气候变暖对宁夏马铃薯产量的影响

常耀军 景 博 高国青

摘要通过提取宁夏马铃薯主要生产区1981～2005年的马铃薯气象产量,并对相应年份马铃薯生长阶段的平均气温、降水进行回归分析,结果表明,影响其产量的主要气象因子是降水,6～8月降水不足,对其产量影响最大。分析宁夏马铃薯主产区气温、降水的变化,均不利于单产的稳定提高,中部干旱无灌溉条件地区不宜发展马铃薯种植。

关键词气候变暖;马铃薯;产量;影响;宁夏

中图分类号P49;S162.5+4文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0242-02

气候变化对农业的影响问题是国内外关注和研究的热点和焦点问题之一。国内已有不少学者对气候变暖对农业生产的影响进行了研究,章基嘉等[1]建立了气象产量模型或气候生产力模型,对气候波动与作物产量或气候生产力之间的关系进行了分析;王石立等[2]根据GCMs模型的输出结果设置了气候变化情景,用统计学方法评估了气候变化对粮食产量的影响;孙芳、杜瑞英等[2-11]将区域气候模型与作物生长模型相结合,模拟了气候变化情景下对不同作物的影响。但是,关于气候变化对马铃薯影响的研究尚不多见。马铃薯适应性强,喜温凉气候,不耐高温、高湿,有一定耐旱、耐瘠能力。其生育期为100～150d,在整个生育期内适宜温度为18～20℃。初苗生长发育的最适温度为13~18℃,茎叶生长在18~21℃时最适宜,开花最适温度为15~18℃,块茎形成的适宜温度是20℃,薯块形成后期以17～18℃最为适宜,大于25℃块茎变小。25℃以上地上茎节间伸长、叶片变小,块茎细小而成畸形。29℃以上则块茎停止发育,产量降低,品质变劣。宁夏固原市气候条件较适宜种植马铃薯,近年来马铃薯产业作为四大特色产业之一得到迅速发展。因此,分析研究气候变化对宁夏马铃薯产量的影响,对当地农业可持续发展有非常重要的意义。

1资料来源与方法

1.1资料来源

研究所用各县马铃薯产量资料来源于1981～2005年的《宁夏农业统计年鉴》;马铃薯生长期(4～9月)气象资料来自宁夏气象局多年观测资料。

1.2研究方法

1.2.1研究区划分。根据马铃薯生育期间的适宜气象条件要求和宁夏各地的气候特点,笔者将固原市马铃薯主产地分为2个区域:一是西吉-原州区,该区降水量400mm左右,马铃薯主要生育时段5～9月平均气温14.3℃;二是隆德-泾源地区,年降水量550mm左右,马铃薯主要生育时段5～9月平均气温14.5℃。

1.2.2马铃薯气象产量提取方法。对宁夏马铃薯主要生产区域的逐年(1981～2005年)单产进行5年滑动平均处理,提取气候产量,计算公式为:

Y=Yt+Yw+△Y (1)

式(1)中,Yt为趋势产量、Yw气候产量,△Y为随机产量(可忽略不记)。

对马铃薯逐年气象产量及相应年份马铃薯生长阶段的旬平均气温、降水量资料进行回归处理[12]。计算不同时段各气象因子对马铃薯产量影响的a(t)值,分析不同气象因子对马铃薯产量的影响,同时对马铃薯生长关键时段的气温及降水因子与相应年份的气候产量进行相关分析,建立气候产量预测模型,研究气候变化的影响。

为了衡量气象因子对马铃薯产量影响的大小,用变异系数(CV)[3]进行计算,公式为:

式(2)中,σ为样本均方差,x为样本平均值。

2结果与分析

2.1马铃薯产量的空间分布特征

根据式(2)计算了宁夏马铃薯种主栽县产量的变异系数。原州区、西吉县、隆德县与泾源县的变异系数分别为41.5%、38.8%、34.4%、26.8%。西吉-原州区在40%左右,隆德-泾源区较低,在35%以下。总体来看,马铃薯单产稳定性较差,受气象因子的影响较大。

2.2马铃薯产量与气候条件的关系

将2个区域1981～2005年的马铃薯产量作时间序列分析,选取最优曲线方程进行趋势产量分离。然后将得到的气象产量与0℃、5℃、10℃积温大于0℃、10℃期间降水量及马铃薯生育期间(5~9月)的气温、降水进行相关分析,查找对马铃薯产量影响较大的气象因子,结果见表1、表2。从表1、表2可看出,西吉-原州区影响马铃薯产量的主要降水因子是6～9月的降水量,呈正相关关系,通过置信度为0.05的显著性检验,与大于10℃期间的降水量相关系数也较高,达0.38;同时与5～9月气温呈显著负相关,其中与6～8月的平均气温之间的相关关系通过置信度为0.01的显著性检验。通过偏相关分析,只有7月气温与产量通过显著性检验,而7月正是西吉-原州区马铃薯现蕾开花期,这一时期马铃薯适宜温度是15～18℃,西吉-原州区此期温度时常会超过18℃,温度高会使产量降低。隆德-泾源地区马铃薯气象产量与气温、降水的相关均不显著,说明在这一地区气象条件较适宜马铃薯生长。

2.3固原市马铃薯生育期气候变化

西吉-原州区6～9月降水48年来波动很大,无明显变化趋势,对产量的稳定提高不利(见图1),7月气温呈二次曲线上升趋势,这对单产提高不利(见图2)。气候变暖,使马铃薯的播期提前,固原大部分年份马铃薯播期从5月上旬提前到4月中下旬,光合作用增加,提高产量。但是,气候变暖,对马铃薯生长也带来不利的影响。7月气温升高,不利于块茎膨大。此外,温度升高大大增加土壤的蒸发量,加重干旱的程度。特别是冬季气候偏暖,有利于害虫及病原菌越冬,这将增加翌年的虫口密度和增强病菌的繁殖能力,加快蔓延速度,使农田受害的机率增多,造成减产。

3结论

通过分析宁夏马铃薯主产区1981～2005年产量的变化与气象条件的关系,结果表明:影响中部干旱带马铃薯产量的主要气象因子是降水,6～8月降水不足,对马铃薯产量影响最大,也说明在中部干旱带马铃薯主要生育阶段降水经常不能满足需要;西吉-原州区马铃薯产量与6～9月的降水显著正相关,与7月气温呈显著负相关;隆德-泾源地区马铃薯气象产量与气温、降水的相关均不显著。说明在这一地区气象条件较适宜马铃薯生长。分析得出,宁夏马铃薯主产区气温、降水的变化均对单产的稳定提高不利。随着自治区农业结构调整,2008年宁夏马铃薯种植面积已达到20万公顷,比2005年增加41.5%,根据初步的研究结果,中部干旱带无灌溉条件的地区不宜发展,在西吉-原州区也受降水的影响较大。

4参考文献

[1] 章基嘉,徐祥德,苗俊峰.气候变化及其对农业作物生产潜力的影响[M].北京:气象出版社,1992.

[2] 王石立,王馥棠.气候变化对黄淮海地区小麦产量可能影响的模拟试验[J].气象学报,1993,52(2):209-216.

[3] 孙芳,杨修,林而达,等.中国小麦对气候变化的敏感性和脆弱性研究[J].中国农业科学,2005,38(4):692-696.

[4] 杜瑞英,杨武德,许吟隆,等.气候变化对我国干旱/半干旱区小麦生产影响的模拟研究[J].生态科学,2006,25(1):34-37.

[5] 江敏,金之庆,高亮之,等.全球气候变化对中国冬小麦生产的阶段性影响[J].江苏农业学报,1998,14(2):90-95.

[6] 金之庆,方娟,葛道阔,等.全球气候变化影响我国冬小麦生产之前瞻[J].作物学报,1994,20(2):186-197.

[7] 杨文坎,李湘阁.气候变化对越南北方水稻生产的影响[J].南京气象学院学报,2004,27(1):55-64.

[8] 杨修,孙芳,林而达,等.我国水稻对气候变化的敏感性和脆弱性[J].自然灾害学报,2004,13(5):85-89.

[9] 杨修,孙芳,林而达,等.我国玉米对气候变化的敏感性和脆弱性[J].地域研究与开发,2005,24(4):55-57.

[10] 葛道阔,金之庆.气候变化对我国花生生产的影响[J].江苏农业学报,1997,13(1):56-60.

[11] 姚玉璧,邓振镛,王润元,等.气候暖干化对甘肃马铃薯生产的影响[J].干旱地区农业研究,2006(3):16-20.

[12] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,1999.