基于DSSAT模型的未来晋北马铃薯最适播期和品种选择研究

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0187

摘要/Abstract

摘要：

选取大同市云州区作为研究区，基于DSSAT模型，在基准年和未来气候变化情景（2个CO₂浓度：450、550 μmol/mol；2个增温：1.5、2.0℃）下开展40个播期和7个温度敏感系数处理的模型模拟试验，其中认为450 μmol/mol CO₂伴随1.5℃增温、550 μmol/mol CO₂伴随2.0℃增温情景为未来最可能发生的气候变化，以此探讨未来晋北地区马铃薯最适播期以及品种耐热性的变化特征，并定量分析采取改变最适播期或改变品种措施的增产效应。结果表明：气温升高、CO₂浓度增加均使马铃薯最适播期提前，且未来最适播期变化主要源于气温的增加，其中450 μmol/mol CO₂伴随1.5℃增温、550 μmol/mol CO₂伴随2.0℃增温，最适播期分别提前4、5 d；采取最适播期管理措施后，通过改变播期将给450 μmol/mol CO₂伴随1.5℃增温、550 μmol/mol CO₂伴随2.0℃增温情景分别带来10.2%、20.7%的增产，此时的产量将比基准年产量分别增加12.3%和20.8%；采取改种温度敏感性高的品种，提高品种的耐热性，可以适当提高产量，但提高幅度有限。因此，未来晋北地区可采取播期提前或辅以培育温度敏感性高的新品种来降低未来气候变化的影响，保证马铃薯稳产高产。

关键词: 晋北地区, 马铃薯, DSSAT模型, 气候变化, 适应性对策

Abstract:

The paper aimed to explore the change characteristics of optimum sowing date and cultivar heat resistance of potato with climate change in North Shanxi based on DSSAT crop, and the yield increase effect of the optimum sowing date or optimum variety was quantitatively analyzed. The simulation experiment was designed with 40 management inputs of sowing date and 7 temperature sensitivity coefficients (TC) under baseline year and future climate change scenarios in Yunzhou of Datong City. The results showed that, in the future, the rising temperature and increase of CO₂ concentration would advance the optimum sowing date of potato, and the change of optimum sowing date was mainly due to the rising temperature. Among them, the optimal sowing date would advance 4 days and 5 days at 450 μmol/mol CO₂ with 1.5℃ warming and 550 μmol/mol CO₂ with 2.0℃ warming, respectively. Adopting the management of optimum sowing date could mitigate climatic negative effects and was in varying degrees of yield increasing effect under each climate change scenario. Among them, the potato yield would increase 10.2% and 20.7% respectively under 450 μmol/mol CO₂ with 1.5℃ warming and 550 μmol/mol CO₂ with 2.0℃ warming. Production at this time would increase the yield by 12.3% and 20.8%, respectively, over the base year. If changing the varieties with high temperature sensitivity, the heat resistance and yield could increase appropriately, but the increase was limited. Therefore, in the future, early sowing date or cultivation of new varieties with high temperature sensitivity can be adopted in northern Shanxi to reduce the adverse impact of future climate change and ensure stable and high yield of potato.

Key words: northern Shanxi Province, potato, DSSAT model, climate change, adaptability measure

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图/表 7

品种	品种遗传参数
品种	G2/[cm²/(m²·d)]	G3/[g/(m²·d)]	PD	P2	TC
紫花白	1200	22	0.9	0.7	21

表1. 模型中马铃薯品种“紫花白”的品种遗传参数

图1. 1986—2020年云州区马铃薯生长季内的平均气温(a)、总降水量(b)和总日照时数(c)变化图

图2. 云州区马铃薯块茎起始日和产量实测值与模拟值的对比结果

图3. 云州区未来不同气候情景下的马铃薯最适播期

图4. 云州区未来不改变种植措施时马铃薯的产量变化 1. TBs CO2450：基准气温450 μmol/mol CO2；2. TBsCO2550：基准气温550 μmol/mol CO2；3. T+1.5CO2Bs：1.5℃升温基准CO2浓度；4. T+1.5CO2450：1.5℃升温450 μmol/mol CO2；5. T+1.5 CO2550：1.5℃升温550 μmol/mol CO2；6. T+2CO2Bs：2℃升温基准CO2浓度；7. T+2CO2450：2℃升温450 μmol/mol CO2；8. T+2CO2550：2℃升温550 μmol/mol CO2。下同。

图5. 云州区未来马铃薯采取最适播期后的产量增幅

图6. 云州区改变品种温度敏感系数后的马铃薯产量

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