農(nóng)業(yè)隱性災害對玉米生產(chǎn)的影響與對策

魏 鋒，唐振海，馬 毅，洪德峰，馬俊峰，張學舜

(河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學院，河南新鄉(xiāng) 453600)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災害可以分為顯性災害和隱性災害兩大類型。農(nóng)業(yè)顯性災害主要表現(xiàn)為特大干旱、特大洪澇、特大冰雹、麥田火災、臺風、地震等。這些災害一旦發(fā)生，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響明顯，會立即引起政府和民眾的高度重視，并積極投入抗災減災行動中。在作物生長季節(jié)，早霜、寒露風、高溫、低溫、陰雨寡照、漬害等不利條件對作物生產(chǎn)的影響雖不像顯性災害那樣容易察覺，但對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響卻不可小視。這些災害稱為“隱性自然災害”，簡稱“隱性災害”，農(nóng)業(yè)隱性災害具有多樣性和復雜性，可降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)［1－2］，導致產(chǎn)量下降［3］，增加生產(chǎn)成本［4］，誘發(fā)多種次生災害［5－6］，是我國糧食增產(chǎn)的主要障礙。筆者綜述了農(nóng)業(yè)隱性災害對我國玉米生產(chǎn)的影響并提出了預防措施，旨在為提高玉米產(chǎn)量提供參考。

1 全球氣候變化對隱性災害的影響

近百年來全球地表氣溫平均升高了0.74℃，以厄爾尼諾現(xiàn)象為代表的極端天氣和氣候事件增加，農(nóng)作物生長環(huán)境惡化，干旱、洪澇、高溫、暴雨、寒潮、臺風等氣象災害以及農(nóng)業(yè)病蟲災害頻發(fā)，水資源短缺進一步加劇，土壤沙化、鹽堿化速度加快等系列問題導致農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的自然風險增加，農(nóng)作物產(chǎn)量波動增大，并且短時期內(nèi)難以消除［7－8］;另一方面，全球氣候變暖會使部分作物種植范圍和面積擴大，部分區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能會有一定利好因素。我國是受氣候變化影響最大的國家之一。1951～2010年的60年間，我國年平均增溫速率為0.023～0.027℃，明顯高于北半球同期平均增溫速率［9］。日照時數(shù)從20世紀60年代開始呈逐年減少趨勢［10］，年降水量表現(xiàn)為由西北向東南遞增，東部近百年呈現(xiàn)旱澇交替態(tài)勢［11］，北方夏季徑流呈減少趨勢，長江流域夏季徑流則呈增加趨勢。強降水事件發(fā)生頻率明顯增加、強度明顯增大;西部地區(qū)四季極端降水事件發(fā)生頻數(shù)顯著增加;東北和華北地區(qū)冬季極端降水事件發(fā)生頻數(shù)增加［12］。但另一方面，區(qū)域性干旱趨于嚴重，以北方地區(qū)干旱加重趨勢最明顯。干旱面積增加，華北和東北地區(qū)干旱面積增加趨勢尤為顯著［13］?？傮w而言，氣候變化對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響是利弊共存，但負面影響較大。

2 不同隱性災害對玉米生產(chǎn)的影響

2.1 低溫冷害 低溫冷害是作物生育期間氣溫降至作物生長發(fā)育最低溫度以下，造成生育期推遲，甚至發(fā)生生理障礙造成減產(chǎn)的氣象災害［14］。低溫冷害減少了玉米生育期間的有效積溫，而7月下旬至8月末的42 d期間高于15℃的積溫與玉米產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)［15］。玉米播種至出苗遇有低溫，出現(xiàn)出苗推遲，苗弱、瘦小，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低等現(xiàn)象，且對植株功能葉片的生長有阻礙作用，到四展葉期，植株明顯矮小，表現(xiàn)生長延緩，植株功能葉片的有效葉面積顯著降低，光合能力下降;四展葉期至吐絲期，低溫持續(xù)時間長，株高、莖稈、葉面積及單株干物質(zhì)重量受到影響;吐絲至成熟期，低溫造成有效積溫不足，導致授粉困難，灌漿期延長，干物質(zhì)積累緩慢，造成減產(chǎn)。

低溫冷害常見的有倒春寒、寒露風、早霜等，主要發(fā)生在春、夏、秋季，可分3種類型:①濕冷型。低溫伴隨陰雨，日照少，相對濕度大而氣溫日較差小。②干冷型。冷空氣入侵后，天氣晴朗，相對濕度小而氣溫日較差大。③霜冷型。前期低溫與來得特早的秋霜凍相結(jié)合所致。對玉米危害較大的低溫冷害主要是秋季早霜。由于不同地區(qū)作物的種類不同，在某個發(fā)育期對溫度條件要求也有差異，冷害具有明顯的地域性［16］。夏季低溫冷害是我國低溫災害的主要類型之一，尤其在東北地區(qū)發(fā)生較頻繁，造成影響相當嚴重［17］。

2.2 寡照 寡照指作物生產(chǎn)期間突然出現(xiàn)非正常較長時間的日照不足，經(jīng)常伴隨陰雨或低溫，田間光照強度降低，濕度大，影響作物光合作用、蒸騰作用和開花授粉的天氣災害。我國西南地區(qū)東部6和8月持續(xù)陰雨寡照天氣不利于玉米、一季稻等作物進行光合作用和營養(yǎng)物質(zhì)積累，同時會使進入成熟期的作物無法及時收曬，致使部分收獲的玉米發(fā)生霉變［18］。吐絲授粉期是玉米一生中對光照強度最敏感和最需要營養(yǎng)的時期，連續(xù)1 d的陰雨寡照天氣即可大大降低玉米的光合能力，使有機營養(yǎng)虧缺，嚴重時可造成花粉成團，無法散粉，導致禿尖及空稈［19－20］。2014年5月廣西省賀州市玉米因寡照長勢較慢，植株較正常年份偏矮30% ～40%，葉片普遍偏黃偏小，造成了減產(chǎn)［21］。

2.3 高溫熱害 高溫熱害指在作物生長發(fā)育的關(guān)鍵時期溫度超過農(nóng)作物生長發(fā)育所能承受的最高溫度，對農(nóng)作物造成的危害。高溫熱害主要發(fā)生在我國黃淮及以南地區(qū)，主要表現(xiàn)在植株水分損失過快，迫使植株發(fā)育進程加快，提早成熟，子粒灌漿、鼓粒不飽滿。我國高溫熱害主要有小麥干熱風和早稻、南方春大豆的“高溫逼熟”。雖然玉米受高溫熱害的影響不如小麥等作物嚴重，但高溫熱害仍會導致玉米雄雌花發(fā)育不同步，雌花發(fā)育受阻，吐絲遲，花粉利用率低。高溫熱害因作物種類和發(fā)育期不同而指標有別，一般籠統(tǒng)地把高溫熱害標準定為日平均氣溫≥29℃和≥30℃;日最高氣溫≥32℃和≥35℃。玉米各生育階段的熱害指標為:苗期為36℃;生殖期為32℃;成熟期為28℃。當溫度超過38℃時，雄穗不能開花，散粉受阻，正在散粉的雄穗在38℃高溫脅迫3 d后便完全停止散粉。吐絲開花期高溫空氣干燥，花粉、柱頭失水快，生活力差，受粉率低，影響結(jié)實率［22］。

2.4 階段性干旱 農(nóng)業(yè)干旱是由外界環(huán)境因素造成作物體內(nèi)水分失去平衡，引起生長滯緩、萎蔫、落花、落果、干枯死亡，進而導致減產(chǎn)或絕收的現(xiàn)象［23］，是指在農(nóng)作物生長關(guān)鍵性時期發(fā)生較長時間的干旱。典型的季節(jié)性干旱如掐脖旱，是指農(nóng)作物最需要水時無降水，如玉米大喇叭口期的掐脖旱、黃豆開花期的掐脖旱、小麥拔節(jié)至孕穗期的掐脖旱等。在作物水分敏感期發(fā)生的階段性干旱對作物產(chǎn)量影響極大。玉米孕穗期干旱會導致雄穗嚴重敗育，造成禿尖甚至空稈［24－25］。1997年東北三省、山東、河南等省連續(xù)2～3個月干旱，造成玉米大幅度減產(chǎn)。黃曉俊等［26］研究表明，大喇叭口－乳熟期干旱使得玉米植株矮化，玉米葉面積指數(shù)下降，玉米葉老化時間提前，玉米抽雄和吐絲時間推遲，玉米抽雄吐絲間隔期加長，授粉不良，最終使得玉米果穗性狀惡化，造成玉米大幅減產(chǎn)甚至絕收，而且該時期的干旱對玉米產(chǎn)量的影響是不可逆轉(zhuǎn)的。

2.5 漬害 漬害是指作物遇連續(xù)降雨或低洼地區(qū)，土壤水分長期處于飽和狀態(tài)，土壤水飽和區(qū)侵及根系密集層，透氣性差，導致作物根層缺氧，削弱作物干物質(zhì)積累，誘導作物體內(nèi)激素失衡，導致作物生長不良而減產(chǎn)的現(xiàn)象。漬害可對作物葉片光合功能、光合產(chǎn)物分配等形成不良影響，最終導致減產(chǎn)［27］。我國漬害主要發(fā)生在南方多雨地區(qū)，近年在黃淮南部和東北春玉米區(qū)也有加重趨勢，主要原因是排灌設(shè)施差，溝廂不暢通，明水排不出，暗水不能濾，加重漬害的發(fā)生與影響。玉米受漬后根系發(fā)育不良，發(fā)根條數(shù)少，根系吸收功能下降，植株營養(yǎng)不良;出葉速度慢，葉片變小，光合作用弱;節(jié)間變短，植株變矮，穗位下降;粒小穗少，禿頂長度增加;生長發(fā)育進程慢，發(fā)育推遲［28］。

2.6 收獲期降雨 作物灌漿鼓粒期和成熟期的陰雨、干熱風和早霜等災害的發(fā)生則導致穗發(fā)芽、霉變、粒重下降，嚴重影響商品品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和種子質(zhì)量［29］。玉米成熟時如果種子沒有休眠性或休眠期很短，收獲前遇雨，就迅速在穗上發(fā)芽，或僅有外觀難辨的子粒萌動，都會造成品質(zhì)下降，特別是食品加工品質(zhì)變劣和種用價值喪失，給生產(chǎn)者造成重大經(jīng)濟損失。近年來，由于收獲期降雨造成玉米穗發(fā)芽對自交系的選育、雜交組配應(yīng)用和雜交1代種的制種生產(chǎn)造成了一定的影響，給玉米生產(chǎn)帶來了較大的損失［30］。

3 玉米隱性災害的應(yīng)對策略

應(yīng)對玉米隱性災害的基本策略是加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化區(qū)域布局，做好災害預測預報，儲備抗災救災物資，完善農(nóng)業(yè)保險體系，加強隱性災害防控技術(shù)研發(fā)。隱性災害防控技術(shù)研發(fā)按照技術(shù)手段又分為以下幾個方面:①選育和推廣農(nóng)作物抗逆新品種，通過抗逆新品種的推廣應(yīng)用提高作物抗災減災能力。②建立合理的種植制度。通過作物合理布局、品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、間作套種、輪作倒茬等措施，實現(xiàn)土壤水分的周年均衡利用，避免或減輕隱性災害的影響。③改進耕作蓄水保墑技術(shù)。④集成節(jié)水灌溉和節(jié)水栽培技術(shù)，提高水分、養(yǎng)分利用率。⑤開發(fā)生理調(diào)控與化學調(diào)控技術(shù)，如防凍保種促苗劑、葉面營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑、抗倒防衰劑等。⑥提高流域和灌區(qū)水資源循環(huán)利用工程調(diào)節(jié)能力［31］。

4 玉米隱性災害的具體預防措施

4.1 應(yīng)對低溫冷害 在采用早熟高產(chǎn)品種的基礎(chǔ)上適時播種，使玉米及早進入生殖生長期，做到“秋霜春防”。加強田間管理，提高低溫，消滅雜草和病蟲害，改善水肥氣熱條件，滿足玉米生育需求。注意品種合理布局，在低溫冷害易發(fā)生的地區(qū)種植耐冷玉米品種。提高玉米抗冷性的措施包括應(yīng)用化學物質(zhì)和抗寒劑、施用鉀肥、低溫煉苗、育苗移栽等。Reena等［32］研究表明多效唑和嘧啶醇合用可有效防止玉米幼苗受低溫脅迫的傷害。高妙真［33］研究表明在玉米雄穗分化早起施用低劑量乙烯利可使產(chǎn)量增加8% ～20%，用100 mg/kg乙烯利噴施可使玉米早抽穗、開花4 d，避開后期低溫。由繼紅等［34］研究表明經(jīng)肌醇處理的玉米幼苗的抗寒性提高。ZEN液浸種、Mefluidide處理、抗寒劑、抗低溫助長劑等也能提高玉米的抗冷性［35］。

4.2 應(yīng)對陰雨寡照 農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門通過廣泛篩選鑒定適合不同生態(tài)區(qū)的抗(耐)寡照的玉米品種。例如，馬俊峰等［36］從23個玉米品種中篩選出德單5號、新單36、農(nóng)華101、新科19等6個耐陰雨寡照能力較強的品種，適合在黃淮海夏玉米區(qū)種植。通過研究不同生態(tài)區(qū)低溫寡照和陰雨寡照的發(fā)生規(guī)律和特點，改進栽培技術(shù)措施。陳文俊等［37］認為在寡照條件下獲得玉米高產(chǎn)需要適當增加種植密度、擴大群體庫容。劉代惠等［38］結(jié)合田間多年實踐提出育苗移栽、配方施肥、地膜覆蓋、化學調(diào)控等措施。

4.3 應(yīng)對高溫熱害 充分利用現(xiàn)代高新生物技術(shù)，培育耐高溫抗熱害高光效的新品種，提高玉米品種本身的抗熱能力;通過培育灌漿速率高、適當早熟的高產(chǎn)品種躲避后期干熱風的威脅。篩選和種植高溫條件下授粉、結(jié)實良好，葉片短、直立上沖、較厚、持綠時間長，光合積累效率高的耐逆品種是降低高溫傷害的有效手段［39］。在栽培措施方面，可以通過調(diào)節(jié)播期達到避開高溫天氣、防御高溫熱害的效果。如果在授粉期間遭遇高溫熱害，建議采用人工輔助授粉提高結(jié)實率。另外，通過科學施肥、蹲苗、適時噴灌水降溫等田間管理措施可以提高植株耐熱性［40－41］。

4.4 應(yīng)對季節(jié)性干旱 選育和應(yīng)用抗旱性強的品種，根據(jù)不同玉米種植生態(tài)區(qū)的季節(jié)性干旱發(fā)生的規(guī)律和特點，研究有效地預防或減輕季節(jié)性干旱的技術(shù)措施，通過工程節(jié)水、生物節(jié)水、栽培技術(shù)節(jié)水等措施，利用有限的水利資源，解決季節(jié)性干旱給玉米生產(chǎn)帶來的威脅。應(yīng)對玉米生長期內(nèi)的干旱，一是搶墑播種，尤其要滿足苗期的水分需求;二是中耕培土，增施有機肥保墑;三是在玉米開花、授粉時如遇干旱必須及時澆水并實施人工輔助授粉、提高結(jié)實率［41］。利用高新技術(shù)研究抗旱新材料，在玉米生長期間通過葉面噴施減輕干旱危害。在季節(jié)性干旱頻發(fā)或灌溉條件有限的地區(qū)，合理安排不同抗旱類型品種的生態(tài)分區(qū)種植［42］。

4.5 應(yīng)對漬害 應(yīng)對漬害的農(nóng)田排水技術(shù)研究較多并已形成技術(shù)規(guī)程［43］。在實際生產(chǎn)中應(yīng)因地制宜修筑溝、排水防澇。在地勢高、排水良好的土地上作寬畦淺溝，在地勢低、地下水位高、土壤排水性差的低畦地采用窄畦深溝，做到畦溝直、排水溝渠暢通無阻，雨來隨流，雨停水泄。據(jù)陳欣成等［44］的研究，有暗管排水工程的地塊夏玉米比對照平均增產(chǎn)20%以上，增產(chǎn)在1 215～2 175 kg/hm2，遇到2～3年即可收回全部工程投資。

5 結(jié)論

低溫、高溫、陰雨寡照、階段性干旱、土壤漬害等隱性自然災害影響玉米的生長發(fā)育，導致減產(chǎn)。為應(yīng)對隱性災害對玉米生產(chǎn)的影響，需要重視隱性災害發(fā)生規(guī)律和防控技術(shù)研究，提高抗災減災技術(shù)水平;加強農(nóng)田基本建設(shè)，改善生產(chǎn)條件;調(diào)節(jié)種植結(jié)構(gòu)，優(yōu)化區(qū)域布局，擴大抗性品種的種植比例;做好災害預測預報，完善農(nóng)業(yè)保險體系，提高抗災減災能力。在抗御隱性自然災害的技術(shù)方面，要重點培育抗逆玉米新品種，緊密圍繞土壤肥力和水分利用問題，建立合理的玉米耕作栽培制度，提高水分保蓄和利用水平，通過作物、土壤自身調(diào)控能力的提升應(yīng)對隱性災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

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