马铃薯与水资源

农业面临着双重挑战:在为世界不断增长的人口生产足够粮食的同时,减少其对地球淡水资源的使用比例。马铃薯可以提供帮助...

要点

每公升水所产生的卡路里(千卡)
大米
小麦
玉米
马铃薯

农业必须大幅提高其每单位用水量的产量。

与任何其他主要作物相比,马铃薯每单位用水量生产的粮食更多。

与水稻、小麦和玉米相比,马铃薯使用同样数量的水所生产的膳食能量更多。

根据马铃薯生长周期的具体阶段确定用水时间和灌溉水深有助于减少用水量。

在过去的一个世纪里,人类淡水使用量的增长速度是人口增长速度的两倍以上。据估计,现在每年供人类使用的汲水量为3830立方公里(即3830万亿公升),其中农业部门所占份额最大,约70%。

但农业对水的需求从长远来看是不可持续的。面对城市和工业用户的激烈竞争,以及越来越多的证据表明人类对水的使用正在危及地球生态系统的效率,该部门必须大幅提高其单位用水量的产量。

“营养生产力”

与任何其他主要作物相比,马铃薯在有效用水方面优势明显,每单位用水量生产的粮食更多。与花生、洋葱和胡萝卜一样,其“营养生产力”特别高:耕作时使用一立方米的水,马铃薯可生产5600卡路里(千卡)膳食能量,而玉米为3860,小麦为2300,但大米仅为2000。使用同样数量的水,马铃薯可产出蛋白质150克,是小麦和玉米的两倍;产出钙540毫克,是小麦的两倍,大米的四倍。

增加马铃薯在膳食中的比例将会减轻对水资源的压力。目前,生产发达国家按普通膳食结构所消费的食品,特别是动物产品,需水量大约为人均每天4000公升(例如,生产1公斤使用粮食育肥的牛肉需要大约13000至15000公升的水)。但是最近的一项研究估计,以马铃薯、花生、洋葱和胡萝卜为基础的均衡饮食结构对水的需求仅为人均每天1000公升。

虽然以马铃薯为基础的膳食结构是不现实的 – 需要4公斤马铃薯来满足人均每日能量和蛋白质需求 – 但是增加马铃薯加工产品和提高从马铃薯中提取的养分的消费量成为满足营养需要的有效用水手段。

马铃薯对水的需求

现代马铃薯品种对土壤缺水很敏感并需要频繁进行浅层灌溉。生长期在120至150天的马铃薯作物通常耗用500至700毫米的水,生长期内全部土壤水分损耗50%以上会导致产量下降。

为了减少马铃薯的用水需求,科学家们正在开发具有很长根系的耐旱品种。在现代商业品种的栽培中,通过针对马铃薯生长周期的具体阶段确定用水时间和灌溉水深可以实现大幅节水。

虽然作物在营养生长初期对缺水不太敏感,但总的来说,在生长的中期和后期 - 匐枝繁殖及块茎形成和膨大期间 - 缺水将会降低产量。实现节水的另一个方法是在接近成熟期时允许较高的水分消耗,这样做可以使作物将储存在根区的水分用尽,这个办法也有助于加速成熟并增加干物质含量。

对一些品种而言,灌溉的效果在其块茎膨大初期比较明显,但是对其它品种来说则在块茎膨大后期更为有效。与块茎数量多的品种相比,块茎少的品种通常受缺水影响不大。

虽然应维持土壤相对较高的水分含量来最大限度地增加产量,但是频繁的灌溉相对较冷的水可能会使土壤温度降至低于块茎形成的最佳值(15-18oC),从而影响产量。此外,潮湿和粘重土壤会造成土壤通气性问题。

最常见的马铃薯灌溉方法采用沟灌或喷灌系统。沟灌的用水效率相对较低,适用于供水充足的地方。在缺水,特别是土壤持水力低的地区最好采用喷灌或滴灌。

块茎质量和产量

供水和灌溉时间安排对块茎质量有着重要影响 - 频繁灌溉可减少块茎畸形。在产量形成初期,缺水会增加纺锤形块茎(与圆形品种相比,这种情况在椭圆形品种中更为明显),当随后进行灌溉时,可能会导致块茎开裂或块茎“黑心”。

采用良好的农业规范,包括必要时进行灌溉,温带和亚热带气候条件下的作物约120天可以每公顷产出25至40吨的新鲜块茎。

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本情况说明以粮农组织土地及水资源司提供的信息为基础。