低溫凍害對(duì)馬鈴薯的影響及防御對(duì)策

夏 權(quán)

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

引言

馬鈴薯耐旱、耐瘠薄的特性使得其分布面積廣泛，其塊莖可用于食用，也可用于飼料，且營(yíng)養(yǎng)豐富，發(fā)展馬鈴薯種植對(duì)于守護(hù)糧食安全、提振經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大意義。中國(guó)是世界上馬鈴薯總產(chǎn)最多的國(guó)家，產(chǎn)量近7500萬t。位于我國(guó)西北地區(qū)、地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原交匯地帶的甘肅省，氣候冷涼，馬鈴薯種植面積占居全國(guó)第3，總產(chǎn)量全國(guó)第2，也是全國(guó)最大的脫毒馬鈴薯繁育基地，全國(guó)重要的商品薯生產(chǎn)基地和薯制品加工基地，馬鈴薯種植業(yè)已成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的主要產(chǎn)業(yè)，其中，甘肅省定西市是我國(guó)馬鈴薯3大主產(chǎn)區(qū)之一，是全國(guó)最大的脫毒種薯繁育基地，被譽(yù)為“中國(guó)馬鈴薯之鄉(xiāng)”。

馬鈴薯性喜冷涼，對(duì)溫度的適應(yīng)范圍較大，但又不耐低溫，不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)溫度的反應(yīng)也不同，其生長(zhǎng)期和貯藏期如果氣溫偏低，會(huì)遭受凍害，降低馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。關(guān)于低溫凍害對(duì)農(nóng)業(yè)方面的影響，相關(guān)學(xué)者及專家開展了大量研究，如，朱小燕等[1]總結(jié)玉林市冬種馬鈴薯種植期該市的氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)及地溫等氣候因素，分析生長(zhǎng)期內(nèi)低溫霜凍對(duì)馬鈴薯的危害，提出霜凍防御對(duì)策；莫延科等[2]研究了馬鈴薯生長(zhǎng)期氣象條件和霜凍對(duì)其產(chǎn)量的影響；郭建武等[3]分析了華北地區(qū)馬鈴薯早春凍害表現(xiàn)及形成減產(chǎn)的生理因素，提出凍害防御建議。

甘肅省干旱少雨，溫差較大，冬季寒冷，春季氣溫波動(dòng)大，秋季初霜早，因此馬鈴薯極易受到低溫凍害的影響[4]。再加上近年來極端性天氣氣候事件變化明顯，馬鈴薯受凍時(shí)有發(fā)生，如2013年4月4—6日甘肅大部分地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)的低溫冷凍天氣，受其影響，其中隴南市氣溫大幅下降6～8℃并形成降雪，導(dǎo)致早春作物馬鈴薯大面積發(fā)生凍害。本文在借鑒前人研究基礎(chǔ)上，根據(jù)馬鈴薯生長(zhǎng)特性，針對(duì)甘肅省馬鈴薯種植期間的低溫凍害影響進(jìn)行調(diào)查研究，因地制宜提出相應(yīng)凍害防御措施，減少因凍害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

1 馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)溫度的要求

馬鈴薯萌芽階段，當(dāng)日平均氣溫≥4℃時(shí)處于休眠期的塊莖會(huì)蘇醒萌發(fā)，但此時(shí)的芽部卻不能變長(zhǎng)；當(dāng)氣溫在5～7℃時(shí)，芽部會(huì)開始萌發(fā)并且伸展但速度較慢，若溫度長(zhǎng)期不能突破7℃，幼苗就會(huì)沿地平方向生長(zhǎng)，細(xì)軟不能直立，頂部則膨大為小薯，或從芽眼萌發(fā)在土壤中直接形成夢(mèng)生薯；當(dāng)溫度處于10～12℃時(shí)，幼苗生長(zhǎng)旺盛且迅速；溫度上升至18℃的階段則最適宜幼苗成長(zhǎng)；當(dāng)溫度突破36℃時(shí)，幼芽反而難以萌發(fā)，會(huì)出現(xiàn)大面積腐爛情況。

馬鈴薯莖葉發(fā)育的最佳溫度區(qū)間為17～21℃，當(dāng)溫度≤7℃或≥42℃時(shí)，莖葉的生長(zhǎng)會(huì)停滯，日均氣溫在25～27℃時(shí)，莖葉的發(fā)育將會(huì)受到抑制。馬鈴薯在7～21℃的溫度范圍內(nèi)都可生長(zhǎng)出塊莖，但最適宜的溫度為17～19℃，氣溫≥21℃時(shí)塊莖的形成速度會(huì)減緩，當(dāng)溫度在-2℃以下或29℃以上時(shí)，塊莖發(fā)育停止，會(huì)引出匍匐莖破土長(zhǎng)出變?yōu)榍o葉生長(zhǎng)。適度低溫可以使塊莖發(fā)育速度加快，高溫易導(dǎo)致塊莖二次發(fā)育，出現(xiàn)仔薯。馬鈴薯開花適宜溫度為15～17℃，≤5℃或≥38℃則不會(huì)開花?；ɡ贂?huì)在0℃左右受凍害，溫度低于-1℃則會(huì)死亡。夜間溫度在15℃以上會(huì)促進(jìn)開花結(jié)果，12℃以下會(huì)出現(xiàn)花芽但不會(huì)開花。

2 甘肅省馬鈴薯凍害形成原因

2.1 甘肅省低溫霜凍氣候特征

甘肅省位于我國(guó)西北部，為西北地區(qū)的上游，是冷空氣南下必經(jīng)之地，春秋季氣溫波動(dòng)較大，特別是冷暖空氣交替影響時(shí)段，每一次冷空氣爆發(fā)都可能帶來霜凍天氣造成低溫凍害。受境內(nèi)地形地貌影響，甘肅省內(nèi)初霜日和無霜期分別與緯度和海拔高度呈負(fù)相關(guān)，而與經(jīng)度呈現(xiàn)正相關(guān)，也就是說隨著緯度的增加和海拔高度的升高，對(duì)應(yīng)區(qū)域初霜日提前，無霜期縮短，同時(shí)隨著經(jīng)度的增加，初霜日延后，無霜期增多；終霜日與緯度和海拔高度呈現(xiàn)出正相關(guān)，與經(jīng)度呈負(fù)相關(guān)性，即隨著緯度的增加和海拔高度的上升，終霜日向后推遲，但隨著經(jīng)度的增加，終霜日出現(xiàn)日期則提前。總的看來，甘肅省北部、西部霜凍危害重于南部和東部地區(qū)[5]，高山區(qū)霜凍危害程度高于河谷川壩地帶。

甘肅省一年中各月均有可能會(huì)出現(xiàn)低溫霜凍天氣[6]。由圖1可知，甘肅省各地早霜凍平均最早出現(xiàn)日期在8月中下旬，發(fā)生在甘南高原和祁連山區(qū)，早霜凍平均最晚出現(xiàn)日期在11月，發(fā)生在隴南地區(qū)；早霜凍發(fā)生特點(diǎn)總的看是西部和北部較早、南部相對(duì)推遲，高山及甘南高原出現(xiàn)早,河谷、川壩及盆地相對(duì)較遲。晚霜凍結(jié)束時(shí)間最早出現(xiàn)在4月，發(fā)生在隴南地區(qū)，最晚結(jié)束是在7月，發(fā)生在祁連山區(qū)及甘南高原地帶；總體來看，晚霜凍結(jié)束時(shí)間以南部較早，北部和西部相對(duì)較遲，河谷、盆地及川壩結(jié)束較早，甘南高原及高山地帶相對(duì)較遲[7]。由此可以看出，甘肅省北部、西部以及高山區(qū)域早霜凍出現(xiàn)的早，同時(shí)晚霜凍結(jié)束的也較早，而且溫度下降較大，引發(fā)的低溫凍害也相對(duì)較重。從季節(jié)上看，甘肅省低溫霜凍天氣危害以春季最大，4月上中旬危害最重，期間出現(xiàn)的霜凍天氣約占一年中出現(xiàn)的總霜凍日數(shù)的80%以上，凍害危害程度其次是4月底—5月初。當(dāng)影響甘肅省的冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)，伴隨出現(xiàn)的寒潮霜凍天氣氣溫下降幅度就較大，而且低溫持續(xù)的時(shí)間也較長(zhǎng)。

2.2 馬鈴薯遭受低溫凍害的原因

馬鈴薯受凍的主要原因是持續(xù)性的低溫天氣，若同時(shí)段降水量偏少則灌溉條件差，土壤墑情不好會(huì)加劇凍害程度。另外，栽培意識(shí)不足，有早播種的情況加之播種后等待自然降雨未能及時(shí)覆蓋地膜，就不能保證地溫符合標(biāo)準(zhǔn)。播種時(shí)耕作深度淺加之整地疏懶，種薯切塊小，使用農(nóng)家肥少會(huì)加重凍害程度。如遇旱情初現(xiàn)，未播種澆水會(huì)留下凍害隱患。

3 低溫凍害對(duì)馬鈴薯的影響

馬鈴薯塊莖在儲(chǔ)藏和田間生長(zhǎng)期都會(huì)遭受凍害。受損塊莖隨溫度升高化凍后，其組織部分的顏色會(huì)逐漸變?yōu)樘曳凵?，直至成為灰色、褐色或黑色。凍傷組織開始軟化、腐爛直至水分蒸發(fā)殆盡，變?yōu)槭屹|(zhì)殘?jiān)ｍg皮部對(duì)溫度的敏感性高于薄壁細(xì)胞組織，受凍的塊莖橫切面會(huì)變?yōu)榫W(wǎng)狀壞死，壞死組合可遍布整個(gè)塊莖，也有只出現(xiàn)在受凍一側(cè)的情況。隨著冷害加重，維管束環(huán)周圍會(huì)出現(xiàn)褐黑色斑點(diǎn)，一般臍部周圍較嚴(yán)重。

馬鈴薯播種后至出苗前受凍害影響較小，塊莖在氣溫上升后會(huì)萌發(fā)，但會(huì)出現(xiàn)萌發(fā)延遲情況。出苗后，氣溫降至0～2℃，馬鈴薯地上部分極易受凍，-1℃時(shí)幼苗會(huì)受凍害，氣溫降至-2℃則出現(xiàn)葉片萎蔫縮陷的情況。隨后氣溫升高，受凍部位變?yōu)樗顡p傷，組織繼而死亡后變?yōu)楹稚?。?dāng)氣溫達(dá)到合適范圍時(shí)，莖葉會(huì)從腋芽部位重新分叉長(zhǎng)出，但氣溫降至-3℃莖葉會(huì)凍死，依據(jù)馬鈴薯生長(zhǎng)特性，只要種薯薯塊尚未死亡，萌芽可在氣溫回升后持續(xù)進(jìn)行，由此可見，馬鈴薯幼苗期低溫凍害對(duì)其產(chǎn)量有一定影響，但不會(huì)出現(xiàn)絕收，另外一些耐旱抗凍品種，其對(duì)溫度敏感性不同于其它品種，受害后恢復(fù)生長(zhǎng)速度會(huì)加快。

4 馬鈴薯凍害預(yù)防措施

4.1 增強(qiáng)抗低溫能力

根據(jù)本地氣候特點(diǎn)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，選擇抗寒能力強(qiáng)的品種。推廣種植前展開播期試驗(yàn)以確定最佳播種期，結(jié)合市場(chǎng)需求在保證經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ)上調(diào)整播種期。避開重霜期是預(yù)防馬鈴薯凍害的關(guān)鍵，選擇終霜日前20d左右播種，或在土壤地下10cm處土溫穩(wěn)定在7～8℃時(shí)播種為宜。注意田地排水系統(tǒng)的通暢性，及時(shí)清除田間積水以保持地面水位處在低水平，保證土壤通氣、透水，保證植物根系良好穿插性。霜凍或凍害發(fā)生前，用農(nóng)膜、稻草、彩條布、草簾、席子、麻袋等遮蓋物覆蓋在幼苗上或搭建小拱棚防霜防凍。在氣溫升高后，及時(shí)將覆蓋物除去，以防止溫度過高燒苗或引發(fā)病害。結(jié)合中耕除草，進(jìn)行田間培土，在霜凍或強(qiáng)冷空氣到來之前停止使用氮肥，防止植株過于柔軟導(dǎo)致抗寒能力下降。在凍害到來前1～2d，噴施植物防凍劑或施用復(fù)合生物菌肥或磷酸二氫鉀減輕凍害危害。有條件者還可追施火土肥、草木灰等熱性農(nóng)家肥，提高防凍能力。種植戶需密切關(guān)注天氣變化，在霜凍到來前1～2d放水進(jìn)溝，保持土壤濕潤(rùn)或者溝底有水。霜凍發(fā)生時(shí)(凌晨至太陽(yáng)出來前)利用噴管帶、噴灌圈或水汽彌漫機(jī)等噴水防霜。如有寒流過境，則進(jìn)行夜間熏煙，秸稈、雜草、木屑等物發(fā)煙后放置在田間過道上，布設(shè)密度為65個(gè)·hm-2。

4.2 減輕凍害影響

播種后的馬鈴薯遭遇凍害應(yīng)盡快開挖排水溝，特別是地勢(shì)較低的地塊，因?yàn)闈n水積存會(huì)導(dǎo)致薯塊腐爛，同時(shí)采取提升地溫的措施，保證植株恢復(fù)正常發(fā)育。受凍的土地板結(jié)情況較為嚴(yán)重且濕度大，會(huì)抑制馬鈴薯根系部位的活動(dòng)，此時(shí)可中耕培土輸送土壤。對(duì)還未出苗的田塊，應(yīng)觀察土壤中的種薯受凍情況，發(fā)現(xiàn)腐爛情況要立即清除重新催芽補(bǔ)種，避免缺窩影響最終產(chǎn)量。在植株已解除受凍狀態(tài)且逐步恢復(fù)生長(zhǎng)后施肥。受害較輕地塊施葉面肥，受害較重且尚未出苗的地塊追施農(nóng)家肥、尿素等，如在恢復(fù)生長(zhǎng)時(shí)用尿素150g·667m-2、磷酸二氫鉀200g·667m-2、紅糖250g·667m-2，兌水50kg·667m-2噴施，或者噴細(xì)胞分裂素等促進(jìn)植株恢復(fù)生長(zhǎng)。

4.3 防病措施

凍害過后，田間已出苗植株易患黃萎病，播種但未出苗部分易患立枯病。應(yīng)采取藥劑防治配合常規(guī)防治。可用50%多菌靈可濕性粉劑600～800倍液混合3%廣枯靈600～800倍液灌根預(yù)防；以3%中生菌素可濕性粉劑1500g·hm-2兌水900～1200kg·hm-2，或農(nóng)用鏈霉素2000倍液噴霧，預(yù)防青枯病等細(xì)菌性病害發(fā)生；用80%大生可濕性粉劑600～800倍液，或25%甲霜靈400～500倍液，預(yù)防晚疫病。

5 結(jié)語(yǔ)

甘肅省冬春季氣溫低，對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)威脅大，在防寒措施不當(dāng)?shù)那闆r下易使葉凍傷，使莖凍傷凍爛，無法結(jié)薯，造成減產(chǎn)歉收。必須抓緊做好防寒抗凍工作，才能獲得高產(chǎn)。馬鈴薯低溫凍害的預(yù)防和減災(zāi)需要種植戶和當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門緊密配合，采取積極措施展開自查自救。抓住機(jī)遇在受災(zāi)較輕地塊補(bǔ)種，同時(shí)澆透水。災(zāi)害來臨前及時(shí)覆膜以便獲得可觀產(chǎn)量。受害較重地塊，還可套種其它作物，如玉米、蔬菜，注重綜合收益，增強(qiáng)抗災(zāi)害的能力。低溫防凍措施配合田間管理，可防治病蟲害發(fā)生且養(yǎng)根壯苗。