降水變化對公主嶺市玉米生長的影響

張雨 杜雪松 李佳 孫雪晴

摘 要 降水是影響玉米生長的主要氣象因子之一，為促進吉林省長春市公主嶺市玉米高產穩產，根據公主嶺市1981—2018年降水觀測數據，對該市年降水量及玉米主要生長期5—9月的降水量特征及變化趨勢進行分析。結果顯示，公主嶺市近38年的年降水量和5—9月降水量均呈波動減少趨勢，玉米生育期極易發生干旱和雨澇極端天氣事件。干旱和雨澇都不利于玉米生長，影響玉米產量和品質，結合公主嶺市天氣特點，提出選育優良玉米品種合理密植、加強田間科學管理、完善農田水利設施和病蟲害防治體系、加強氣象災害預報預警和人影作業等措施，以期為玉米生產提供保障。

關鍵詞 降水量；變化趨勢；玉米；吉林省長春市公主嶺市

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.072

公主嶺市位于吉林省中西部，東遼河中游的右岸，地處有“黃金玉米帶”之稱的松遼平原腹地，土壤和氣候條件都非常適合種植玉米，2011年中國糧食行業協會授予公主嶺市為唯一的“中國玉米之鄉”。近年來，公主嶺市加強黑土地保護，加大種業研發力度，重視玉米產業鏈各個環節，逐漸把玉米產業做成了當地的“黃金名片”。

降水是影響玉米生長的主要氣象因子之一。在高溫季節，土壤水分充足，植株才能吸收大量水分，并通過葉面蒸騰作用散發熱量，同時避免高溫灼傷，減少植物體內有機養料的消耗。玉米主要通過根系吸收利用土壤中的水分，適宜的土壤水分和空氣條件能促進土壤好氣性微生物的活動，把有機質分解為有效態的養分，滿足玉米生長需求，保證地上部生長健壯，促使玉米高產。隨著氣候的變化，極端天氣事件增多，公主嶺市降水也出現了很大的改變，導致干旱、洪澇災害交替頻發，對玉米的生長極為不利，因此研究降水條件及其變化對玉米種植和生長發育的影響可為確保其高產穩產提供參考。

1 玉米生長發育對降水條件的需求分析

水分對玉米的產量和品質影響較大，年平均降水量在500～600 mm的區域較適宜種植玉米，在不同的生長發育期內，玉米對水分的需求量也有所不同，因此正確認識玉米各個生長期對水分條件的要求，有利于開展玉米大田管理。

1）玉米播種后出芽到幼苗期，由于莖葉的生長量較小，不需要太多的水分，適當干旱更有利于根系下扎，培育出壯苗，降水較多則易導致玉米苗徒長，過多的降水還會造成田間積水，導致幼苗根系呼吸不暢出現死苗；2）玉米拔節后，隨著莖葉的生長速度加快，雌雄穗分化，玉米對水分的需求猛增，在雄穗抽出前的10～15 d進入大喇叭口期，也是玉米需要水分的臨界期，此時出現干旱若不能及時灌溉，雄穗花粉不能正常授粉結實，就會出現嚴重減產甚至是絕收，也稱之為玉米的“卡脖旱”；3）抽穗開花以后，玉米仍需要較多的水分供給，水分不足不利于玉米籽粒的灌漿，千粒重下降，玉米的開花授粉期若是遭遇連續陰雨天氣，花粉吸水爆裂或黏結，不能順利散粉，會對玉米的結實和產量的形成造成嚴重的影響；4）玉米生殖生長后期，充足的水分有利于營養物質的轉運，促進產量的形成，降水量達到總需水量的10%就可以保證籽粒的最終成熟。

2 公主嶺市降水變化對玉米生長的影響

2.1 公主嶺市降水變化特征

對公主嶺市氣象局1981—2018年的降水量觀測數據進行分析，近38年公主嶺市年平均降水量為

591 mm，2010年降水量最多，為778 mm，2014年降水量最少，為362 mm，是2010年的46.53%。1981—1990年，公主嶺市年平均降水量為617 mm，年降水量正距平年份有6年；1991—2000年，年平均降水量為598 mm，年降水量正距平年份為4年，與20世紀80年代相比降水量減少了19 mm；2001—2010年，年平均降水量為568 mm，較20世紀90年代減少30 mm，年降水量的正距平年份僅有3年；2011—2018年，年平均降水量為579 mm，比21世紀00年代多11 mm，該時期有4個年份的降水量為正距平。

總的來看，公主嶺市年降水量在20世紀80年代相對偏多，并持續出現減少現象，進入21世紀10年代降水量逐漸回升，但仍低于20世紀80年代和90年代的年平均降水量。近38年，公主嶺市的年降水量整體上呈現出減少的趨勢（見圖1），線性趨勢方程為

y=-1.192 6x+2 975.9，氣候傾向率為-11.926 mm/10 a。由圖1可以看出，公主嶺市近38年玉米主要生長期5—9月的降水量也趨于減少，氣候傾向率為-19.155 mm/10 a。5—9月平均降水量為493 mm，1994年降水量最多，達688 mm，2014年降水量最少，為299 mm，僅為1994年的43.46%。分析公主嶺市近38年5—9月降水量的年代際變化可知，其趨勢與年降水量變化基本一致，均呈減少的發展趨勢。

2.2 降水變化對玉米生長的影響

降水是對作物產量造成影響的重要因素之一，相關研究表明，降水量350 mm是影響玉米單產的閾值，降水量在該閾值以下時即可造成玉米不同程度的減產[1-2]。由上述分析可知，公主嶺市降水量逐年減少，玉米生長期5—9月降水量的年際變化也較大，降水量≥600 mm有5個年份，降水量在500 mm及以上有13個年份，降水量在400 mm以下有6個年份，其中降水量低于350 mm的年份有3個。公主嶺市近38年在玉米主要生長階段出現過旱、澇不均的極端降水年份。

2.2.1 干旱對玉米生長的影響

旱地玉米所需的水分主要為自然降水。玉米生長期降水量較少引發干旱，會制約其生長發育，干擾玉米的各項生育指標，進而改變生長發育速度，出現生長周期縮短、發育提前、果穗變短、粒數減少、干物質積累量減少等現象，最終導致產量和品質下降。

例如，2007年6月，公主嶺市持續高溫少雨，月降水量僅26 mm，較歷年同期少60 mm，其中6月2—27日長時間無有效降水，導致玉米苗期土壤水分不足，出現嚴重旱情；2009年9月，玉米灌漿期間降水偏少，為29 mm，相比歷年同期少26 mm，導致灌漿期缺水；2007年和2009年公主嶺市玉米年產量均出現不同程度的減產，與歷年玉米年產量相比減少485 513 t、522 576 t。

2018年春耕春播階段公主嶺市氣溫偏高，風力較大，土壤表層失墑嚴重[3]。5月平均氣溫達到17.4 ℃，較歷年同期偏高1.2 ℃，而且降水少；4月降水量僅為8.4 mm，與歷年同期相比偏少17.8 mm；玉米播種后降水持續偏少，4月22日—5月26日累計降水量7.8 mm，是20世紀80年代以來同期降水量最少的年份。氣溫高、降水少導致嚴重春旱，土壤墑情極差，據大田土壤墑情觀測結果，5月15日10～15 cm土層的土壤含水量只有14%～15%，連續的干旱少雨導致玉米最佳出苗時機延遲，到6月4日才出苗，相比歷年偏晚21 d，收成減產20%～30%。2018年7月中旬到8月上旬正是大田玉米拔節到吐絲的關鍵時期，期間公主嶺市降水量80.0 mm，比歷年同期少100.5 mm，出現伏旱，對玉米生長不利，吐絲期較歷年偏晚7 d。

2.2.2 雨澇對玉米的影響

玉米生長期降水過多形成田間漬澇，當田間土壤持水量超過90%時，會抑制根系呼吸，根系不能深扎或不發達，葉片光合作用下降，不利于果穗分化和發育，而且水分過多會引起玉米貪青晚熟。遇持續強降雨還可造成玉米嚴重倒伏、倒折，特別是高溫高濕環境下加重莖腐病等病蟲害危害。

例如，公主嶺市2012年降水量為735 mm，較歷年平均值偏高144 mm，偏多24%，其中4月24—25日出現明顯的降水過程，平均降水量達37.3 mm，降水改善了大田土壤墑情的同時，下旬連續多日的低溫陰雨導致土壤水分過高，玉米播種延遲，而且低溫使玉米出苗偏晚2～3 d，低洼處的玉米幼苗呈現缺磷癥狀，生長緩慢；7月19日玉米進入開花授粉始期，公主嶺市出現連陰雨天氣，授粉時間在7月22—25日，但7月21—23日陰雨寡照不利于授粉，形成玉米禿尖；8月28日夜受15號臺風“布拉萬”登陸影響，公主嶺市出現瞬時風力在7級以上的大風強降水天氣，致使玉米大面積倒伏，影響玉米正常灌漿，增加鼠害和蟲害發生率，減產30%以上[4]。

3 玉米生育期氣象服務措施

根據玉米生長發育對水分的需求及公主嶺市降水氣候變化特征，要做好玉米種植的抗旱防澇氣象服務和大田科學管理。

1）選育優良品種合理密植。優良的品種可以使玉米增產10%以上，因此結合公主嶺市氣象部門提供的氣候特征及其變化趨勢，合理指導農民選育抗逆性較好的優良玉米品種進行推廣種植，如遼吉599、怡美玉338等，依照不同品種屬性進行合理密植，實施寬窄行播種，避免玉米生育期徒長造成郁閉度過高，以及倒伏、空稈、小穗率升高等減產問題[5]。

2）加強田間科學管理。根據播種期天氣情況，合理調整播種時間，避開干旱對玉米出苗的不利影響。通常在4月下旬地溫≥10 ℃時適時播種，可進行地膜覆蓋以保墑，減少土壤水分蒸發，提高自然降水的利用率，達到壯苗、健苗目的，增強玉米對旱澇等災害的抵抗能力。做好玉米苗期施肥和喇叭口期的葉面微量元素噴灑，滿足玉米對養分的需求，同時通過葉面來降溫增濕，對其補充水分和營養。

3）完善農田水利設施和病蟲害防治體系。完善農田水利設施建設，做到旱能澆、澇能排。在氣象部門發布高溫干旱預報預警信息后，針對玉米大田土壤墑情適時進行澆灌，特別是在7月中旬到8月初玉米需水臨界期，如果出現高溫干旱，要立即灌水改善農田小氣候，避免缺水影響玉米果穗發育。同時加強高溫少雨季節玉米病蟲害的監測和防控，推廣應用生物防治方法，及時發現并盡早防治。玉米生育后期若出現連續陰雨天氣，要及時疏通溝渠進行排水，防止田間漬澇，放晴后結合中耕除草追施肥料，盡快恢復植株長勢促進成熟。

4）加強氣象災害預報預警和人影作業。公主嶺市氣象部門要不斷提升災害性天氣預測預報水平，及時發布災害預警信息，建立健全氣象災害防御機制，做好玉米生產氣象服務工作。針對干旱發生特征，做好旱情及土壤墑情監測，根據天氣發展演變，抓住有利時機實施人工增雨作業來緩解旱情，切實為玉米生產提供氣象保障。

參考文獻：

[1] CHALLINOR A J， SLINGO J M， WHEELER T R， et al. Towards a combined seasonal weather and crop productivity forecasting system：determination of the working spatial scale[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology，2003，42（2）：175-192.

[2] 侯艷林，姜文來.氣候變化背景下主要氣象要素對作物單產影響的模擬研究：以吉林公主嶺玉米為例[J].中國農業資源與區劃，2014，35（6）：58-64.

[3] 張索鐵，丁志勇，王國忠.公主嶺市2012年度農業氣象條件分析[J].吉林農業，2013（1）：130.

[4] 魯龍佑，魏婷婷.2018年公主嶺市農業氣象條件分析[J].農家科技，2019（4）：144.

[5] 徐艷榮，焦仁海，仲義，等.公主嶺市玉米生產過程中存在的問題及建議[J].現代化農業，2015（2）：16-17.

（責任編輯：張春雨）

收稿日期：2023-04-18

作者簡介：張雨（1994—），男，吉林長春人，本科，助理工程師，從事農業氣象服務研究。E-mail：1181219229@qq.com。