東北不同區(qū)域玉米生育期對(duì)降雨量的響應(yīng)

王明亮，邵長(zhǎng)亮

（1.丹東市氣象局，遼寧 丹東 118000；2.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，北京 100081）

東北地區(qū)降雨受海陸位置和地形因素的影響，東面距海洋較近，受水汽影響較大，西面距海洋較遠(yuǎn)，受水汽影響相對(duì)較小，而且來自海洋的暖濕氣流到達(dá)長(zhǎng)白山脈和大興安嶺時(shí)受山脈阻擋，迎風(fēng)坡降水較多，背風(fēng)坡降水較少，因此形成降水量東多西少的分布，且降雨主要集中在7月中下旬至8月初。東北地區(qū)是中國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)和重要的商品糧基地，由于其地理緯度較高，積溫不足，生長(zhǎng)季熱量的年際間波動(dòng)較大，加之東北地區(qū)降水量地域間差異較大，年際間波動(dòng)亦較大，導(dǎo)致東北地區(qū)玉米極易遭受旱澇災(zāi)害[1-3]。

中國(guó)學(xué)者對(duì)農(nóng)作物的需水量問題進(jìn)行了大量研究，曹永強(qiáng)等[4]研究了 1964—2013 年近50年遼西春玉米的需水量，認(rèn)為基本呈不顯著下降趨勢(shì)；黃志剛等[5]預(yù)測(cè)，2040年松嫩平原玉米將會(huì)增加灌溉水量12.6億m3；高曉容等[3]研究表明，東北玉米4個(gè)生育階段的需水量變化不明顯，但有較大的空間差異；袁福香等[6]研究表明，吉林省不同地域降水量對(duì)玉米生長(zhǎng)需求的滿足程度不同；楊華等[7]研究顯示，春玉米生育期受溫度影響最大；崔耀平等[8]研究說明，2000—2013年黃淮海地區(qū)玉米生育期對(duì)降水變化較敏感。

東北玉米種植區(qū)大多沒有灌溉設(shè)施，多以自然降水維持玉米生長(zhǎng)發(fā)育。近年來，受氣候變化的影響，降水時(shí)空分布不均且有所變化，自然降水程度對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響需進(jìn)一步明確，以制定更為合理可行的應(yīng)對(duì)措施。本研究利用東北不同地區(qū)3個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站1997—2017年的觀測(cè)資料，分析降水量變化對(duì)玉米生育期的影響，依照玉米在降水敏感時(shí)期的變化情況，為適應(yīng)氣候變化、合理安排作物生長(zhǎng)季提供參考。

1 材料和方法

1.1 資料來源

本文資料均取自中國(guó)氣象局業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)（http://idata.cma/idata/web/data/index），選取黑龍江省嘉蔭縣農(nóng)業(yè)氣象站（經(jīng)度130°24′，緯度48°53′）1997—2017年的5—9月份、吉林省遼源市農(nóng)業(yè)氣象站（經(jīng)度125°05′，緯度 42°55′）1997—2017年的4—10月份、遼寧省朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)氣象站（經(jīng)度 120°27′，緯度 41°33′）1997—2017年4—10月份的降雨量和玉米生育期資料進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.2 分析方法

采用線性趨勢(shì)分析方法分析玉米生育期與降雨量的趨勢(shì)變化關(guān)系，即：

式中：yi為玉米生育期天數(shù)，ti為降雨量，a和b可用最小二乘法求出。

2 結(jié)果與分析

2.1 東北不同區(qū)域玉米生育期變化

由圖1可知，1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米生育期天數(shù)變化存在較大的年際差異，其中遼寧省朝陽(yáng)市玉米生育期為132 d，黑龍江省嘉蔭縣玉米生育期為119 d，吉林省遼源市玉米生育期為150 d，即東北三省玉米從出苗到成熟的生育時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣。遼寧省朝陽(yáng)市玉米苗期為52 d、穗期為23 d、花粒期為57 d；黑龍江省嘉蔭縣玉米苗期為43 d、穗期為21 d、花粒期為56 d；吉林省遼源市玉米苗期為70 d、穗期為17 d、花粒期為65 d。即苗期時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣；穗期時(shí)長(zhǎng)為遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣＞吉林省遼源市；花粒期時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣。

圖1 1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米生育期時(shí)間序列

2.2 東北不同區(qū)域玉米苗期與降雨量的關(guān)系

1997—2017年的20年間，東北不同區(qū)域玉米苗期時(shí)長(zhǎng)（出苗期到拔節(jié)期）與降雨量均呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨降雨量增加，苗期有縮短的趨勢(shì)（圖2）。其中吉林省遼源市二者的回歸系數(shù)為-0.0061，回歸常數(shù)為71.411；黑龍江省嘉蔭縣二者的回歸系數(shù)為-0.010 8，回歸常數(shù)為47.717；遼寧省朝陽(yáng)市二者的回歸系數(shù)為-0.010 8，回歸常數(shù)為47.717。

圖2 1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米苗期與降雨量的相關(guān)性

2.3 東北不同區(qū)域玉米穗期與降雨量的關(guān)系

圖3為1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米穗期（拔節(jié)期到抽穗期）與降雨量的關(guān)系。結(jié)果顯示，吉林省遼源市和遼寧省朝陽(yáng)市玉米穗期均隨降雨量的增加而縮短，而黑龍江省嘉蔭縣玉米穗期隨降雨量增加而延長(zhǎng)。其中，吉林省遼源市二者的回歸系數(shù)為-0.0111，回歸常數(shù)為23.65；遼寧省朝陽(yáng)市二者的回歸系數(shù)為-0.0086，回歸常數(shù)為26.419；黑龍江省嘉蔭縣二者的回歸系數(shù)為0.0183，回歸常數(shù)為12.379。

圖3 1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米穗期與降雨量的相關(guān)性

2.4 東北不同區(qū)域玉米花粒期與降雨量的關(guān)系

圖4為1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米花粒期（抽穗期到成熟期）與降雨量的關(guān)系。結(jié)果表明，東北不同區(qū)域玉米花粒期與降雨量均呈正相關(guān)關(guān)系，即降雨量增加，花粒期延長(zhǎng)。其中，吉林省遼源市二者的回歸系數(shù)為0.0057，回歸常數(shù)為61.686；黑龍江省嘉蔭縣二者的回歸系數(shù)為0.0022，回歸常數(shù)為54.719；遼寧省朝陽(yáng)市二者的回歸系數(shù)為0.0278，回歸常數(shù)為45.442。

圖4 1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米花粒期與降雨量的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

水熱條件對(duì)作物物候期及生育期影響較大，其中降水是影響中國(guó)主要糧食基地—東北地區(qū)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。分析顯示，1997—2017年?yáng)|北不同區(qū)域玉米平均生育期時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣，苗期時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣，穗期時(shí)長(zhǎng)為遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣＞吉林省遼源市，花粒期時(shí)長(zhǎng)為吉林省遼源市＞遼寧省朝陽(yáng)市＞黑龍江省嘉蔭縣。降雨量與玉米苗期時(shí)長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這可能是由于東北地區(qū)春季積雪和凍土融化產(chǎn)生返漿水，土壤含水量較為豐沛，可滿足玉米種子發(fā)芽的需要，其具體原因需做進(jìn)一步分析探討。

分析顯示，對(duì)降雨量較為敏感的生育期為玉米苗期和花粒期，隨降雨量增加，苗期生長(zhǎng)速度加快，花粒期成熟速度減慢。綜合分析東北不同區(qū)域的降雨特點(diǎn)以及玉米生長(zhǎng)發(fā)育的特點(diǎn)，生產(chǎn)上建議選用苗期相對(duì)較長(zhǎng)、花粒期相對(duì)較短的玉米品種進(jìn)行種植。