前郭縣農業氣候資源對玉米產量的影響

張磊 張富龍 叢宇辰

摘要 近56年來，前郭縣農業氣候資源發生了顯著變化，對前郭縣的玉米產量產生了顯著影響。研究發現，玉米的產量變化與生長季內的降水量、日照時數、積溫和平均氣溫的相關性較好，其中，玉米產量與降水量的正相關性最高，即玉米產量越高，所需要的水分就越多；玉米產量與日照時數的負相關性最高。

關鍵詞 氣象災害；暴雨；干旱

中圖分類號：S513 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Impact of Agricultural Climate Resources on Maize Yield in Qianguo County

Zhang Lei et al（Qianguo Meteorological Bureau， Qianguo， Jilin 138000）

Abstract In the past 56 years， the agricultural climate resources in Qianguo County have changed significantly， which has had a significant impact on the corn yield in Qianguo County. It was found that the change of corn yield was well correlated with precipitation， sunshine hours， accumulated temperature and average temperature in the growing season， among them， the positive correlation between corn yield and precipitation was the highest， that was， the higher the corn yield， the more water was needed; the negative correlation between corn yield and sunshine time.

Key words Meteorological disaster; Rainstorm; Drought

利用前郭縣氣象局綜合觀測業務集成平臺提供的月平均資料，對當地玉米產量與溫度、降水、日照時數等農業氣候資源進行線性趨勢、突變、年代際變化特征等相關分析，有助于加深對前郭縣近56年來氣候變化的了解和認識，提高前郭縣農業發展水平，對前郭縣的氣候預報、預測也具有重要意義。

1 前郭縣主要氣象災害及其次生災害

1.1 暴雨洪澇

暴雨洪澇災害是指一段時間內的強降雨或持續較長時間的降雨，引起河水泛濫、河道決口及水庫垮壩造成的淹沒農田、平地積水等災害，對國民經濟和人民財產破壞性較重。暴雨洪澇災害發生的主要原因是暴雨量集中，由于降水集中在較短的時間內完成，雨水無法及時滲透到地下，從而滯留在地表形成徑流，最后發展為洪澇。

據前郭縣1953—2008年氣象資料統計，日雨量≥50 mm的暴雨主要出現在每年的7—8月份，平均每年0.53次，最大降水量為106.2 mm，出現在1981年7月8日。1953—2008年降水量均≥50 mm。

1.2 干旱

干旱是指因長期少雨或無雨，使土壤缺水、空氣干燥的氣候現象。一般來說，春旱出現在春季，伏旱（夏旱）出現在7月中下旬—8月上中旬，秋旱出現在8月下旬—10月。如果伏旱和秋旱接著出現，就稱為伏秋連旱。

前郭縣的干旱主要發生于春、夏、秋季節，春旱較為普遍，中等以上的伏旱或秋旱，基本上為每2～3年1遇。前郭縣干旱有如下特點：春旱發生概率最多，有“十年九旱”之說，秋旱的發生頻率多于伏旱。

1.3 冰雹

冰雹是積雨云強烈發展形成的冰雹云中的一種固體降水物。冰雹出現路徑有一定的規律性，前郭縣主要有4條冰雹路徑：第一條是正南正北走向的雹線；第二條是西北走向的雹線；第三條是偏西走向的雹線；第四條是西南走向的雹線。近些年，由于氣候不定性因素的增加，每年降雹次數也有所增加，危害程度也逐漸加重。

1.4 雷暴

雷暴是指積雨云中發生的激烈的放電現象，一般伴隨陣雨、大風、冰雹、龍卷等現象。如果建筑物、電子設備、樹木或人畜被雷電擊中，就會造成建筑物、電子設備、樹木的破壞或人畜的傷亡，稱為“雷擊”。前郭縣的年平均雷暴日數為35 d，最多時達到48 d，且近年雷暴日數有逐年上升趨勢，每年的6—8月是雷暴的多發月份，占全年總雷暴日的77.5%，每天的雷電多發于午后到傍晚。

1.5 低溫凍害

低溫凍害是指農作物、生態農業或經濟林果生長期間出現較長時期低于作物生育要求的臨界溫度而導致的損害，包括低溫寒潮、冰凍、霜凍、春秋季低溫連陰雨和寒露風等，對工農業生產和人民生活都有重大影響。

前郭縣的低溫凍害主要出現在春季、初夏和秋季，也就是每年的4月—6月初、9—10月，這時也是前郭縣一年中春夏和秋冬季節交換時節，日最低氣溫常常會降到-2 ℃以下，霜凍或冰凍天氣較為頻繁。另外，這一時期冷空氣活動頻繁，還經常會帶來寒潮、雨雪交加、大風等災害性天氣。

1.6 大風

風的產生是由于氣壓分布不均勻而造成的空氣流動，氣壓差越大，風速越強。根據風力大小，通常分為0～12級。根據氣象概念的規定，當風力達到8級或以上（即風速≥17.0 m/s）時，觀測日當天可被定義為大風日。

大風也是前郭縣的災害性天氣之一，一年四季均有發生，據前郭縣1986—2011年氣象資料統計，全縣累計8級以上大風130次。單純的大風天氣一般多出現在3—4月份，而伴隨暴雨、冰雹、沙塵的大風災害多出現在6—9月。

2 農業氣候資源變化對玉米產量的影響

2.1 玉米生育期對農業氣象的要求

前郭縣玉米種植面積大，其中主要以春玉米為主。當地的農業氣象資源對當地春玉米的生長發育有著至關重要的影響。玉米是一種對熱量和光照要求比較高的糧食作物。玉米不同生長階段所對應的溫度需求如表1所示。

從表1可以看出，在玉米的營養生長階段，發芽所需的最低溫度為8～10 ℃，適溫18～20 ℃，最高溫度可達35 ℃，但是在育秧期間最低氣溫不能低于8～10 ℃，否則可能會導致粉種。在幼苗期間，短時的氣溫＜-1 ℃時，會造成幼苗受傷；＜-2 ℃時，會導致幼苗死亡。在拔節～孕穗期適宜溫度是24～26 ℃，下限溫度為24 ℃，最高溫度為36 ℃。當最低溫度＜24 ℃時，玉米的生長速度會變得緩慢。而在抽穗開花期，玉米的適宜溫度是25～28 ℃，最高溫度為35 ℃，最低溫度為18 ℃。當氣溫高于35 ℃時，空氣相對濕度＜50%，容易造成捂包或花絲的枯萎。氣溫＜24 ℃不利于玉米植株抽雄，也會造成授粉不良。玉米灌漿成熟期所適宜的溫度在21～24 ℃，其中最低溫度為17 ℃，最高溫度為30 ℃。若氣溫為25～30 ℃，玉米植株的呼吸消耗會增強，使得功能葉片老化加快，導致籽粒灌漿不足。

由表2可知，在玉米營養生長期，通常需要500～600 mm的水量。在玉米的播種—出苗期水分需求為200 mm左右，大概占總需水量的30%；出苗—拔節期的水分需求量約為120 mm，大概占總需水量的18%；玉米拔節期后，是水分需求最大的階段，水分需求量約為300 mm，占總需水量的50%～60%；到了灌漿期，需水量減少，大約為100 mm，占總需水量的15%。

2.2 前郭縣玉米線性趨勢產量模型

近55年來，前郭縣玉米實際單產在波動中上升，尤其是20世紀80年代中后期以后，玉米的實際單產呈顯著上升；而80年代以前，玉米產量的波動不大（圖1），原因可能為當時的玉米產量主要受農業技術生產力影響，受氣象因子的影響較小。隨著全球氣候變暖，玉米實際產量受氣候變化的影響越來越大。

為了更好地分析前郭縣玉米產量的變化趨勢，以及其與氣候資源的變化之間的關系，剖析影響玉米產量的主要氣候因子，選取80年代中期以后，即1985—2015年作為趨勢和相關分析時段（圖2）。從圖中可以看出，前郭縣近31年的實際玉米單產在波動中上升，上升率為186.73 kg/hm2。

對1985—2015年前郭縣玉米的實際單產量進行線性趨勢擬合，近31年前郭縣的實際玉米單產的線性趨勢如下公式所示。

y=186.73x+4685.7（1）

式（1）中，y為粳稻的趨勢產量，單位是kg/hm2，x為年份。

2.3 氣候資源變化對玉米產量的影響

玉米是一種對光照和熱量要求較高的作物，光照和熱量的不足會影響其產量、品質。研究表明，玉米對溫度變化的反映比較敏感，光照資源豐富的地區適宜種植玉米[3]。同時，資料表明，適合玉米生長的外界溫度為10～25 ℃，若玉米種植期間溫度＞35 ℃，大氣中的相對濕度會偏低，不利于玉米的花粉授粉，容易影響玉米的生長[4]。

此外，玉米生長過程中，水分也是影響玉米產量的一個重要因素。玉米的產量越高，所需要的水分就會越多。因此，深入了解前郭縣農業氣候資源的變化與實際玉米產量之間的關系，有助于實現玉米種植的高產高效。

根據1985—2015年前郭縣玉米產量以及玉米生長季期間內的溫度、降水、日照、積溫等氣象要素資料，分析上述因素與玉米產量之間的關系。根據表3的相關結果，發現玉米產量與5—9月降水量、日照時數的相關性最好，與≥10 ℃積溫和平均氣溫的相關性也較好，相關系數均通過了顯著性檢驗，其中玉米產量與降水量的正相關系數最大，系數為0.49。玉米產量與日照時數的負相關最大，相關系數為-0.45，通過了95%的顯著性檢驗。

表3數據表明，玉米產量與降水量呈顯著的正相關；玉米產量與5—9月的日照時數呈顯著的負相關；玉米產量與平均氣溫和≥10 ℃積溫的相關性顯著；玉米產量與5—9月最高氣溫和最低氣溫的相關性不顯著。

2.4 前郭縣玉米產量預測模型

根據上述對玉米產量與其生長發育階段內的農業氣候資源的關系，建立前郭縣玉米產量預報模型，選取1985—2015年玉米生長季內對玉米產量有顯著影響的氣象因子，即降水量、日照時數、≥10 ℃積溫和平均氣溫作為預報因子，對玉米產量做多元線性回歸分析，最終獲得玉米產量預報模型：

y=8.59R-10.01SH-6.34AT+5.9T+3852.126（2）

式（2）中，R為玉米生長季內的降水量，單位為mm；SH為玉米生長季內的日照時數，單位為h；AT為玉米生長季內的≥10 ℃積溫，單位為℃·d，T為玉米生長季內的平均氣溫，單位為℃。

3 結論

隨著社會經濟的發展和人口的增長，氣候變化已成為當今科學界、各國政府和社會公眾普遍關注的環境問題之一。氣候變化背景下，高溫熱浪、強降水、低溫冷害、干旱等極端天氣氣候事件的頻繁發生會給世界各國帶來巨大的經濟損失和難以估量的社會問題。前郭縣被評為“國家級現代農業示范區”和“全國農業標準化示范縣”，農業生產在其經濟建設中占據著重要的地位，深入研究和認識當地氣候變化規律有利于提高前郭縣農業水平，加快當地的經濟發展速度。

參考文獻

[1] 孟亞軒，巴永梅，孫穎琦，等.氣候變化對玉米種植區域的影響淺析[J].農業與技術，2020，40（21）：109-111.

[2] 吳媛媛.我國玉米種植區分布的氣候適宜性[J].新農業，2018（5）：21-22.

[3] 邢榮平.我國玉米種植區分布的氣候適宜性分析[J].中國農業信息，2017（7）：48-49.

[4] 王磊.氣候變化對我國玉米種植區域劃分的影響[D].長春：吉林大學，2015.