湖南不同區域花生氣候生產潛力評價

王昭靜+柳帥+王建國+李林

摘 要：

以大籽品種（湘花2008）和小籽品種（湘農小花生）為試材，分別在湖南4個花生主產區的邵陽、邵東、道縣和麻陽開展調查、試驗，利用當地花生生育期內總太陽輻射量、降水量、蒸發量、溫度為依據，初步對湖南不同區域花生氣候生產潛力進行估算。結果表明，大籽花生氣候生產潛力顯著高于小籽花生。影響湖南花生產量的限制生態因子在播種～出苗期、苗期和莢果發育期主要是溫度因子;花期水分因子是湘中南和湘西北花生產量的主要限制條件。各花生主產區氣候生產潛力利用率較低，其中道縣和麻陽的花生實際產量均低于氣候生產潛力的30%。湖南花生產量具有很大的上升空間，這為高產品種繁育和高產高效栽培技術的推廣提供了理論依據。

關鍵詞：花生;生態因子;氣候生產潛力;光溫;水分

中圖分類號：S565.201 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2015）06-0026-05

Evaluation on Peanut Climate Production Potential

in Different Regions of Hunan

Wang Zhaojing1，Liu Shuai2，Wang Jianguo2，Li Lin2*

（1. Orient Science & Technology College of Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;

2. Institute of Upland Crops， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）

Abstract With large seed variety （Xianghua 2008） and small seed variety （Hunan agriculture floret born） as materials，using the data of total solar radiation，rainfall，evaporation capacity，temperature， the peanut climate production potential was estimated at 4 major peanut planting areas in Hunan Province （Shaoyang，Shaodong，Dao and Mayang County）.The results showed that the climate production potential of large seed peanut was significantly higher than that of small seed one. The main restriction eco-factor of peanut yield was temperature at sowing to seedling， seedling and pod development stages. At flowering stage，the main restriction eco-factor of peanut yield was water in south central and northwest of Hunan Province. The climate production potential use ratios were very low. The actual peanut yield was less than 30% of climate production potential both in Dao and Mayang County. Hunan peanut yield had very big rise space，which provided a theoretical basis for high yield variety breeding and high yield cultivation techniques.

Key words Peanut; Ecological factor; Climate production potential; Light and temperature; Moisture

氣候生產潛力是指當其它條件（如土壤養分、二氧化碳等）處于最適狀況時，充分利用光、溫、水、熱資源，單位面積土地上可能獲得的最高生物學產量或農業產量[1～3]。近年來，國內外對氣候生產潛力的研究已經取得大量成果[4～13]。當前，應用比較成熟的模型有Thornthwaite Memorial[14]、AEZ[15]、Miami[16]、環境因子逐步訂正方法[17]等，這為本研究提供了相關理論基礎。

農業氣候生產潛力是評價農業氣候資源的判據之一，其大小取決于光、溫、水三要素的數量及其相互配合協調的程度[18～20]。目前，很多國內外學者利用環境因子逐步修訂方法，估算出某種影響因子在最適宜條件下的作物氣候生產潛力。景元書等[21]利用層次遞減法估算出江西鷹潭地區當地的花生氣候生產潛力為6 450 kg/hm2。李全勝等[22]研究發現，杭州市早稻的光溫條件在生長發育、產量形成期間比晚稻穩定。呂新等[23]估算了新疆石河子地區棉花生產潛力，認為水分是該地區產量主要限制因子，適當早播可以提高北疆的棉田生產。

花生是一種對氣候生態適應性較強的作物，其產量與溫度、光照、降水、災害等環境因子有著密切關系。盡管前人對不同地區、不同作物的氣候生產潛力進行了深入的研究，但是目前關于花生氣候生產潛力的研究較為少見，特別是建立適用于湖南大、小籽花生氣候生產潛力的模型極為罕見。因此，利用模型準確估算、評價湖南不同產區花生氣候生產潛力對提高土地生產力水平、指導農業生產具有極其重要的現實意義。endprint

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

本試驗在湖南4個花生主要種植區域的4個典型示范縣（邵陽、邵東、道縣和麻陽）進行，其2012年4～8月的主要氣象數據見表1。

表1 4個縣的地理位置及4～8月主要氣象數據

區域經度

（東經）緯度

（北緯）地形地勢降雨量

（mm）平均溫度

（℃）總日照時

數（h）總蒸發量

（mm）

邵陽110°59′～110°40′26°40′～27°06′湘中南丘崗區680.724.2714.4688.4

邵東111°30′～112°05′26 °50′～27°28′湘中南丘崗區791.624.1839.3812.0

麻陽109°24′～110°06′27°32′～28°01′湘西南山地區1176.324.7708.4817.1

道縣111°17′～111°56′25°09′～25°50′湘南盆地區1105.725.2693.2496.8

1.2 材料

供試花生品種為湘花2008（邵陽縣、邵東縣、道縣種植）和湘農小花生（麻陽縣種植）。

1.3 測試項目與方法

調查、記錄花生各生育時期、農藝性狀、產量。太陽總輻射量、降水量、蒸發量、日照時數、溫度等氣象指標由各個縣氣象部門提供。

1.4 氣候生產潛力

依據湖南4個花生主產區4個典型示范縣的積溫、降水量、生育期總輻射量數據，利用景元書等[21]、余定誠[24]、盧山[25]計算氣候生產潛力的方法，首次估算主要生產區花生各個生育期的光合、光溫水生產潛力，最后計算出氣候生產潛力。

1.4.1 花生光合生產潛力 假設在花生生育期內所需光照、水分、溫度都在最適宜的狀態下，花生產量直接由當地的光能資源所決定，通過光能計算所得產量值即為花生的理論產量上限。

P（f） =0.219×L×Q ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，P（f）為光合生產潛力（×104 kg/hm2，下同），L為花生的經濟系數，湘農小花生實測為0.42，湘花2008實測為0.58;Q為花生生長季的太陽總輻射通量（kJ/cm2）。

1.4.2 花生光溫生產潛力 花生的光溫生產潛力P（t）是指水分、養分及群體結構均處于最適情況下，由當地的光熱資源決定的最大氣候生產潛力，只決定于生育期的輻射和溫度。在光合生產潛力的基礎上，加入溫度對花生產量形成的影響，利用（1）式和（3）式計算得到（2）式：

P（t）=P（f）×F（t） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

本試驗研究了花生生育進程中3個關鍵時期，參考溫度對花生的影響主要分為3個階段，以湖南4大花生主產區的播種期（大約2012年4月10日）為起點，經歷播種至出苗期、苗期至開花期、開花至成熟期。一般認為花生發芽生長的起點溫度為12℃，最適生長溫度為25～30℃，高于35℃則不利于花生生長發育特別是莢果的發育。溫度訂正系數F（t）計算公式為：

F（t）=

0 ? ? ? ? ? ?t≤12℃或t≥35℃

（t-12）/（25-12） ? ? ? ? ?12℃

1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?25℃≤t<30℃

1-（t-30）/30 ? ? ? ? ? ?30℃≤t<35℃ （3）

1.4.3 花生光溫水生產潛力 將花生生長期內光照、溫度、水分影響因子都計算在內，則可以估算出花生光溫水生產潛力P（w）：P（w）=P（t）×F（w）;F（w）=R（1-c）/e×E。式中F（w）為花生生長期內，水分對光溫生產潛力的訂正系數;e為蒸散系數，取當地參考值1.14;E 為水面蒸發量，采用尹萬諾夫公式獲得;R為降水量;c為地表徑流和滲入地中的流出量占降水量的比例系數，取多年觀測平均值：0.20。若R（1-c）>E，則F（w）=1。

1.4.4 花生氣候生產潛力 最后考慮湖南地區年際災害（干旱、澇害等）發生的頻率，設定0.8為災害可能發生的幾率，則：

P（c）=0.8P（w）

1.5 數據統計與分析

采用SPSS 18.0和Microsoft Excel統計分析軟件對試驗數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同區域花生氣候生產潛力

利用光合、光溫、光溫水、氣候生產潛力模型，導入當地氣象資料數據，得到湖南花生主產區花生氣候生產潛力（表2）。光合生產潛力是一個理想數值，現實生產中很難實現。光溫生產潛力反映了溫度對農作物產量的限制。湖南花生主產區溫度和水分對邵陽和邵東花生產量的限制較大，主要原因是在花生生長季節中，每年3月底、4月、5月初溫度未達到最適溫度要求，7月、8月干旱嚴重，水分條件影響了花生產量的發揮。大籽花生品種氣候生產力明顯高于小籽花生，說明大籽花生對花生產量的提高潛力很大。道縣位于湖南省南部，光溫水資源較豐富，其氣候生產潛力比邵陽、邵東高24.03%、15.26%。endprint

表2 湖南花生主產區氣候生產潛力 ? ?（×104kg/hm2）

區域品種光合生產

潛力P（f）光溫生產

潛力P（t）光溫水生產

潛力P（w）氣候生產

潛力P（c）溫度訂正

系數F（t）水分訂

正系數

F（w）氣候變化和

自然災害

訂正系數

邵陽湘花20082.462b2.236b1.545c1.236c0.910.690.80

邵東湘花20082.734a2.481a1.663b1.330b0.910.670.80

麻陽湘農小花生1.819d1.668d1.280d1.024d0.920.770.80

道縣湘花20082.004c1.917c1.917a1.533a0.961.000.80

注：表中同列不同字母表示顯著差異（P<0.05）。

2.2 不同時期花生氣候生產潛力

由表3可知，花生各生育階段的光合、光溫、光溫水、氣候生產潛力呈遞增趨勢，最小值出現于出苗期，最大值在開花～成熟期。邵陽縣播種～出苗和花期前期溫度較低，導致此時期光溫生產潛力比光合生產潛力分別減少60.87%和25.45%，而花期～成熟期的蒸發量大于降水量，此時期光溫水生產潛力與光溫生產潛力比降低了38.43%。

表3 邵陽縣花生氣候生產潛力 ? ? ? ? ? （×104kg/hm2）

時期播種～出苗苗期～花期花期～成熟期總和

光合生產潛力0.1610.5031.7982.462

光溫生產潛力0.0630.3751.7982.236

光溫水生產潛力0.0630.3751.1071.545

氣候生產潛力0.0510.3000.8851.236

由表4可以看出，邵東縣花生在播種～出苗受溫度影響較大，光溫生產潛力減少65.35%;莢果發育成熟期受土壤干旱的影響，光溫水生產潛力減少35.36%。

表4 邵東縣花生氣候生產潛力 ? ? ? ? ? ? （×104kg/hm2）

時期播種～出苗苗期～花期花期～成熟期總和

光合生產潛力0.2020.4112.1212.734

光溫生產潛力0.0700.2912.1212.481

光溫水生產潛力0.0700.2221.3711.663

氣候生產潛力0.0560.1771.0971.330

麻陽縣花生在播種～出苗和苗期～花期受溫度影響較大，光溫生產潛力分別減少55.70%和24.41%;花期～成熟期氣候生產潛力占總氣候生產潛力的79.30%（表5）。

表5 ?麻陽縣花生氣候生產潛力 ? ? ? ? ? （×104kg/hm2）

時期播種～出苗苗期～花期花期～成熟期總和

光合生產潛力0.1580.2581.4031.819

光溫生產潛力0.0700.1951.4031.668

光溫水生產潛力0.0700.1951.0151.280

氣候生產潛力0.0560.1560.8121.024

由表6可以看出，道縣花生在播種～出苗期受溫度影響較大，光溫生產潛力下降了41.76%，其余時期受到適宜的光、溫、水資源，因而氣候生產潛力高于其它3個花生主產區。

表6 ?道縣花生氣候生產潛力 ? ? ? ? ? ? ? （×104kg/hm2）

時期播種～出苗苗期～花期花期～成熟期總和

光合生產潛力0.0910.3961.5172.004

光溫生產潛力0.0530.3471.5171.917

光溫水生產潛力0.0530.3471.5171.917

氣候生產潛力0.0420.2781.2141.533

2.3 不同區域花生氣候生產潛力與實際產量比較

從圖1可以看出，湖南花生主產區實際產量與理論產量之間存在較大差距，每個區域氣候生產潛力利用率都很低，最高的邵東花生產量只有其氣候生產潛力的40%。道縣和麻陽的氣候生產潛力利用率均低于30%?；ㄉ趦裙庹?、溫度、降雨量等時空分布不均、利用效率較低，并且受到如施肥、病蟲害、土壤、人為管理等方面的影響，極大限制了花生產量潛力的提高。但同時也表明湖南花生產量具有很大的上升空間，為高產品種繁育和高產高效栽培技術的推廣提供了理論依據。

圖1 湖南花生主產區花生氣候生產潛力

與實際產量比較

3 討論與結論

花生是一種對氣候生態適應性較強的作物，其產量與溫度、光照、降水、災害等環境因子有著密切關系。本研究分析了湖南省4個花生主產區光、溫、水、熱等氣候生態因子，發現湘南地區水熱條件優于湘西北和湘中南地區，但光照資源條件不及湘中南地區。農學和作物生物學產量構成中，光合作用所積累的干物質量高達90%～95%，光合作用是決定產量的最重要因素[26]。道縣花生產區光溫水資源較豐富，其氣候生產潛力分別比邵陽、邵東高24.03%、15.26%。

本研究結果表明，影響湖南花生產量的限制生態因子在播種～出苗、苗期和莢果發育期主要是溫度因子，苗期低溫和莢果發育期高溫對花生光溫生產潛力影響較大，水分因子在此兩個時期對花生發育的影響較小。除道縣外，其余地區花期花生生產潛力主要是受水分因子影響，此時期花生需水量增加，若降水不足則會限制花生產量的增加。有研究表明，在自然降水條件下的生產潛力很低，僅為光溫生產潛力的50%左右;而在灌溉條件下，作物的灌溉潛力有明顯增加，為光溫生產潛力的80%左右[27]。這表明，湘西北、湘中南可以實施灌溉，提高花生生長水分狀況，進一步提高光溫水生產潛力，獲得較高產量。endprint

本研究中花生主產區氣候生產潛力利用率普遍較低，最高的邵東花生實際產量僅占氣候生產潛力的40%，道縣和麻陽的氣候生產潛力利用率均低于30%，這表明湖南花生實際產量提高具有較大空間，這就為高產品種繁育和栽培技術推廣提供了理論依據。湘南地區提高產量的栽培技術措施要避開雨季、增加光照時間;湘西北和湘中南地區要獲得高產，需提高灌溉水平，提高土壤田間持水量。

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