张家口坝上地区气候特征对马铃薯种植的影响

侯晓琦，郝瑛，刘星燕，高悦，徐晨阳

（张家口市气象局，河北张家口 075000）

马铃薯是世界上第四大粮食作物[1]，是一种重要的高产经济作物，因为其蛋白质含量高、脂肪含量少、含有灰分和多种维生素，也成为十大热门营养健康食品之一，种植遍布全世界2/3 以上的国家。我国马铃薯的种植面积约为533 万hm2，大体分为4 个作区。坝上地区是我国马铃薯的主要产区之一[2]。张家口市坝上地区海拔和纬度较高，气候凉爽，日照充足，昼夜温差较大，降雨量适中，无霜期短[2]，种植生产的马铃薯产量高、品质好、耐储存、耐运输，加上张家口市区位优势明显，位于首都经济圈内，交通便捷，具备良好的运输销售条件和广阔的发展市场，使得马铃薯产业成为当地四大农牧经济产业之一[3]。而且张家口地区生产出的种薯退化轻、质量好，是我国重要的种薯生产基地。研究张家口坝上地区温度、降水、日照时长、霜冻等气象灾害对马铃薯生长期的影响，对提高马铃薯产量和品质、增加农民收入、带动地区经济发展具有重要的现实意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

研究数据主要包括气象资料和马铃薯产量统计资料等。气象数据资料来源于张家口坝上气象站1990—2019年马铃薯生育期逐日的地温、气温、降水、日照等资料。马铃薯产量资料来自张家口市农业农村局，资料长度为2007—2019 年。

1.2 分析方法

通过Excel、GrADS 等软件，采用对比统计、线性趋势等方法对马铃薯各生育期的关键气象因子进行分析对比。播种期主要分析10 cm 地温；发芽期主要分析10 cm地温、平均气温、最低气温、终霜日；植株生长期主要分析10 cm 地温、平均气温、降水量；结薯期主要分析10 cm 地温、平均气温、最高气温、气温日较差、降水量。通过SPSS软件，分析关键气象因子与产量的相关性。

2 结果与分析

2.1 气候特征对马铃薯播种期的影响

张家口地区马铃薯播种深度约为10 cm，晚霜前20～30 d，10 cm 地温稳定通过5℃～7℃时为适宜播种期。通过分析近30 年10 cm 地温稳定通过5℃～7℃时间，发现坝上地区张北、尚义、沽源、康保县稳定通过5℃～7℃的时间呈明显上下波动趋势且波动较为一致，主要集中在4月中下旬，近年有向上旬移动的趋势（图1）。

坝上地区马铃薯播种时间选择在4 月底至5 月初，满足播种条件。10 cm 地温稳定通过5℃～7℃后，仍出现0℃以下低温情况，张北县有7 年出现低温情况，概率为23.3%；沽源县有5 年出现低温情况，概率为16.7%；尚义、康保县有4 年出现低温情况，概率为13.3%。在适宜播种期范围内，争取尽早短时间播完，要警惕播种后遇到低温情况，地温-4℃以下会导致地下马铃薯块茎遭受冻害。

2.2 气候特征对马铃薯发芽期的影响

2.2.1 温度。10 cm 土层温度5℃以上即可发芽，7℃～8℃时幼芽即可生长，10 cm 地温达到10℃～12℃，出苗快且健壮，25～30 d 可出苗。张家口地区马铃薯发芽期是4 月下旬到5 月，坝上地区马铃薯发芽期约为5 月，康保、沽源县平均地温略高于适宜范围，尚义、张北县平均地温偏高，满足马铃薯发芽期所需的地温条件（表1）。

发芽期气温适宜范围为13℃～18℃，尚义县平均气温较适宜，满足所需气温条件，但是康保、沽源、张北县平均气温略低于所需最适宜温度（表1），同期10 cm 地温略偏高，弥补了气温偏低的不利影响，故发芽期尽量不要灌溉以免降低土温影响发芽。

表1 马铃薯发芽期10 cm 地温、气温适宜范围和实际平均值比对

马铃薯发芽期，沽源、康保、尚义、张北县平均气温与产量相关系数分别为-0.220、-0.062、-0.163、-0.036，呈负相关，说明发芽期在一定气温范围内平均气温越高产量越低。气温降至0℃以下，抗低温能力变差，马铃薯幼苗在-0.8℃开始遭受冻害，张家口地区出苗大约是5 月下旬到月底，6 月最低气温基本在2℃以上，不会形成冻害，但是分析5 月下旬和月底的气温发现，出苗期间康保县1998、1999 年出现的日最低气温范围为-2.2℃～-0.8℃，在冻害范围内，低温造成幼苗冻害的年份概率为6.5%，沽源县1998、1999、2001 年出现的日最低范围为-2.2℃～-1.4℃，在冻害范围内，低温造成幼苗冻害的年份概率为9.7%。康保、沽源县马铃薯幼苗期要注意低温对幼苗的冻害影响。

2.2.2 终霜日。坝上地区，康保、尚义、沽源县终霜日主要集中在5 月中旬，张家口坝上马铃薯在生育期较少会受到霜冻的危害，但是也存在个别异常年份，坝上4 县共有9 年次终霜日是5 月底，5 月底正值出苗之际，出现低温霜冻，对马铃薯幼苗形成冻害，虽然马铃薯幼苗有再生功能，但会造成生育期延长。

2.3 气候特征对马铃薯植株生长期（幼苗期至块茎形成期）的影响

2.3.1 温度。幼苗期是植物的生长期，块茎形成期是地上部分植株生长和地下部块茎生长同时进行，康保、尚义、沽源、张北县10 cm 地温平均值均在适宜范围内，平均气温也均在适宜范围内，满足植株生长所需的地温和气温要求（表2）。

表2 马铃薯植株生长期10 cm 地温、气温适宜范围和实际平均值比对

马铃薯植株生长期，坝上地区平均气温与产量呈负相关，说明植株生长期在一定气温范围内平均气温越高马铃薯产量越低。

2.3.2 降水量。幼苗期由于植株较小，需水量不大（30～45mm）；块茎形成期，茎叶开始旺盛生长，需水量显著增加（90～135 mm）。幼苗期，沽源、康保、尚义、张北县的降水量基本能满足需求，但是块茎形成期的降水量全部偏少（图2），易出现“卡脖旱”，会造成植株萎蔫，土壤中的营养物质不能被有效吸收，影响块茎发育。

图2 马铃薯植株生长期张家口坝上地区各县降水量

沽源、康保、尚义、张北县植株生长期降水与产量相关系数分别为0.537、0.234、0.584、0.732，其中张北县降水量与产量相关性显著（P<0.05），说明马铃薯植株生长期降水越多马铃薯产量越高，其中张北县植株生长期降水是影响马铃薯产量的重要气象因子，所以在生长期要适当灌溉，以满足马铃薯块茎的形成。

2.4 气候特征对马铃薯结薯期（块茎膨大期、淀粉积累区）的影响

2.4.1 温度。马铃薯块茎生长发育最适宜的10 cm 地温为16℃～20℃，超过25℃，块茎生长缓慢。由表3 可知，块茎膨大期，坝上地区各县10 cm 平均地温全部偏高；淀粉积累期，10 cm 平均地温适宜。块茎膨大期偏高的地温影响块茎干物质增长，致使块茎老化或造成薯块畸形变小，导致减产，有的品种会出现块茎发芽后长出地面变成枝条，严重影响产量。土温过高时，应及时灌溉降温。

表3 马铃薯块茎膨大期、淀粉积累期10 cm 地温适宜范围(16℃～20℃)和实际平均值比对

马铃薯块茎生长发育平均最适宜温度为18℃～20℃，块茎膨大期，沽源、康保、尚义、张北县平均气温均在最适宜温度范围内，较适宜植株生长（图3）。淀粉积累期，沽源、康保、尚义、张北县平均气温低于最适宜温度范围（图4）。

平均最高温度达到25℃时，马铃薯茎叶生长缓慢，结薯延迟，达到或超过29℃时植株及块茎停止生长，造成块茎小，产量低。块茎膨大期，日平均最高气温均超过25℃（图3）；淀粉积累期，坝上持续高温主要集中在7 月中下旬。持续高温是影响马铃薯高产稳产的主要不利因素之一，沽源、康保、尚义、张北县日平均最高气温与产量的相关系数分别为-0.398、-0.372、-0.166、-0.251，全部为负相关，表明最高气温越低产量越高，必须通过灌溉降低温度，抑制高温带来的不利影响。

结薯期昼夜气温差越大越好。昼夜温差大，有利于同化产物向块茎移动，促进块茎高产。各县气温日较差基本在10℃左右（图3～4），差值较大，有利于薯块增长和淀粉积累。

图3 马铃薯块茎膨大期张家口坝上地区各县气温

图4 马铃薯淀粉积累期张家口坝上地区各县气温

2.4.2 降水量。马铃薯块茎膨大期，茎叶和块茎生长都达到鼎盛时期，需水量大，此时张家口地区进入主汛期，降水充沛，降水量均在适宜降水范围。淀粉积累期，需水量少，但降水量均多于适宜范围，后期水分多，影响淀粉积累并易造成块茎腐烂（表4）。

表4 马铃薯块茎膨大期、淀粉积累期降水量适宜范围和实际平均值比对

3 结论

张家口坝上地区较适宜马铃薯种植，10 cm 地温稳定通过5℃～7℃后，马铃薯较适宜播种，但是坝上地区10 cm地温稳定通过5℃～7℃有向上旬移动的趋势，稳定通过后仍有地温较低的情况，注意合理播种管理，避免-4℃以下地温导致地下马铃薯块茎遭受冻害。马铃薯发芽后可能会遭受霜冻，对幼苗形成冻害，生育期加长。

马铃薯是喜凉作物，植株生长期和结薯期气温与产量呈负相关，在块茎形成期温度升高，马铃薯块茎形成变多，膨大速度减缓，对马铃薯产量有一定影响[4]。

马铃薯植株生长期的降水量与产量的相关性较强，降水是影响植株生长期的关键气象因子，尤其是在张北县，由于块茎形成需水量较多，为整个生育期的30%，张家口地区降水量明显偏少，易出现“卡脖旱”，所以要加强灌溉，满足块茎形成期的水分需求。

结薯期主要集中在7—8 月，气温地温偏高，尤其是块茎膨大期最高气温25℃以上会造成茎叶生长缓慢，结薯延迟，要通过灌溉降低土温，抑制高温带来的不利影响。张家口地区进入“七上八下”主汛期，降水集中，期间马铃薯淀粉积累期所需水分仅为30～45 mm，水分较多会影响淀粉积累造成块茎腐烂。

张家口地区马铃薯生长期内高温干旱、霜冻、连阴雨等气象灾害均对马铃薯的生长发育产生影响。

通过分析张家口地区马铃薯生长期气象特征，确定张家口坝上地区马铃薯种植面积较大的典型县生长期气象服务重点，如根据10 cm 地温及气温分析播种期的适宜范围，出苗后进行终霜预报，结薯期进行高温干旱预测预警等，为张家口地区马铃薯的种植提供更精细化的气象保障服务。