万昌现代农业先导区芦笋引种的农业气候可行性

李 栋，宋善俊，孟 磊，邓中婷，曹久才，杨经博，李秋月，高国静

(1.北京市门头沟区气象局，北京 102300；2.吉林省永吉县气象局，吉林 132200；3.北京市气象探测中心，北京 100176；4.北京市气候中心，北京 100089)

0 引言

2015年，永吉县万昌、岔路河和一拉溪3镇所辖的18个村被列为吉林省长吉产业创新发展示范区万昌现代农业先导区。随着万昌现代农业先导区的确立，永吉国家现代农业示范区芦笋种植基地落地万昌镇裴家村。目前，该基地已建成高标准连栋式塑料大棚400余栋，用于有机芦笋的设施种植，设施大棚占地20多公顷，总造价超过500万元。

由于万昌有机芦笋的品种引自北京，两地存在气候差异，且本地采用的是不同于原产地的设施种植方式。万昌先导区特色农业刚刚起步不久，产业发展仍处于萌芽和探索阶段，但种植规模扩张较快、资金投入巨大。生产过程中的气象问题，成为万昌先导区有机芦笋种植业能否稳步发展的关键性因素之一。因此，分析芦笋引种的农业气候可行性，对于解决芦笋生产过程中的气象问题，保障万昌先导区有机芦笋设施种植的经济效益，促进本地特色农业的产业化发展，具有十分重要的现实意义。

芦笋为百合科、天门冬属多年生宿根性草本植物，起源于地中海东岸及小亚细亚一带，属喜温喜光植物，耐旱怕涝。芦笋对温度的适应性很强，既耐寒，又耐热，从亚寒带至亚热带均能栽培，生长期能耐35～37 ℃高温。但最适于四季分明、气候宜人的温带栽培，在长城以北种植时病虫害较轻，品质优良。在高寒地带，气温达-33 ℃，冻土层厚度达1 m时，芦笋仍可安全越冬，产量虽低但品质较好，一般认为无霜期120 d是发展芦笋种植基地的北限。万昌先导区有机芦笋设施种植示范基地位于东经125°53′19″、北纬43°42′11″附近，平均海拔高度230 m左右，所引进的品种是由北京农林科学院芦笋研发中心培育的“京绿芦1号”。“京绿芦1号”长势强，对收获期间温度范围要求较宽，起产较早，适合北方温室栽培，品种抗病能力较强，对叶枯病、根腐病、茎枯病耐病能力较强。文章通过分析 “京绿芦1号”种植区与引进品种原产地之间农业气候相似程度，以及设施引种的气候适应性问题，对万昌现代农业先导区芦笋引种的农业气候可行性进行初步讨论，旨在为当地制定芦笋设施种植产业发展规划提供参考。

1 资料方法与研究结果

1.1 种植区与引进品种原产地之间的农业气候相似度分析

万昌芦笋种植采用的是育苗移栽、设施大棚种植的方式，可以人为控制水分条件。因此，在比较永吉和北京两地气候条件时，不考虑降水量因素，重点对温度和光照条件进行分析。

文章采用吉林省永吉县气象站(站号54171)和北京市气象探测中心(站号54511)观测资料进行气候相似性分析。两地均属于温带大陆性季风气候，经度相差10°左右，纬度相差4°左右，海拔高度差在200 m左右。永吉各月气温明显低于北京同期，尤其是11月至次年3月气温相差更大，约8～13 ℃；两地各月日照时数差值相对较小。

文章除了考察两地气候要素的阶段平均值和总量值，还针对两地芦笋生育时期的差异，以及各要素在生育时段内的分配情况，选择了对芦笋引种影响最大的气候要素作为对比分析因子，深入分析永吉与北京两地的农业气候相似度。

芦笋在北京以露天种植为主，生长期为每年3月下旬至10月末；永吉万昌芦笋设施种植生长期为每年4月中旬至10月上旬。采用聚类分析方法，利用54171和54511两站2005—2015年地面观测资料，选取多年平均无霜期、气温年较差、年平均最高气温、日最高气温≥35.0 ℃多年平均日数、生长期平均气温和≥10 ℃积温、生长期日照时数、生长期空气相对湿度、休眠期(越冬期)平均地温等指标作为农业气候关键因子，根据农业气候相似理论，计算永吉和北京两地的欧氏距离[1]。

设i地为引种原地，j地为引种目的地，则两地间某气象要素k的相似距离计算公式为：

(1)

dij越小说明两地农业气候条件相似程度越高。但具体量化的指标则要结合当地农业技术人员的经验，根据作物和品种对该要素的要求进行评判。一般认为dij在0.0～0.1为基本适宜。

通过比较永吉和北京年气象条件以及两地芦笋生长期农业气象条件可知，永吉露天自然条件下引种“京绿芦1号”是不适宜的，引种存在一定风险。两地无霜期、生长期平均气温、生长期日照时数、生长期空气相对湿度、气温年较差的相似距离虽然在0.1以上但仍有一定相似度，说明这些因素对引种影响不大；而生长期≥10 ℃积温、年平均最高气温的相似距离超过0.3，说明两地芦笋生长期热量条件相似性不好，引种地万昌芦笋生长期露天的热量条件不足对引种有一定制约作用；而休眠期5～20 cm平均地温的相似距离≥1.0，相似性最差；而日最高气温≥35.0 ℃多年平均日数的相似距离较大，可以认为该条件反映出永吉夏季高温天气少，发生高温热害的风险小，对于永吉露天自然条件下引种“京绿芦1号”是利好的。

1.2 万昌先导区芦笋设施引种的气候适应性分析

以上农业气候相似距离的计算，是以地面气象观测站观测的大气候资料为背景，而永吉万昌引进“京绿芦1号”采用的是设施大棚种植的方式，有必要对设施大棚种植方式引种芦笋的农业气候适应性进行分析。

采用永吉县气象站(站号54171)和万昌芦笋大棚小气候观测站(站号JL015)两站2016—2017年观测资料，针对大气候相似程度较差、制约引种的限制性因素，选取生长期棚内外≥10 ℃积温作为指标，分析大棚引种对芦笋生长期热量条件的补偿作用；选取休眠期平均地温和极端最低地温作为指标，分析芦笋越冬安全性；选取日最高气温≥35.0 ℃年平均日数、日最高气温≥35.0 ℃最长连续日数作为指标，分析大棚引种芦笋是否会增加高温热害风险；选取生长期棚内外空气相对湿度作为指标，分析大棚引种是否会增加芦笋病害发生风险。

据有关文献[2，3]记载，芦笋越冬时，地下部分在土壤中能耐-20 ℃低温，成龄笋处在休眠期的地下部分甚至能够承受-36 ℃的低温，而芦笋的大部分根群分布在30 cm以内的耕作层内。据实地调查，万昌大棚芦笋生长期的根部覆土深度普遍在5～8 cm，秋季培土后越冬时根部普遍在地表10 cm以下。所以采用棚内小气候仪观测芦笋休眠期10 cm和20 cm地温的平均值和最低值，来分析芦笋越冬安全性。由表1可知，芦笋休眠期棚内10 cm和20 cm地温极端最低都在-20 ℃以上，基本能够满足芦笋地下部分安全越冬的需要。

据有关文献记载，芦笋生长期内，温度达到32 ℃以上时茎叶生长速度减慢，超过35 ℃植株停止生长。由表2可知，万昌设施大棚种植芦笋可使生长期热量条件不足的制约作用得到明显改善(2016、2017年棚内≥10 ℃积温达4000 ℃以上，与北京芦笋生长期积温4，585.5 ℃已比较接近)，但高温热害风险加重(棚内≥35.0℃日数明显增加)。芦笋大棚小气候监测数据显示，在通风降温措施不力情况下，万昌芦笋大棚4月中旬至9月末时常会出现35 ℃以上高温，严重时棚内温度甚至会超过50 ℃，并且1 d内高温经常会持续4～6 h甚至达到10 h。芦笋长期处于高温状态下，生长前期易导致生长受到抑制、品质下降(粗纤维含量增加、株体变细)，生长后期易导致植株早衰，影响恢复生长期的养分积累[4]。设施农业最大的问题就是高温高湿，易引发病害滋生，由表2可知，万昌设施大棚种植芦笋，生长期棚内空气相对湿度明显增大，在一定程度上加大了病害感染和爆发的风险。

表1 休眠期棚内外地温比较 ℃

表2 生长期棚内外温湿比较

2 结束语

文章通过分析永吉与北京两地露天农业气候条件相似程度、万昌先导区芦笋设施引种的气候适应性，综合讨论了万昌先导区设施大棚引种“京绿芦1号”的农业气候可行性问题，得出以下结论：

1)本地露天自然条件下引种“京绿芦1号”不适宜，引种存在一定风险，万昌先导区自然条件下的热量条件不足是露天引种的主要限制性因素；

2)以设施大棚种植的方式引种，芦笋休眠期的棚内地温基本能够满足地下部分安全越冬需要；大棚种植方式对芦笋生长期热量条件有很好的补偿作用，积温显著增加，但高温热害有所加重，生长期棚内空气相对湿度明显增大，这在一定程度上加大了芦笋病害感染和爆发的风险。

综上所述，采用设施大棚种植的方式，万昌先导区芦笋引种基本满足农业气候可行性需求。农业生产实践表明，任何作物的优良品种都是在特定生态环境下生长繁育的，都带有原产地环境条件的烙印。一个作物品种引种成功与否，是由多种生态条件综合作用的结果，在众多的生态条件中，气候条件是最基本的。而有些农业气候条件的限制和不利天气的影响往往是隐性的，有一个累积和爆发的过程。万昌先导区采用设施大棚的方式引种芦笋，在提高积温、改善热量条件，保证芦笋地下部分安全越冬，阻隔自然降水、避免芦笋生长期多雨的不利影响等的同时，也大大提高了芦笋生长期发生高温热害及棚内芦笋因长期处于高温高湿条件下造成病害感染和暴发的风险。因此建议：一是加大宣传引导力度，促使万昌先导区芦笋产业经营主体对芦笋设施种植过程中的农业气象灾害风险，引起足够重视；二是应组织相关部门技术力量，联合开展芦笋设施种植生产管理和防范农业气象灾害等的技术研发，提高专业服务(包括专业气象服务)的针对性、精细化和信息化水平，做好设施农业气象灾害监测、评估和预报服务；三是要强化技术培训和农业适用新技术的推广应用，切实提高芦笋设施种植人员生产管理、调控大棚小气候等的技术水平，从而趋利避害，科学应对农业气象灾害风险，推动万昌先导区芦笋产业持续健康发展。