基于灰色关联分析的朔州市马铃薯产量影响因素研究

1 资料

本研究选用的朔州市 6 个马铃薯种植产地朔州市所辖县区朔城区、平鲁区、右玉县、怀仁市、应县和山阴县，历年马铃薯总产量资料来源于《山西统计年鉴》。

气象资料为朔州市 6 个气象观测站 2006-2023 年的逐日气象资料，包括日平 均气温、日降水量、日照时数、日平均最高气温、日平均最低气温、日平均风速等由山西省信息中心提供。

1.1 发育期资料的处理

结合基于细网格的山西省马铃薯种植气候区划（徐玲玲等，2018），将马铃薯的生育期简单划分为 4 个发育时段：5 月上旬至 6 月上旬为发芽期， 6 月中旬至 6 月下旬为幼苗期，7 月上旬至 8 月上旬为块茎形成、增长期（结薯期），8 月中旬至9 月上旬为淀粉积累期。

1.2 气象资料的处理

不同发育期的平均气温 T、平均最高气温 Tmax 、平均最低气温Tmin 、平均风速Ws 为不同发育期逐日气象要素的平均值，、降水量P、日照时数R 为对应时期的累加值。

2 研究方法

灰关联分析是通过确定参考数据列和若干个比较数据列的集合形状相似程 度来判断其联系是否紧密。在系统发展过程中，若两个因素变化的趋势具有一 致性，即同步变化程度较高，即可谓二者关联程度较高；反之，则较低。因此，灰色关联分析方法，是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，作为衡 量因素间关联程度的一种方法。该方法的优点就是对样本量大小和规律限制较低，计算量较小，使用方便。

3 结果与分析

（1）马铃薯在发芽期 5 月上旬至 6 月上旬，产量值与平均风速、平均最高气温相关性较好。平均最高气温是影响发芽期的关键因素，而风速主要通过调节土壤微环境间接发挥作用。高温可能引发种薯脱水获病害（如软腐病）；风速通 过改变蒸散量和土壤微气候，间接影响土壤温度和湿度。实际生产中需结合两者数据，优化播种时间和田间管理，以缩短发芽期并提高出苗率。

（2）6 月中旬至 6 月下旬幼苗期关联度较高的是日照时数和平均最高气温。 两个因素共同决定了马铃薯幼苗期的生长效率，通过调控光合作用、蒸腾作用、 养分积累等生理过程，直接或间接影响幼苗的发育速度、健壮程度及抗逆性。高 温胁迫有一定的负面影响，高温加速水分流失，若土壤水分不足，会导致萎蔫。长日照与高温作用下，茎叶生长过旺，根系弱，易倒伏，叶片灼伤，蒸腾过度，幼苗萎蔫。生产管理中建议避开持续高温期，趁机或早秋种植更利于幼苗生长。

（3）马铃薯结薯期（块茎形成与膨大阶段）需要控制茎叶生长，重点将光合产物转移到匍匐茎中，促进薯块的快速生长，马铃薯 80% 的产量就来自于这个时期，对温度和风速较为敏感，两者通过影响光合作用、蒸腾作用、土壤温湿度及养分运输等，直接或间接调控块茎的产量和品质。平均气温过低，块茎形成缓 慢，淀粉合成受阻，易产生畸形薯；高温胁迫块茎膨大受抑制，呼吸消耗增加，淀粉向糖转化（导致还原糖积累，影响加工品质），并严重抑制块茎生长，夜间呼吸消耗加大，降低净光合产物积累，甚至导致“ 热休眠” （停止结薯）。

（4）淀粉积累期是植物在生长过程中，决定产量和品质的关键阶段，此时期平均气温和日照时数直接影响光合效率、酶活性及干物质分配，进而影响淀粉 合成与积累。这一过程对于植物的生长和发育至关重要，尤其是在种子和块茎的成熟过程中。从表 4 中可以了解到相关性最高的是平均气温和日照时数，高温胁 迫下呼吸作用增强，消耗光合产物，淀粉转化率下降，淀粉合成关键酶失活，块 茎停止膨大，会明显降低马铃薯块茎中总淀粉的含量，导致马铃薯产量减低、品 质变差，这与前人的研究成果是一致的。充足的日照可以促进光合作用，增加可 溶性糖的生成，从而有利于淀粉的积累。在农业生产中，应维持低温、强光环境，减少呼吸消耗，最大化淀粉合成。

4 结论

（1）对朔州 6 个马铃薯主产区 2006-2023 年气候因子和马铃薯年产量的关 联度分析结果表明，马铃薯产量和气候因子（日平均气温、日平均风速、日照时 数、日最高气温、日最低气温）存在一定相关性。通过灰色关联分析法结果表明：在发芽期和结薯期相关性最好的是日平均风速，幼苗期主要影响气候因子是日照时数，淀粉积累期是日平均气温。发芽期适度风速能促进土壤表面空气流通，降低田间湿度，减少种薯腐烂风险，帮助调节土壤温度，避免局部过热（如高温天气时），强风会加速水分蒸发，导致种薯周围土壤干燥，延迟发芽；风速 通过改变蒸散量和土壤微气候，间接影响土壤温度和湿度。幼苗期长日照与高温作用会导致茎叶生长过旺，根系弱，易倒伏，叶片灼伤，蒸腾过度，幼苗萎蔫。

（2）从地理分布来看，朔城区马铃薯产量与幼苗期平均最低气温关联度最大，平鲁区马铃薯产量与淀粉积累期降水量关联度最大，山阴县产量与淀粉积累 期日照时数关联度最大，右玉县、应县、怀仁市马铃薯产量均与淀粉积累期平均 气温关联度最大。统计表中各气候因子的出现频率可以发现，出现次数最多的是温度类气候因子，表明温度类气候因子是影响朔州马铃薯产量的主要气候因子。 其中，平均气温是影响右玉、应县、怀仁市产量的主要气候因子，朔城区为最低气温。对比4 个物候期的重要程度，发现幼苗期关联度排第一出现 1 次，淀粉积累期出现 5 次，因此，影响朔州马铃薯产量最重要的物候期为淀粉积累期，其次为幼苗期。

参考文献

[1]赵丙秀，董宁.基于 WOA-BP 神经网络下马铃薯产量预测分析模型[J].农机化研究，2024，46（03）：47-51.

[2]杨淑华，刘洁莉，梁进秋，等.基于 BP 神经网络的马铃薯气候产量预报模型[J].农学学报，2017，7（04）：29-33.

[3]张斌斌.基于无人机遥感影像的马铃薯长势监测及产量估测研究[D].东北农业大学，2023.