干旱對玉米生長發育及產量的影響

趙慧琴　李武元

摘要 本文通過對壽陽縣30余年玉米生育狀況、玉米土壤水分狀況觀測資料的整理，并結合近2年的實地觀測，分析總結玉米在不同干旱程度情況下，植株生長發育狀況和成熟后玉米產量情況。結果表明，玉米從出苗至成熟，干旱使玉米植株矮化，玉米生物量指標下降，葉面積光合作用減少，玉米生育期時間延遲，最終導致玉米果穗性狀變差，玉米產量因素受到嚴重影響，造成玉米大幅度減產。通過對觀測資料和歷史資料的分析研究，得出不同程度的干旱對玉米各發育期及產量造成的影響，進而提煉出玉米干旱的風險指標，繪制玉米干旱風險區劃圖，為農業氣象災害的預報預警提供科學的依據。

關鍵詞 干旱；玉米；生長發育；產量；影響

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）13-0226-02

壽陽縣位于山西省東部，太行山西麓，縣境四面環山，中間丘陵起伏，溝壑縱橫，整個地形由東北向西南傾斜，平均海拔在1 100 m以上，屬于典型的溫帶大陸性氣候。夏季短促而涼爽，冬季漫長而寒冷，春、秋季節變化不明顯。年平均溫度為7.6 ℃，年平均降水量為475.6 mm，年平均無霜期為153 d。壽陽縣是國家級商品糧生產基地縣，全縣耕地面積達69 333.33 hm2，其中玉米種植面積達53 333.33 hm2，是壽陽縣最主要的糧食作物。壽陽縣的氣候條件（如光、熱、水、肥、氣）非常適宜玉米生長。隨著高產優質玉米品種的推廣、地膜覆蓋栽培技術的應用和種植結構調整力度的加大，壽陽縣委、縣政府在全縣開展聲勢浩大的“大玉米戰略”，取得了玉米產量的連年豐收，農民收入逐年增加。但由于壽陽縣“十年九旱”的氣候特點嚴重影響和制約了玉米產業化進程，玉米產量的高低不但對農民經濟收入具有直接的影響，而且還影響到玉米淀粉輕化工業、農區養殖業等產業的發展。為此，加強干旱對玉米生長及產量影響的研究工作迫在眉睫[1-2]。

1 干旱的危害及其區域分布

干旱是長期無降水或降水顯著偏少，造成空氣干燥、土壤缺水，從而使作物體內水分虧缺、正常生長發育受到限制，最終導致產量下降的一種氣候現象。按照土壤相對濕度干旱指標的劃分，耕作層10～20 cm的土壤相對濕度R≥60%時為無旱等級；50%≤R<60%，為輕旱等級；40%≤R<50%，為中旱等級；30%≤R<40%，為重旱等級；R<30%則為特旱。

1.1 干旱的危害

從歷史資料看，壽陽縣干旱經常發生，因而有“十年九旱”的說法，小等級的輕旱則年年發生。每年農田受旱災的面積占總耕地面積的43%，干旱造成的農業經濟損失是其他全部氣象災害總和的2倍以上。

壽陽縣干旱的發生范圍廣，少則幾個鄉鎮，多則遍及全縣；尺度大，發生中旱的頻率每年幾乎有1次，發生重旱的頻率每年有0.6次；發生特旱則在0.3～0.4次之間。干旱一年四季均可出現，春旱出現的頻率最高，其次是春夏連旱、伏旱。嚴重的干旱連季節發生，甚至達到連年干旱。干旱的連續性使干旱程度加重，損失加大。玉米是壽陽縣種植面積最大的糧食作物，因而玉米平均每年因旱成災面積占玉米總播種面積的35%左右，造成糧食減產5%～10%是常見現象，造成減產30%～50%的也時有發生，更有甚者能造成絕產[3-4]。

1.2 干旱的區域分布

壽陽縣處于溫帶干旱、半干旱氣候區，東部太行山脈在一定程度上阻礙了經由華北平原到達的夏季暖濕氣流的深入，使得常年雨水偏少，水資源儲量不豐，這就構成了壽陽縣易發生干旱的大背景。由于壽陽縣各地的地形條件不同，干旱的遲早、強度、持續時間長短均有很大差異。一般沿東北到西南的地形干旱逐漸加重，中部大于四周，西南大于東北，山地大于平川，坡梁地大于溝河地（圖1）。

2 干旱對玉米生長發育的影響

壽陽縣玉米種植分布見圖2。玉米是喜溫、喜光的短日照作物，壽陽縣的氣候條件非常適合玉米的種植。玉米的生育期內需水很多，一般需要350～500 mm，除苗期需水較少外，其余階段必須滿足水分要求才能獲得高產。據對壽陽縣30多年玉米生育狀況資料的分析得出，播種時土壤濕度應保持在60%以上；苗期需水較少，土壤濕度在55%左右即可；拔節至抽雄期需水量劇增，到抽雄至灌漿期需水量達到臨界期，要求土壤水分達到田間最大持水量的80%；灌漿乳熟期需水仍較多，進入乳熟后需水量逐漸減少，以保持在60%為宜。

2.1 干旱對玉米植株高度的影響

玉米的株高是一個動態的生長過程，從出苗開始，玉米株高生長速度呈明顯的直線上升趨勢，在吐絲期后生長速度開始減緩，在乳熟期后株高生長漸漸停止。從出苗開始，不同程度的干旱脅迫均能對玉米株高起到抑制作用。出苗期玉米植株長勢相同，后期隨著干旱脅迫時間的持續和程度的加深，玉米植株的生長速度下降，植株矮化，至拔節期較為明顯，干旱越重，持續時間越長則玉米株高下降程度愈大，植株矮化幅度加劇。

2.2 干旱對玉米發育期的影響

玉米在光照充足、溫度適宜、降水正常的情況下，各發育期之間都有相對穩定的間隔期。總結壽陽縣玉米30余年的生長發育狀況資料得出：玉米從播種至出苗，需18 d；出苗至3葉7 d；3～7葉18 d；7葉至拔節28 d；拔節至抽雄20 d；抽雄至開花2 d；開花至吐絲2 d；吐絲至乳熟24 d；乳熟至成熟30 d。在發生春旱的1998年、2001年、2003年，玉米從播種至出苗所需的天數分別為24、28、26 d，分別較正常無旱年發育期推遲了6、10、8 d；在發生伏旱的1984年、1985年、1986年，拔節至抽雄期的天數分別為31、29、30 d，分別較正常無旱年的發育期天數推遲了11、9、10 d。1984年、1985年初秋干旱少雨，乳熟至成熟期的天數為50、51 d，分別較正常無旱年的發育期天數推遲了20、21 d。1993年春夏連旱，出苗至三葉期的天數為12 d，拔節至抽雄期天數為25 d；抽雄至開花期天數為4 d，開花至吐絲期天數為5 d，分別較正常無旱年的發育期天數推遲了5、5、2、3 d。玉米生育期因旱推遲，表明玉米生長發育遲緩，株高、葉片、莖稈、生物量等各項因素都受到影響，導致玉米授粉差、結實差、產量因素降低，最終導致穗粒惡化，大幅度減產。發育期的推遲，有的還會導致成熟時間延遲，這樣在玉米還未完全成熟時就極易遭受連陰雨、低溫冷害和秋霜凍的襲擊，最終導致玉米更大幅度的減產，甚至絕收[5]。

2.3 干旱對玉米產量的影響

玉米苗期干旱，對玉米的生長有影響，但還不至于導致玉米大幅減產。玉米抽雄吐絲期是玉米全生育期需水的最高峰期，對水分特別敏感，如果在此階段能滿足玉米生長的需水要求，玉米果穗分化，正常授粉結實，玉米的產量基本穩定。但如果在此階段出現干旱，則產生“卡脖旱”，致使玉米不能正常授粉，雄穗散粉和雌穗吐絲時間不一致，果穗不發育或發育不良，導致玉米出現空稈、穗粒少、結實差、畸形穗，使玉米總的基礎物質不足，從而最終導致大幅減產或絕收，這一時期的干旱是最致命的，對玉米產量的影響是不可逆轉的。

根據玉米收獲前對不同區域、不同品種、不同種植方式的玉米田的多點抽樣調查以及對多年玉米生育狀況觀測資料的統計分析得出：玉米在這一時期的中旱會使玉米減產46%；重旱和持續干旱則會造成玉米空稈多、成穗數下降、禿尖率高、穗粒數降低、成熟度差、百粒重變小，從而使產量大大降低直至絕產。

2006年，壽陽縣西洛鎮自6月以來至7月底無一次有效降雨（“卡脖旱”），致使3 275.33 hm2農田遭受了歷史以來最重的旱災（近乎絕收）。此次旱災使65 985人受災，因災造成的直接經濟損失2 846萬元。與此相反的是，2014年玉米全生育期內降水量僅為311.7 mm，較2013年同期（494.4 mm）偏少182.7 mm，但由于降水季節分配適宜，與玉米各生育期的需水量吻合，特別是抽雄吐絲期，正值雨季高峰，降水充沛，極大地滿足了玉米需水高峰期的要求，玉米順利授粉結實，籽粒飽滿，穗大粒重，干物質積累充分，玉米不但沒有因降水量少發生干旱而減產，反倒取得了歷史以來少有的高產記錄。

3 防御玉米干旱的技術措施

不同時期、不同程度的干旱會使玉米植株生長速度變緩，導致玉米植株矮化，引起玉米葉面積減小、發育期推遲、光合作用減弱，產量因素下降，最終導致玉米果穗惡化，空稈粒少，禿尖長，秕粒多，直接導致大幅減產或絕產。研究干旱對玉米生長發育及產量的影響，就是要了解掌握干旱產生的原因、頻次、持續時間的長短、影響范圍的大小、造成災害的程度以及災害導致的損失等，進而研制出干旱風險指標，制作干旱區劃圖、數據庫，從而強化對玉米干旱的防治和控制[6]。

一是優選抗旱、耐旱玉米品種，推廣種子包衣劑、保濕劑拌種等技術，從選種、用種開始就著眼于防旱抗旱。二是在春季干旱期間，要抓住墑情最好的有利時間，搶墑播種，保墑播種（地膜覆蓋），造墑播種（浸泡玉米種，濕潤播種溝、穴等），確保玉米適時下種。三是加強田間管理，中耕培土，蓄水保墑，減少地表徑流，減少玉米蒸騰造成的水分流失。四是開展農田水利建設，減少水土流失，通過在田間地頭打造蓄水井，修建集雨窖等水利設施，截住“天上水”，利用水泵、小白龍等，采取滴灌和微灌等節水措施，尤其是在拔節、抽雄、灌漿等玉米需水高峰期要進行合理灌溉，抗旱增產。五是加大氣象為農服務力度，利用區域自動站和自動土壤水分站開展實時監控，根據降水量距平和土壤濕度干旱指數，加強玉米干旱預測預警，建立干旱災害防御機制，積極開展人工影響天氣作業，消雹增雨，為玉米等農作物提供防災減災、增產增收專業氣象保障。

4 參考文獻

[1] 杜順義，張洪濤.農村氣象防災減災手冊[M].太原：山西科學技術出版社，2009.

[2] 楊曉晨，明博，陶洪斌，等.中國東北春玉米區干旱時空分布特征及其對產量的影響[J].中國生態農業學報，2015（6）：758-767.

[3] 王連喜，邊超鈞，李琪，等.陜西省干旱變化特征及其對玉米產量的影響[J].自然災害學報，2014（6）：193-199.

[4] 紀瑞鵬，車宇勝，朱永寧，等.干旱對東北春玉米生長發育和產量的影響[J].應用生態學報，2012（11）：3021-3026.

[5] 王鵬文，戴俊英，魏云鵬.干旱脅迫對玉米產量和品質的影響研究[J].玉米科學，1999（增刊1）：102-106.

[6] 董朝陽，劉志娟，楊曉光.北方地區不同等級干旱對春玉米產量影響[J].農業工程學報，2015（11）：157-164.