青藏高原青稞品质与气象条件的关系

作     者：甘子鹏 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐海燕

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 090101[农学-作物栽培学与耕作学] 0901[农学-作物学] 

主      题：青稞品质 气象因子 气候区 综合评价 品质温度敏感性 

摘      要：农作物的生长和发育高度依赖当地的环境条件,气候变化和人类管理比如施肥会影响农作物最终产量。青稞是我国青藏高原重要的粮食作物,其品质很大程度上受气候的影响。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次报告预测,根据温室气体排放水平,二氧化碳(CO2)仍然是气候变化的主要驱动因素,而且报告对未来几十年内超过1.5℃的全球升温水平的可能性进行了新的估计,指出除非立即、迅速和大规模地减少气体排放,否则将升温限制在接近1.5℃或者甚至是2℃将是无法实现的。不同地区变暖的速度不同,北半球的高纬度和高海拔地区升温更快。青藏高原是世界上最大的高原生态系统。受全球气候变化的影响,自20世纪50年代以来,青藏高原的气候变暖速度几乎是全球平均速度的两倍。青稞是谷类作物种的佳品,具有高蛋白、高纤维、高淀粉、β-葡聚糖、植酸和低脂肪等营养品质,其品质可以帮助人体保持正氮平衡,尤其是对改善肝硬化患者的营养状况、蛋白质摄入和肝功能恢复存在显著作用,对抗癌、抗衰老、预防心血管疾病、糖尿病、提高免疫力等具有独特的生理功效。本研究从青海省、西藏自治区、甘南藏族自治州选择了67个不同地理跨度青稞种植县市作为主要研究对象。以青藏高原气候变暖为研究背景,通过大范围的空间调查,基于确定青稞品种优势种的条件下,首先对气候变化背景下气象因子和青稞品质的空间变化特征进行研究,其次对分布在不同气候区域的青稞品质进行分析,进一步研究气象因子对青稞品质的影响,最后分析气象因子与施肥对青稞产量的影响。旨在揭示气候变化后对青稞籽粒营养品质的影响,为认识全球变暖对高寒地区农牧业发展提供重要的研究资料,为稳定藏区经济提供理论支持,为保护高寒生态环境提供参考资料。得到以下结论:(1)青稞品质空间变化明显,西藏自治区“藏青2000粗蛋白和总有机碳含量在八宿县最高,β-葡聚糖和植酸含量在曲水县最高,琼结县膳食纤维含量显著高于昌都市,脂肪含量在达孜区最高,淀粉含量在洛隆县孜托镇最高。青海省“昆仑15号粗蛋白、β-葡聚糖和总有机碳含量在贵南县最高,膳食纤维含量在同仁县最高,植酸含量在同德县最高,脂肪含量在贵德县最高,淀粉含量在尖扎县最高。甘南藏族自治州“甘青6号粗蛋白和β-葡聚糖含量在夏河县最高,膳食纤维、脂肪和淀粉含量在合作市最高,植酸含量在舟曲县最高,总有机碳含量在卓尼县最高。(2)柴达木区粗蛋白含量显著高于藏南区,波密-川西区淀粉含量显著高于昌都区,柴达木区和祁连-青海湖区膳食纤维含量显著高于昌都区,β-葡聚糖含量在柴达木区和祁连-青海湖区都显著高于波密-川西区、藏南区和昌都区。说明日较差较小、降水越少、气压较高的地区有利于“柴青1号粗蛋白、膳食纤维、β-葡聚糖积累,有利于“昆仑15号膳食纤维、β-葡聚糖积累;向下短波辐射较小、降水较多、气压较高、比湿度较高的地区有利于“甘青6号和“藏青2000青稞籽实淀粉积累。对5个行政气候区进行综合评价,柴达木区的青稞“柴青1号综合营养品质最高,波密-川西区的青稞“甘青6号和“藏青2000综合营养品质最低。波密-川西区“甘青6号和“藏青2000淀粉含量是最高的,柴达木区“昆仑15号的膳食纤维和β-葡聚糖较高于其他区,昌都区“藏青2000的β-葡聚糖、膳食纤维和淀粉含量是最低的。柴达木区的青稞“柴青1号无论是单个指标还是综合评价都占有绝对优势地位,然而在区内品质表现的又各有不同。柴达木区青稞粗蛋白含量在德令哈市最高,植酸含量在都兰县最高,淀粉含量在乌兰县最高,膳食纤维含量在乌兰县和都兰县较高,脂肪含量在乌兰县和都兰县较高,总有机碳含量在德令哈市和都兰县较高。(3)海拔是影响青稞脂肪含量和产量的显著变量,青藏高原海拔较高、辐射较少、温度较低的地区脂肪含量较高,产量较低。气压是影响淀粉含量的显著变量,在海拔较低、气压较高、比湿度较高、日较差较小的高海拔地区淀粉含量较高。降水、气压、比湿度、风速是影响植酸的显著变量,植酸含量随气压、降水、风速的增加而增加,随比湿度的升高随之减少,在降水较多、气压较高、比湿度较低、风速较大的地区植酸含量较高。风速是影响总有机碳含量的显著变量,总有机碳含量随风速的增加而增加,随日较差的增加随之减少,在日较差较大、风速较小的地区总有机碳含量较低。对不同气候区青稞品质进行分析,第1气候区藏青2000粗蛋白含量和昆仑15号β-葡聚糖含量均显著高于第2气候区。温度是影响青稞品质含量的关键因素。基于气候区日较差变化,对青稞品质温度敏感性进行分析,青稞粗蛋白、淀粉、膳食纤维和β-葡聚糖含量随生长季温度升高而降低,植酸含量随生长季温度的升高而增加。出苗期最低温和拔节期最低温是影响植酸的显著变量,拔节期最低温不利于植酸含量的积累;成熟期日较差是影响膳食纤维的显著变量,开花期日较差有利于膳食纤维的积累,成熟期日较差不利于膳食