庫倫旗氣候條件對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

高薔 崔萌

摘要 ? ?選取1981—2010年庫倫旗玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)和相應(yīng)年度5月上旬至9月下旬對(duì)應(yīng)時(shí)期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)7個(gè)要素，把玉米的整個(gè)生長過程分為播種期 、幼苗期、拔節(jié)期和乳熟期4個(gè)階段，并把氣象資料作相應(yīng)時(shí)段的處理，然后利用相關(guān)系數(shù)分析方法，選取各生育期對(duì)玉米產(chǎn)量影響最為關(guān)鍵的因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，影響庫倫旗玉米產(chǎn)量最大的因素是干旱，影響最大的氣象要素為拔節(jié)期平均風(fēng)速、播種期平均風(fēng)速、乳熟期最低氣溫。

關(guān)鍵詞 ? ?玉米;氣候條件;產(chǎn)量;內(nèi)蒙古庫倫

中圖分類號(hào) ? ?S513;S162.5 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）13-0022-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

玉米是禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参?，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值，是全世界總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，其種植面積和總產(chǎn)量僅次于水稻和小麥，全世界有70個(gè)國家每年玉米種植面積在10萬hm2以上。玉米能適應(yīng)多種生態(tài)條件，從濕潤多雨到半干旱氣候、從冷涼到高溫氣候條件都可以種植玉米[1]。

庫倫旗是內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市下轄的一個(gè)旗，地處東經(jīng)121°09′～122°21′、北緯42°21′～43°14′，位于燕山北部山地向科爾沁沙地過渡地段，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫7.5 ℃，年平均降水量397.8 mm，年平均無霜期為171.2 d，年平均日照時(shí)數(shù)3 014.7 h，年平均風(fēng)速3.7 m/s，氣候適宜玉米生長。

玉米是庫倫旗主要的糧食作物和重要的飼料作物，全旗玉米種植面積占總種植面積的70%以上;調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)和氣象、品種與種子是當(dāng)前繼栽培管理技術(shù)水平之后制約中國玉米產(chǎn)量潛力實(shí)現(xiàn)的第二和第三大類限制因素[2]，大量的科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，玉米產(chǎn)量與生長季節(jié)的氣象條件密切相關(guān)，基于氣象數(shù)據(jù)對(duì)玉米產(chǎn)量預(yù)測有著較高的準(zhǔn)確率[3-5]，開展庫倫旗氣候條件對(duì)玉米產(chǎn)量的影響分析，對(duì)指導(dǎo)品種資源的科學(xué)布局、提高氣候資源利用效率、規(guī)避氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)及未來發(fā)展玉米生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)具有重要作用[6]。

1 ? ?資料與方法

1.1 ? ?資料來源

玉米單產(chǎn)資料選取庫倫旗統(tǒng)計(jì)局1981—2010年庫倫旗年鑒玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)，氣象資料選取庫倫旗氣象局相應(yīng)年度5月上旬至9月下旬對(duì)應(yīng)時(shí)期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)7個(gè)要素。

1.2 ? ?分析方法

根據(jù)玉米整個(gè)生育期的生長特性，把玉米的整個(gè)生長過程分為播種期（5月上旬至5月中旬）、幼苗期（5月下旬至6月中旬）、拔節(jié)期（6月下旬至8月下旬）和乳熟期（9月上旬至9月下旬）4個(gè)階段，并把氣象資料作相應(yīng)時(shí)段的處理，然后利用相關(guān)系數(shù)分析方法，選取各生育期對(duì)玉米產(chǎn)量影響最為關(guān)鍵的因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最后確定對(duì)玉米產(chǎn)量影響的主要因子。應(yīng)用逐步回歸方法，確定氣象因子對(duì)玉米產(chǎn)量所產(chǎn)生的綜合影響。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?玉米單產(chǎn)與氣象因子相關(guān)系數(shù)

由表1可以看出，拔節(jié)期平均風(fēng)速與玉米單產(chǎn)相關(guān)系數(shù)最大，為-0.490 3，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)效果顯著，通過了0.01的置信度檢驗(yàn);其余變量播種期平均風(fēng)速，拔節(jié)期平均最高氣溫、日照時(shí)數(shù)，乳熟期平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等與玉米單產(chǎn)相關(guān)性也比較大。

2.2 ? ?溫度對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

在水分和日照充足的條件下，對(duì)玉米產(chǎn)量影響最大的因素為溫度。由表1可以看出，玉米生長每一階段對(duì)氣溫的需求是不同的，溫度過高或過低都會(huì)影響玉米的產(chǎn)量。其中播種期和乳熟期的平均最低氣溫對(duì)玉米產(chǎn)量的影響較大，且均呈正相關(guān)關(guān)系。說明在幼苗初期，最低氣溫高有利于苗期的生長發(fā)育，根系生長較快、健壯，苗期營養(yǎng)充足，為玉米產(chǎn)量的增加打下了良好的基礎(chǔ)。乳熟期適宜的日平均氣溫為22～24 ℃，氣溫低于16 ℃時(shí)玉米的光合作用強(qiáng)度會(huì)降低，淀粉酶的活性受到抑制，影響籽粒淀粉合成、運(yùn)輸與積累，導(dǎo)致千粒重降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。幼苗期和拔節(jié)期的平均最高氣溫對(duì)玉米產(chǎn)量影響較大，且為負(fù)相關(guān)，說明幼苗期和拔節(jié)期對(duì)最高溫度敏感性較大，平均最高溫度越低，對(duì)玉米高產(chǎn)越有利。拔節(jié)至抽雄期溫度過高，會(huì)使玉米穗分化期縮短，分化的小穗和小花數(shù)目減少;抽雄至授粉階段溫度超過32 ℃、空氣相對(duì)濕度低于50%時(shí)，玉米雄穗不能抽出，或者花粉迅速干癟而喪失生命力，造成禿頂、缺粒，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

2.3 ? ?降水對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

玉米是禾本科作物，生長發(fā)育又處在較高溫度時(shí)期，所以它是一種需水量較多的作物[7]。其整個(gè)生育期需水量為350～400 mm[8]，并且在不同的生育期對(duì)水分的需求和敏感性不同，基本為生育前期需水少、中期需水多、后期需水少的特點(diǎn)。1981—2010年庫倫旗玉米生育期內(nèi)平均降水量為338.9 mm，庫倫旗又屬“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”地區(qū)，全旗水澆地面積不足10%，降水量的多少直接關(guān)系到全旗玉米的產(chǎn)量。由表1可以看出，拔節(jié)期降水量與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，而乳熟期降水與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明玉米拔節(jié)以后，氣溫高，蒸騰量加大，對(duì)水分的要求增大，此時(shí)玉米植株進(jìn)入營養(yǎng)生長和生殖生長的關(guān)鍵階段，此時(shí)期缺水，會(huì)致使果穗數(shù)量少、籽粒減少，對(duì)產(chǎn)量影響非常大;而在玉米生長后期，根系的活性減弱，降水多會(huì)導(dǎo)致玉米根系損傷，使玉米發(fā)生倒伏，嚴(yán)重影響其品質(zhì)和產(chǎn)量。

2.4 ? ?平均風(fēng)速對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由表1可以看出，所有氣象指標(biāo)中平均風(fēng)速在播種期和拔節(jié)期對(duì)玉米產(chǎn)量影響相關(guān)性是最大的，且整個(gè)發(fā)育期內(nèi)平均風(fēng)速對(duì)產(chǎn)量的影響均為負(fù)相關(guān)。在播種期，玉米幼苗較弱，根系不發(fā)達(dá)，平均風(fēng)速大會(huì)使得玉米幼苗發(fā)生倒伏甚至死亡，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量;而在拔節(jié)期，玉米需水量增大，風(fēng)速大會(huì)加大作物的蒸散量，尤其在庫倫旗，降水量本身已不能夠滿足玉米的需水量，蒸散量增大會(huì)加劇玉米拔節(jié)期干旱程度，影響玉米在生長關(guān)鍵期營養(yǎng)的輸送和生長發(fā)育，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量[9]。

2.5 ? ?日照時(shí)數(shù)對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

玉米是短日照作物，一般來說，縮短日照時(shí)間可以加速植株發(fā)育，使穗原基提前分化;反之則延遲發(fā)育，日照時(shí)間過長會(huì)使玉米營養(yǎng)生長旺盛，影響其開花授粉。由表1可以看出，玉米產(chǎn)量與播種期、拔節(jié)期、乳熟期日照時(shí)數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，尤以拔節(jié)期為甚。以庫倫旗光照資源來看，日照條件完全滿足玉米生長發(fā)育的適宜時(shí)長，但由于日照時(shí)數(shù)越長，光能輻射量越多，使得玉米蒸散量、土壤水分蒸發(fā)量增大，而庫倫地區(qū)水分不足，會(huì)加劇玉米的干旱程度，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量。

2.6 ? ?氣象因子對(duì)玉米產(chǎn)量的綜合影響

從表1可以看出，播種期平均風(fēng)速和拔節(jié)期平均最高氣溫、平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)及乳熟期平均氣溫、平均最低溫度、降水量是影響整個(gè)發(fā)育期內(nèi)玉米產(chǎn)量的7個(gè)關(guān)鍵因素，各氣象條件之間存在著相互作用。因此，利用逐步回歸分析方法，確定氣象因子對(duì)玉米產(chǎn)量所產(chǎn)生的綜合影響。

由表2、表3可以看出，模型3使用拔節(jié)期平均風(fēng)速、播種期平均風(fēng)速、乳熟期最低氣溫3個(gè)變量對(duì)玉米產(chǎn)量模擬較好，且每個(gè)因子均通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，故庫倫旗玉米產(chǎn)量綜合影響模型為：

Y=661.635-212.150X1-75.365X2+45.851X3

式中，Y為玉米產(chǎn)量，X1為拔節(jié)期平均風(fēng)速，X2為播種期平均風(fēng)速，X3為乳熟期最低氣溫。

應(yīng)用該模型對(duì)庫倫旗1981—2010年玉米產(chǎn)量進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果顯示，模擬值與實(shí)際值之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系（置信區(qū)間0.01），相關(guān)系數(shù)為0.699，故該模型模擬玉米產(chǎn)量較好。

3 ? ?結(jié)論與討論

分析結(jié)果表明，影響庫倫旗玉米產(chǎn)量最大的因素是干旱。庫倫旗年降水量不能夠滿足玉米生長發(fā)育最適需水量，加之庫倫旗絕大部分地塊無灌溉條件，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯，故在玉米易出現(xiàn)春旱和需水量最多的時(shí)期（播種期、拔節(jié)期）平均風(fēng)速大、日照時(shí)數(shù)多和平均最高氣溫高等增大作物蒸散量及土壤水分蒸發(fā)量的因素對(duì)玉米產(chǎn)量形成均起負(fù)作用且影響很大;而播種期和乳熟期的平均最低氣溫對(duì)玉米產(chǎn)量影響較大，最低氣溫高有利于苗期的生長發(fā)育及后期干物質(zhì)的積累;整個(gè)發(fā)育期平均風(fēng)速與產(chǎn)量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且所有發(fā)育階段中幼苗期的氣象條件是最適宜玉米生長的。影響玉米產(chǎn)量高低的綜合因子為拔節(jié)期平均風(fēng)速、播種期平均風(fēng)速、乳熟期最低氣溫。本文所用技術(shù)及方法仍比較單一且有許多不足之處，仍需進(jìn)一步完善，有待進(jìn)一步研究討論。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 李雪冰.內(nèi)蒙古河套灌區(qū)玉米種植氣候條件分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2016，6（9）：31-32.

[2] 王崇桃，李少昆.玉米生產(chǎn)限制因素評(píng)估與技術(shù)優(yōu)先序[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（6）：1136-1146.

[3] 魏瑞江，宋迎波，王鑫.基于氣候適宜度的玉米產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)方法[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2009，20（5）：622-627.

[4] 馬雅麗，王志偉，欒青，等.玉米產(chǎn)量與生態(tài)氣候因子的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（4）：565-568.

[5] DUCHON C E.Corn yield prediction using climatology[J].Journal of Climate and Applied Meteorology，1986，25（5）：581-590.

[6] 田宏偉.黃淮海地區(qū)玉米生育期農(nóng)業(yè)氣候資源分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2016，39（4）：56-61.

[7] 白美蘭，劉興漢，馮曉晶，等.內(nèi)蒙古玉米主產(chǎn)區(qū)氣候條件對(duì)產(chǎn)量的影響[J].內(nèi)蒙古氣象，2004（3）：35-37.

[8] 吳東兵，曹廣才.我國北方高寒旱地玉米的三段生長特征及其變化[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，1995（4）：7-10.

[9] 盧敏.農(nóng)業(yè)推廣學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.