摘要
粮食安全历来受中国各级政府高度关注。近年，为了进一步提升我国粮食安全水平，农业农村部提出将马铃薯作为继水稻、小麦和玉米之后的第四种主粮作物。马铃薯产量高，生产潜力大，对土壤质量和水肥要求低，在凉爽气候区/季节广泛分布。地膜覆盖可以显著提高马铃薯产量，生产中已经广泛应用。本文在全国尺度上，使用基于过程的 DNDC模型在雨养条件下，分别模拟了未覆膜和覆膜下马铃薯的产量，通过成本-效益分析法，给出了我国雨养覆膜马铃薯的适宜种植区，评估了覆膜马铃薯的增产潜力、水分利用效率和人均食物能量供应增加量，分析了与传统主粮（水稻、小麦和玉米）相比，覆膜马铃薯食物能量供应的潜在变化。主要研究结果如下： 1.模型能够较准确地模拟马铃薯的块茎产量。观测值与模拟值的调整后决定系数（adjusted R2）为0.81。考虑到废旧地膜回收成本，将马铃薯覆膜后净收益大于未覆膜，且达到全国马铃薯平均产量水平的地区，确定为雨养马铃薯覆膜适宜区。 2.雨养马铃薯覆膜适宜区主要分布在东北（包括黑龙江、吉林和辽宁）、西北（包括内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海和新疆）和西南（包括贵州、重庆、云南、四川和西藏）地区，且适宜区主要集中在干旱指数为0.22-0.49的区域。 3.在马铃薯覆膜适宜区内，与未覆膜相比，覆膜使马铃薯块茎干物质量从4358 kg ha–1增加至6373 kg ha–1，产量变异系数则从24%降低至15%，水分利用效率从13 kg ha–1 mm–1提高至19 kg ha–1 mm–1。 4.与未覆膜相比，覆膜使雨养马铃薯覆膜适宜区的马铃薯总生产力从3.29×1010 kg增加至4.76×1010 kg，增加率44.7%。 5.在雨养马铃薯覆膜适宜区，未覆膜马铃薯可以为全国每人每天提供60.4 kcal的食物能量，覆膜后增加至86.2 kcal，增加率42.7%。 6.在华南地区（广西、广东、福建、海南、澳门、香港和台湾），马铃薯主要种植在冬闲农田。未覆膜的马铃薯产量已经较高（平均达到4613 kg ha–1）。与不覆膜相比，覆膜马铃薯种植的经济、产量及能量效益提高不多。因此，华南地区适宜发展未覆膜冬作马铃薯种植。 7.在雨养马铃薯的覆膜适宜区，如果将当地小麦转为覆膜马铃薯，则有64%国土面积的食物能量显著增加，6%国土面积的显著降低，剩余30%国土面积的无显著变化；如果将当地玉米转为覆膜马铃薯，则有40%国土面积的食物能量显著增加，10%国土面积的显著降低，剩余50%国土面积的无显著变化；如果将当地水稻转为覆膜马铃薯，则有20%国土面积的食物能量显著增加，32%国土面积的显著降低，剩余48%国土面积的无显著变化。 总体而言，覆膜措施将极大地提高我国雨养马铃薯种植的产量水平和水分利用效率，降低马铃薯块茎产量的年际变化，有利于区域食物能量的生产和稳定。
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