一、我区中部干旱带马铃薯生产现状
马铃薯是我国分布区域广、种植面积大、种植种类多的作物，我国种植马铃薯8000万亩左右，总产量达8000多万t，约占世界总量的26%，是世界马铃薯第一生产大国。宁夏把马铃薯产业确立为区域优势特色农业战略性主导产业之一，计划发展400万亩，目前种植面积达到350万亩，总产量达到42.5万t，是宁夏第一大农作物，有助于解决贫困地区群众的基本口粮，增加贫困地区农民收入。由于土地和气候条件得天独厚，宁夏的种薯和商品薯走俏全国和中亚市场。自治区加强种薯基地建设，扩大种薯规模，带动和提升鲜薯深加工产业的规模和档次，加快优势资源向强势产业的转化，逐步建立了种薯繁育和质量控制体系，已建成西吉、原州、泾源、望远4个马铃薯脱毒中心，建设原种基地1.4万亩，一级种基地25万亩，生产原种3万多t，一级种40余万t。
从近20年来马铃薯产业的发展轨迹来看，1995年以前我区马铃薯种植面积一直在50万~70万亩徘徊，总产量仅2万~10万t。1995～2000年，面积增长到17.9万亩，产量也增长到24.9万t，2001～2003年，受严重干旱影响，面积缩减到11.3万~13.4万亩，产量降低到16.2万~22.6万t，2004~2005年，面积、产量逐渐恢复到17.6万亩和27.6万t。自2006年开始，自治区把马铃薯作为主导产业来抓，面积增长很快，达到300万亩以上，比1995年以前扩大了6倍，产量快速增长到39.0万~42.5万t，产量水平比1995年以前翻了4倍。
从历年亩产水平来看，全区马铃薯单位面积产量的增长幅度仅比1995年前的水平翻了一番，2001~2005年单产达到160kg/亩的水平，是1981~1994年平均单产水平的2.6倍，近年来回落到120kg/亩的水平，仅是1981~1994年平均单产水平的两倍。总体来看，面积增长6倍，总产增长4倍，而单产仅是原来的两倍，很不成比例，特别是自2005年以来单产水平反而比前5年下降幅度较大，回到1993~2000年的水平。问题出在哪里呢？我们认为，主要因素可归为气象因素和农业因素两方面，以气象因素为主，下面分别说明。
二、马铃薯生产中的几个重大气象问题
（一）马铃薯产量低而不稳主要受气候波动的影响
中部干旱带播种面积和总产在逐年提高，但单产年际间波动剧烈，在1981~2000年单产在波动中上升，由4000kg/hm2的水平上升至9000kg/hm2，翻了1.25番，但自21世纪初开始下降至目前的6300kg/hm2的水平；南部山区1981~2005年单产由5000kg/hm2的水平逐渐上升至13000kg/hm2，单产翻了1.6番，近5年来略下降至12000kg/hm2的水平。中部干旱带单产增产幅度比南部山区低，特别是近10年来有减产趋势，而南部山区保持在较高水平，两者差距逐步加大。近10年来中部干旱带干旱十分严重，而南部山区旱情相对较轻，两地干旱程度的差异造成单产的区域差距越来越大，中部干旱带的产量长期低而不稳，马铃薯的生长受气候条件的影响更大。
（二）气候变暖向着不利于我区马铃薯生长的方向发展
马铃薯是喜凉作物，4℃以上就可发芽，10℃～12℃幼芽生长健壮。发棵期和开花期对温度要求比较严格，适宜温度为15℃～20℃，气温偏高影响块茎形成和结薯数目，高于23℃难以形成块茎。结薯期气温为18℃～21℃、气温日较差大对块茎的生长和淀粉积累最为有利，超过21℃块茎生长受到抑制，超过25℃块茎基本停止生长，超过27℃发生次生生长，形成小薯和异形薯。
根据中英气候变化研究，未来100年宁夏气温呈继续升高趋势，到2020年、2050年，在A2排放情境下年平均气温可能分别比目前高1.4℃和2.5℃。从马铃薯本身对温度的响应来看，我区马铃薯在播种至幼苗期（4月下旬至6月中旬）、结薯中后期（8月中旬至9月下旬），气温在马铃薯适宜温度范围内，发棵期至结薯初期（6月下旬至8月上旬）是马铃薯结薯和薯块膨大最关键的时期，但气温在20℃以上，土壤温度白天在30℃以上，明显超出了马铃薯膨大需要的18℃～21℃适宜温度范围，往往造成结薯量减少，薯块小，小薯比例大，产量低，商品薯率低，品质变差。也造成薯块膨大期推迟，出现二次生长，形成异形薯、串薯等现象。
（三）春、夏季干旱频繁，旱情重，对马铃薯保苗、发棵、结薯均十分不利
马铃薯对水分的要求并不严格，全生育期需降水300～500mm，且降水的时间分配要基本均匀。尤其是马铃薯现蕾开花期需水量激增，要求保持土壤水分为田间持水量的80%，结薯期和淀粉积累初期是马铃薯的水分敏感期，降水对马铃薯气象产量的影响最大，若遇干旱可造成严重减产。
从生育期内历年逐旬土壤水分平均来看，中部干旱带全生育期土壤水分没有达到马铃薯适宜生长的土壤水分范围，马铃薯十年十旱，产量低而不稳，特别是发棵至开花阶段的块茎形成关键时期土壤湿度多年徘徊在凋萎湿度附近，超出耐旱极限，是造成该区域马铃薯经常出现缺苗断垄、死苗和绝产的根源。应对这种几乎年年水分关键期面临干旱死苗、绝产的局面，必须通过补灌度过发棵期，才能利用膨大中后期雨水的增加获得产量，但因后期土壤仍然干旱，产量水平仍难以大幅度提高，且异形薯、串薯多，商品率低。
南部山区发棵期土壤水分也低于适宜水分范围，阶段性干旱明显，尤其是6～7月份前期秋墒消耗殆尽，降水难以弥补土壤水分消耗，会形成全生育期水分亏缺最严重的低谷，虽然多年平均状况下没达到土壤凋萎湿度，但旱情严重的年份也需要通过补灌渡过难关，维持到膨大期自然降雨的降临，后期雨水基本能满足马铃薯膨大和淀粉积累。
（四）春、夏干旱持续时间逐渐延长
以土壤相对湿度<；60%、<；50%、<；40%的旬数占同时期土壤湿度总测定旬数的百分比，分别代表某年出现轻旱、中旱和重旱的持续时间占全生育期的比例。随着气候变暖，南部山区马铃薯发棵期干旱持续时间有逐年加长的趋势，作物受旱逐年加重。土壤干旱的时间由1981年的58%增加到68%，中度以上旱灾由80年代初的35.7%上升到39.2%。中部干旱带轻度、中度干旱有逐渐减轻的趋势，轻度干旱由80年代初的70%下降到45.0%，减轻明显。但重度、极重干旱发生时间并没有缩短，旱灾并没有减轻。马铃薯生长中后期旱情近30年来逐渐减轻，薯块膨大期受旱影响逐渐减轻，南部阴湿区出现秋季雨水过多，有利于马铃薯病害发生。
（五）马铃薯需水量增加，加剧了水分供需矛盾
随着气候变暖，宁夏主要作物生育期（4~9月）的作物需水量呈上升趋势，南部山区作物需水量每10年上升10mm左右，中部干旱带、引黄灌区上升趋势较弱，每10年上升量为5mm左右。1994年后作物需水量明显上升，而作物生育期的降水量却减少，特别是中部干旱带和南部山区春夏季降水量有减少的趋势，土壤水分也在减少，干旱有加剧的趋势，增大了作物水分供需的差额，作物阶段性水分亏缺矛盾进一步加重。根据预测，未来2020年、2050年，A2情景下南部山区马铃薯需水量比1961～1990年增加6.2%～15.4%，但生育期内降水量却减少5.4%～7.4%，缺水量增加9.6%～39.7%，对马铃薯的生长均十分不利。
（六）气候变暖导致山区马铃薯产量下降
宁夏春末夏初在1989年后明显增温，90年代以后相对低温年份的温度已与80年代的相对高温年份的温度相当，马铃薯生长期1994年后增温明显，但均没有超过作物生长发育的适宜温度范围。但气温变幅增大，作物适应困难。7月气温升高不利于马铃薯薯块膨大，气候变暖、春末夏初降水减少和旱情加剧不利于马铃薯产量提高。
三、马铃薯抗逆品种的选育试验研究与示范的主要目标和任务
鉴于上述气象原因导致宁夏中部干旱带马铃薯种植上面临的巨大困难，在世行GEF项目支持下，开展了气候变化背景下宁夏中部干旱带马铃薯抗逆品种的筛选试验与示范研究工作。其主要任务是开展适应气候变化的马铃薯抗逆品种选育及农技措施评价，引进优质脱毒马铃薯新品种，通过马铃薯集雨节灌新品种区域试验，从中筛选出早熟、优质、丰产、抗病、商品性好、适应干旱区集雨节灌条件下栽培的马铃薯新品种。开展不同覆膜等抗旱措施试验及马铃薯集雨节灌新品种试验，总结出适合干旱区马铃薯集雨节灌种植的新技术，探索出利用现有水源补灌的最佳栽培技术措施。开展马铃薯集雨节灌种植新技术区域试验，采用不同的覆膜集雨节灌技术，试验气候变化背景下最佳覆膜集雨节灌技术。利用田间试验数据结合英国DSSAT作物模拟模型，探讨未来气候变化情景下马铃薯品种的最佳品种参数，为马铃薯品种培育提供参考。
项目的目标是通过马铃薯新品种新技术的试验示范，筛选出适合中部干旱带种植的优质马铃薯新品种和集雨节灌种植的综合栽培技术措施，同时探索出利用现有水源补灌农田的最佳栽培技术措施，有效地提高项目区马铃薯种植的抗旱减灾能力，促进区域优势特色产业的发展，增强示范辐射带动作用，增加农民收入。
四、马铃薯抗逆品种的选育试验研究与示范主要内容
自2009年11月起，在宁夏同心县下马关镇五里墩村、刘家滩村开展旱地马铃薯抗逆品种的筛选试验与示范。通过在我区中部干旱带引进示范、推广马铃薯新品种，掌握中部干旱地区马铃薯生长发育规律、温度、水分等农业气象指标，进一步探索了马铃薯抗旱补灌技术和适期揭膜技术，两年中有效提高了马铃薯单位面积产量，增加了农民受益，开展了广泛的技术培训，促进了当地马铃薯种植，提高了当地农民对气候变化的影响认识，积极采取主动适应措施，采取项目所筛选的晚熟、抗旱、抗病虫马铃薯新品种开展了面积较大的示范，取得了显著的增产效益。
（一）旱地马铃薯抗逆品种的筛选试验
2010年，通过到北京、张家口、陕西定边调研，选择青薯168、克新1号一级种薯、克新1号原种、冀张薯5号、冀张薯8号、晋薯18号、虎头、地西V、中联红、紫花851等10个马铃薯品种，以产量高、品质优、耐旱、抗病为目的，并适当考虑热量资源的增加适合增产潜力大的中晚熟品种，在下马关五里墩干旱条件下进行品种筛选和比较试验，以筛选出气候变化背景下适合宁夏中部干旱带旱作栽培的高产、抗旱、抗病马铃薯品种。试验采用秋覆膜点种方式，设计密度2000株/亩，随机区组排列，每个品种设置3次重复，每个重复小区面积30m2为1个处理设计，行距60cm，株距40cm，每膜栽培3行，每个小区行长5m，宽6m，3道膜，栽植9行。周边设保护行，品种为虎头。
（二）旱地马铃薯高温敏感性研究
采用宁夏农技推广总站在同心预旺的分期播种试验结果，结合自动气象站的气象观测数据，研究不同时间开花的马铃薯其处于不同温度时段，通过考种结果研究开花期高温、干旱对马铃薯产量性状的影响。参试品种为虎头，播期分为7期，分别在3月20日、3月30日、4月10日、4月20日、4月30日、5月10日和5月20日，管理方式、施肥、除草均保持一致。
（三）旱地马铃薯不同栽培方式效果比较
通过在开花期设置除去地膜等方式，与正常对比，研究不同栽培方式对马铃薯产量的影响。7月中旬马铃薯开花普遍期后，设置部分处理进行揭膜、起垄培土等方式，与正常对比，研究不同栽培方式对马铃薯产量的影响。
（四）马铃薯需水规律研究
利用2009~2011年同心下马关的自动气象站观测资料和2010~2011年马铃薯试验示范结果，结合同心、固原多年气象观测数据，采用彭曼公式计算了马铃薯不同生育阶段参考作物蒸散量，参考FAO公布的马铃薯作物水分利用系数，估算了马铃薯不同生育阶段的需水量。采用土壤水分观测数据，利用农田土壤水分平衡方程估算了马铃薯不同生育阶段实际耗水量，结合马铃薯需水量求算了各个生育阶段水分亏缺量和满足率，结合多年气象资料估算了马铃薯的关键缺水时期和补灌量，为今后开展节水补灌技术找到理论依据。
（五）旱地马铃薯良种繁育高效节水补灌栽培技术示范
2010年在同心县下马关五里墩村种植秋覆膜旱地马铃薯高效节水补灌栽培技术示范田30亩，品种为克新1号原种，播种期为4月24日。开花、薯块膨大期遭遇高温、干旱天气，于7月18日按照每亩15m3进行补灌，以保证马铃薯结薯，抵御高温干旱。测产表明，示范马铃薯的平均亩产为820kg，基本达到了设计要求。如果考虑到间作枣树占用面积，理论亩产达到1200kg。
