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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
关键词:安顺市播种期日照时数

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。

表4 播种期调整前后安顺山药主要生育期Tab.4 Growth periods of Anshun yam before and after the adjustment ofsowing date

5.3 增加山药攀爬架高度,充分利用光能资源

山药喜光,由于安顺市光能资源偏少,一定程度上影响了山药的光合作用,特别是山药块茎膨大盛期,由于地上部茎叶繁茂,群体叶层互相遮阴,光照强度较弱、时间不长,往往不能满足山药高产的需要。因此,可适当提高山药架的高度,利于通风透光和增加植株受光面积,有效提高光能利用率。

参考文献

[1] 神农本草(第一版)[M].北京:中医古籍出版社,19:49.

[2] 杭悦宇,周太炎,丁志遵,等.山药类中药的氨基酸和微量元素的分析[J].中药通报,1988,13(7),37:39.

[3] 国家药典委员会.中国药典一部[M].北京:化学工业出版社,1985.附录21.

[4] 王绍美,吴秀章.安顺山药营养成分分析[J].山地农业生物学报,2001,20(3):191-195.

[5] 黄再发,郑大明,向立忠.铜仁地区山药的生物学特性及栽培技术[J].贵州农业科学,2009,37(9):82-83.

[6] 赵冰.安顺山药栽培新技术[M].北京:金盾出版社,2010.

[7] 张发春,赵庆云,彭凤梅,等.不同山药地方品种的特征特性分析[J].种子,2001(3):55-55.

[8] 詹沛刚,肖俊.安顺山药适宜播种期的农业气象指标[J].贵州农业科学,2015(3):155-158.

[9] 葛鑫,陆纪元,谢吉先,等.肥料运筹对安顺山药膨大及产量的影响[J].长江蔬菜,1997(4):29-31.

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