素積分回歸模式（馮定原，1988）為：

式中，Yi為產量；c為積分回歸常數；t為時間；x（t）為氣候要素；a（t）為氣候變化對產量的影響函數或稱偏回歸系數，其大小可反映氣候變量對作物產量影響的效應及其變化的敏感性。

作物生長季干燥指數由干燥度公式（陳明榮，1974）修正而來：

2　結果與分析

2.1試驗區氣候變化

2.1.1降水量

1957—2015年試驗區逐年降水量變化如圖1a所示，59 a年際降水量呈波動減少趨勢，降水量傾向率為-10.517 mm/10 a（P＞0.10）。試驗區域年際降水量在253.9～607.2 mm之間振蕩，平均為390.7 mm；降水量距平百分率為-35.0%～55.4%。20世紀60年代降水量偏多，年平均降水量464.8 mm；90年代偏少，年平均降水量360.2 mm。降水量年際振蕩在2001—2010年間最強烈。

歷年冬季（12月—次年2月）降水量呈略增加趨勢，增速為0.336 mm/10 a（P＞0.10），而春季（3—5月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）降水量氣候傾向率分別為為-1.711 mm/10 a（P＞0.10）、-4.762 mm/10 a（P＞0.10）和-4.47 mm/10 a（P＞0.10），呈減少趨勢。馬鈴薯生育期（5—10月）降水量氣候傾向率為-9.272 mm/10 a（P＞0.10），處于降水量減少最多季節。

就降水量變化的穩定性而言，冬季降水量年際差異最大，極不穩定，變異系數達49.1%。其他季節年際變異系數在31.6%～41.2%之間。馬鈴薯生育期降水量年際差異最小，變異系數為25.0%。因此，降水量年際變化較穩定時段與馬鈴薯生育期基本吻合，該時段是馬鈴薯栽培降水量保證率相對較穩定的時段。

2.1.2氣溫

圖1b給出了1957—2015年試驗區逐年氣溫變化曲線，近59 年氣溫呈顯著上升趨勢，年氣溫線性回歸氣候傾向率為0.238 ℃/10 a（P＜0.01）。在20世紀60年代至80年代氣溫距平均為負數， 60年代為-0.7 ℃，70年代和80年代均為-0.6 ℃，90年代為0 ℃，2001—2010年為0.4 ℃，2011—2015年為0.3 ℃。

近59年冬季變暖速率最大，氣候傾向率為0.285 ℃/10 a（P＜0.01）；秋季變暖氣候傾向率為0.244 ℃/10 a（P＜0.01），變暖速率僅次于冬季；春季變暖氣候傾向率為0.225 ℃/10 a（P＜0.01）；夏季變暖速率最小，其值為0.174 ℃/10 a（P＜0.01）；馬鈴薯生長發育階段（5—10月）變暖氣候傾向率為0.211 ℃/10 a（P＜0.01）。

圖1　試驗區逐年氣候要素變化曲線Fig. 1　The annual climatic factors change in the experiment area （1957—2015）

2.2氣候變化對馬鈴薯產量的影響

2.2.1氣溫變化的影響

馬鈴薯產量與6月氣溫呈極顯著負相關（r=-0.510，P＜0.01），兩者的線性擬合方程為y=-679.846x+13799.974（y為擬合值，x為氣溫，下同；R2=0.26，P＜0.01）（圖2a）；6月研究區域馬鈴薯處于幼苗期，幼苗抗逆性弱，不耐高溫和干旱，氣溫增高往往伴隨干旱，使得幼苗生長發育受阻，甚至失去活性，枯萎死亡，植株成活率降低，導致產量下降。由線性擬合方程可見，6月平均氣溫每升高1 ℃，馬鈴薯產量下降6798.46 kg·hm-2。

馬鈴薯產量與8月氣溫呈負相關（r=-0.349，P＜0.10），兩者的線性回歸擬合方程為y=-439.139x+10050.865（R2=0.122，P＜0.10）（圖2b）；8月研究區域馬鈴薯處于塊莖膨大期，高溫使塊莖膨大受阻，薯塊變形，屑薯率增加，產量下降。8月平均氣溫每升高1 ℃，馬鈴薯產量下降4391.39 kg·hm-2。

2.2.2生育期積溫變化的影響

馬鈴薯產量與生育期（5—10月）≥0 ℃積溫呈顯著負相關（r=-0.434，P＜0.05），兩者的擬合曲線為拋物線型（圖3），其二次函數擬合方程為y=-0.0054x2+24.920x- 25438.179（R2=0.193，P＜0.05）；對二次函數求一階導數，令dy/dx=0，即可知當5—10月≥ ℃積溫為2307.4 ℃時，馬鈴薯產量最高。由此可知，馬鈴薯生育期適宜的≥0 ℃積溫閾值為2307.4 ℃，馬鈴薯屬于喜冷涼作物，當≥0 ℃積溫大于2307.4 ℃時，隨著積溫的增加，馬鈴薯產量降低。

圖2　氣溫變化對馬鈴薯產量的影響特征Fig. 2　Influence of temperature change on the potato yields

圖3　生育期積溫變化對馬鈴薯產量的影響特征Fig. 3　Influence of accumulative temperature change on the potato yields

2.2.3降水量變化的影響

6月上中旬降水量與馬鈴薯產量呈正相關（r=0.334，P＜0.10），兩者的一元二次函數擬合方程為y=-0.9486x2+90.655x+396.5（R2=0.284，P＜0.01）（圖4）；對二次函數求導數，令dy/dx=0，即可知當6月上中旬降水量為47.8 mm時，馬鈴薯產量最高。由此可知，6月上中旬馬鈴薯適宜降水量的閾值為47.8 mm。試驗區域為半干旱氣候區，隨著氣候暖干，6月初降水量偏少，春末初夏干旱頻率較高，而6月上中旬正值馬鈴薯苗期，對水分需求十分敏感，當降水量低于適宜閾值時，隨著降水量的增加，馬鈴薯產量提高；但當降水量超過適宜閾值時，隨著降水量的增加，馬鈴薯產量反而下降。6月上中旬是馬鈴薯水分變化敏感期。

圖4　降水量變化對馬鈴薯產量的影響特征Fig. 4　Influence of precipitation change on the potato yields

2.2.4日照時數變化的影響

9月中旬日照時數與馬鈴薯產量呈極顯著正相關（r=0.477，P＜0.01），兩者的線性擬合方程為y=27.834x+624.03（R2=0.228，P＜0.01）（圖5）；一般9月中旬研究區域降水、溫度等條件適宜，充足的光照有利于馬鈴薯光合作用，有利于塊莖膨大和干物質積累，隨著日照時數增加，馬鈴薯產量上升。9月中旬日照時數每增加1 h，馬鈴薯產量增加278.34 kg·hm-2。

2.2.5干燥指數變化的影響

馬鈴薯生育期干燥指數與馬鈴薯產量呈顯著負相關（r=-0.422，P＜0.05），二者的二次擬合方程為y=-561.559x2+ 2109.924x+331.111（R2=0.240，P＜0.01）（圖6），為計算適宜干燥指數閾值，對擬合方程進行求導，令dy/dx=0，即可知馬鈴薯生育期適宜干燥指數閾值為1.88，當生育期適宜干燥指數小于1.88時，隨著干燥指數的上升，馬鈴薯產量增加；當干燥指數大于1.88時，隨著干燥指數的上升，馬鈴薯產量下降。

圖5　日照時數變化對馬鈴薯產量的影響特征Fig. 5　Influence of sunshine duration change on the potato yields

圖6　干燥指數變化對馬鈴薯產量的影響特征Fig. 6　Influence of drying index change on the potato yields

2.3產量形成對氣候變化的敏感性

2.3.1熱量影響的敏感性

由于氣候變暖，除播種期和可收期外，其余時段熱量充足（圖7），出苗期—分枝期馬鈴薯對氣溫變化十分敏感，旬平均氣溫每升高1 ℃，馬鈴薯產量降低1500～2500 kg·hm-2，敏感期為30～40 d。馬鈴薯分枝以后，地上部分很快形成花序，之后進入開花期，地下莖塊開始膨大。此時段，馬鈴薯適宜涼爽氣候，氣溫過高，馬鈴薯植株莖節間距伸長，葉片變小，葉面積指數變小，影響光合利用效率，馬鈴薯塊莖隨著高溫而退化，形成畸形薯、屑薯，從而使產量降低。

圖7　馬鈴薯產量與氣候要素變化積分回歸曲線Fig. 7　Curve of integral regression between potato yields and climatic factors change

2.3.2降水量影響的敏感性

馬鈴薯分枝期—開花期對降水量變化十分敏感（圖7），旬降水量每增加1 mm，馬鈴薯增產1500～2000 kg·hm-2，敏感期為30～40 d。研究區域分枝期—開花期以干旱為主的氣象災害頻發，降水減少，干旱災害風險增大。降水量對產量影響的第二個敏感時段在塊莖膨大期，降水量呈負效應，旬降水量每增加1 mm，馬鈴薯產量降低1000～1500 kg·hm-2；敏感期為20～30 d。在馬鈴薯塊莖膨大期（7下旬以后），降水及陰雨天氣易引發馬鈴薯晚疫病，造成馬鈴薯葉片萎垂、卷縮，直至植株黑腐，塊莖染病腐爛而減產。

2.3.3光照影響的敏感性

馬鈴薯塊莖膨大期日照時數對馬鈴薯產量形成具有正效應；旬日照時數每增加1 h，馬鈴薯產量增加1500～2500 kg·hm-2，敏感期約25～35 d。其余時段日照充足。

2.4馬鈴薯產量氣候模式

在試驗資料、數據分析的基礎上，建立馬鈴薯產量氣候模式：

式中，Y為馬鈴薯產量（g·m-2）；R為6月上中旬降水量（mm）；T為6—8月氣溫（℃）；S為9月中旬日照時數（h）。

線性化后，其復相關系數R=0.641，方差分析F=5.59，F0.01=4.68，故F＞F0.01，n=28。

3　討論與結論

3.1討論

1957—2015年間，研究區域氣溫呈顯著上升趨勢，近59年氣溫線性回歸氣候傾向率為0.238 ℃/10 a（P＜0.01），高于全國同期增溫平均值（第三次氣候變化國家評估報告編寫委員會，2015）。20世紀90年代氣溫開始明顯上升，研究區域呈暖干化趨勢特征，與黃土高原中北部相似（Yao et al.，2013）

馬鈴薯產量與苗期6月氣溫呈負相關，幼苗抗逆性差，高溫加快作物新陳代謝、生長發育和蒸散發，導致作物對水分的需求增加（Peng et al.，2004）；農作物在高溫條件下呼吸強度增強，能量消耗明顯增多，而使凈光合積累減少（趙鴻等，2016）；6月高溫干旱導致研究區幼苗發育受阻，成活率降低。馬鈴薯產量與苗期8月氣溫也呈負相關，高溫導致塊莖數量減少和形狀變小（Khan et al.，2002；Peet et al.，2000）。在較高的環境溫度下，總光合速率受到抑制，影響塊莖的形成，最終影響生物量和塊莖產量（Fleisher et al.，2006）。研究區域8月高溫使塊莖膨大停滯，薯塊形狀出現變異，產量下降。

苗期和塊莖膨大期氣溫每升高1 ℃，產量下降4391.39～6798.46 kg·hm-2。生育期≥0 ℃積溫與產量呈顯著負相關，適宜的≥0 ℃積溫閾值為2307.4 ℃。6月上中旬降水量與馬鈴薯產量呈正相關，6月上中旬馬鈴薯適宜降水量閾值為47.8 mm。9月中旬日照時數與馬鈴薯產量呈極顯著正相關，該時段日照時數每增加1 h，馬鈴薯產量增加278.34 kg·hm-2。馬鈴薯生育期干燥指數與馬鈴薯產量呈顯著負相關，適宜干燥指數閾值為1.88。

馬鈴薯產量形成不僅受氣象條件變化的影響，還受到土壤環境的影響，同時與品種習性等相關；研究單要素與產量的相關性，其決定系數均在0.3以下，應該符合生物學機理；某一單要素的決定系數不大可能過高。馬鈴薯產量氣候模型也表明多元線性分析的決定系數小于0.41，只解釋了40%的產量變異，未知因素影響作用較大。

3.2結論

研究區域近59年降水量年際變化呈波動減少；氣溫呈顯著上升趨勢，研究區域呈暖干化趨勢。馬鈴薯產量與苗期6月氣溫、塊莖膨大期8月氣溫均呈負相關，生育期≥0 ℃積溫與產量也呈顯著負相關，出苗期至分枝期是氣溫變化對馬鈴薯產量形成影響的敏感期；分枝期—開花期和塊莖膨大期是降水量變化對馬鈴薯產量形成影響敏感期；另外，塊莖膨大期也是日照變化對馬鈴薯產量形成影響敏感期。氣候變暖對西北半干旱地區馬鈴薯的生產產成了負面效應。

FLEISHER D H， TIMLIN D J， REDDY V R. 2006. Temperature influence on potato leaf and branch distribution and on canopy photosynthetic rate ［J］. Agronomy Journal， 98（6）: 1442-1452.

HIJMAS R J. 2003. The effect of climate change on global potato production ［J］. American Journal of Potate Research， 80（4）: 271-279.

IPCC. 2013. Climate change 2013: the physical science basis ［M］. Cambridge: Cambridge University Press.

KHAN I A， DEADMAN M L， AI-NABHANI H S， et al. 2002. Interactions between temperature and yield components in exotic potato cultivars grown in Oman［C］//XXVI international Horticultural Congress: potatoes， Healthy Food for Humanity: International Developments in Breeding， 619: 353-359.

PEET M M， WOLFE D W， REDDY K R， et al. 2000. Crop ecosystem responses to climatic change: vegetable crops ［M］// REDDY K R，HODGES H F.Climate Change and Global Crop Productivity. New York: CABI Publishing: 213-243.

PENG S， HUANG J， SHEEHY J E， et al. 2004. Rice yields decline with higher night temperature from global warming ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences， 101（27）: 9971-9975.

WANG R Y， ZHANG Q. 2004. Response of corn to climate warming in arid areas in Northwest China ［J］. Acta Botanica Sinica， 46（12）: 1387-1392.

XIAO G J， ZHANG F J， QIU Z J， et al. 2013a. Response to climate change for potato water use efficiency in semi-arid areas of China ［J］. Agricultural Water Management， 127: 119-123.

XIAO G J， ZHENG F J， QIU Z J， et al. 2013b. Impact of climate change on water use efficiency by wheat， potato and corn in semiarid areas of China ［J］. Agriculture， Ecosystems & Environment， 181: 108-114.

YAO Y B， WANG R Y， YANG J H， et al. 2013. Changes in terrestrial surface dry and wet conditions onthe Loess Plateau （China） during the last half century ［J］. Journal of Arid Land， 5（1）: 15-24.

陳明榮. 1974. 對于干濕氣候區劃指標問題的探討［J］. 西北大學學報:自然科學版， （2）: 111-119.

鄧振鏞， 張強， 王潤元， 等. 2012. 西北地區特色作物對氣候變化響應及應對技術的研究進展［J］. 冰川凍土， 34（4）: 855-862.

第三次氣候變化國家評估報告編寫委員會. 2015. 第三次氣候變化國家評估報告［M］. 北京: 科學出版社， 45-49: 162-165.

馮定原. 1988. 農業氣象預報和情報方法［M］. 北京: 氣象出版社: 97-108.

魏鳳英. 2007. 現代氣候統計診斷與預測技術［M］. 北京: 氣象出版社: 175-181.

肖國舉， 仇正躋， 張峰舉， 等. 2015. 增溫對西北半干旱區馬鈴薯產量和品質的影響［J］. 生態學報， 35（3）: 830-836.

姚玉璧， 鄧振鏞， 王潤元， 等. 2006. 氣候暖干化對甘肅馬鈴薯生產的影響研究［J］. 干旱地區農業研究， 24（1）: 196-202.

姚玉璧， 王勁松， 王鶯， 等. 2015. 黃土高原春季干旱時空分異特征［J］.高原氣象， 34（1）: 30-38.

姚玉璧， 王潤元， 楊金虎， 等. 2012. 黃土高原半濕潤區氣候變化對冬小麥生長發育及產量的影響［J］. 生態學報， 32（16）: 5154-5163.

姚玉璧， 王潤元， 趙鴻. 2013. 甘肅黃土高原不同海拔氣候變化對馬鈴薯生育脆弱性的影響［J］. 干旱地區農業研究， 31（2）: 52-58 .

姚玉璧， 張秀云， 王潤元， 等. 2010. 西北溫涼半濕潤區氣候變化對馬鈴薯生長發育的影響——以甘肅岷縣為例［J］. 生態學報， 30（1）: 101-108.

張強， 鄧振鏞， 趙映東， 等. 2008. 全球氣候變化對我國西北地區農業的影響［J］. 生態學報， 28（3）: 1210-1218.

張存杰， 王勝， 宋艷玲， 等. 2014. 我國北方地區冬小麥干旱災害風險評估［J］. 干旱氣象， 32（6）: 883-893.

張強， 王潤元， 鄧振鏞. 2012. 中國西北干旱氣候變化對農業預生態影響及對策［M］. 北京: 氣象出版社: 148-152.

張秀云， 王鶴齡， 雷俊. 2015. 氣候暖干化對半干旱區春小麥產量形成的影響［J］. 生態環境學報， 24（4）: 569-574.

趙鴻， 王潤元， 尚艷， 等. 2016. 糧食作物對高溫干旱脅迫的響應及其閾值研究進展與展望［J］. 干旱氣象， 34（1）: 1-12.

趙鴻， 王潤元， 王鶴齡， 等. 2013. 半干旱雨養區苗期土壤溫濕度增加對馬鈴薯生物量積累的影響［J］. 干旱氣象， 31（2）: 290-297.

趙年武， 郭連云， 趙恒和. 2015. 高寒半干旱地區馬鈴薯生育期氣候因子變化規律及其影響［J］. 干旱氣象， 33（6）: 1024-1030.

中國農資. 2015. 馬鈴薯將成我國第四大主糧［J］. 中國農資， 2015（2）: 3.

Influence of Climate Warming on Potato Yields in Semi-arid Region

YAO Yubi1，2， LEI Jun2， NIU Haiyang2， NAN Haiyan3， ZHANG Xiuyun2
1. Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province， China Meteorological Administration//Lanzhou Institute of Arid Meteorology， China Meteorological Administration， Lanzhou 730020， China；2. Meteorological Bureau of Dingxi of Gansu Province，Dingxi 743000， China；3. Meteorological Bureau of Tongwei County of Gansu Province， Tongwei County， 743300， China

Based on the site-specific observation data and related meteorological records， the influence of climate warming on potato yield and the sensitivity of potato growth to climate warming had been analyzed. The results showed that the temperature has rose significantly from 1957—2015 in the study region. The climate tendency rates of temperature and precipitation were 0.238 ℃/10 a，-10.517 mm/10 a， respectively. Under this situation， the potato yield was significantly negatively correlated with seeding stage（P＜0.01） in June， and was significantly negatively correlated with the air temperature in tuber expansion period （P＜0.01）. The yield of potato decreased by about 4 391.39～6 798.46 kg·hm-2when air temperature increased 1 ℃ from June to August. There was a negative correlation between accumulated temperature above 0 ℃ and yield. The appropriate threshold of accumulated temperature above 0 ℃ is 2 307.4 ℃. There was an positive correlation between precipitation in seeding stage and the yield of potato. The appropriate threshold of precipitation is 47.8 mm. There was a significant positive correlation between the yield of potato and sun duration in the middle of September （P＜0.01）. There was a significant negative correlation between the aridity index and the yield during the growing period （P＜0.01）. The appropriate threshold of aridity index is 1.88. During the tuber expansion period the potato was sensitive to the temperature. The yield is sensitive to temperature change from the emergence of seedling period to florescence period. The sensitive period of the potato yield to the precipitation was in the bifurcation-unfold period and unfold -tuber expansion period. And the tuber expansion period was the period which was sensitive to sun duration. Therefore， The climate warming have negative influence on potato production in the study area.

potato； yield formation； climate warming； semi-arid region

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.08.002

P464； X171.1； S162.5

A

1674-5906（2016）08-1264-07

國家自然科學基金項目（41575149）；公益性行業（氣象）科研專項（重大專項）（GYHY201506001-6）；國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）（2013CB430206）

姚玉璧（1962年生），男，研究員級高級工程師，主要從事氣候變化對農業的影響研究。E-mail: yaoyubi@163.com

2016-03-13

引用格式：姚玉璧， 雷俊， 牛海洋， 南海燕， 張秀云. 氣候變暖對半干旱區馬鈴薯產量的影響［J］. 生態環境學報， 2016， 25（8）: 1264-1270.