鄂東地區年際降水對春玉米的影響

趙俊立 吳 宇 常海濱

（湖北省黃岡市農業科學院，黃岡 438000）

作物生產的穩定受到氣候變化的影響和極端天氣的威脅，關乎全球糧食安全。農業對氣候條件較為敏感，最容易受到氣候變化的影響[1]。就全國而言，降水是玉米高產穩產性的主要影響因素之一[2]。我國的南方玉米產區，苗期常遇陰雨天，花期又會遇梅雨天氣[3]。玉米生長發育期間遭遇持續的陰雨天氣，不僅影響玉米的生長發育和形態建成，還會導致光抑制，光合性能變差，光合物質生產能力降低；在排水不良及地下水位高的環境中，玉米就會遭遇漬害，若長時間排水不及時，會造成根的腐爛和葉片枯黃，引起嚴重減產。很多研究表明[4-9]，玉米整個生育期內降水對玉米產量的影響最大，降水量過大或過小均不利于玉米產量的形成。研究較多集中在北方地區，而華中地區降水對玉米產量的影響則鮮有報道。本研究利用6 年（2016-2021 年）湖北省平原丘陵春播玉米區域試驗的大田數據，結合鄂東地區（黃岡）的氣象數據對當地玉米產量及產量相關性狀進行分析，探究降水對玉米產量及產量相關性狀的影響，并對近6 年湖北省玉米育種進程進行探討。

1 材料與方法

氣象數據來源于黃岡市現代農業科技示范園氣象站。產量及相關數據來源于2016-2021 年湖北省平原丘陵區域試驗A 組試驗。運用R 語言和Excel 進行數據處理。運用方差分析、回歸分析和系統控制與協方差分析方法，系統分析了降水與產量之間的線性或非線性關系，解析產量及相關性狀之間的關系，以探究降水和玉米育種對產量的形成及相關性狀的影響。

2 結果與分析

2.1降水量如圖1 所示，2016-2021 年玉米全生育期期間降水量變化較大，2016 年降水量最多，其次為2020 年，2018 年降水量最少。在玉米生長的全生育期期間，無人工澆水，降水量較少年份也沒有出現干旱現象，降水量較多年份田間積水較多，產生了一定的漬害。

圖1 2016-2021 年玉米全生育期降水量

2.2產量及相關性狀表1 可知，年際間玉米產量及相關性狀都有較大差異，其中產量2019 年最高，為10863.6kg/hm2，2016 年最低，為6734.6kg/hm2；單穗粒重2017 年最高，為202.0g，2016 年最低，為143.1g；千 粒 重2019 年 最 高，為331.6g，2016 年 最 低，為307.2g；穗長2018 年最長，為20.3cm，2016 年最短，為16.5cm；穗粗2017 年最粗，為5.1cm，2016 年最細，為4.6cm；行粒數2018 年最多，為40.9 粒，2016 年最少，為30.9粒；株高2018年最高，為295.3cm，2021年最矮，為247.5cm；穗位高2019 年最高，為119.8cm，2021年最低，為81.5cm；禿尖長2016 年最長，為2.2cm，2019 年最短，為0.5cm；穗行數2020 年最多，為17.1行，2019 年和2021 年最少，均為15.6 行。不難看出，2016 年的情況最差，玉米從植株到穗部以及產量均較差，這與當年玉米全生育期降水較多有著密切關系。

表1 2016-2021 年玉米全生育期降水量和玉米產量及產量相關性狀

由表2 可以看出，產量與穗長、穗粗、行粒數、單穗粒重、千粒重、株高和穗位高呈正相關，而且都達到了極顯著水平；與禿尖長呈極顯著負相關。穗長與行粒數、單穗粒重和株高呈極顯著正相關，與穗粗呈顯著正相關。穗粗除了與禿尖長無相關性外，與其他性狀之間均呈顯著或極顯著正相關。單穗粒重與穗行數也無明顯相關性。

表2 玉米產量及產量相關性狀之間的相關系數

對產量與產量相關性狀進行逐步回歸分析發現，產量與行粒數、單穗粒重具有極顯著的正相關。說明在產量相關性狀中行粒數和單穗粒重對產量的影響尤為重要，其對玉米產量的增產效果是非常明顯的，所以在玉米育種中，增加玉米行粒數和單穗粒重應作為選育品種的重要指標。

2.3年份與產量及產量相關性狀2016-2021 年隨著育種進程的推進，每年都有不同的品種參加區域試驗，而且每個品種都代表著申報單位的育種水平和新品種生產潛力，即當年參加區域試驗品種的平均產量水平代表著當年的某一地區玉米新品種的育種水平和新品種生產潛力。

經近6 年的年際玉米平均產量多重比較（表3）可知，年際之間玉米產量有一定的差異，其中2019 年產量最高，2016 年產量最低。但是產量與年份之間沒有相關性（表4），以前后兩個3 年的平均產量作方差分析，發現前后兩個3 年的平均產量也沒有顯著差異（表5），如果不考慮其他因素，2016-2021 年玉米的平均產量并沒有逐年提高，而且年際波動較大，最高年份比最低年份高出4129.0kg/hm2。

表3 不同年份鄂東玉米產量比較

表4 玉米產量與年份的相關性分析

表5 前后兩個3 年玉米平均產量方差分析

2.4降水對產量及相關性狀的影響由表6 可知，降水與行粒數呈極顯著負相關；與產量、單穗粒重和穗長呈顯著負相關；與千粒重、株高和穗位高呈負相關，沒有達到顯著水平；與禿尖長、穗行數呈正相關，也沒有達到顯著水平。發現降水與產量相關性狀（除穗行數、禿尖長）之間的相關性，和產量與產量相關性狀（除穗行數、禿尖長）之間的相關性具有相反關系，即產量相關性狀如果與產量呈正相關，則與降水呈負相關。

表6 降水與產量及產量相關性狀的相關系數

鄂東地區為亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，春播玉米一般不會出現干旱現象，往往會因為過多的降水對玉米的生長造成漬害，使玉米果穗變小，禿尖長增加，行粒數減少，單穗粒重變輕，最終導致減產。降水會使得光照減弱，玉米光合產物積累變慢變少，導致減產。

玉米產量與玉米全生育期降水量之間有顯著的線性回歸關系，二者存在顯著的負相關（圖2），相關系數為0.82（P=0.01），達到顯著水平，即產量隨著降水的增加而減少。則可以利用系統控制手段矯正產量的值，消除降水差異對產量的影響。矯正后產量與年份之間依然沒有相關性（表7），然后以矯正后產量前后兩個3 年的平均產量作方差分析，發現前后兩個3 年的平均產量有顯著差異（表8），2019-2021 年平均產量比2016-2018 年平均產量提高了近30kg。表明前后兩個3 年的玉米平均產量隨著育種進程的推進逐步提高，表明近幾年玉米育種進程和水平有所提升，這也說明人工育種工作對玉米產量是有貢獻的。利用控制變量手段矯正穗長、行粒數和單穗粒重后，發現三者前后兩個3 年都沒有達到顯著差異。

表7 矯正后玉米產量與年份的相關性分析

表8 矯正后前后兩個3 年玉米平均產量方差分析

圖2 不同年份玉米產量與降水的關系

3 討論

3.1玉米生育期降水對玉米產量呈顯著負相關鄂東地區為亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，春播玉米一般不會出現干旱現象，往往會因為過多的降水對玉米的生長造成漬害，導致玉米減產。本研究的結果與前人研究結果相似。高震[6]研究表明，在授粉、灌漿這些階段，過多的水分會影響玉米籽粒生長，玉米果穗變小，禿尖長增加，行粒數減少，最終導致減產。降水不僅會使得光照減弱，光合速率和灌漿速率下降，玉米光合產物積累變慢變少，還會導致病蟲害的發生和減產。李永華等[7]研究結果顯示，玉米生育期內降水的多寡旱（旱澇）對重慶玉米產量的影響較大，是影響重慶玉米產量年際波動和地區差異的主要限制因子。李海燕[5]對降水量、日照和溫度對產量的影響研究表明，在降水量、日照、溫度3 個氣象因子中，產量與降水量的相關系數最高，即產量受降水量影響最大；兩者間呈二次曲線關系，玉米產量先隨降雨的增加而增加，而后隨著降水的增加而減少。陳文婷等[8]對河南夏玉米主產區的研究發現，降水與夏玉米產量之間呈現先增后減的“倒U 型”非線性關系。這與本研究有所不同，其主要原因為本研究在長江流域，玉米生育期降水量較為充沛，基本在450mm以上，而李海燕、陳文婷等的研究在北方，有些年份降水量在450mm以下。當降雨量超過450mm的年份，產量與降雨的關系與本研究相似。

3.2人工選擇育種對玉米產量提高有正向作用隨著育種進程推進，玉米品種產量逐步提高。過去的很多研究也證實了這一點。在過去的60～70年中美國玉米雜交育種對總產量增益的貢獻約為50%～60%[10]。很多關于玉米品種產量增益的估計表明[11-14]，遺傳貢獻率為30%～40%，甚至更高。霍仕平等[15]研究結果表明，籽粒產量每更替一個年代都能獲得5%左右的遺傳增益。所以湖北省玉米新品種的選育在玉米產量提升上起到了積極的作用，隨著年代和育種進程的推進，湖北省玉米產量會逐步提高。

3.3鄂東地區玉米種植的幾點建議首先，種植戶做好品種選擇。由于鄂東春玉米整個生育期降水較多，需要選擇耐漬抗澇的高產玉米品種。其次，做好田間排水，開好廂溝、腰溝、圍溝，做到“三溝”配套、溝溝相連、排灌通暢，可有效減少過多降水帶來的漬害。最后，育種工作者應在鄂東乃至湖北省重點培育耐漬抗澇品種。

4 總結

每年的湖北省平原丘陵組春播玉米區域試驗結果會有很大差異，特別是玉米產量會有很大的波動，很多人認為是育種水平或該年參試品種的水平不如他年。通過本研究發現，其實人們的育種水平在不斷提高，只是玉米產量受環境，特別是降水影響較大。本研究初步分析了鄂東地區降水與玉米產量之間的關系，研究數據不夠完善，時間跨度不夠長，而且分析的地域比較單一，只有鄂東地區一個地點，希望以后能夠收集更多氣象數據和玉米產量數據，更完善地分析降水與玉米產量之間的關系。