云南馬鈴薯冬作區(qū)氣候條件分析

周 平，唐天向，何霞紅，郭華春*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術(shù)學院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院，云南 昆明 650201）

云南省地處低緯高原，北依亞歐大陸，南臨印度洋及太平洋，受青藏高原的影響形成了復(fù)雜多樣的自然地理環(huán)境。地勢西北高南部低，從梅里雪山主峰卡格博峰的6 740 m沿東南方向逐漸降低，紅河和南溪河交匯處海拔僅為76.4 m，兩地海拔相差6 663.6 m，坡降0.8%為全國罕見，加劇了全省范圍內(nèi)因緯度因素而造成的溫度差異，加之雨季受東南和西南季風、干季受西方干暖氣流影響，高低緯度與高低海拔相匹配的特殊地理環(huán)境，形成了云南獨特的氣候特征。在從南到北不足1 000 km的水平范圍內(nèi)，具有北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶、中溫帶和寒溫帶7種氣候類型；垂直方向上，表現(xiàn)出“一山分四季”的典型“立體氣候”的特征，氣溫垂直梯度在0.6℃/100m左右。特殊的地理環(huán)境和氣候條件，為馬鈴薯提供了得天獨厚的生長環(huán)境，四季種植，周年收獲。云南馬鈴薯常年播種面積65萬hm2，產(chǎn)量1 050萬t，面積和產(chǎn)量分別居中國第五位和第四位[1]。2015年云南省全年種植馬鈴薯56.67萬hm2左右，總產(chǎn)1 189萬t[2]，其中冬作馬鈴薯種植面積占全省馬鈴薯種植面積的8.6%，占總產(chǎn)量的8.8%[3]。本研究利用中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)資料，綜合分析比較了不同馬鈴薯冬作區(qū)1981～2010年30年間月平均氣溫、月平均最低氣溫、氣溫日較差、月平均降水量和平均相對濕度5個氣候要素在馬鈴薯生育期內(nèi)的變化規(guī)律，分析云南發(fā)展冬季馬鈴薯的氣候優(yōu)勢。

1 中國馬鈴薯區(qū)劃

根據(jù)馬鈴薯栽培制度、栽作類型、品種類型及分布等，結(jié)合馬鈴薯的生物學特性，參照地理和氣候條件，滕宗璠等[4]將中國馬鈴薯劃分為4個栽培區(qū)。即：北方一作區(qū)：無霜期在110～170 d，年平均氣溫-4～10℃，年降水量500～1 000 mm。春播秋收夏作類型，4、5月播種，9、10月收獲。中原二作區(qū)：無霜期較長，在180～300 d，年平均氣溫10～18℃，年降水量500～1 750 mm。兩季栽培，春季2月下旬至3月上旬播種，5月至6月中上旬收獲；秋季8月播種，11月收獲。南方二作區(qū)：無霜期＞300 d，年平均氣溫18～24℃，年降水量1 000～3 000 mm。利用水稻收獲后的冬閑地塊進行馬鈴薯栽培，一年兩季，秋季10月下旬播種，12月末至1月初收獲；冬季1月中旬播種，4月中上旬收獲。西南單、雙季混作區(qū)：多為高原、山地，地勢復(fù)雜。高寒山區(qū)多為春種秋收；低地、河谷兩季栽培。

如果以適宜馬鈴薯生長的溫度10～23℃為指標進行簡單區(qū)劃，與上述區(qū)劃結(jié)果有很高的耦合度。如圖1所示哈爾濱市只有在5～9月適宜馬鈴薯生長；鄭州3～5月，9～11月溫度條件滿足要求；昆明除12月至次年1月外，其余10個月溫度條件均能滿足馬鈴薯生長；福州市每年5～10月月平均氣溫均高于23℃，不適于馬鈴薯生長，大多實行秋播或冬播，分別屬于北方一作區(qū)、中原二作區(qū)、西南混作區(qū)和南方二作區(qū)。

2 云南省馬鈴薯區(qū)劃

云南省得天獨厚的生態(tài)環(huán)境和優(yōu)越的氣候條件使馬鈴薯周年生長成為可能，依據(jù)區(qū)域和季節(jié)分為3個生產(chǎn)區(qū)域：即大春一季作區(qū)（滇東北、滇西北高海拔生態(tài)區(qū)域）、春秋二季作區(qū)（滇中中海拔生態(tài)區(qū)域）和冬作區(qū)（滇南、滇東南、滇西南低海拔河谷生態(tài)區(qū)）[3]。除此之外在除伊洛瓦底江外的其余五大水系河谷地帶均有冬作馬鈴薯種植，只是面積相對較?。▓D2）。

圖1 中國馬鈴薯種植區(qū)月平均氣溫Figure 1 Monthly average temperature of potato planting area of China

圖2 云南省馬鈴薯冬作區(qū)Figure 2 Potato winter cropping area of Yunnan Province

3 云南省馬鈴薯冬作區(qū)氣候條件分析

云南省馬鈴薯冬作區(qū)多為少有霜凍的熱帶壩區(qū)和低海拔干熱河谷區(qū)。除部分區(qū)域?qū)俦睙釒夂蛲?，多屬南亞熱帶氣候，海?00～1 600 m，冬、春兩季少霜或無霜，平均氣溫10～21℃[5]，光照充足，降水少，水分成為馬鈴薯生產(chǎn)的限制因子，依賴灌溉。一般為水稻收獲后冬閑田種植，每年11～12月播種，次年2～4月收獲，全生育期120～130d。

3.1 溫度條件分析

馬鈴薯性喜溫涼，不同生育時期對溫度的要求見表1[6]。

從表2、表3可以看出，云南馬鈴薯冬作區(qū)11月平均氣溫在14.3～17.0℃，有利于馬鈴薯塊莖的發(fā)芽生根，而南方冬作區(qū)溫度在18.4～19.8℃，略高于上限溫度18.0℃；12月至次年1月，月平均氣溫在10.5～13.4℃，適宜葉片生長，增大了光合葉面積，有利于壯苗形成，馬鈴薯的產(chǎn)量與匍匐莖的生長和發(fā)育直接相關(guān)，匍匐莖的發(fā)育越好，產(chǎn)量越高。苗期的溫度和降水直接影響后期產(chǎn)量，較高的溫度和降水有利于獲得高產(chǎn)[7]；塊莖膨大期產(chǎn)量形成對氣溫變化十分敏感，旬平均氣溫每升高1℃，馬鈴薯產(chǎn)量降低1 000～2 000 kg/hm2[8]，云南冬作區(qū)3～4月月平均氣溫16.5～21.6℃，接近于塊莖形成膨大的最適溫度17.0～20.0℃，而南方冬作區(qū)溫度在14.3～22.5℃，較云南偏高，不利于馬鈴薯塊莖的膨大。1～4月云南冬作區(qū)氣溫日較差在12.0～19.6℃，遠遠高于南方冬作區(qū)的6.6～9.4℃，是南方冬作區(qū)的1.82～2.09倍。氣溫日較差大，是建立在高原地區(qū)夜間氣溫低的基礎(chǔ)之上，夜間呼吸消耗少，凈光合生產(chǎn)率高，有利于干物質(zhì)的積累，雖然積溫偏低，但積溫有效性高。在塊莖膨大期，較大的氣溫日較差、較高的溫度和較少的降水量，有利于同化產(chǎn)物向塊莖轉(zhuǎn)移和淀粉的積累，從而提高馬鈴薯塊莖的商品性。云南冬作區(qū)生育期平均氣溫最高僅僅為21.6℃，遠低于塊莖停止生長的25.0℃，有利于塊莖形成膨大，塊莖膨大期高溫使塊莖膨大受阻，薯塊變形，產(chǎn)量下降。

馬鈴薯性雖喜冷涼，但早春偶有發(fā)生的倒春寒天氣，易使南方冬作區(qū)馬鈴薯遭受凍害，如2008和2010年冬春的低溫雨雪天氣，致使植株受凍死苗，嚴重影響馬鈴薯產(chǎn)量。

表1 馬鈴薯生長發(fā)育三基點溫度Table 1 Three-basis-point temperature of potato growth and development

表2 馬鈴薯冬作區(qū)月平均氣溫比較Table 2 Comparison of monthly average temperature of potato winter cropping area

表3 馬鈴薯冬作區(qū)月平均最低氣溫、氣溫日較差比較（℃）Table 3 Comparisonofmonthlyaverageminimumtemperatureandtemperaturedailyrangeofpotatowinter cropping area

3.2 水分條件分析

馬鈴薯是需水較多的作物，全生育期需水量300～450 mm[9]。發(fā)芽期，土壤含水量應(yīng)在田間最大持水量的40%～50%；苗期對水分需求十分敏感，理論上幼苗期需水量占全生育期需水量的10%～15%[10]，土壤水分應(yīng)保持在田間最大持水量的70%～80%，當降水量低于適宜閾值時，隨著降水量的增加，馬鈴薯產(chǎn)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(chǎn)量反而下降[11]；開花期降水量每增加1 mm，馬鈴薯產(chǎn)量可減少1 400～2 100 kg/hm2，在馬鈴薯塊莖膨大期，降水量對馬鈴薯產(chǎn)量形成為正效應(yīng)，旬降水量每增加1 mm，產(chǎn)量可增加1 200～1 800 kg/hm2[12]。此期土壤含水量應(yīng)在田間最大持水量的80%左右，接近收獲時降至50%～60%，以利塊莖周皮老化而便于收獲。

云南全省年平均降水量為1100mm，但降水量在時間上的分配和地理上的分布都極不均勻。雨季（5～10月）受西南和東南暖濕氣流的影響，降水充沛，夏三月（6～8月）降水量占全年降水量的60%；11月至第2年4月為干季，由于受西方干暖氣流的影響，以晴朗天氣為主，降水稀少，降水量僅占全年的10%～20%，甚至更少。因此云南冬作馬鈴薯生產(chǎn)在一定程度上受水分的限制。

從表4可以看出，云南冬作區(qū)11～12月正值干季初期，降水量僅為17.1～80.9 mm，播種出苗期降水量與南方冬作區(qū)相當，但由于年平均相對降水變率不大，降水可靠程度更高，由于播種期處于雨季之后，土壤底墑相對較好，種薯發(fā)芽依賴種薯水分和中層土壤含水率，降水的多少不會對馬鈴薯出苗生長產(chǎn)生太大影響。南方冬作區(qū)由于季風強弱的年際差異較大，雨季的遲早和降水量多少與季風進退密切相關(guān)，因降雨導致無法正常播種或種植后爛種不出苗時有發(fā)生。1～2月云南冬作區(qū)降水量較少，大約為8.1～41.4 mm，基本能滿足馬鈴薯生長的需要，水分不足時可以進行人工灌溉，同期由于受西方干暖氣流的影響，光照充足，氣溫相對較高；3月以后降水量逐漸增加，彌補了干旱后期土壤水分的不足，土壤含水量增加剛好能滿足馬鈴薯膨大期對水分的需求，加之相對濕度小于70%，馬鈴薯晚疫病鮮有發(fā)生。一般情況下，晚疫病菌菌絲生長適溫20～23℃，孢子囊形成適溫18～22℃，10～13℃形成游動孢子，在發(fā)病適溫條件下，高溫有利病菌孢子梗的生長和孢子囊的形成[13]。當日平均溫度低于20℃，且連續(xù)3 d相對濕度超過75%，同時連續(xù)降雨日數(shù)超過5 d時，一般在15～20 d后發(fā)生晚疫病概率較大[14]。南方冬作區(qū)雨水充沛，1～3月平均降水量為云南冬作區(qū)的4.2倍，2月以后相對濕度均大于75%（表5），加之溫度較高，易導致晚疫病等病害的發(fā)生與流行，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(chǎn)；4月平均降水量是云南冬作區(qū)的3.2倍，收獲期降水較多的另一個后果是馬鈴薯淀粉含量低，品質(zhì)較差，所結(jié)薯塊水分含量高，皮孔增生易腐爛，不耐貯藏，不利于長途運輸和銷售。云南冬季降水規(guī)律與馬鈴薯塊莖膨大期吻合度較高，晝夜溫差大，有利于馬鈴薯干物質(zhì)的積累。

表4 馬鈴薯冬作區(qū)降水量比較Table 4 Comparison of precipitation of potato winter cropping area

表5 馬鈴薯冬作區(qū)生育期相對濕度比較Table 5 Comparison of relative humidity in growth duration of potato winter cropping area

3.3 光照條件分析

馬鈴薯是喜光作物，長日照利于莖葉生長，短日照利于塊莖膨大，弱光照下莖伸長強烈，但植株細弱，充足的光照有利于塊莖膨大和干物質(zhì)積累，隨著日照時數(shù)增加，馬鈴薯產(chǎn)量增加。

云南地處低緯高原光照條件好，年總輻射量高達411～671 kJ/cm2·y[15]，僅次于西藏和西北地區(qū)，在全國排在第3位，并且在光譜成分中短波光所占比例高，因藍紫光具有除紅橙光外次強的光合作用，光質(zhì)較好。日照時數(shù)多年月平均值在230～250 h，而兩廣和福建2～3月陰雨天氣較多，如2012年日照時數(shù)2個月僅有100h左右[16]。

4 討 論

溫度（表2、表3）、水分（表4）、相對濕度（表5）等氣候指標表明，較其他馬鈴薯冬作區(qū)，云南更適宜發(fā)展冬作馬鈴薯。云南耕地面積約為30萬hm2，其中冬閑田比例高達40%～50%[17,18]，為進一步發(fā)展冬作馬鈴薯提供了保障。目前云南各州、市馬鈴薯生產(chǎn)水平差異較大，平均單產(chǎn)只有8 115～27 105 kg/hm2。梁淑敏等[19]的研究表明，云南冬作馬鈴薯光合生產(chǎn)潛力為81.8～107.6 t/hm2，光溫生產(chǎn)潛力為77.9～97.3 t/hm2，反映了馬鈴薯氣候生產(chǎn)潛力的巨大空間，目前實際產(chǎn)量僅實現(xiàn)了光合產(chǎn)量潛力的20%，光溫產(chǎn)量潛力的30%，產(chǎn)量提升潛力巨大。因此，不斷擴大冬作馬鈴薯面積并挖掘產(chǎn)量潛力應(yīng)是云南馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。

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