提高安顺山药栽培气候资源利用率的途径研究

2018-05-25詹沛刚吴哲红

中低纬山地气象 2018年2期

詹沛刚，吴哲红，肖俊，龚科，吴龙

(1.贵州省安顺市气象局，贵州安顺 561000；2.贵州省普定县气象局，贵州普定 562100)

1 引言

山药是薯蓣科多年生草本植物，薯蓣的块茎，别名怀山药，其性味甘、平、温，属“药食兼用”草本植物，药用及食用价值均很高。山药是中医临床的常用中药，《神农本草经》中列为上品，可补脾养胃，生津益肺，补肾涩精，具“补中益气力，长肌肉，久服耳目聪明，轻身，不饥，延年”之功效。山药新鲜块茎中含有盐酸多巴胺、四氢异喹啉、山药素I-V，两种多糖:山药粘液质B及多搪Y-N”，并含有尿囊素，淀粉、糖蛋白、氨基酸、胆甾醇、麦角甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇及微量元素等多种成分[1-3]。

安顺市位于105°13′～106°34′E，25°21′～26°38′N，海拔高度365～1 850 m，处于副热带东亚大陆季风区内，属亚热带高原季风湿润气候，年平均气温为14.2 ℃，年总降水量1 293.1 mm，年日照时数1 247.8 h，≥10 ℃活动积温为4 647 ℃，无霜期为280 d，水、热条件十分有利于山药生长，光照可以满足山药生长的基本要求。全市除少数低热河谷及少数高寒山区外，大部分区域气候条件均适宜山药生长，但由于境内大多土层较薄，使安顺山药种植主要集中在中北部的西秀、平坝和普定部分区域，海拔高度大约1 100～1 400 m范围。安顺山药种植始于明末清初，至今已有近400 a历史。据王绍美研究，安顺山药可溶性固形物含量极高，含水量显著低于国内其它省市，蛋白质含量则明显高于国内其它省市，总氨基酸含量高于国内其它省市，且总氨基酸中必需氨基酸齐全、丰富，达总氨基酸的36%以上，其中硒含量明显高于国内有关省市[4]。由于品质优良，2010年12月24日，安顺山药获农业部颁发的农产品地理标志登记证书，依法实施保护。

安顺山药虽然品质优良，但没有形成规模化经营和产业化发展的良好格局。究其原因，主要是由于传统栽培方式简单粗放，导致产量较低，单产一般都低于30 t·hm-2，而据黄继发研究[5],铜仁市2005年推广种植安顺山药产量可达45 t·hm-2。由于达不到高产稳产要求，经济效益不高，影响了农户种植安顺山药的积极性，种植面积小，2013年种植面积仍停留在1 000 hm2，不到适栽面积的1/4，总产徘徊在30 000 t左右。大田调查和初步分析发现，除了由于传统种植方式简单粗放、重茬严重、技术措施落后使种性退化、长势减弱、抗逆性下降导致产量下降外，气候资源利用率不高也是导致产量偏低的重要因素：一是由于播种期较晚，山药种薯出苗延迟明显、发棵晚；二是肥水管理不善，块茎膨大不充分且早衰明显，导致生育期短、个体较小、产量较低。

为提高安顺山药产量，笔者等于2013年开展了安顺山药分期播种田间试验，得出安顺山药适宜播种期的农业气象指标。在此基础上，研究传统种植方式下气候资源利用情况，提出改进栽培方式，探索提高气候资源利用率的高产途径。

本文通过安顺山药生长季气候资源研究，认识传统种植方式对充分发挥气候资源优势的不足，提出趋利避害的生产建议，以期达到充分合理利用安顺山药栽培的农业气候资源优势，提高单位产量、扩大种植规模、增加经济效益的目的。

2 资料来源

安顺山药主要生育期资料，来源于2013年分期播种试验(海拔1 282 m)和大田调查(表1)；历史气象资料平均气温、降水量、日照时数、地温等来源于安顺市气象局(海拔1 392.9 m)气象观测资料。

表1 不同播种期安顺山药主要生育期和产量(2013年)Tab.1 Growth periods and yield of each sowing date(2013)

根据安顺山药主要生长发育期观测和大田调查资料，结合山药生长发育对环境条件的需求，将相应时段气候资料进行对比分析，研究传统种植方式下有利气候条件和不利气候条件，提出提高气候资源利用率、促进安顺山药高产稳产的途径。

3 传统种植方式下气候条件分析

3.1 播种晚、停止生长早，山药生育期短

安顺山药属于中熟品种，在贵州铜仁的生育期大于210 d[5]，在云南的生育期为225 d[7]，在传统种植方式下，安顺山药当地生育期为3月中旬—9月中旬，全生育期在193 d左右，比云南少30～40 d，比铜仁也少20 d左右。造成生育期较短的主要原因，一是播种出苗期普遍偏晚，二是地下块茎停止生长期偏早。

播种期：安顺山药播种期主要集中在3月中下旬，少数甚至延迟到4月上旬。据研究[8]，安顺山药适宜播种期为2月23日—3月14日，出苗期为80%保证率下日平均气温≥10 ℃初日到日平均气温≥15 ℃初日之间(表2)，对应日期为3月30日—4月17日，在此期间出苗，既可保证出苗后日平均气温>10 ℃，又可延长山药生育期。可见，在传统种植方式下安顺山药播种期偏晚。

茎叶转黄期：山药地上茎叶转黄，预示着山药地下块茎停止生长，结束了一个生长周期。传统种植方式下，安顺山药茎叶转黄期为9月上中旬。据资料分析，安顺市日平均气温≥20 ℃、≥15 ℃终日分别是9月12日、10月22日，表明在9月上中旬气温仍十分有利于山药块茎膨大，9月中旬—10月中旬，气温从20 ℃逐渐降至15 ℃，仍可以使山药块茎缓慢延长。只要其他条件适宜，安顺山药地上茎叶转黄期在10月22日，此时地下块茎停止生长，即山药生育期可从9月中旬延长至10月中旬，延长30 d左右，至10月22日结束。

表2 安顺市稳定通过各级界限温度日期Tab.2 Time of temperature stability higher than each agricultural demarcation temperature in Anshun(month—day)

3.2 平均气温适宜，积温偏低

在传统种植方式下，安顺山药生长发育期在3月中旬—9月中旬，各旬平均气温为11.3～22.5 ℃，山药各主要发育期均处于较适宜的温度范围，有利于山药生长发育。但由于生育期较短，安顺山药全生育期(播种—地上部茎叶转黄)≥10 ℃活动积温仅3 537.7 ℃·d，达不到高产的需要。沛县花子山药在江苏沛县栽培条件下活动积温为4 146.7 ℃·d，怀山药地道产地河南焦作市积温更是高达4 960.4 ℃·d。可见，传统种植方式下安顺山药生育期获得的积温偏少，热量条件不足。

3.3 春夏季降水对山药影响

安顺市夏季降水量为701.4 mm，十分有利于山药生长，仅7—8月就多达421.0 mm，能促进山药块茎迅速膨大。但春季降水偏少，3月上、中、下旬降水量分别是7.2 mm、9.7 mm、14.3 mm，影响山药正常的播种出苗。

3.4 日照偏少，影响光合作用

安顺年日照时数为1 247.8 h，怀山药地道产地河南焦作则高达2 533.3 h，可见安顺光照条件较差。安顺山药生育期日照时数为835.1 h，平均每天日照时数为4.3 h，难以满足高产稳产要求。

因此，在传统种植方式下，安顺山药生长的有利气候条件是平均温度适宜、降水充足。不利气候条件是由于生育期较短，导致全生育期积温偏低、日照偏少，一定程度上影响了光合作用和块茎膨大，使山药块茎生长不充分，降低了产量；降水分布不均，难以保证高产稳产。因此，在适宜的温度范围内，通过延长生育期增加热量条件，提高光能利用率是提高安顺山药产量的有效途径。

4 安顺山药栽培的农业气候资源优势

4.1 无霜期长，山药生育期冻害风险小

统计表明，安顺市平均初霜期为11月26日，平均终霜期为2月17日，无霜期长达280 d，比山药生育期长约90 d；在气候保证率为95%的情况下，初霜期为10月23日，终霜期为3月24日，无霜期为212 d。如果将山药出苗—停止生长安排在3月25日—10月22日，可确保不受冻害。

4.2 山药生长季长，有利于提高光热资源利用率

山药在平均气温10 ℃以上才开始萌芽生长，为山药开始生长期；秋季气温低于10 ℃即停止生长，为终止生长期，二者之间持续天数为山药生长季。据统计，安顺山药生长季可达238 d(3月18日—11月10日)，比传统种植方式下山药生育期长40 d以上，可以使山药获取更多的光热资源。

4.3 温度适宜，有利于块茎膨大

从表3可以看出，安顺市6月中旬—9月下旬，各层地温为20.7～24.7 ℃，在20～24 ℃频率达87%，>24 ℃的频率为13%，且均<25 ℃；旬平均气温除9月中下旬<20 ℃，其余各旬为20.4～22.5 ℃；6月下旬—9月上旬平均气温为20.7～22.5 ℃，全部处于山药块茎膨大最适宜范围内，既能促进山药块茎迅速膨大，又可大大减小呼吸消耗，非常有利于山药块茎膨大；9月中旬—10月中旬，平均气温从19.2 ℃逐渐下降至15.5 ℃，适宜山药块茎膨大后期缓慢伸长。

表3 安顺各旬平均温度Tab.3 Average temperature of ten-days in Anshun

4.4 降水充沛，奠定高产基础

安顺市年降水量1 293.1 mm，山药主要生育期(4—9月)降水量为1 065 mm，完全可以满足山药生长的需要，特别是夏季降水集中，达到全年的50%，为山药块茎膨大提供物质条件，奠定高产基础。从全年各旬降水分析，除山药播种期偏少外，其余各旬降水充足，对山药十分有利。从安顺各旬隆水量分布可见(表略)，2月下旬—3月下旬降水量均<10 mm，4月上旬仅有16.4 mm，对山药播种出苗较为不利；4月中旬—6月上旬，降水明显增多，旬降水量从23.9 mm增加到84.2 mm，有利于山药甩条发棵和叶面积的扩大；6月中旬—8月下旬，各旬降水量均>50 mm，完全可以满足山药块茎膨大的需要；9月上旬—10月中旬，降水量从42.6 mm减少为29.1 mm，适宜山药块茎膨大后期缓慢伸长；11月上旬—翌年3月中旬，降水量为5.2～16.0 mm，除11月上、中旬外，其余各旬降水量<10 mm，对山药的收获及存储有利。

因此，整个山药生长发育期仅播种出苗期降水有所欠缺，只要在此时适时灌溉即可保证山药的需要。

5 提高安顺山药栽培气候资源利用率的途径

5.1 适时早播，充分利用早春光热资源

安顺山药分期播种试验和历史气象资料研究结果表明，安顺山药适宜播种期为2月15日—3月18日[7]，其中的2月23日—3月14日为最佳播种期。

由于山药播种深度为15 cm，因此100～20 cm土层地温对其萌芽影响最为明显。安顺冬季各层地温主要集中在5～10 ℃(表3)，不会造成山药冻害，适宜山药存储，为山药适时早播提供了有利条件；2月中、下旬各层地温均接近10 ℃，此时播种，山药也不会因地温过低而受害，至春季温度适宜，山药种薯就会打破休眠萌芽出土。安顺山药在适宜播种期(2月23日—3月14日)播种，只要土壤湿度适宜，3月下旬—4月中旬即可出苗；安顺市3月上旬10～20 cm 土层地温为10.1 ℃，山药可以萌芽，3月中、下旬10～20 cm 土层地温分别达到12.3 ℃和13.1 ℃，适宜山药萌芽出土，此时平均气温分别为11.3 ℃和11.5 ℃，十分有利于山药出苗及幼苗生长。

从表4可以看出，将安顺山药播种期从传统的3月中下旬(3月11日—3月31日)提前到最佳播种期(2月23日—3月14日)进行播种，虽然播种期平均气温较低(8.4 ℃)，但出苗期平均气温已达13.8 ℃，适宜山药出苗；播种期平均可以提前16 d，由此可以获得其中的日照时数39 h、≥10 ℃活动积温65.3 ℃·d；出苗期将从传统的4月中下旬(4月9—24日)提前到3月31日—4月11日，为延长块茎膨大期奠定基础。

5.2 加强田间肥水管理，延长生长发育期，充分利用秋季气候资源

研究表明，在山药栽培中，施肥直接影响到块茎的膨大及产量的形成。山药块茎膨大初期追肥，可促进块茎迅速膨大，块茎膨大盛期追肥，可延长膨大时期，追肥有利于山药单株鲜重的提高[9]。可在施足基肥的前提下，块茎生长初期和盛期适量施肥，确保其地上茎叶有足够的光合面积，为地下块茎的迅速膨大及膨大盛期的延长提供丰富的光合产物，为夺得高产奠定基础；后期搞好根外追肥等防早衰措施，尽可能地延长山药块茎的膨大期，并结合追肥，加强水分管理，保证山药的需要。

从表4看出，通过加强山药块茎膨大期肥水管理，可以将进入块茎膨大初期和块茎膨大盛期时间提前10d左右，持续时间延长13 d。此时，块茎膨大初期平均气温从19.2 ℃降低为18.2 ℃，块茎膨大盛期平均气温从21.9 ℃变为21.8 ℃，几乎没有变化，日照时数则可增加54.3 h，≥10 ℃活动积温增加194.4 ℃·d；块茎膨大后期延长22 d，日照时数增加67.8 h，≥10 ℃活动积温增加382.1 ℃·d。

因此，通过适时早播和加强肥水管理，安顺山药生育期可增加40 d左右，≥10 ℃活动积温增加444.0 ℃·d、降水量增加60 mm、日照时数增加106.8 h。同时，各生育期降水量和日照时数也得到相应调整，使块茎膨大盛期具有更多的光热水资源，有利于块茎膨大，从而提高产量。