萬昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先導(dǎo)區(qū)蘆筍引種的農(nóng)業(yè)氣候可行性

李 棟，宋善俊，孟 磊，鄧中婷，曹久才，楊經(jīng)博，李秋月，高國靜

(1.北京市門頭溝區(qū)氣象局，北京 102300；2.吉林省永吉縣氣象局，吉林 132200；3.北京市氣象探測中心，北京 100176；4.北京市氣候中心，北京 100089)

0 引言

2015年，永吉縣萬昌、岔路河和一拉溪3鎮(zhèn)所轄的18個(gè)村被列為吉林省長吉產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展示范區(qū)萬昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。隨著萬昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先導(dǎo)區(qū)的確立，永吉國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)蘆筍種植基地落地萬昌鎮(zhèn)裴家村。目前，該基地已建成高標(biāo)準(zhǔn)連棟式塑料大棚400余棟，用于有機(jī)蘆筍的設(shè)施種植，設(shè)施大棚占地20多公頃，總造價(jià)超過500萬元。

由于萬昌有機(jī)蘆筍的品種引自北京，兩地存在氣候差異，且本地采用的是不同于原產(chǎn)地的設(shè)施種植方式。萬昌先導(dǎo)區(qū)特色農(nóng)業(yè)剛剛起步不久，產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于萌芽和探索階段，但種植規(guī)模擴(kuò)張較快、資金投入巨大。生產(chǎn)過程中的氣象問題，成為萬昌先導(dǎo)區(qū)有機(jī)蘆筍種植業(yè)能否穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一。因此，分析蘆筍引種的農(nóng)業(yè)氣候可行性，對于解決蘆筍生產(chǎn)過程中的氣象問題，保障萬昌先導(dǎo)區(qū)有機(jī)蘆筍設(shè)施種植的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)本地特色農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

蘆筍為百合科、天門冬屬多年生宿根性草本植物，起源于地中海東岸及小亞細(xì)亞一帶，屬喜溫喜光植物，耐旱怕澇。蘆筍對溫度的適應(yīng)性很強(qiáng)，既耐寒，又耐熱，從亞寒帶至亞熱帶均能栽培，生長期能耐35～37 ℃高溫。但最適于四季分明、氣候宜人的溫帶栽培，在長城以北種植時(shí)病蟲害較輕，品質(zhì)優(yōu)良。在高寒地帶，氣溫達(dá)-33 ℃，凍土層厚度達(dá)1 m時(shí)，蘆筍仍可安全越冬，產(chǎn)量雖低但品質(zhì)較好，一般認(rèn)為無霜期120 d是發(fā)展蘆筍種植基地的北限。萬昌先導(dǎo)區(qū)有機(jī)蘆筍設(shè)施種植示范基地位于東經(jīng)125°53′19″、北緯43°42′11″附近，平均海拔高度230 m左右，所引進(jìn)的品種是由北京農(nóng)林科學(xué)院蘆筍研發(fā)中心培育的“京綠蘆1號”。“京綠蘆1號”長勢強(qiáng)，對收獲期間溫度范圍要求較寬，起產(chǎn)較早，適合北方溫室栽培，品種抗病能力較強(qiáng)，對葉枯病、根腐病、莖枯病耐病能力較強(qiáng)。文章通過分析 “京綠蘆1號”種植區(qū)與引進(jìn)品種原產(chǎn)地之間農(nóng)業(yè)氣候相似程度，以及設(shè)施引種的氣候適應(yīng)性問題，對萬昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先導(dǎo)區(qū)蘆筍引種的農(nóng)業(yè)氣候可行性進(jìn)行初步討論，旨在為當(dāng)?shù)刂贫ㄌJ筍設(shè)施種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1 資料方法與研究結(jié)果

1.1 種植區(qū)與引進(jìn)品種原產(chǎn)地之間的農(nóng)業(yè)氣候相似度分析

萬昌蘆筍種植采用的是育苗移栽、設(shè)施大棚種植的方式，可以人為控制水分條件。因此，在比較永吉和北京兩地氣候條件時(shí)，不考慮降水量因素，重點(diǎn)對溫度和光照條件進(jìn)行分析。

文章采用吉林省永吉縣氣象站(站號54171)和北京市氣象探測中心(站號54511)觀測資料進(jìn)行氣候相似性分析。兩地均屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，經(jīng)度相差10°左右，緯度相差4°左右，海拔高度差在200 m左右。永吉各月氣溫明顯低于北京同期，尤其是11月至次年3月氣溫相差更大，約8～13 ℃；兩地各月日照時(shí)數(shù)差值相對較小。

文章除了考察兩地氣候要素的階段平均值和總量值，還針對兩地蘆筍生育時(shí)期的差異，以及各要素在生育時(shí)段內(nèi)的分配情況，選擇了對蘆筍引種影響最大的氣候要素作為對比分析因子，深入分析永吉與北京兩地的農(nóng)業(yè)氣候相似度。

蘆筍在北京以露天種植為主，生長期為每年3月下旬至10月末；永吉萬昌蘆筍設(shè)施種植生長期為每年4月中旬至10月上旬。采用聚類分析方法，利用54171和54511兩站2005—2015年地面觀測資料，選取多年平均無霜期、氣溫年較差、年平均最高氣溫、日最高氣溫≥35.0 ℃多年平均日數(shù)、生長期平均氣溫和≥10 ℃積溫、生長期日照時(shí)數(shù)、生長期空氣相對濕度、休眠期(越冬期)平均地溫等指標(biāo)作為農(nóng)業(yè)氣候關(guān)鍵因子，根據(jù)農(nóng)業(yè)氣候相似理論，計(jì)算永吉和北京兩地的歐氏距離[1]。

設(shè)i地為引種原地，j地為引種目的地，則兩地間某氣象要素k的相似距離計(jì)算公式為：

(1)

dij越小說明兩地農(nóng)業(yè)氣候條件相似程度越高。但具體量化的指標(biāo)則要結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)作物和品種對該要素的要求進(jìn)行評判。一般認(rèn)為dij在0.0～0.1為基本適宜。

通過比較永吉和北京年氣象條件以及兩地蘆筍生長期農(nóng)業(yè)氣象條件可知，永吉露天自然條件下引種“京綠蘆1號”是不適宜的，引種存在一定風(fēng)險(xiǎn)。兩地?zé)o霜期、生長期平均氣溫、生長期日照時(shí)數(shù)、生長期空氣相對濕度、氣溫年較差的相似距離雖然在0.1以上但仍有一定相似度，說明這些因素對引種影響不大；而生長期≥10 ℃積溫、年平均最高氣溫的相似距離超過0.3，說明兩地蘆筍生長期熱量條件相似性不好，引種地萬昌蘆筍生長期露天的熱量條件不足對引種有一定制約作用；而休眠期5～20 cm平均地溫的相似距離≥1.0，相似性最差；而日最高氣溫≥35.0 ℃多年平均日數(shù)的相似距離較大，可以認(rèn)為該條件反映出永吉夏季高溫天氣少，發(fā)生高溫?zé)岷Φ娘L(fēng)險(xiǎn)小，對于永吉露天自然條件下引種“京綠蘆1號”是利好的。

1.2 萬昌先導(dǎo)區(qū)蘆筍設(shè)施引種的氣候適應(yīng)性分析

以上農(nóng)業(yè)氣候相似距離的計(jì)算，是以地面氣象觀測站觀測的大氣候資料為背景，而永吉萬昌引進(jìn)“京綠蘆1號”采用的是設(shè)施大棚種植的方式，有必要對設(shè)施大棚種植方式引種蘆筍的農(nóng)業(yè)氣候適應(yīng)性進(jìn)行分析。

采用永吉縣氣象站(站號54171)和萬昌蘆筍大棚小氣候觀測站(站號JL015)兩站2016—2017年觀測資料，針對大氣候相似程度較差、制約引種的限制性因素，選取生長期棚內(nèi)外≥10 ℃積溫作為指標(biāo)，分析大棚引種對蘆筍生長期熱量條件的補(bǔ)償作用；選取休眠期平均地溫和極端最低地溫作為指標(biāo)，分析蘆筍越冬安全性；選取日最高氣溫≥35.0 ℃年平均日數(shù)、日最高氣溫≥35.0 ℃最長連續(xù)日數(shù)作為指標(biāo)，分析大棚引種蘆筍是否會增加高溫?zé)岷︼L(fēng)險(xiǎn)；選取生長期棚內(nèi)外空氣相對濕度作為指標(biāo)，分析大棚引種是否會增加蘆筍病害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[2，3]記載，蘆筍越冬時(shí)，地下部分在土壤中能耐-20 ℃低溫，成齡筍處在休眠期的地下部分甚至能夠承受-36 ℃的低溫，而蘆筍的大部分根群分布在30 cm以內(nèi)的耕作層內(nèi)。據(jù)實(shí)地調(diào)查，萬昌大棚蘆筍生長期的根部覆土深度普遍在5～8 cm，秋季培土后越冬時(shí)根部普遍在地表10 cm以下。所以采用棚內(nèi)小氣候儀觀測蘆筍休眠期10 cm和20 cm地溫的平均值和最低值，來分析蘆筍越冬安全性。由表1可知，蘆筍休眠期棚內(nèi)10 cm和20 cm地溫極端最低都在-20 ℃以上，基本能夠滿足蘆筍地下部分安全越冬的需要。

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，蘆筍生長期內(nèi)，溫度達(dá)到32 ℃以上時(shí)莖葉生長速度減慢，超過35 ℃植株停止生長。由表2可知，萬昌設(shè)施大棚種植蘆筍可使生長期熱量條件不足的制約作用得到明顯改善(2016、2017年棚內(nèi)≥10 ℃積溫達(dá)4000 ℃以上，與北京蘆筍生長期積溫4，585.5 ℃已比較接近)，但高溫?zé)岷︼L(fēng)險(xiǎn)加重(棚內(nèi)≥35.0℃日數(shù)明顯增加)。蘆筍大棚小氣候監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在通風(fēng)降溫措施不力情況下，萬昌蘆筍大棚4月中旬至9月末時(shí)常會出現(xiàn)35 ℃以上高溫，嚴(yán)重時(shí)棚內(nèi)溫度甚至?xí)^50 ℃，并且1 d內(nèi)高溫經(jīng)常會持續(xù)4～6 h甚至達(dá)到10 h。蘆筍長期處于高溫狀態(tài)下，生長前期易導(dǎo)致生長受到抑制、品質(zhì)下降(粗纖維含量增加、株體變細(xì))，生長后期易導(dǎo)致植株早衰，影響恢復(fù)生長期的養(yǎng)分積累[4]。設(shè)施農(nóng)業(yè)最大的問題就是高溫高濕，易引發(fā)病害滋生，由表2可知，萬昌設(shè)施大棚種植蘆筍，生長期棚內(nèi)空氣相對濕度明顯增大，在一定程度上加大了病害感染和爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 休眠期棚內(nèi)外地溫比較 ℃

表2 生長期棚內(nèi)外溫濕比較

2 結(jié)束語

文章通過分析永吉與北京兩地露天農(nóng)業(yè)氣候條件相似程度、萬昌先導(dǎo)區(qū)蘆筍設(shè)施引種的氣候適應(yīng)性，綜合討論了萬昌先導(dǎo)區(qū)設(shè)施大棚引種“京綠蘆1號”的農(nóng)業(yè)氣候可行性問題，得出以下結(jié)論：

1)本地露天自然條件下引種“京綠蘆1號”不適宜，引種存在一定風(fēng)險(xiǎn)，萬昌先導(dǎo)區(qū)自然條件下的熱量條件不足是露天引種的主要限制性因素；

2)以設(shè)施大棚種植的方式引種，蘆筍休眠期的棚內(nèi)地溫基本能夠滿足地下部分安全越冬需要；大棚種植方式對蘆筍生長期熱量條件有很好的補(bǔ)償作用，積溫顯著增加，但高溫?zé)岷τ兴又兀L期棚內(nèi)空氣相對濕度明顯增大，這在一定程度上加大了蘆筍病害感染和爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，采用設(shè)施大棚種植的方式，萬昌先導(dǎo)區(qū)蘆筍引種基本滿足農(nóng)業(yè)氣候可行性需求。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐表明，任何作物的優(yōu)良品種都是在特定生態(tài)環(huán)境下生長繁育的，都帶有原產(chǎn)地環(huán)境條件的烙印。一個(gè)作物品種引種成功與否，是由多種生態(tài)條件綜合作用的結(jié)果，在眾多的生態(tài)條件中，氣候條件是最基本的。而有些農(nóng)業(yè)氣候條件的限制和不利天氣的影響往往是隱性的，有一個(gè)累積和爆發(fā)的過程。萬昌先導(dǎo)區(qū)采用設(shè)施大棚的方式引種蘆筍，在提高積溫、改善熱量條件，保證蘆筍地下部分安全越冬，阻隔自然降水、避免蘆筍生長期多雨的不利影響等的同時(shí)，也大大提高了蘆筍生長期發(fā)生高溫?zé)岷芭飪?nèi)蘆筍因長期處于高溫高濕條件下造成病害感染和暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。因此建議：一是加大宣傳引導(dǎo)力度，促使萬昌先導(dǎo)區(qū)蘆筍產(chǎn)業(yè)經(jīng)營主體對蘆筍設(shè)施種植過程中的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，引起足夠重視；二是應(yīng)組織相關(guān)部門技術(shù)力量，聯(lián)合開展蘆筍設(shè)施種植生產(chǎn)管理和防范農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害等的技術(shù)研發(fā)，提高專業(yè)服務(wù)(包括專業(yè)氣象服務(wù))的針對性、精細(xì)化和信息化水平，做好設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測、評估和預(yù)報(bào)服務(wù)；三是要強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)和農(nóng)業(yè)適用新技術(shù)的推廣應(yīng)用，切實(shí)提高蘆筍設(shè)施種植人員生產(chǎn)管理、調(diào)控大棚小氣候等的技術(shù)水平，從而趨利避害，科學(xué)應(yīng)對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，推動萬昌先導(dǎo)區(qū)蘆筍產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。