寧夏中部干旱帶玉米生育期熱量條件時空特征分析

陳璐，劉靜，王連喜，李琪，許晨純

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室，江蘇南京210044；2.南京信息工程大學應用氣象學院，江蘇南京210044；3.寧夏氣象防災減災重點實驗室，寧夏銀川750002）

寧夏中部干旱帶玉米生育期熱量條件時空特征分析

陳璐1，2，劉靜3，王連喜1，2，李琪1，2，許晨純1，2

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室，江蘇南京210044；2.南京信息工程大學應用氣象學院，江蘇南京210044；3.寧夏氣象防災減災重點實驗室，寧夏銀川750002）

利用寧夏中部干旱帶鹽池、同心及海原三地1988—2013年逐日氣象資料建立玉米全生育期及各主要生育階段溫度適宜度模型，并對寧夏中部干旱帶玉米生育期溫度適宜度及≥10℃積溫進行時空變化分析。結(jié)果表明：寧夏中部干旱帶玉米全生育期溫度適宜度以及≥10℃積溫均呈波動上升趨勢，三地的溫度適宜度從大到小依次為同心、鹽池、海原，數(shù)值分別為：0.966，0.911和0.726。溫度適宜度在播種～出苗，出苗～拔節(jié)，拔節(jié)～抽雄，開花吐絲～成熟階段均呈上升趨勢，其中拔節(jié)～抽雄階段上升速率最快，速率為0.03·10a－1。鹽池玉米的熱量關鍵期為抽雄～開花吐絲階段，同心為播種～出苗階段，而海原為拔節(jié)～抽雄階段。

玉米生育期；溫度適宜度；積溫；熱量時空變化；寧夏中部干旱帶

近百年來，以全球氣候變暖為主要特征的氣候變化對我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、作物生長及產(chǎn)量造成了重大影響。尤其是我國西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化尤為敏感［1］。

玉米是我國三大糧食作物之一，已有的研究表明：氣候變暖導致玉米種植北界北移，種植面積擴大，但也加快了玉米生育進程，縮短生育期而導致玉米減產(chǎn)［2－4］。對寧夏中部干旱帶的研究表明：氣溫對玉米生長影響較大，總體來講，生育前期的高溫與后期低溫都將導致玉米減產(chǎn)；降水量是影響本地區(qū)春玉米生產(chǎn)潛力的制約因子［5－6］。氣候環(huán)境適宜度直接制約著玉米的生長發(fā)育，影響當?shù)赜衩桩a(chǎn)量。目前，氣候環(huán)境適宜度分析已經(jīng)逐步從定性化發(fā)展為定量化［7－10］，氣候適宜度通過模糊數(shù)學中隸屬度函數(shù)的方法把氣候因子（光照、溫度及降水）數(shù)量變化轉(zhuǎn)化為對作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成的適宜程度，國內(nèi)不少專家對不同區(qū)域尺度玉米氣候適宜度進行了研究分析，但研究區(qū)域多集中在華中、華北及東北三省，對西北尤其是寧夏自治區(qū)的研究較少［11－15］。

寧夏中部干旱帶位于寧夏中部地區(qū)，包括鹽池縣、同心縣、海原縣等地，海拔1 300～2 100m，是我國北方地區(qū)與天然草地牧區(qū)接壤的過渡帶［16］。玉米生長喜溫喜光，在生長關鍵期需水量大。寧夏中部干旱帶日照充足，降水少，在當?shù)貙嶋H生產(chǎn)中，玉米需水關鍵期通常通過補充灌溉來保證玉米生長發(fā)育的水分需求，因此，在該地區(qū)的大田生產(chǎn)中，日照與降水對玉米生長影響不大。本文以當?shù)赜衩椎臒崃織l件作為研究對象，分析1988—2013年寧夏中部干旱帶玉米溫度適宜度及≥10℃積溫的時空分布特征，以對當?shù)赜衩追N植適應氣候變化決策建議提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

本文氣象資料來自同心縣、鹽池縣和海原縣三個氣象站觀測的1988—2013年的逐日觀測資料。產(chǎn)量數(shù)據(jù)包括同心縣、鹽池縣及海原縣1988—2013年玉米單產(chǎn)，由寧夏自治區(qū)統(tǒng)計局提供提供。

取這三個站點溫度適宜度平均值作為該地區(qū)溫度適宜度的時間序列值，各個縣的單產(chǎn)逐年平均值作為該地區(qū)單產(chǎn)的時間序列值。

1.2 研究方法

1.2.1 分離氣象產(chǎn)量玉米作物產(chǎn)量組成包括趨勢產(chǎn)量Yt和氣象產(chǎn)量Yw，所以

利用鹽池縣、同心縣及海原縣統(tǒng)計產(chǎn)量，運用11 a直線滑動平均法提取趨勢產(chǎn)量Yt，再運用公式（2）分離氣象產(chǎn)量。該方法為滑動平均法和線性回歸法的結(jié)合，以11 a為步長，在每個11 a將產(chǎn)量看作線性函數(shù)，隨著時間滑動，直線不斷改變位置，后延滑動，依次建立各11 a內(nèi)的線性回歸方程，并得到模擬值，然后每一年的線性回歸模擬值的平均值就是當年的趨勢產(chǎn)量。用該方法既不用主觀判定產(chǎn)量歷史演變的曲線類型，也不損失樣本量［18］。分離得到的氣象產(chǎn)量將代表玉米產(chǎn)量中受氣象條件影響的那部分產(chǎn)量，即表示對氣象條件變化的響應情況。

1.2.2 溫度適宜度計算方法根據(jù)相關文獻研究［19－20］，結(jié)合寧夏地區(qū)的實際情況，各個生育階段玉米的溫度適宜度函數(shù)可以表達為：

式中，S（T）為平均氣溫為T時溫度適宜度；T0為玉米發(fā)育的最適氣溫（℃），不同發(fā)育階段最適氣溫不同；T1為玉米發(fā)育的最低氣溫（℃），低于這一氣溫，發(fā)育速率為0；T2為玉米發(fā)育的最高氣溫（℃），高于這一氣溫，發(fā)育速率為0。根據(jù)文獻對不同生育階段選取玉米三基點溫度［14－15］（表1）。

表1 玉米不同生育階段T0，T1及T2／℃Table 1 T0，T1and T2values inmaize growth period

玉米在各個生育階段對熱量條件的要求不同，同時各個生育階段熱量條件對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響也不同。所以，為客觀反映不同生育階段熱量條件對玉米生長發(fā)育的影響強度，需要為玉米各個生育階段的溫度適宜度設定權(quán)重。本文采用加權(quán)平均法，確定各個生育階段溫度適宜度的權(quán)重［20］，結(jié)果見表2。

式中，bi為第i個生育期溫度適宜度的權(quán)重系數(shù)；ai為第i個生育期平均氣溫與玉米氣象產(chǎn)量的相關系數(shù)；Sm（T）為全生育期玉米的溫度適宜度；Si（T）為第i個生育期的溫度適宜度。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)多年觀測資料，寧夏中部干旱帶玉米種植在4—9月份，其中播種～出苗期大致在4月中旬—5月上旬，出苗～拔節(jié)期大約在5月中旬—6月中旬，拔節(jié)～抽雄階段在6月下旬—7月上旬，抽雄～開花吐絲階段時間較短，在7月中旬，開花吐絲～成熟階段在7月中旬—9月上旬。

播種～拔節(jié)階段為玉米生長的苗期，該階段根系發(fā)育快，地上部生長較慢，對環(huán)境要求不高，但怕冷不怕熱，怕澇不怕旱，輕度干旱有益于根系的發(fā)育和下扎。拔節(jié)～抽雄階段為穗期，該階段是玉米生長發(fā)育最旺盛的時期，對水分要求迫切；抽雄前10 d至抽雄后20 d，是水分臨界期、穗分化及開花期對水分要求敏感。抽雄～成熟階段為花粒期，此時葉片、株高已定，營養(yǎng)生長基本停止，該階段對水分需求量減少。

寧夏中部干旱帶1988—2003年玉米氣象產(chǎn)量呈波動持平狀態(tài)，在1988—1997年這10年中呈增加趨勢，2000年氣象產(chǎn)量為28年中最低，2005—2013年中部干旱帶玉米氣象產(chǎn)量呈平穩(wěn)下降趨勢，但趨勢不顯著。鹽池、同心和海原玉米氣象產(chǎn)量變化情況與中部干旱帶整體相似，同心玉米氣象產(chǎn)量變化幅度較小，鹽池于1995年氣象產(chǎn)量表現(xiàn)最高；海原玉米氣象產(chǎn)量變化幅度較為劇烈，并且于1998年和2000年分別出現(xiàn)氣象產(chǎn)量最高和最低值。

三個地區(qū)氣象產(chǎn)量變化情況大體一致，但最值出現(xiàn)年份不同，因為三個地區(qū)所在的地理位置和當?shù)貧庀髼l件存在差異（見圖1）。

2.1 玉米生育期平均氣溫時空分布特征

寧夏中部干旱帶玉米生育期從4月中旬開始，到9月上旬結(jié)束，用鹽池、同心及海原三地氣溫的平均值代表寧夏中部干旱帶的平均氣溫，1988—2013年全生育期平均氣溫呈周期性波動，并以0.35℃· 10a－1（R＝0.487，P＜0.01）的速率升高。從空間分布上看，生育期內(nèi)同心的平均氣溫最高而海原最低。三地均呈周期性波動增溫趨勢。其中，鹽池以0.22℃·10a－1速率增溫，同心以0.40℃·10a－1（R＝0.519，P＜0.01）速率增溫，海原以0.44℃·10a－1（R＝0.563，P＜0.01）速率增溫，可以看出寧夏中部干旱帶在玉米生育期中部氣溫最高，南部氣溫低于北部，但南部增溫速率最高（見圖2）。

平均氣溫的時間變化在不同生育期趨勢不同，在抽雄～開花階段平均氣溫呈減小趨勢，但趨勢不明顯；在播種～出苗階段，中部干旱帶平均氣溫以0.81℃·10a－1（R＝0.458，P＜0.05）的速率增溫，同心增溫最快，海原增溫速率較慢。出苗～拔節(jié)階段中部干旱帶平均氣溫以0.48℃·10a－1（R＝0.449，P＜0.05）的速率增溫，增溫趨勢明顯；其中同心增溫速率最快，其次是海原，但鹽池增溫不明顯。在拔節(jié)～抽雄階段，海原增溫明顯，增溫速率為0.61℃· 10a－1（R＝0.390，P＜0.05）?？傮w來說，播種～出苗階段增溫速率最快，抽雄～開花吐絲階段平均氣溫呈減小趨勢（表3）。

表2 各個生育期溫度適宜度權(quán)重系數(shù)（bi）Table 2 Weight coefficient in different growth period（bi）

圖1 中部干旱帶玉米氣象產(chǎn)量時間變化Fig.1 Variations of meteorological yield of maize in middle arid region

圖2 寧夏中部干旱帶玉米全生育期平均氣溫時間變化Fig.2 Variations of average temperature in middle arid region of whole growth period

表3 近26年玉米各生育期平均氣溫增溫速率／（℃·10a－1）Table 3 Increase rate of average temperature in different growth period in the last 26 years

2.2 玉米生育期≥10℃積溫時空變化特征

≥10℃積溫（即活動積溫）反映了生育期內(nèi)玉米對熱量的要求。從圖2可以看出，1988—2013年近26年寧夏中部干旱帶不同地區(qū)玉米全生育期內(nèi)≥10℃積溫時間變化趨勢大致相同，中部干旱帶≥10℃積溫呈波動上升趨勢，以69.3℃·10a－1（R＝0.515，P＜0.01）的速率增加。海原為三地積溫增溫速率最高的區(qū)域，其增溫速率為88.5℃·10a－1（R＝0.542，P＜0.01）；其次為同心，增溫速率為75.2℃·10a－1（R＝0.549，P＜0.01）；鹽池增溫速率為44.0℃·10a－1，增溫趨勢不明顯（圖3）。

利用MK－突變檢驗方法對寧夏中部干旱帶玉米全生育期≥10℃積溫的時間序列進行分析，結(jié)果表明：寧夏中部干旱帶玉米全生育期≥10℃積溫在1994年左右發(fā)生突變，積溫由增加不明顯突變?yōu)樵黾用黠@。鹽池全生育期積溫于1991年由增加不明顯突變?yōu)樵黾用黠@，但僅在2000—2002年增溫達到顯著性水平；積溫于2007年由增大趨勢突變?yōu)闇p少趨勢。同心及海原兩地玉米全生育期≥10℃積溫突變情況相似，在1994年突變?yōu)樵黾用黠@，并且從2006年開始積溫增溫趨勢達到顯著性水平（圖4）。

圖3 寧夏中部干旱帶玉米全生育期≥10℃積溫時間變化Fig.3 Variations of active accumulated temperature in whole growth period inmiddle arid region

表4的統(tǒng)計結(jié)果表明：近26年來玉米不同生育階段≥10℃積溫變化趨勢表現(xiàn)各不相同。播種～出苗及出苗～拔節(jié)階段≥10℃積溫波動增加，中部干旱帶在播種～出苗階段增溫速率較大，為48.1℃· 10a－1（R＝0.542，P＜0.01），其中海原增溫速率最大，為53.2℃·10a－1（R＝0.563，P＜0.01），其次為同心，增溫速率為47.8℃·10a－1（R＝0.527，P＜0.01），最后為鹽池，增溫速率為46.3℃·10a－1（R＝0.483，P＜0.05）。出苗～拔節(jié)階段中部干旱帶增溫速率為19.4℃·10a－1（R＝0.404，P＜0.05），其中同心增溫速率最大，其次為海原；雖然鹽池在該階段也表現(xiàn)出增溫趨勢，但趨勢不明顯。中部干旱帶在拔節(jié)～抽雄階段積溫呈波動增加趨勢，但除海原以12.3℃·10a－1（R＝0.386，P＜0.05）明顯增溫外，其它地區(qū)增溫趨勢不明顯。抽雄～開花吐絲及開花吐絲～成熟階段中部干旱帶大部分地區(qū)積溫呈波動下降趨勢，趨勢不明顯。

2.3 全生育期溫度適宜度時空分布

中部干旱帶自1988—2013年，玉米全生育期溫度適宜，適宜度為0.869，且呈波動上升趨勢，上升速率為0.012·10a－1，波動較為平緩。從距平上看，中部干旱帶玉米全生育期溫度適宜度距平基本在±0.1內(nèi)波動，1988—1999年正負距平交替出現(xiàn)，進入21世紀后，正距平增多，以正距平為主。

空間分布上，鹽池、同心及海原三地年際變化情況基本一致，其中同心全生育期溫度適宜度最高，平均為0.966，呈波動上升趨勢，上升速率為0.005· 10a－1。距平波動范圍較小，1988—1999年負距平較多，進入21世紀后正距平增多，轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉嗥綖橹?。鹽池溫度適宜度次之，多年平均為0.911，呈波動下降趨勢，下降速率為0.005·10a－1。年際波動情況與同心相似，但波動幅度較同心大。海原全生育期溫度適宜度較低，平均為0.726，多年呈波動上升趨勢，上升速率為三地最快，為0.037·10a－1。海原溫度適宜度波動最劇烈，其距平在±0.2間波動，且出現(xiàn)較強距平現(xiàn)象頻繁，進入21世紀后正距平增多，由以負距平為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉嗥綖橹鳎▓D5）。

圖4 玉米全生育期≥10℃積溫MK－突變檢驗Fig.4 MK－mutation test of active accumulated temperature during whole growth period

表4 近26年玉米各生育期≥10℃積溫增溫速率／（℃·10a－1）Table 4 Increase rate of active accumulated temperature in different growth period in the last26 years

圖5 玉米全生育期溫度適宜度變化Fig.5 Variations of temperature suitability degrees during thewhole growth period

2.4 不同生育階段溫度適宜度時空分布

2.4.1 播種～出苗階段溫度適宜度時空分布寧夏中部干旱帶玉米播種～出苗階段溫度適宜度較高，平均為0.965，波動較平緩，以0.004·10a－1的速率上升。距平在－0.15～0.05之間波動，且正距平較多。由于1991年該生育階段中部干旱帶平均氣溫為26年最低值，其溫度適宜度明顯偏低，負距平為26年來最大負距平值。

鹽池、同心及海原三地在該生育階段溫度適宜度均在0.96以上，其中鹽池溫度適宜度最高，為0.971，波動平緩，以0.002·10a－1的速率上升。除較冷的1991年外，距平均在－0.1～0.05間小幅波動，21世紀后正距平逐漸增多。同心次之，平均為0.963，以0.013·10a－1速率減少；從2004年開始，負距平增多，且有增大的趨勢。海原為0.962，波動較劇烈，以0.021·10a－1的速率上升；在最冷的1991年，負距平較強，1992—2000年距均為正值，21世紀后負距平增多（圖6）。

2.4.2 出苗～拔節(jié)階段溫度適宜度時空分布近26年，寧夏中部干旱帶玉米出苗～拔節(jié)階段溫度適宜度較好，平均適宜度為0.963，以0.014·10a－1（R＝0.543，P＜0.01）速率平緩上升。距平在－0.05～0.04間波動，21世紀以前以負距平為主，較強負距平出現(xiàn)在1988年，21世紀之后變?yōu)橐哉嗥綖橹?，距平值有上升趨勢?/p>

鹽池與同心該生育階段溫度適宜度較高。同心適宜度波動平緩，為最高0.992，且以0.008·10a－1（R＝0.609，P＜0.01）速率呈顯著上升。鹽池較好，平均為0.988，波動幅度最小，以0.004·10a－1速率上升。海原最低，為0.910，波動較劇烈，以0.031· 10a－1（R＝0.549，P＜0.01）速率顯著上升。三地距平變化趨勢與中部干旱帶整體變化一致（圖7）。

2.4.3 拔節(jié)～抽雄階段溫度適宜度時空分布寧夏中部干旱帶玉米拔節(jié)～抽雄階段溫度適宜度為0.880，以0.03·10a－1速率劇烈波動上升。1994年適宜度最低，2008年適宜度最高，距平變化與出苗～拔節(jié)階段變化相同。

該階段同心溫度適宜度最高，為0.961，近26年以0.012·10a－1速率平緩波動上升，2004—2010年連續(xù)正距平，1994年氣溫偏低，故溫度適宜度最低，出現(xiàn)較強負距平。鹽池次之，為0.957，以0.008·10a－1速率平緩波動上升，其中2003年最低，出現(xiàn)較強負距平。海原最低，為0.720，以0.072·10a－1速率快速波動上升趨勢，且波動幅度較大；溫度適宜度波動情況與整體波動情況保持一致（圖8）。

2.4.4 抽雄～開花吐絲階段溫度適宜度時空分布

中部干旱帶溫度適宜度在玉米抽雄～開花吐絲階段較低，適宜度為0.780，近26年來呈波動下降趨勢，波動幅度較大，但0.007·10a－1的下降速率緩慢。距平波動幅度較大，變化趨勢與出苗～拔節(jié)階段相似，1992—1995年與2008年出現(xiàn)較強負距平，其中1995年溫度適宜度最低；2000—2003年及2005—2006年出現(xiàn)較強正距平。

該階段同心溫度適宜度最高，為0.861，以0.008 ·10a－1速率緩慢波動下降。鹽池次之，為0.840，以0.014·10a－1速率波動下降。海原最低，為0.600，整體呈波動持平狀態(tài)，波動激烈。三地適宜度波動情況與中部干旱帶整體波動情況一致（圖9）。

2.4.5 開花吐絲～成熟階段溫度適宜度時空分布

中部干旱帶玉米抽雄～開花吐絲階段溫度適宜度最低，為0.897，以0.012·10a－1速率波動上升，波動幅度較小。其距平變化與出苗～拔節(jié)，抽雄～開花吐絲階段變化趨勢相同；在1993—1995年及1999年出現(xiàn)較強負距平。

圖6 播種～出苗階段溫度適宜度變化Fig.6 Variations of temperature suitability degrees in the sowing to emergence period

圖7 出苗～拔節(jié)階段溫度適宜度變化Fig.7 Variations of temperature suitability degrees in the emergence to jointing period

圖8 拔節(jié)～抽雄階段溫度適宜度變化Fig.8 Variations of temperature suitability degrees of jointing to tasseling period

該生育階段同心溫度適宜度最高，平均0.978，以0.007·10a－1速率平緩波動上升。次高為鹽池，平均0.953，以0.003·10a－1速率平緩波動上升。海原較低，為0.762，以0.012·10a－1速率劇烈波動上升。三地溫度適宜度時間波動情況與中部干旱帶整體波動情況一致（圖10）。

2.5 熱量指標與玉米產(chǎn)量的關系

玉米生長不僅受氣象因子影響，還受土壤類型、作物品種、病蟲害、農(nóng)業(yè)管理等其它因素影響。本文以氣象產(chǎn)量作為對象，討論寧夏中部干旱帶玉米生育期溫度適宜度及≥10℃積溫對玉米氣象產(chǎn)量的影響。

表5為不同生育期溫度適宜度與氣象產(chǎn)量之間的相關系數(shù)，結(jié)果表明，在鹽池地區(qū)玉米抽雄～開花吐絲階段為玉米生長的關鍵時期，溫度的高低直接影響當?shù)赜衩咨L發(fā)育，通過計算可知：該階段平均氣溫每升高1℃，玉米氣象產(chǎn)量增加10.165 kg· hm－2。鹽池在該生育階段玉米產(chǎn)量與溫度適宜度呈顯著正相關，溫度適宜度每上升0.01，氣象產(chǎn)量將增加1.731 kg·hm－2（R＝0.530，P＜0.01）；并且全生育期溫度適宜度與氣象產(chǎn)量呈顯著正相關。同心播種～出苗階段為玉米熱量的關鍵時期，溫度適宜度每增加0.01，氣象產(chǎn)量將增加4.389 kg·hm－2（R＝0.442，P＜0.05）。海原玉米熱量條件關鍵期為拔節(jié)～抽雄階段，溫度適宜度每上升0.01，氣象產(chǎn)量將增加1.698 kg·hm－2（R＝0.326，P＜0.1）。

圖9 抽雄～開花吐絲階段溫度適宜度變化Fig.9 Variations of temperature suitability degrees of tasseling to flowering silking period

圖10 開花吐絲～成熟階段溫度適宜度變化Fig.10 Variations of temperature suitability degrees of flowering silking tomature period

表5 玉米溫度適宜度與氣象產(chǎn)量的相關系數(shù)Table 5 Correlative coefficient between temperature suitability and meteorological yield ofmaize

溫度對玉米的影響表現(xiàn)在兩方面：一是直接影響玉米的生長發(fā)育及產(chǎn)量；二是影響玉米的生育進程及發(fā)育時間，從而影響產(chǎn)量。玉米拔節(jié)～抽雄階段溫度過高，會縮短幼穗各分化期，減少分化小穗和小花數(shù)，果穗變小。該階段溫度適宜度對海原玉米產(chǎn)量起明顯正作用，這段時間海原氣溫呈由低溫向最適溫度T0顯著增加趨勢，所以該階段海原溫度適宜度上升，有利于提高玉米產(chǎn)量。抽雄到開花吐絲階段要求平均氣溫25℃～28℃，溫度適宜，授粉良好；如果溫度達到32℃～35℃，而相對濕度低于30%，則花粉將迅速失去生命力，花絲也將枯萎導致受精不良，造成禿尖。但寧夏中部干旱帶在該階段氣溫偏低，且低于最適溫度，故造成玉米禿尖率增大的主要原因是干旱。該階段鹽池溫度適宜度對玉米產(chǎn)量起顯著正作用，而鹽池氣溫呈降低趨勢，故該階段鹽池溫度適宜度呈下降趨勢，玉米產(chǎn)量降低。籽粒形成和灌漿期，要求氣溫20℃～24℃為宜，若氣溫過高或過低，將影響酶的活動，玉米將延期成熟，造成籽粒不飽滿，產(chǎn)量下降；如再遇上干旱，易受高溫逼熟，使千粒重下降［7］。

計算不同生育階段≥10℃積溫與氣象產(chǎn)量之間的相關系數(shù)（表6），得到結(jié)果與溫度適宜度與氣象產(chǎn)量之間相關關系類似。即，鹽池在抽雄～開花吐絲階段，積溫與玉米氣象產(chǎn)量呈顯著正相關，積溫每升高1℃，氣象產(chǎn)量將增加1.017 kg·hm－2（R＝0.453，P＜0.05）；海原在拔節(jié)～抽雄階段積溫每升高1℃，氣象產(chǎn)量將增加1.154 kg·hm－2（R＝0.372，P＜0.1）。

海原玉米氣象產(chǎn)量對熱量條件的相關性并不高，原因可能為：海原大部分地區(qū)覆膜種植玉米，由于覆膜影響，在沒有考慮覆膜的增溫保墑作用對玉米生長造成的影響情況下，導致出現(xiàn)如此結(jié)果。

表6 玉米不同生育階段≥10℃積溫與氣象產(chǎn)量的相關系數(shù)Table 6 Correlative coefficient between active accumulated temperature and meteorological yield of maize

表6為玉米不同生育階段≥10℃積溫與氣象產(chǎn)量的相關系數(shù)計算結(jié)果，通過與表5的對比可以看出：雖然溫度適宜度與≥10℃積溫均為描述熱量條件的指標，但≥10℃積溫只考慮了玉米的生物學下限溫度，而忽略了上限溫度；并且對于不同生育階段及全生育期，考慮的下限溫度都相同，從而導致了在與氣象產(chǎn)量的相關性上出現(xiàn)差異。而根據(jù)已有研究，玉米不同生育階段下限溫度都不相同，所以與溫度適宜度比較，≥10℃活動積溫的涵蓋范圍太大。從與氣象產(chǎn)量的關系上看，溫度適宜度能夠更好地描述熱量條件與氣象產(chǎn)量之間的關系。

3 結(jié)論

1）寧夏中部干旱帶玉米全生育期近26年以0.35℃·10a－1的速率明顯增溫，其中增溫速率海原＞同心＞鹽池。不同生育階段平均氣溫變化趨勢不同，播種～出苗階段增溫明顯且速率最快，其次是出苗～拔節(jié)階段。抽雄～開花吐絲階段平均氣溫呈減少趨勢，其它生育階段有增溫趨勢，但趨勢均不明顯。

2）寧夏中部干旱帶玉米全生育期≥10℃積溫近26年以69.3℃·10a－1明顯上升，增溫速率同心＞海原，鹽池增溫不明顯。不同生育階段≥10℃積溫變化趨勢不同，播種～出苗階段增溫速率大于出苗～拔節(jié)階段，而抽雄～開花吐絲及開花吐絲～成熟階段≥10℃積溫呈下降趨勢。

3）寧夏中部干旱帶玉米全生育期溫度適宜度多年呈波動上升趨勢，上升速率拔節(jié)～抽雄＞出苗～拔節(jié)＞開花吐絲～成熟＞播種～出苗，在抽雄～開花吐絲階段溫度適宜度呈下降趨勢。從適宜度上，播種～出苗＞出苗～拔節(jié)＞開花吐絲～成熟＞拔節(jié)～抽雄＞抽雄～開花吐絲。

4）鹽池玉米熱量關鍵期為抽雄～開花吐絲階段，同心為播種～出苗階段，海原為拔節(jié)～抽雄階段。與≥10℃積溫相比，溫度適宜度考慮了玉米生物學上限溫度，并對每個生育階段的上、下限溫度作了細化，能夠更好地描述熱量條件與氣象產(chǎn)量之間的關系。

4 討論

寧夏中部干旱帶溫度適宜度總體呈上升趨勢，且播種～出苗，出苗～拔節(jié)階段溫度適宜度較高，影響玉米的關鍵期為播種～出苗階段，抽雄～開花吐絲階段，這與已有對西北地區(qū)環(huán)境適宜度對旱作玉米的影響研究得到的溫度適宜度關鍵期相符［15］。從全生育期熱量條件的變化趨勢上可以看出，寧夏中部干旱帶熱量條件在增加，更加有利于玉米生長，但從各個生育階段來看，抽雄～成熟階段熱量條件有下降趨勢，這也與目前分析氣候變化特征的主要結(jié)論即夏季增溫不明顯相符［21］，故在該區(qū)域的玉米播期調(diào)整、品種選擇及玉米生產(chǎn)管理中應充分考慮到該區(qū)域玉米生育期內(nèi)熱量條件的變化與不同，以合理利用氣候資源，適應氣候變化。而溫度適宜度較低的海原，其適宜度上升速率較快，在不考慮降水的前提下，未來氣候變化將使海原更適合種植玉米，并提高其單產(chǎn)。由于玉米生育期內(nèi)熱量條件的增加，寧夏中部干旱帶玉米種植范圍將擴大，而根據(jù)姚小英等人［15］對西北地區(qū)的研究，結(jié)合西北地區(qū)暖干化趨勢，預計玉米生育期水分適宜度將下降，所需灌溉量將增大，所以玉米種植風險將有所增加，由熱量增加帶來的有利條件可能將無法抵消缺水所造成的影響。

本文只討論了寧夏中部干旱帶的熱量條件，而并未涉及降水及日照。在寧夏中部干旱帶，光照充沛，但干旱少雨，故玉米種植需依賴補充灌溉，補充灌溉可能出現(xiàn)灌溉不及時或未達到理想灌溉量而影響玉米產(chǎn)量的結(jié)果，同時沒有涉及溫度、水、日照和水汽等變量的綜合作用對玉米的影響以及不同玉米品種對氣候條件的不同要求。同時，由于對中部干旱帶玉米種植觀測資料的不足，本文對玉米生育期的劃分主要是根據(jù)引黃灌區(qū)玉米觀測資料以旬為單位進行了生育期的劃分，使得生育期表達不夠精確。此外，覆膜作為重要的農(nóng)業(yè)技術(shù)在玉米生產(chǎn)中得到應用，今后應在量化單一氣象要素和覆膜技術(shù)的增溫效應對產(chǎn)量的影響方面以及更為適用的適宜度計算公式方面加強研究，以進一步提高適宜度的表達準確度。

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Variation of heat condition of maize in the middle arid region of Ningxia

CHEN Lu1，2，LIU Jing3，WANG Lian-xi1，2LIQi1，2，XU Chen-chun1，2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology，Nanjing University of Information Science＆Technology，Nanjing，Jiangsu 210044，China；2.Ningxia Key Laboratory for Meteorological Disaster prevention and Reduction，Yinchuan Ningxia 750002，China）

Maize growth period data and daily climate data of Yanchi，Tongxin and Haiyuan counties in the middle arid region of Ningxia were used to build the maize temperature suitability degrees.And spatio-temporal analysis of these degrees and active accumulated temperature≥10℃.The result indicated that：the maize temperature suitability degrees and active accumulated temperature≥10℃were in ascent，and the suitability degrees in these three counties from high to low listed as Tongxin county，Yanchi county and Haiyuan county，and the suitability degrees are 0.966，0.911 and 0.726 respectively.The temperature suitability degrees in sowing to emergence，emergence to jointing，jointing to tasseling and silking to maturity periods represented an increase，while the degrees in jointing to tasseling period increased the fast，and the degrees are 0.03·10a－1.Active accumulated temperature≥10℃in sowing to emergence and emergence to jointing periods represented an increase.

maize growth period；temperature suitability degrees；active accumulated temperature；temporal and spatial variation；themiddle arid region of Ningxia

S513；S161.2

A

1000-7601（2016）06-0257-09

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.39

2016-01-24

中國氣象局氣候變化專項“氣候變化對寧夏旱作農(nóng)業(yè)的影響與適應對策”（CCSF201315）；國家科技支撐計劃（2012BAH29B03）

陳璐（1991—），女，江蘇常州人，研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)氣象。E-mail：844313487＠qq.com。

王連喜（1959—），男，河南省鄭州人，教授。E-mail：wlx4533＠sina.com。