王彧彧 董佳蕊 宫子辉
(奈曼旗气象局,内蒙古奈曼 028300)
通辽市地处内蒙古自治区东部,地理坐标为北纬 42°15′~45°41′、东经 119°15′~123°43′,处于蒙古高原递降到低山丘陵和倾斜冲积平原地带,属中温带、干旱和半干旱、大陆性季风气候,是内蒙古自治区的粮食主产区。红薯是我国主要的粮食作物,其种植范围十分广泛,国内多地均可种植。以前红薯在该地区只有少量种植,受地下水位下降的影响和恢复生态环境的需求,通辽市政府规划将大量压缩玉米种植面积,推广种植红薯等经济作物。
红薯对土壤及生态环境条件的适应性和抗逆性均较强,需肥较多却耐瘠薄。红薯是一种高产稳产的作物,生产上因管理、气象条件等不同产量会有所差异,但不会出现绝收的情况。在土地资源确定、水肥保证的前提下,影响红薯产量稳定性的最主要因素就是气象因子的稳定性和气象灾害的不确定性。本文利用通辽市11个国家气象站1989—2018年的气候资料分析红薯种植的气候资源,旨在为当地种植结构调整提供参考,为红薯推广种植提供有针对性的气象保障服务。
气象资料来源于通辽市境内的11个国家气象站,选择1989—2018年红薯生长期的气温、降水、日照时数资料和无霜期资料进行统计分析。
统计11个国家气象站红薯移栽至收获全生育期(5月15日至9月20日)气温、降水、日照资料,将红薯生长所需条件与红薯种植基地的气候因子进行对比分析,得出通辽市具备红薯种植气候资源条件的地区,用Surfer软件分析其空间分布特征并绘制图形。
红薯是短日照作物,不耐阴,植株生长过程中对光照要求高,从茎叶盛长与薯块膨大期(7月5日至8月18日)开始,光照时间与生长期、光合效率均成正比,光合效率不足,将影响植株生长[1-3]。红薯每天日照时间宜为8~10 h,最佳日照时间为12~13 h。充足的光照不仅可以促进开花、形成根块,而且良好的光照还可以使较多的养分积累到块根上,促使根块膨大。
通辽地区红薯生长季(5月15日至9月20日)平均日照时数为992.4~1 184.9 h,日平均7.5~8.9 h;生长季最多为1 399.2 h,日平均最多为10.5 h(1989年,巴雅尔);生长季最少为644.1 h,日平均最少为4.8 h(2005年,科左中旗)。通辽市的光照资源虽然没有达到红薯生长的最佳光照时间,但通辽市地处科尔沁沙地边缘,是我国仅次于新疆的光照资源丰富地区,比红薯主产区的光照都更充足。各旗县间日照时数略有差别,但都比红薯基地所在地(青龙山镇)的日照时间长,能够满足红薯生长对光照条件的需求(图 1)。
红薯是喜温作物,整个生长季都需要较高的温度。热量是红薯生长的最基础指标,红薯生长期的积温和平均气温是与红薯产量相关性最好的热量因子,通过对积温和平均气温的分析可以了解热量条件对红薯种植的影响[4-5]。通辽市红薯生育期间平均气温 17.7~21.9℃,活动积温为 1 877.1~3 058.6℃·d。此间积温虽不稳定且年际变化大,但大部地区仍可满足红薯基本生长所需。除北部地区外,通辽市其他地区都能达到红薯生长的最低积温标准,但很难达到红薯生长最适宜的3 000℃·d(图2)。
受热量条件限制,通辽市只能种植早熟红薯品种,一般在5月中下旬进行大田移栽,9月中下旬收获,生育期130 d左右。整个生长季都需要较高的温度,但不同发育期对温度的要求不同:发根返青期和分枝结薯期最适温度在15~30℃范围内,15℃以上时,温度越高发根和生长越快;茎叶盛长与薯块膨大期最适温度在21~26℃范围内,低于15℃将停止生长,高于38℃生长受到抑制;薯块迅速膨大与茎叶渐衰期最适温度在22~23℃范围内,膨大期的最低温度在16~18℃范围内。通辽市红薯种植基地5月15日至9月20日平均气温20.5℃,发根返青期(5月15日至6月4日)平均气温18.2℃,分枝结薯期(6月5日至7月4日)平均气温21.0℃,茎叶盛长与薯块膨大期(7月5日至8月18日)平均气温22.8℃,薯块迅速膨大与茎叶渐衰期(8月19日至9月20日)平均气温18.4℃。受纬度、海拔及下垫面性质的影响,各地的气温差异很大,热量分布也不同,具有北低南高、山区低平原高、东低西高的特点。从年平均气温时间分布上来看,红薯生长季平均气温变幅为3~4℃;地理分布上,除北部山区外,基本能满足红薯生长需求(图2)。
红薯蒸腾系数较小、耐旱力较强,生长期需要干燥的环境,水分过多会对产量造成较大影响,而且会加重病虫害发生[6]。红薯在大田生长期间的耗水动态是由低到高,再由高到低:在扎根还苗、分枝结薯阶段,生理需水较少,要求田间持水量60%~70%;分枝结薯至蔓叶生长高峰期间,生理需水较多,要求土壤最大持水量70%~80%;进入薯块迅速膨大与茎叶渐衰期后,以保持土壤含水量60%~70%为宜,无须多浇水。通过对种植基地和农户进行调查,结果显示,红薯生长对水分需求较低,只在茎叶盛长与薯块膨大期(7月5日至8月18日)需水略多,为了增温保湿,一般采用覆膜种植(农户少量自用除外)。需水略多时期正值当地的主汛期,自然降水基本能满足红薯生长需求,伏旱特别严重的年份,在8月3日左右浇一次透水即可。
通辽市干湿季节分明,各旗县降雨量年际变化大(176.2~735.4 mm),最大相对变化率达60%。雨热同季,降水集中在6—8月,一般在6月中旬至8月中旬,主要集中在7月中旬至8月上旬。除特别异常年景外,自然降水对红薯生长非常有利,既满足了红薯生长所需的水分,又极少出现洪涝灾害。
无霜期指一年中终霜后至初霜前的一整段时间,在这一期间内无霜冻出现。任何农作物的生长期与无霜期都有密切关联,无霜期愈长,生长期也愈长。无霜期反映的是作物对生长时间的硬性要求,是红薯生长的限制性指标。无霜期的长短因地而异,一般纬度、海拔高度愈低,无霜期愈长。但是,霜冻的形成受地方性条件的影响很大,早秋霜冻和晚春霜冻都是成区形成的。在同一气团控制区域内,甲地有霜冻,乙地未必有霜。
红薯属于薯芋类作物,喜温暖气候,遇霜即枯萎,对无霜期的要求非常高,无霜期是红薯生长的决定因素[7]。红薯喜温,忌低温霜冻,春薯最适宜生长期为160~200 d,最少需100 d以上的生长期,当生长温度长时间低于9℃,薯块容易发生生理冻害。发生冻害后,薯块的正常代谢会受到严重的干扰,使红薯抗性下降,易遭受病菌的侵害,从而导致红薯出现大面积腐烂的情况,因而一般需要120d以上的无霜期。
通辽市红薯种植基地无霜期为152 d,实际生长期120~130 d。通辽市面积59 535 km2,地跨东经119°15′~123°43′、北纬 42°15′~45°41′,各旗县间无霜期差别很大。30年无霜期平均最长的地区172 d,最短地区113 d。年际间无霜期差别也大,同一站点年际间相差最长71 d。无霜期时间和空间分布差异都明显,但除北部地区外,基本能满足红薯生长的最低需求(图3)。无霜期的长短是一个地方能否种植红薯的关键因子,是通辽地区红薯种植的制约因素。因此,该地区开展红薯种植首先要考虑无霜期的长短。
(1)通辽市光照资源丰富,各旗县间略有差别,红薯生长季平均日照时数为992.4~1 184.9 h,除科尔沁左翼后旗、科尔沁左翼中旗局部、霍林郭勒市的日照时数接近位于奈曼旗南部的种植基地外,库伦旗、奈曼旗大部、开鲁县、科尔沁左翼中旗大部、科尔沁区、扎鲁特旗的日照时数均大于种植基地,比我国红薯主产区省份的光照更充足,能满足红薯生长对光照条件的需求。
(2)通辽市热量资源缺乏,受纬度、海拔及下垫面性质的影响,各地的气温差异很大,热量分布不均。红薯生育期间平均气温17.7~21.9℃,活动积温为1 877.1~3 058.6℃·d。生长季积温不稳定且年际间变化大,虽很难达到红薯最适宜的3 000℃·d,但除霍林郭勒市、扎鲁特旗北部外,库伦旗、奈曼旗、科尔沁左翼后旗、开鲁县、科尔沁左翼中旗、科尔沁区、扎鲁特旗中南部基本能满足红薯生长所需的热量条件。
(3)通辽市干湿季节分明,旗县降雨量年际变化大、相对变化率大,雨热同季。降水集中在6—8月,主要集中在7月中旬至8月上旬,降水集中期基本与红薯生长季重叠。降水的空间分布呈南北多、中间少的特点。但是,降水明显少于种植基地的开鲁县、科尔沁左翼中旗大部、科尔沁区、扎鲁特旗南部、奈曼旗大部地区位于辽河冲积平原,具有浇灌条件。除特别异常年景外,这些地区的自然降水对红薯生长非常有利,既满足了红薯生长所需的水分,又极少出现洪涝灾害。
(4)通辽市无霜期短,地区间差别大,年际间差别也大(最长的地区172 d,最短地区113 d)。霍林郭勒市、扎鲁特旗南部等个别地区不能满足红薯生长所需,其余地区仅能满足红薯生长的最低需求。无霜期过短是通辽地区红薯种植的制约因素。