湖南不同区域花生气候生产潜力评价

王昭静+柳帅+王建国+李林

摘 要：

以大籽品种（湘花2008）和小籽品种（湘农小花生）为试材，分别在湖南4个花生主产区的邵阳、邵东、道县和麻阳开展调查、试验，利用当地花生生育期内总太阳辐射量、降水量、蒸发量、温度为依据，初步对湖南不同区域花生气候生产潜力进行估算。结果表明，大籽花生气候生产潜力显著高于小籽花生。影响湖南花生产量的限制生态因子在播种～出苗期、苗期和荚果发育期主要是温度因子;花期水分因子是湘中南和湘西北花生产量的主要限制条件。各花生主产区气候生产潜力利用率较低，其中道县和麻阳的花生实际产量均低于气候生产潜力的30%。湖南花生产量具有很大的上升空间，这为高产品种繁育和高产高效栽培技术的推广提供了理论依据。

关键词：花生;生态因子;气候生产潜力;光温;水分

中图分类号：S565.201  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2015）06-0026-05

Evaluation on Peanut Climate Production Potential

in Different Regions of Hunan

Wang Zhaojing1，Liu Shuai2，Wang Jianguo2，Li Lin2*

（1. Orient Science & Technology College of Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;

2. Institute of Upland Crops， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）

Abstract With large seed variety （Xianghua 2008） and small seed variety （Hunan agriculture floret born） as materials，using the data of total solar radiation，rainfall，evaporation capacity，temperature， the peanut climate production potential was estimated at 4 major peanut planting areas in Hunan Province （Shaoyang，Shaodong，Dao and Mayang County）.The results showed that the climate production potential of large seed peanut was significantly higher than that of small seed one. The main restriction eco-factor of peanut yield was temperature at sowing to seedling， seedling and pod development stages. At flowering stage，the main restriction eco-factor of peanut yield was water in south central and northwest of Hunan Province. The climate production potential use ratios were very low. The actual peanut yield was less than 30% of climate production potential both in Dao and Mayang County. Hunan peanut yield had very big rise space，which provided a theoretical basis for high yield variety breeding and high yield cultivation techniques.

Key words Peanut; Ecological factor; Climate production potential; Light and temperature; Moisture

气候生产潜力是指当其它条件（如土壤养分、二氧化碳等）处于最适状况时，充分利用光、温、水、热资源，单位面积土地上可能获得的最高生物学产量或农业产量[1～3]。近年来，国内外对气候生产潜力的研究已经取得大量成果[4～13]。当前，应用比较成熟的模型有Thornthwaite Memorial[14]、AEZ[15]、Miami[16]、环境因子逐步订正方法[17]等，这为本研究提供了相关理论基础。

农业气候生产潜力是评价农业气候资源的判据之一，其大小取决于光、温、水三要素的数量及其相互配合协调的程度[18～20]。目前，很多国内外学者利用环境因子逐步修订方法，估算出某种影响因子在最适宜条件下的作物气候生产潜力。景元书等[21]利用层次递减法估算出江西鹰潭地区当地的花生气候生产潜力为6 450 kg/hm2。李全胜等[22]研究发现，杭州市早稻的光温条件在生长发育、产量形成期间比晚稻稳定。吕新等[23]估算了新疆石河子地区棉花生产潜力，认为水分是该地区产量主要限制因子，适当早播可以提高北疆的棉田生产。

花生是一种对气候生态适应性较强的作物，其产量与温度、光照、降水、灾害等环境因子有着密切关系。尽管前人对不同地区、不同作物的气候生产潜力进行了深入的研究，但是目前关于花生气候生产潜力的研究较为少见，特别是建立适用于湖南大、小籽花生气候生产潜力的模型极为罕见。因此，利用模型准确估算、评价湖南不同产区花生气候生产潜力对提高土地生产力水平、指导农业生产具有极其重要的现实意义。endprint

1 材料与方法

1.1 试验区域概况

本试验在湖南4个花生主要种植区域的4个典型示范县（邵阳、邵东、道县和麻阳）进行，其2012年4～8月的主要气象数据见表1。

表1 4个县的地理位置及4～8月主要气象数据

区域经度

（东经）纬度

（北纬）地形地势降雨量

（mm）平均温度

（℃）总日照时

数（h）总蒸发量

（mm）

邵阳110°59′～110°40′26°40′～27°06′湘中南丘岗区680.724.2714.4688.4

邵东111°30′～112°05′26 °50′～27°28′湘中南丘岗区791.624.1839.3812.0

麻阳109°24′～110°06′27°32′～28°01′湘西南山地区1176.324.7708.4817.1

道县111°17′～111°56′25°09′～25°50′湘南盆地区1105.725.2693.2496.8

1.2 材料

供试花生品种为湘花2008（邵阳县、邵东县、道县种植）和湘农小花生（麻阳县种植）。

1.3 测试项目与方法

调查、记录花生各生育时期、农艺性状、产量。太阳总辐射量、降水量、蒸发量、日照时数、温度等气象指标由各个县气象部门提供。

1.4 气候生产潜力

依据湖南4个花生主产区4个典型示范县的积温、降水量、生育期总辐射量数据，利用景元书等[21]、余定诚[24]、卢山[25]计算气候生产潜力的方法，首次估算主要生产区花生各个生育期的光合、光温水生产潜力，最后计算出气候生产潜力。

1.4.1 花生光合生产潜力 假设在花生生育期内所需光照、水分、温度都在最适宜的状态下，花生产量直接由当地的光能资源所决定，通过光能计算所得产量值即为花生的理论产量上限。

P（f） =0.219×L×Q                      （1）

式中，P（f）为光合生产潜力（×104 kg/hm2，下同），L为花生的经济系数，湘农小花生实测为0.42，湘花2008实测为0.58;Q为花生生长季的太阳总辐射通量（kJ/cm2）。

1.4.2 花生光温生产潜力 花生的光温生产潜力P（t）是指水分、养分及群体结构均处于最适情况下，由当地的光热资源决定的最大气候生产潜力，只决定于生育期的辐射和温度。在光合生产潜力的基础上，加入温度对花生产量形成的影响，利用（1）式和（3）式计算得到（2）式：

P（t）=P（f）×F（t）                    （2）

本试验研究了花生生育进程中3个关键时期，参考温度对花生的影响主要分为3个阶段，以湖南4大花生主产区的播种期（大约2012年4月10日）为起点，经历播种至出苗期、苗期至开花期、开花至成熟期。一般认为花生发芽生长的起点温度为12℃，最适生长温度为25～30℃，高于35℃则不利于花生生长发育特别是荚果的发育。温度订正系数F（t）计算公式为：

F（t）=

0            t≤12℃或t≥35℃

（t-12）/（25-12）          12℃

1                    25℃≤t<30℃

1-（t-30）/30            30℃≤t<35℃ （3）

1.4.3 花生光温水生产潜力 将花生生长期内光照、温度、水分影响因子都计算在内，则可以估算出花生光温水生产潜力P（w）：P（w）=P（t）×F（w）;F（w）=R（1-c）/e×E。式中F（w）为花生生长期内，水分对光温生产潜力的订正系数;e为蒸散系数，取当地参考值1.14;E 为水面蒸发量，采用尹万诺夫公式获得;R为降水量;c为地表径流和渗入地中的流出量占降水量的比例系数，取多年观测平均值：0.20。若R（1-c）>E，则F（w）=1。

1.4.4 花生气候生产潜力 最后考虑湖南地区年际灾害（干旱、涝害等）发生的频率，设定0.8为灾害可能发生的几率，则：

P（c）=0.8P（w）

1.5 数据统计与分析

采用SPSS 18.0和Microsoft Excel统计分析软件对试验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同区域花生气候生产潜力

利用光合、光温、光温水、气候生产潜力模型，导入当地气象资料数据，得到湖南花生主产区花生气候生产潜力（表2）。光合生产潜力是一个理想数值，现实生产中很难实现。光温生产潜力反映了温度对农作物产量的限制。湖南花生主产区温度和水分对邵阳和邵东花生产量的限制较大，主要原因是在花生生长季节中，每年3月底、4月、5月初温度未达到最适温度要求，7月、8月干旱严重，水分条件影响了花生产量的发挥。大籽花生品种气候生产力明显高于小籽花生，说明大籽花生对花生产量的提高潜力很大。道县位于湖南省南部，光温水资源较丰富，其气候生产潜力比邵阳、邵东高24.03%、15.26%。endprint

表2 湖南花生主产区气候生产潜力    （×104kg/hm2）

区域品种光合生产

潜力P（f）光温生产

潜力P（t）光温水生产

潜力P（w）气候生产

潜力P（c）温度订正

系数F（t）水分订

正系数

F（w）气候变化和

自然灾害

订正系数

邵阳湘花20082.462b2.236b1.545c1.236c0.910.690.80

邵东湘花20082.734a2.481a1.663b1.330b0.910.670.80

麻阳湘农小花生1.819d1.668d1.280d1.024d0.920.770.80

道县湘花20082.004c1.917c1.917a1.533a0.961.000.80

注：表中同列不同字母表示显著差异（P<0.05）。

2.2 不同时期花生气候生产潜力

由表3可知，花生各生育阶段的光合、光温、光温水、气候生产潜力呈递增趋势，最小值出现于出苗期，最大值在开花～成熟期。邵阳县播种～出苗和花期前期温度较低，导致此时期光温生产潜力比光合生产潜力分别减少60.87%和25.45%，而花期～成熟期的蒸发量大于降水量，此时期光温水生产潜力与光温生产潜力比降低了38.43%。

表3 邵阳县花生气候生产潜力           （×104kg/hm2）

时期播种～出苗苗期～花期花期～成熟期总和

光合生产潜力0.1610.5031.7982.462

光温生产潜力0.0630.3751.7982.236

光温水生产潜力0.0630.3751.1071.545

气候生产潜力0.0510.3000.8851.236

由表4可以看出，邵东县花生在播种～出苗受温度影响较大，光温生产潜力减少65.35%;荚果发育成熟期受土壤干旱的影响，光温水生产潜力减少35.36%。

表4 邵东县花生气候生产潜力             （×104kg/hm2）

时期播种～出苗苗期～花期花期～成熟期总和

光合生产潜力0.2020.4112.1212.734

光温生产潜力0.0700.2912.1212.481

光温水生产潜力0.0700.2221.3711.663

气候生产潜力0.0560.1771.0971.330

麻阳县花生在播种～出苗和苗期～花期受温度影响较大，光温生产潜力分别减少55.70%和24.41%;花期～成熟期气候生产潜力占总气候生产潜力的79.30%（表5）。

表5  麻阳县花生气候生产潜力           （×104kg/hm2）

时期播种～出苗苗期～花期花期～成熟期总和

光合生产潜力0.1580.2581.4031.819

光温生产潜力0.0700.1951.4031.668

光温水生产潜力0.0700.1951.0151.280

气候生产潜力0.0560.1560.8121.024

由表6可以看出，道县花生在播种～出苗期受温度影响较大，光温生产潜力下降了41.76%，其余时期受到适宜的光、温、水资源，因而气候生产潜力高于其它3个花生主产区。

表6  道县花生气候生产潜力               （×104kg/hm2）

时期播种～出苗苗期～花期花期～成熟期总和

光合生产潜力0.0910.3961.5172.004

光温生产潜力0.0530.3471.5171.917

光温水生产潜力0.0530.3471.5171.917

气候生产潜力0.0420.2781.2141.533

2.3 不同区域花生气候生产潜力与实际产量比较

从图1可以看出，湖南花生主产区实际产量与理论产量之间存在较大差距，每个区域气候生产潜力利用率都很低，最高的邵东花生产量只有其气候生产潜力的40%。道县和麻阳的气候生产潜力利用率均低于30%。花生生育期内光照、温度、降雨量等时空分布不均、利用效率较低，并且受到如施肥、病虫害、土壤、人为管理等方面的影响，极大限制了花生产量潜力的提高。但同时也表明湖南花生产量具有很大的上升空间，为高产品种繁育和高产高效栽培技术的推广提供了理论依据。

图1 湖南花生主产区花生气候生产潜力

与实际产量比较

3 讨论与结论

花生是一种对气候生态适应性较强的作物，其产量与温度、光照、降水、灾害等环境因子有着密切关系。本研究分析了湖南省4个花生主产区光、温、水、热等气候生态因子，发现湘南地区水热条件优于湘西北和湘中南地区，但光照资源条件不及湘中南地区。农学和作物生物学产量构成中，光合作用所积累的干物质量高达90%～95%，光合作用是决定产量的最重要因素[26]。道县花生产区光温水资源较丰富，其气候生产潜力分别比邵阳、邵东高24.03%、15.26%。

本研究结果表明，影响湖南花生产量的限制生态因子在播种～出苗、苗期和荚果发育期主要是温度因子，苗期低温和荚果发育期高温对花生光温生产潜力影响较大，水分因子在此两个时期对花生发育的影响较小。除道县外，其余地区花期花生生产潜力主要是受水分因子影响，此时期花生需水量增加，若降水不足则会限制花生产量的增加。有研究表明，在自然降水条件下的生产潜力很低，仅为光温生产潜力的50%左右;而在灌溉条件下，作物的灌溉潜力有明显增加，为光温生产潜力的80%左右[27]。这表明，湘西北、湘中南可以实施灌溉，提高花生生长水分状况，进一步提高光温水生产潜力，获得较高产量。endprint

本研究中花生主产区气候生产潜力利用率普遍较低，最高的邵东花生实际产量仅占气候生产潜力的40%，道县和麻阳的气候生产潜力利用率均低于30%，这表明湖南花生实际产量提高具有较大空间，这就为高产品种繁育和栽培技术推广提供了理论依据。湘南地区提高产量的栽培技术措施要避开雨季、增加光照时间;湘西北和湘中南地区要获得高产，需提高灌溉水平，提高土壤田间持水量。

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