張家口壩上地區氣候特征對馬鈴薯種植的影響

侯曉琦，郝瑛，劉星燕，高悅，徐晨陽

（張家口市氣象局，河北張家口 075000）

馬鈴薯是世界上第四大糧食作物[1]，是一種重要的高產經濟作物，因為其蛋白質含量高、脂肪含量少、含有灰分和多種維生素，也成為十大熱門營養健康食品之一，種植遍布全世界2/3 以上的國家。我國馬鈴薯的種植面積約為533 萬hm2，大體分為4 個作區。壩上地區是我國馬鈴薯的主要產區之一[2]。張家口市壩上地區海拔和緯度較高，氣候涼爽，日照充足，晝夜溫差較大，降雨量適中，無霜期短[2]，種植生產的馬鈴薯產量高、品質好、耐儲存、耐運輸，加上張家口市區位優勢明顯，位于首都經濟圈內，交通便捷，具備良好的運輸銷售條件和廣闊的發展市場，使得馬鈴薯產業成為當地四大農牧經濟產業之一[3]。而且張家口地區生產出的種薯退化輕、質量好，是我國重要的種薯生產基地。研究張家口壩上地區溫度、降水、日照時長、霜凍等氣象災害對馬鈴薯生長期的影響，對提高馬鈴薯產量和品質、增加農民收入、帶動地區經濟發展具有重要的現實意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

研究數據主要包括氣象資料和馬鈴薯產量統計資料等。氣象數據資料來源于張家口壩上氣象站1990—2019年馬鈴薯生育期逐日的地溫、氣溫、降水、日照等資料。馬鈴薯產量資料來自張家口市農業農村局，資料長度為2007—2019 年。

1.2 分析方法

通過Excel、GrADS 等軟件，采用對比統計、線性趨勢等方法對馬鈴薯各生育期的關鍵氣象因子進行分析對比。播種期主要分析10 cm 地溫；發芽期主要分析10 cm地溫、平均氣溫、最低氣溫、終霜日；植株生長期主要分析10 cm 地溫、平均氣溫、降水量；結薯期主要分析10 cm 地溫、平均氣溫、最高氣溫、氣溫日較差、降水量。通過SPSS軟件，分析關鍵氣象因子與產量的相關性。

2 結果與分析

2.1 氣候特征對馬鈴薯播種期的影響

張家口地區馬鈴薯播種深度約為10 cm，晚霜前20～30 d，10 cm 地溫穩定通過5℃～7℃時為適宜播種期。通過分析近30 年10 cm 地溫穩定通過5℃～7℃時間，發現壩上地區張北、尚義、沽源、康?？h穩定通過5℃～7℃的時間呈明顯上下波動趨勢且波動較為一致，主要集中在4月中下旬，近年有向上旬移動的趨勢（圖1）。

壩上地區馬鈴薯播種時間選擇在4 月底至5 月初，滿足播種條件。10 cm 地溫穩定通過5℃～7℃后，仍出現0℃以下低溫情況，張北縣有7 年出現低溫情況，概率為23.3%；沽源縣有5 年出現低溫情況，概率為16.7%；尚義、康?？h有4 年出現低溫情況，概率為13.3%。在適宜播種期范圍內，爭取盡早短時間播完，要警惕播種后遇到低溫情況，地溫-4℃以下會導致地下馬鈴薯塊莖遭受凍害。

2.2 氣候特征對馬鈴薯發芽期的影響

2.2.1 溫度。10 cm 土層溫度5℃以上即可發芽，7℃～8℃時幼芽即可生長，10 cm 地溫達到10℃～12℃，出苗快且健壯，25～30 d 可出苗。張家口地區馬鈴薯發芽期是4 月下旬到5 月，壩上地區馬鈴薯發芽期約為5 月，康保、沽源縣平均地溫略高于適宜范圍，尚義、張北縣平均地溫偏高，滿足馬鈴薯發芽期所需的地溫條件（表1）。

發芽期氣溫適宜范圍為13℃～18℃，尚義縣平均氣溫較適宜，滿足所需氣溫條件，但是康保、沽源、張北縣平均氣溫略低于所需最適宜溫度（表1），同期10 cm 地溫略偏高，彌補了氣溫偏低的不利影響，故發芽期盡量不要灌溉以免降低土溫影響發芽。

表1 馬鈴薯發芽期10 cm 地溫、氣溫適宜范圍和實際平均值比對

馬鈴薯發芽期，沽源、康保、尚義、張北縣平均氣溫與產量相關系數分別為-0.220、-0.062、-0.163、-0.036，呈負相關，說明發芽期在一定氣溫范圍內平均氣溫越高產量越低。氣溫降至0℃以下，抗低溫能力變差，馬鈴薯幼苗在-0.8℃開始遭受凍害，張家口地區出苗大約是5 月下旬到月底，6 月最低氣溫基本在2℃以上，不會形成凍害，但是分析5 月下旬和月底的氣溫發現，出苗期間康?？h1998、1999 年出現的日最低氣溫范圍為-2.2℃～-0.8℃，在凍害范圍內，低溫造成幼苗凍害的年份概率為6.5%，沽源縣1998、1999、2001 年出現的日最低范圍為-2.2℃～-1.4℃，在凍害范圍內，低溫造成幼苗凍害的年份概率為9.7%?？当?、沽源縣馬鈴薯幼苗期要注意低溫對幼苗的凍害影響。

2.2.2 終霜日。壩上地區，康保、尚義、沽源縣終霜日主要集中在5 月中旬，張家口壩上馬鈴薯在生育期較少會受到霜凍的危害，但是也存在個別異常年份，壩上4 縣共有9 年次終霜日是5 月底，5 月底正值出苗之際，出現低溫霜凍，對馬鈴薯幼苗形成凍害，雖然馬鈴薯幼苗有再生功能，但會造成生育期延長。

2.3 氣候特征對馬鈴薯植株生長期（幼苗期至塊莖形成期）的影響

2.3.1 溫度。幼苗期是植物的生長期，塊莖形成期是地上部分植株生長和地下部塊莖生長同時進行，康保、尚義、沽源、張北縣10 cm 地溫平均值均在適宜范圍內，平均氣溫也均在適宜范圍內，滿足植株生長所需的地溫和氣溫要求（表2）。

表2 馬鈴薯植株生長期10 cm 地溫、氣溫適宜范圍和實際平均值比對

馬鈴薯植株生長期，壩上地區平均氣溫與產量呈負相關，說明植株生長期在一定氣溫范圍內平均氣溫越高馬鈴薯產量越低。

2.3.2 降水量。幼苗期由于植株較小，需水量不大（30～45mm）；塊莖形成期，莖葉開始旺盛生長，需水量顯著增加（90～135 mm）。幼苗期，沽源、康保、尚義、張北縣的降水量基本能滿足需求，但是塊莖形成期的降水量全部偏少（圖2），易出現“卡脖旱”，會造成植株萎蔫，土壤中的營養物質不能被有效吸收，影響塊莖發育。

圖2 馬鈴薯植株生長期張家口壩上地區各縣降水量

沽源、康保、尚義、張北縣植株生長期降水與產量相關系數分別為0.537、0.234、0.584、0.732，其中張北縣降水量與產量相關性顯著（P<0.05），說明馬鈴薯植株生長期降水越多馬鈴薯產量越高，其中張北縣植株生長期降水是影響馬鈴薯產量的重要氣象因子，所以在生長期要適當灌溉，以滿足馬鈴薯塊莖的形成。

2.4 氣候特征對馬鈴薯結薯期（塊莖膨大期、淀粉積累區）的影響

2.4.1 溫度。馬鈴薯塊莖生長發育最適宜的10 cm 地溫為16℃～20℃，超過25℃，塊莖生長緩慢。由表3 可知，塊莖膨大期，壩上地區各縣10 cm 平均地溫全部偏高；淀粉積累期，10 cm 平均地溫適宜。塊莖膨大期偏高的地溫影響塊莖干物質增長，致使塊莖老化或造成薯塊畸形變小，導致減產，有的品種會出現塊莖發芽后長出地面變成枝條，嚴重影響產量。土溫過高時，應及時灌溉降溫。

表3 馬鈴薯塊莖膨大期、淀粉積累期10 cm 地溫適宜范圍(16℃～20℃)和實際平均值比對

馬鈴薯塊莖生長發育平均最適宜溫度為18℃～20℃，塊莖膨大期，沽源、康保、尚義、張北縣平均氣溫均在最適宜溫度范圍內，較適宜植株生長（圖3）。淀粉積累期，沽源、康保、尚義、張北縣平均氣溫低于最適宜溫度范圍（圖4）。

平均最高溫度達到25℃時，馬鈴薯莖葉生長緩慢，結薯延遲，達到或超過29℃時植株及塊莖停止生長，造成塊莖小，產量低。塊莖膨大期，日平均最高氣溫均超過25℃（圖3）；淀粉積累期，壩上持續高溫主要集中在7 月中下旬。持續高溫是影響馬鈴薯高產穩產的主要不利因素之一，沽源、康保、尚義、張北縣日平均最高氣溫與產量的相關系數分別為-0.398、-0.372、-0.166、-0.251，全部為負相關，表明最高氣溫越低產量越高，必須通過灌溉降低溫度，抑制高溫帶來的不利影響。

結薯期晝夜氣溫差越大越好。晝夜溫差大，有利于同化產物向塊莖移動，促進塊莖高產。各縣氣溫日較差基本在10℃左右（圖3～4），差值較大，有利于薯塊增長和淀粉積累。

圖3 馬鈴薯塊莖膨大期張家口壩上地區各縣氣溫

圖4 馬鈴薯淀粉積累期張家口壩上地區各縣氣溫

2.4.2 降水量。馬鈴薯塊莖膨大期，莖葉和塊莖生長都達到鼎盛時期，需水量大，此時張家口地區進入主汛期，降水充沛，降水量均在適宜降水范圍。淀粉積累期，需水量少，但降水量均多于適宜范圍，后期水分多，影響淀粉積累并易造成塊莖腐爛（表4）。

表4 馬鈴薯塊莖膨大期、淀粉積累期降水量適宜范圍和實際平均值比對

3 結論

張家口壩上地區較適宜馬鈴薯種植，10 cm 地溫穩定通過5℃～7℃后，馬鈴薯較適宜播種，但是壩上地區10 cm地溫穩定通過5℃～7℃有向上旬移動的趨勢，穩定通過后仍有地溫較低的情況，注意合理播種管理，避免-4℃以下地溫導致地下馬鈴薯塊莖遭受凍害。馬鈴薯發芽后可能會遭受霜凍，對幼苗形成凍害，生育期加長。

馬鈴薯是喜涼作物，植株生長期和結薯期氣溫與產量呈負相關，在塊莖形成期溫度升高，馬鈴薯塊莖形成變多，膨大速度減緩，對馬鈴薯產量有一定影響[4]。

馬鈴薯植株生長期的降水量與產量的相關性較強，降水是影響植株生長期的關鍵氣象因子，尤其是在張北縣，由于塊莖形成需水量較多，為整個生育期的30%，張家口地區降水量明顯偏少，易出現“卡脖旱”，所以要加強灌溉，滿足塊莖形成期的水分需求。

結薯期主要集中在7—8 月，氣溫地溫偏高，尤其是塊莖膨大期最高氣溫25℃以上會造成莖葉生長緩慢，結薯延遲，要通過灌溉降低土溫，抑制高溫帶來的不利影響。張家口地區進入“七上八下”主汛期，降水集中，期間馬鈴薯淀粉積累期所需水分僅為30～45 mm，水分較多會影響淀粉積累造成塊莖腐爛。

張家口地區馬鈴薯生長期內高溫干旱、霜凍、連陰雨等氣象災害均對馬鈴薯的生長發育產生影響。

通過分析張家口地區馬鈴薯生長期氣象特征，確定張家口壩上地區馬鈴薯種植面積較大的典型縣生長期氣象服務重點，如根據10 cm 地溫及氣溫分析播種期的適宜范圍，出苗后進行終霜預報，結薯期進行高溫干旱預測預警等，為張家口地區馬鈴薯的種植提供更精細化的氣象保障服務。