庫倫旗氣候條件對玉米產(chǎn)量的影響

高薔 崔萌

摘要 ? ?選取1981—2010年庫倫旗玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)和相應年度5月上旬至9月下旬對應時期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、平均風速和日照時數(shù)7個要素，把玉米的整個生長過程分為播種期 、幼苗期、拔節(jié)期和乳熟期4個階段，并把氣象資料作相應時段的處理，然后利用相關(guān)系數(shù)分析方法，選取各生育期對玉米產(chǎn)量影響最為關(guān)鍵的因子進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，影響庫倫旗玉米產(chǎn)量最大的因素是干旱，影響最大的氣象要素為拔節(jié)期平均風速、播種期平均風速、乳熟期最低氣溫。

關(guān)鍵詞 ? ?玉米;氣候條件;產(chǎn)量;內(nèi)蒙古庫倫

中圖分類號 ? ?S513;S162.5 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）13-0022-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

玉米是禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参铮哂胸S富的營養(yǎng)價值和飼用價值，是全世界總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，其種植面積和總產(chǎn)量僅次于水稻和小麥，全世界有70個國家每年玉米種植面積在10萬hm2以上。玉米能適應多種生態(tài)條件，從濕潤多雨到半干旱氣候、從冷涼到高溫氣候條件都可以種植玉米[1]。

庫倫旗是內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市下轄的一個旗，地處東經(jīng)121°09′～122°21′、北緯42°21′～43°14′，位于燕山北部山地向科爾沁沙地過渡地段，屬溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫7.5 ℃，年平均降水量397.8 mm，年平均無霜期為171.2 d，年平均日照時數(shù)3 014.7 h，年平均風速3.7 m/s，氣候適宜玉米生長。

玉米是庫倫旗主要的糧食作物和重要的飼料作物，全旗玉米種植面積占總種植面積的70%以上;調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)和氣象、品種與種子是當前繼栽培管理技術(shù)水平之后制約中國玉米產(chǎn)量潛力實現(xiàn)的第二和第三大類限制因素[2]，大量的科學試驗和生產(chǎn)實踐證明，玉米產(chǎn)量與生長季節(jié)的氣象條件密切相關(guān)，基于氣象數(shù)據(jù)對玉米產(chǎn)量預測有著較高的準確率[3-5]，開展庫倫旗氣候條件對玉米產(chǎn)量的影響分析，對指導品種資源的科學布局、提高氣候資源利用效率、規(guī)避氣象災害風險及未來發(fā)展玉米生產(chǎn)、實現(xiàn)玉米增產(chǎn)具有重要作用[6]。

1 ? ?資料與方法

1.1 ? ?資料來源

玉米單產(chǎn)資料選取庫倫旗統(tǒng)計局1981—2010年庫倫旗年鑒玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)，氣象資料選取庫倫旗氣象局相應年度5月上旬至9月下旬對應時期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、平均風速和日照時數(shù)7個要素。

1.2 ? ?分析方法

根據(jù)玉米整個生育期的生長特性，把玉米的整個生長過程分為播種期（5月上旬至5月中旬）、幼苗期（5月下旬至6月中旬）、拔節(jié)期（6月下旬至8月下旬）和乳熟期（9月上旬至9月下旬）4個階段，并把氣象資料作相應時段的處理，然后利用相關(guān)系數(shù)分析方法，選取各生育期對玉米產(chǎn)量影響最為關(guān)鍵的因子進行統(tǒng)計分析，最后確定對玉米產(chǎn)量影響的主要因子。應用逐步回歸方法，確定氣象因子對玉米產(chǎn)量所產(chǎn)生的綜合影響。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?玉米單產(chǎn)與氣象因子相關(guān)系數(shù)

由表1可以看出，拔節(jié)期平均風速與玉米單產(chǎn)相關(guān)系數(shù)最大，為-0.490 3，呈負相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)效果顯著，通過了0.01的置信度檢驗;其余變量播種期平均風速，拔節(jié)期平均最高氣溫、日照時數(shù)，乳熟期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、日照時數(shù)等與玉米單產(chǎn)相關(guān)性也比較大。

2.2 ? ?溫度對玉米產(chǎn)量的影響

在水分和日照充足的條件下，對玉米產(chǎn)量影響最大的因素為溫度。由表1可以看出，玉米生長每一階段對氣溫的需求是不同的，溫度過高或過低都會影響玉米的產(chǎn)量。其中播種期和乳熟期的平均最低氣溫對玉米產(chǎn)量的影響較大，且均呈正相關(guān)關(guān)系。說明在幼苗初期，最低氣溫高有利于苗期的生長發(fā)育，根系生長較快、健壯，苗期營養(yǎng)充足，為玉米產(chǎn)量的增加打下了良好的基礎(chǔ)。乳熟期適宜的日平均氣溫為22～24 ℃，氣溫低于16 ℃時玉米的光合作用強度會降低，淀粉酶的活性受到抑制，影響籽粒淀粉合成、運輸與積累，導致千粒重降低，嚴重影響產(chǎn)量。幼苗期和拔節(jié)期的平均最高氣溫對玉米產(chǎn)量影響較大，且為負相關(guān)，說明幼苗期和拔節(jié)期對最高溫度敏感性較大，平均最高溫度越低，對玉米高產(chǎn)越有利。拔節(jié)至抽雄期溫度過高，會使玉米穗分化期縮短，分化的小穗和小花數(shù)目減少;抽雄至授粉階段溫度超過32 ℃、空氣相對濕度低于50%時，玉米雄穗不能抽出，或者花粉迅速干癟而喪失生命力，造成禿頂、缺粒，嚴重影響產(chǎn)量。

2.3 ? ?降水對玉米產(chǎn)量的影響

玉米是禾本科作物，生長發(fā)育又處在較高溫度時期，所以它是一種需水量較多的作物[7]。其整個生育期需水量為350～400 mm[8]，并且在不同的生育期對水分的需求和敏感性不同，基本為生育前期需水少、中期需水多、后期需水少的特點。1981—2010年庫倫旗玉米生育期內(nèi)平均降水量為338.9 mm，庫倫旗又屬“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”地區(qū)，全旗水澆地面積不足10%，降水量的多少直接關(guān)系到全旗玉米的產(chǎn)量。由表1可以看出，拔節(jié)期降水量與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，而乳熟期降水與產(chǎn)量呈負相關(guān)關(guān)系。說明玉米拔節(jié)以后，氣溫高，蒸騰量加大，對水分的要求增大，此時玉米植株進入營養(yǎng)生長和生殖生長的關(guān)鍵階段，此時期缺水，會致使果穗數(shù)量少、籽粒減少，對產(chǎn)量影響非常大;而在玉米生長后期，根系的活性減弱，降水多會導致玉米根系損傷，使玉米發(fā)生倒伏，嚴重影響其品質(zhì)和產(chǎn)量。

2.4 ? ?平均風速對玉米產(chǎn)量的影響

由表1可以看出，所有氣象指標中平均風速在播種期和拔節(jié)期對玉米產(chǎn)量影響相關(guān)性是最大的，且整個發(fā)育期內(nèi)平均風速對產(chǎn)量的影響均為負相關(guān)。在播種期，玉米幼苗較弱，根系不發(fā)達，平均風速大會使得玉米幼苗發(fā)生倒伏甚至死亡，嚴重影響玉米產(chǎn)量;而在拔節(jié)期，玉米需水量增大，風速大會加大作物的蒸散量，尤其在庫倫旗，降水量本身已不能夠滿足玉米的需水量，蒸散量增大會加劇玉米拔節(jié)期干旱程度，影響玉米在生長關(guān)鍵期營養(yǎng)的輸送和生長發(fā)育，嚴重影響玉米產(chǎn)量[9]。

2.5 ? ?日照時數(shù)對玉米產(chǎn)量的影響

玉米是短日照作物，一般來說，縮短日照時間可以加速植株發(fā)育，使穗原基提前分化;反之則延遲發(fā)育，日照時間過長會使玉米營養(yǎng)生長旺盛，影響其開花授粉。由表1可以看出，玉米產(chǎn)量與播種期、拔節(jié)期、乳熟期日照時數(shù)均呈負相關(guān)關(guān)系，尤以拔節(jié)期為甚。以庫倫旗光照資源來看，日照條件完全滿足玉米生長發(fā)育的適宜時長，但由于日照時數(shù)越長，光能輻射量越多，使得玉米蒸散量、土壤水分蒸發(fā)量增大，而庫倫地區(qū)水分不足，會加劇玉米的干旱程度，嚴重影響玉米產(chǎn)量。

2.6 ? ?氣象因子對玉米產(chǎn)量的綜合影響

從表1可以看出，播種期平均風速和拔節(jié)期平均最高氣溫、平均風速、日照時數(shù)及乳熟期平均氣溫、平均最低溫度、降水量是影響整個發(fā)育期內(nèi)玉米產(chǎn)量的7個關(guān)鍵因素，各氣象條件之間存在著相互作用。因此，利用逐步回歸分析方法，確定氣象因子對玉米產(chǎn)量所產(chǎn)生的綜合影響。

由表2、表3可以看出，模型3使用拔節(jié)期平均風速、播種期平均風速、乳熟期最低氣溫3個變量對玉米產(chǎn)量模擬較好，且每個因子均通過α=0.05的顯著性檢驗，故庫倫旗玉米產(chǎn)量綜合影響模型為：

Y=661.635-212.150X1-75.365X2+45.851X3

式中，Y為玉米產(chǎn)量，X1為拔節(jié)期平均風速，X2為播種期平均風速，X3為乳熟期最低氣溫。

應用該模型對庫倫旗1981—2010年玉米產(chǎn)量進行模擬，模擬結(jié)果顯示，模擬值與實際值之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系（置信區(qū)間0.01），相關(guān)系數(shù)為0.699，故該模型模擬玉米產(chǎn)量較好。

3 ? ?結(jié)論與討論

分析結(jié)果表明，影響庫倫旗玉米產(chǎn)量最大的因素是干旱。庫倫旗年降水量不能夠滿足玉米生長發(fā)育最適需水量，加之庫倫旗絕大部分地塊無灌溉條件，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯，故在玉米易出現(xiàn)春旱和需水量最多的時期（播種期、拔節(jié)期）平均風速大、日照時數(shù)多和平均最高氣溫高等增大作物蒸散量及土壤水分蒸發(fā)量的因素對玉米產(chǎn)量形成均起負作用且影響很大;而播種期和乳熟期的平均最低氣溫對玉米產(chǎn)量影響較大，最低氣溫高有利于苗期的生長發(fā)育及后期干物質(zhì)的積累;整個發(fā)育期平均風速與產(chǎn)量均呈負相關(guān)關(guān)系，且所有發(fā)育階段中幼苗期的氣象條件是最適宜玉米生長的。影響玉米產(chǎn)量高低的綜合因子為拔節(jié)期平均風速、播種期平均風速、乳熟期最低氣溫。本文所用技術(shù)及方法仍比較單一且有許多不足之處，仍需進一步完善，有待進一步研究討論。

4 ? ?參考文獻

[1] 李雪冰.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)玉米種植氣候條件分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2016，6（9）：31-32.

[2] 王崇桃，李少昆.玉米生產(chǎn)限制因素評估與技術(shù)優(yōu)先序[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2010，43（6）：1136-1146.

[3] 魏瑞江，宋迎波，王鑫.基于氣候適宜度的玉米產(chǎn)量動態(tài)預報方法[J].應用氣象學報，2009，20（5）：622-627.

[4] 馬雅麗，王志偉，欒青，等.玉米產(chǎn)量與生態(tài)氣候因子的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（4）：565-568.

[5] DUCHON C E.Corn yield prediction using climatology[J].Journal of Climate and Applied Meteorology，1986，25（5）：581-590.

[6] 田宏偉.黃淮海地區(qū)玉米生育期農(nóng)業(yè)氣候資源分析[J].氣象與環(huán)境科學，2016，39（4）：56-61.

[7] 白美蘭，劉興漢，馮曉晶，等.內(nèi)蒙古玉米主產(chǎn)區(qū)氣候條件對產(chǎn)量的影響[J].內(nèi)蒙古氣象，2004（3）：35-37.

[8] 吳東兵，曹廣才.我國北方高寒旱地玉米的三段生長特征及其變化[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，1995（4）：7-10.

[9] 盧敏.農(nóng)業(yè)推廣學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.