氣象條件對玉米生長發育關鍵期的影響研究

中圖分類號：S16 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305(2025)05-0178-03

近年來，全球氣候變化日趨嚴重，極端天氣事件頻發，給玉米生產帶來了嚴峻挑戰。我國玉米種植面積廣闊，但玉米產量年際波動較大，與氣象條件密切相關。深入研究氣象條件對玉米生長發育關鍵期的影響規律，對指導農業生產、提升玉米產量穩定性具有重要意義。

1研究區概況與研究方法

1.1試驗區自然條件

試驗地點位于山西省晉中市榆社縣農業科學研究所試驗基地，屬暖溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫13.8^qC ，年降水量 550mm ，全年日照時數 2250h 土壤類型為褐土，耕層土壤有機質含量 20800mg/kg ，全氮1280mg/kg ，速效磷 21.6mg/kg ，速效鉀 152.4mg/kg pH值7.4。地勢平坦，排灌條件良好，氣候與土壤條件代表黃土高原玉米主產區典型特征。

1.2試驗材料與設計

選用‘鄭單958”“先玉335”兩個適合該地種植的玉米品種作為試驗材料。試驗采用隨機區組設計，設置3個水分處理：正常灌溉、抽穗期少灌、灌漿期少灌。每個處理設3次重復，小區面積 20m²(4m×5m)Ω 種植密度60000株 ?hm² ，行距 60cm ，株距 28cm， 于6月15日播種，基肥施用復合肥 700kg/hm²(N:P₂O₅: （202K₂O=15:15:15) ，拔節期追施尿素 200kg/hm² ○

1.3 觀測指標與方法

記錄玉米生長發育期，包括出苗期、拔節期、抽穗期、花粉散布期、成熟期。株高測量選取小區代表性植株10株，用尺測量地表至雄穗頂端高度。葉面積計算采用長寬系數法，測量葉片長度與最大葉寬。生物量測定在各生育期取樣3株， 80°C 烘干稱重。產量調查記錄小區穗數、穗長、禿尖長、穗粗、行數、穗上粒數。單株產量稱重后折算成公頃產量。氣象數據通過試驗地氣象站獲取日均溫、日降水量、日照時數。

1.4數據處理與分析方法

利用Excel表格記錄數據并進行初步整理，計算平均值、標準差、變異系數。采用Excel數據分析功能進行方差分析，比較不同處理間差異，計算氣象因子與產量性狀之間的相關系數。繪制生長發育曲線、產量構成因素柱狀圖等，統計分析顯著性水平設定為0.05。計算玉米缺水時期產量損失率、水分利用效率等指標。根據試驗結果總結不同生育時期氣象條件對玉米生長發育的影響規律。

2氣象條件對玉米苗期生長的影響

2.1氣溫對出苗率和苗情的影響

田間觀測表明，榆社縣玉米在播種后6\\~8d開始出苗，出苗期持續8\\~11d[]。播種期平均氣溫在 14～ 17^qC 時，玉米出苗整齊，出苗率達 93% 以上；氣溫低于 10° 時，出苗期延長至13\\~16d，出苗率降至 82% 左右；氣溫高于 23°C 且土壤水分充足時，出苗期縮短至 5～7d 苗期氣溫日較差對玉米幼苗生長影響顯著，氣溫日較差 10-14^circC 時玉米幼苗生長健壯，莖粗均勻；氣溫日較差過小導致玉米幼苗徒長，莖稈細弱；氣溫日較差過大使得玉米幼苗生長緩慢，葉片發育不良。播種后連續3d氣溫低于8℃或高于28℃時，容易出現缺苗斷壟現象，田間苗齊度下降。苗期氣溫與玉米幼苗葉片發育呈顯著正相關，氣溫在 14～20% ，玉米幼苗葉片展開速度適中，葉色濃綠，葉片厚實。氣溫驟變會導致幼苗失水萎蔫，影響葉面積擴展與干物質積累。

2.2土壤水分對幼苗根系發育的影響

榆社縣年降水量僅 550mm 的干旱氣候條件下，土壤含水量顯著影響玉米根系發育。土壤相對含水量維持在 60%～70% 時，玉米幼苗根系生長最旺盛，主根深度增長速率達 2.5～3.5cm/d ，側根數量多且分布均勻。春季降水少，土壤相對含水量常低于 45% 時，玉米根系生長受抑，主根生長緩慢，側根數量減少；連續干旱時含水量低于 35% 且持續3d以上，新生根數量顯著減少，根冠比失調。6月梅雨季節土壤過濕(相對含水量高于 80% )導致土壤通氣性變差，根系呈現淺層化分布，根系活力下降，根尖褐變。適宜的土壤水分條件可以促進玉米根系分泌物增加，改善根際環境，提高養分吸收效率。早春干旱脅迫會加劇玉米根系木質化程度，影響后期根系吸收功能。此外，該地土壤為褐土，土壤水分垂直分布不均，表層土壤易干燥，促使根系向下生長加快，形成抗旱型深根系統。

2.3光照強度對幼苗生長的影響

榆社縣年日照時數 2250h 的光照條件下，苗期光照強度直接影響玉米幼苗光合作用效率。春季日照時數 >9h 且光照強度適中時，玉米幼苗光合速率穩定，莖稈粗壯，葉片厚度適中[2]。該地初夏多雨期連續陰雨天氣導致光照不足，玉米幼苗莖稈徒長，環節間距加大，葉片變薄，葉綠素含量降低。高原強光照條件下，玉米幼苗葉片厚度增加，氣孔密度變大，但易出現葉片灼傷。同時，玉米幼苗分蘗能力與光照強度密切相關，春季充足光照可以促進分蘗芽萌發與生長。在晝夜溫差大的條件下，苗期冠層光照分布均勻性會影響群體整齊度，光照不均容易導致玉米植株生長參差不齊。此外，光照時長對玉米幼苗生物節律有重要影響，影響碳水化合物在根冠間的分配比例。充足的光照條件可以促進幼苗葉綠體發育，提高光能轉化效率，為后期營養生長奠定基礎。

3氣象條件對玉米營養生長期的影響

3.1氣溫對株高和葉面積的影響

營養生長期溫度對玉米株高生長速率影響顯著。日均溫22\\~28 C 時，株高日增長速率達 4～5cm ，莖稈粗壯均勻。日均溫低于18℃時，株高日增長速率減緩至 1～2cm ，節間長度縮短；日均溫持續超過 32^°C 時，株高增長提前停止，頂部葉片卷曲。葉面積指數在日均溫 25°C 左右增長最快，達 0.20～0.25/d 拔節期晝夜溫差 12～15% 時，葉片舒展度好，葉面積增長平穩。持續高溫導致葉片早衰，葉面積擴展受阻，高溫脅迫3d以上引起葉尖焦枯。夜溫過高增加呼吸消耗，降低葉面積利用效率。溫度升高過快會導致葉片生長過快而質地柔嫩，抗逆性下降。營養生長期積溫不足時植株矮小，葉面積偏小，影響群體建成。

3.2水分脅迫對莖稈發育的影響

營養生長期土壤相對含水量低于 55% 時，莖稈伸長受抑，節間縮短。持續干旱5d以上導致莖皮部纖維化加劇，木質素含量增加。水分脅迫容易導致莖稈直徑增粗緩慢，維管束發育不良，影響水分運輸能力。莖稈生長期土壤水分不足引起根壓降低，木質部導管數量減少。中度水分脅迫使莖稈機械組織提前發育，莖稈變硬。水分脅迫還會影響莖稈儲藏組織發育，降低可溶性糖含量。水分虧缺導致莖稈中部節間充實度下降，易發生倒伏。干旱脅迫引起維管束排列紊亂，輸導組織連接性變差。

3.3光照對玉米光合作用的影響

榆社縣年日照 2250h. 降水量 550mm 的氣候條件下，營養生長期光照條件對玉米光合作用具有重要調控作用[3。春季晝夜溫差達10\\~14℃時，光照時長直接影響光合產物的合成與運轉，日照時數低于6h光合產物積累量明顯減少。玉米在拔節至抽穗前期，葉片光合作用最為旺盛，春季充足光照時葉片光合有效輻射接收量增大，光合速率維持在 30～35μmol CO₂/(m²?s) 的較高水平，促進營養生長。6月多雨季節連續陰雨天氣導致光照不足，葉片光合速率下降至15～20μmolCO₂/(m²?s) ，葉綠素含量減少，影響植株生長勢。當地強光照射，即光照強度超過 1 800μmol/ 中 χ_m²?χ_s) ，會引起光抑制現象，導致光合效率降低，影響干物質累積。

3.4氣象條件對干物質積累的影響

營養生長期氣象條件綜合影響干物質積累速率與分配。溫度22\\~28 C 、相對濕度 65%～75% 、日照時數10\\~12h條件下，干物質日積累量達 8～10g/ 株。干旱脅迫導致光合產物向根系分配比例增加，地上部干物質積累減少[4]。光照不足引起莖葉干重比值降低，植株矮化。夜溫偏高增加呼吸消耗，降低干物質累積效率。氣溫日較差 <8 ℃時同化產物轉運受阻，干物質分配失衡。營養生長后期高溫加速莖稈木質化，影響干物質向穗部轉運。水分脅迫與高溫復合脅迫嚴重制約干物質積累，日增重量減少 50% 以上。光照充足而溫度適宜時，營養生長期干物質積累量占全生育期的35%～40% 。

4氣象條件對玉米生殖生長期的影響

4.1溫度對花粉活力的影響

榆社縣海拔較高、年均溫 13.8°C 的條件下，玉米生殖生長期間溫度直接影響花粉發育質量與活力。抽穗期適宜溫度范圍較窄，榆社縣7月日均溫21\\~24℃時為花粉發育最佳溫度，花粉活力可達 93% 以上，花粉管萌發率穩定在 88% 以上。抽穗期遭遇高溫脅迫，氣溫超過 30^qC 持續 ^72h 導致花粉活力急劇下降至 55% 以下，花粉管生長緩慢甚至停滯。抽雄散粉期溫度升至33 C 以上時，花粉形態發生畸變，粒形癟縮不飽滿，授粉能力顯著降低。該地區夜溫較低，花粉散發期夜溫常降至13 C 以下，花粉管伸長速度明顯減緩，導致受精率降低 25%～35% 生殖生長期溫度還會影響雌雄花序發育進程，雌雄吐絲期遇高溫時花絲伸長加快而花粉發育滯后，造成花期不遇的現象。溫度劇烈波動會引起花藥開裂異常，從而影響花粉正常釋放。

4.2水分條件對授粉結實的影響

榆社縣年降水量僅 550mm 的干旱區域，玉米授粉結實效果與水分供應密切相關。抽穗吐絲期最佳土壤相對含水量為 60%～70% ，此時花絲伸長速率可達2.5～3.5cm/d ，吐絲整齊度高，有利于授粉同步進行。榆社縣7一8月降水集中，但生殖生長期常遇水分脅迫，土壤水分不足導致花絲伸長緩慢、萎蔫，子房發育不良。授粉期空氣相對濕度對花粉活力影響顯著，該地區濕度低于 35% 時花粉脫水嚴重，黏附能力下降，授粉成功率降低 35%～45% 。抽雄期遭遇干旱脅迫，會導致花藥開裂不充分，花粉散布不均勻，影響授粉質量。吐絲期土壤水分虧缺會引起花絲含水量下降，抑制花粉管正常伸長生長。春夏少雨，持續干旱脅迫會加速花絲衰老進程，縮短有效授粉時間。灌漿初期水分供應對胚乳發育極為重要，缺水會抑制胚乳細胞分裂，影響籽粒充實度。授粉后3\\~5d是胚胎發育關鍵階段，該地區常因水分脅迫導致胚胎敗育。若能保證灌漿期土壤水分充足，可延長籽粒灌漿時間，提高結實率與粒重。

4.3光照對籽粒灌漿的影響

灌漿期光照充足時，籽粒灌漿速率達 1.8～2.2mg/ (?！）。光照不足引起灌漿速率降低，灌漿期延長[5]。乳熟期日照時數低于 6h ，淀粉合成受阻，粒重下降。灌漿期強光照增加葉片光合產物供應，提升籽粒充實度。弱光條件持續3d以上，籽粒灌漿中斷，出現枇粒。灌漿后期光照強度會影響粒色形成，充足光照可以促進玉米粒色加深。光照時長還會影響物質運轉效率，日照不足會降低莖稈養分向籽粒轉運速率。灌漿期光合有效輻射量與籽粒淀粉含量呈正相關。光照條件還影響胚芽發育，光照不足導致胚芽小、發育不全。

5氣象條件與產量構成因素的關系

5.1穗位葉面積與光溫關系

榆社縣當地玉米營養生長中后期日均溫 20-23°C 時，穗位葉面積發育最佳，葉面積指數可達0.75\\~0.95。春季溫度適宜時，穗位葉的葉綠素含量維持在50\\~54。6月梅雨季節弱光脅迫導致葉片變薄，比葉重降低。受山區氣候影響，夏季日照9\\~11h條件下，穗位葉片發育健壯，葉長達 80～90cm ，葉寬 8.5～10.5cm 然而7月持續高溫天氣使穗位葉葉片變窄，面積減小 25%-35%_o0 該區域光照強度 時，穗位葉光合速率最高，達 30～33μmol （204號 CO₂/(m²?s) 。干旱高溫會加速穗位葉的衰老進程，氣溫 33^°C 以上時葉片加速衰老。穗位葉面積與穗粗呈顯著正相關，穗位葉面積每減少 100cm² ，穗粒數減少28\\~33粒。春夏交替時節充足日照促進穗位葉角度優化，改善群體受光狀況。

5.2 結實率與水分供應的關系

玉米結實率與抽穗吐絲期水分供應密切相關。土壤相對含水量 65%～75% 時結實率最高，達 95% 以上。抽穗期遇干旱，雌雄花序發育不同步，結實率下降 15% 25% 。吐絲期土壤相對含水量低于 50% 持續3d，花絲活力降低，結實率降至 70%～80% 。授粉期相對濕度45%～65% 有利花粉活力保持，授粉成功率高。灌漿前期水分脅迫引起籽粒敗育，造成頂部空秕。土壤含水量充足時，穗行數穩定在16\\~18行，而水分不足使穗行數減少2\\~4行。授粉后5d內，水分供應充足可提高結實率。水分脅迫會導致穗軸維管束發育不良，影響養分運輸，降低結實率。

5.3 百粒重與灌漿期氣象條件

榆社縣年均溫 13.8^dC ，夏季高溫、降水少，這些氣象條件直接影響玉米百粒重形成。春季光照條件好時，有利于光合產物向籽粒運轉。6月多雨季導致光照不足時，淀粉積累不充分，百粒重下降。8月乳熟期日均溫可達 22～24°C ，在當地 2250h 的年日照條件下，灌漿速率可達 1.8～2.0mg/ (?！)。該區域年降水量僅 550mm 若灌漿中期遇到局部降雨，土壤水分得到補充，籽粒最大灌漿速率的時間會延長，百粒重隨之增加。然而，該地區8月下旬蠟熟期常遇持續高溫天氣，加速籽粒脫水，降低容重。在灌溉條件保證下灌漿期可持續26\\~30d，百粒重能達 36～40g 但當地常遇干旱，導致灌漿時間縮短5\\~7d，百粒重減輕 18%～23% 。該區域特有的晝夜溫差達 10-14^°C ，促進糖分向籽粒運輸，提高百粒重。

6結束語

玉米生產應重點關注生育期的氣象條件變化，采取相應的栽培措施，如合理調整播期、選用抗逆品種、改善灌溉條件等，以提升玉米的抗逆性和產量穩定性。研究結果為玉米優質高產栽培提供了理論基礎，對完善玉米氣象災害預警系統、制定防災減災措施具有重要的指導意義。未來研究應進一步探索氣候變化背景下玉米產量形成的適應機制，為糧食安全保障提供科技支撐。

參考文獻

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