阿拉善盟孿井灘地區(qū)春玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與相關(guān)因子分析

旭 花

（內(nèi)蒙古自治區(qū)孿井灘氣象站，內(nèi)蒙古 孿井灘 750312）

玉米是中國三大糧食作物之一，造成玉米單產(chǎn)不穩(wěn)定的因素很多，其年際間產(chǎn)量變化受多種因素的共同影響，如氣象條件、田間管理、品種特性、肥料、灌溉等，其中氣象因子波動(dòng)是玉米產(chǎn)量的主要影響因素之一［1-2］。 玉米是喜溫作物，生長發(fā)育、灌漿成熟需要在溫暖的環(huán)境下完成，玉米生長季農(nóng)業(yè)氣候變化將影響玉米的生長發(fā)育過程，進(jìn)而影響玉米的產(chǎn)量［3］。 玉米產(chǎn)量是環(huán)境和品種共同作用的結(jié)果，同時(shí)也是農(nóng)藝性狀互相影響的結(jié)果［4］，毛彩云等指出，果穗粗、生育期、百粒重等直接或其他性狀間接的對產(chǎn)量起到主要的作用［5］。 王磊等研究表明，行粒數(shù)和千粒重是對產(chǎn)量影響最大的因素，因此增長果穗長，增加行粒數(shù)和千粒重是提高玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵［6］。 作物的每個(gè)發(fā)育期之間都有著緊密的聯(lián)系， 任何一個(gè)發(fā)育階段受到干擾，都有可能影響到下一個(gè)發(fā)育期的進(jìn)程或整個(gè)生育過程的生長狀況，進(jìn)而影響到玉米的產(chǎn)量，因此研究氣候因子及各個(gè)發(fā)育期對玉米產(chǎn)量因素和玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，對合理安排播種期和大田管理提供有重要意義。目前玉米發(fā)育期對氣候變化的響應(yīng)方面的研究很多，但是對荒漠草原地區(qū)的玉米發(fā)育期和產(chǎn)量方面研究相對較少。本文對阿拉善盟荒漠草原孿井灘地區(qū)的春玉米的產(chǎn)量因素和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合的分析，探索荒漠草原上春玉米的產(chǎn)量對氣候變化及各個(gè)發(fā)育期的響應(yīng)情況。

1 試驗(yàn)區(qū)域概況

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在內(nèi)蒙古阿拉善盟騰格里經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)嘉爾嘎勒賽漢鎮(zhèn)， 地處騰格里沙漠東南邊緣，屬于草原化荒漠地區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用內(nèi)蒙古自治區(qū)孿井灘氣象站的2011~2018 年的年平均氣溫、月平均氣溫、月極端最高（最低）氣溫、月平均最高（最低）氣溫、月平均降水量、月平均日照時(shí)數(shù)和同時(shí)期春玉米的產(chǎn)量因素測定數(shù)據(jù)（抽雄期莖粗、乳熟期莖粗、乳熟期果穗長），產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)（果穗長、果穗粗、百粒重、株籽粒重、理論產(chǎn)量），春玉米每個(gè)發(fā)育期的觀測數(shù)據(jù)。

2 材料與研究方法

2.1 試驗(yàn)材料

供試材料為生長于大田的春玉米，將觀測地段按其田塊形狀分成相等的4 個(gè)區(qū)，作為4 個(gè)重復(fù)，按順序編號(hào)，各項(xiàng)觀測在4 個(gè)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

2.2 試驗(yàn)研究方法

試驗(yàn)在觀測地段4 個(gè)區(qū)內(nèi)選擇有代表性的40株，出苗至三葉期進(jìn)行不定株觀測，從七葉期開始進(jìn)行定點(diǎn)定株觀測；從春玉米播種開始到成熟期每逢5或逢10 進(jìn)行觀測，臨近作物發(fā)育期時(shí)隔日觀測1 次，旬末必須巡視觀測，開花期和吐絲期每日觀測。

發(fā)育期數(shù)據(jù)采用儒略日表示法，即每年1 月1 日計(jì)為第1 天，到發(fā)育期普遍期出現(xiàn)日期換算成對應(yīng)日序（天）。

2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)的分析利用Office、SPSS313.0 等軟件、采用Pearson 相關(guān)系數(shù)等分析方法進(jìn)行氣候因子與蒼耳物候期之間的相關(guān)性。

3 結(jié)果與分析

3.1 玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與各因子之間的相關(guān)性分析

從2011~2018 年孿井灘地區(qū)春玉米的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和每個(gè)發(fā)育期、月平均氣溫、月極端最高（低）氣溫、各發(fā)育期的降水量和日照時(shí)數(shù)、積溫的相關(guān)性分析結(jié)果來看， 果穗長與5 月平均最低氣溫、5 月極端最低氣溫、抽雄期莖粗有顯著的正相關(guān)關(guān)系，與抽雄期、乳熟期、莖稈重有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；果穗粗與七葉期、抽雄期、吐絲期、莖稈重、乳熟期有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與開花期有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與拔節(jié)期降水有顯著的正相關(guān)關(guān)系；株籽粒重與出苗期穩(wěn)定通過10 ℃的積溫有顯著的正相關(guān)關(guān)系， 與出苗期降水、 拔節(jié)期、11 月平均最低氣溫有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系； 百粒重與5 月平均氣溫、8 月極端最低氣溫有顯著的正相關(guān)關(guān)系， 與7 月極端最低氣溫、8 月極端最低氣溫、上一年度12 月極端最低氣溫有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系， 與12 月平均氣溫、12 月平均最低氣溫有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系； 理論產(chǎn)量與抽雄期日照時(shí)數(shù)、乳熟期日照時(shí)數(shù)、成熟期日照時(shí)數(shù)有顯著的正相關(guān)關(guān)系，與出苗期降水、三葉期降水、七葉期降水、3 月極端最高氣溫、8 月極端最高氣溫有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。 （見表1、表2）。

表1 玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的相關(guān)因子

表2 玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量因素的相關(guān)因子

3.2 春玉米產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與各因子之間的擬合度分析

春玉米的果穗粗與開花期呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.01）的檢驗(yàn)|R|=0.920**，開花期太晚對春玉米果穗長度的生長不利，開花期適當(dāng)?shù)奶崆坝欣诠氲纳L。 由圖1 可見，果穗粗與開花期之間存在良好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)R2=0.8637，擬合的模型能解釋因變量86.37%的變化， 表明開花期的早晚對春玉米的果穗粗有決定性的作用。

春玉米的百粒重與前一年的12 月平均氣溫和平均最低氣溫呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.01）的檢驗(yàn)， 相關(guān)系數(shù)分別為|R|=0.933**和|R|=0.976**，由圖2、圖3 可見，百粒重與上一年的12 月平均氣溫和平均最低氣溫存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)分別為R2=0.8308 和R2=0.8387， 擬合的模型分別能解釋因變量83.08%和83.87%的變化，表明上一年12月的氣溫過高對春玉米的百粒重可能有不利影響。

春玉米的理論產(chǎn)量與日照、降水和極端最高氣溫的相關(guān)性較明顯，從分析結(jié)果來看，理論產(chǎn)量與出苗期、三葉期、七葉期降水量、3 月極端最高氣溫、8 月極端最高氣溫呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與抽雄期、乳熟期、成熟期日照時(shí)數(shù)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系， 均通過 （p＜0.05）的檢驗(yàn)。 由圖4、圖5、圖6 可見，理論產(chǎn)量與三葉普期降水量、七葉普期降水量、抽雄期日照時(shí)數(shù)存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系， 決定系數(shù)分別為R2=0.7861 和 R2=0.7374 和 R2=0.7436， 擬合的模型分別能解釋因變量78.61%、73.74%和74.36%的變化。

3.3 春玉米的產(chǎn)量因素與各因子之間的相關(guān)性分析

從2011~2018 年孿井灘地區(qū)春玉米的產(chǎn)量因素測定數(shù)據(jù)和各發(fā)育期、月平均氣溫、月極端最高（低）氣溫、各發(fā)育期的降水量和日照時(shí)數(shù)、積溫的相關(guān)性分析結(jié)果來看，春玉米的抽雄期莖粗與5 月平均氣溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系， 與密度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.05）的檢驗(yàn)；乳熟期莖粗與抽雄期莖粗、8 月極端最低氣溫、 三葉期日照時(shí)數(shù)、6 月平均最低氣溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與七葉期、抽雄期、開花期、吐絲期呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.05）的檢驗(yàn)，與出苗期日照時(shí)數(shù)、5 月極端最高氣溫、3 月極端最低氣溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.01）的檢驗(yàn)；乳熟期果穗長與出苗期穩(wěn)定通過10℃積溫、（拔節(jié)、吐絲、開花）期日照時(shí)數(shù)、6 月平均最高氣溫、7 月平均最低氣溫、3 月風(fēng)速、7 月風(fēng)速呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，均通過（p＜0.05）的檢驗(yàn)；與播種期、出苗期、三葉期呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.05）的檢驗(yàn)（見表2）。

圖1 果穗粗與開花期的相關(guān)性

圖2 百粒重與12 月平均最低氣溫的相關(guān)性

圖3 百粒重與12 月平均氣溫的相關(guān)性

圖4 理論產(chǎn)量與三葉期降水量相關(guān)性

圖5 理論產(chǎn)量與七葉期降水量相關(guān)性

圖2 理論產(chǎn)量與抽雄期日照時(shí)數(shù)相關(guān)性

3.4 春玉米產(chǎn)量因素與各因子之間的擬合度分析

春玉米的乳熟期莖粗與出苗期日照時(shí)數(shù)、3 月極端最低氣溫、5 月極端最高氣溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，通過（p＜0.01）的檢驗(yàn)，與七葉期呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系， 通過 （p＜0.05） 的檢驗(yàn)， 相關(guān)系數(shù)分別為|R|=0.936**、|R|=0.928**、|R|=0.926** 和|R|=0.938*，由圖7、圖8、圖9 可見，乳熟期莖粗與出苗期日照時(shí)數(shù)、5月極端最高氣溫和七葉期存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系， 決定系數(shù)分別為 R2=0.8119、R2=0.7336 和 R2=0.9298， 擬合的模型分別能解釋因變量 81.19%、73.36%和92.98%的變化。 5 月極端最高氣溫超過34.3 ℃左右時(shí)，對乳熟期莖粗的生長有抑制作用。

春玉米的乳熟期果穗長與出苗期呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系， 通過 （p＜0.01） 的檢驗(yàn)， 相關(guān)系數(shù)為|R|=0.938**，由圖10 可見，乳熟期果穗長與出苗期存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)為R2=0.9178，擬合的模型分別能解釋因變量91.78%的變化。

4 結(jié)論與討論

果穗粗與開花期之間存在良好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系， 決定系數(shù)R2=0.8637， 擬合的模型能解釋因變量86.37%的變化， 在一定范圍內(nèi)開花期的提前對春玉米的果穗的生長有決定性的作用。

圖8 乳熟期莖粗與5 月極端最高氣溫的相關(guān)性

圖7 乳熟期莖粗與出苗期日照數(shù)的相關(guān)性

圖9 乳熟期莖粗與七葉期的相關(guān)性

圖10 乳熟期果穗卡與出苗期的相關(guān)性

百粒重與上一年的12 月平均氣溫和平均最低氣溫存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)分別為R2=0.8308 和R2=0.8387， 擬合的模型分別能解釋因變量83.08%和83.87%的變化，上一年的12 月氣溫過高對春玉米的產(chǎn)量形成可能有不利影響。

理論產(chǎn)量與三葉普期降水量、 七葉普期降水量、抽雄期日照時(shí)數(shù)存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)分別為 R2=0.7861 和R2=0.7374 和 R2=0.7436，表明理論產(chǎn)量的主要抑制因素是降水和日照時(shí)數(shù)。

乳熟期莖粗與出苗期日照時(shí)數(shù)、5 月極端最高氣溫和七葉期存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)分別為 R2=0.8119、R2=0.7336 和 R2=0.9298，擬合的模型分別能解釋因變量81.19%、73.36%和92.98%的變化，在一定范圍內(nèi)出苗期日照時(shí)數(shù)越長對乳熟期莖粗的發(fā)育有利，在一定范圍內(nèi)5 月極端最高氣溫越高有利于乳熟期莖粗的生長發(fā)育，七葉期的適當(dāng)提前對乳熟期莖粗的生長發(fā)育有利。

乳熟期果穗長與出苗期存在很好的二項(xiàng)式回歸關(guān)系，決定系數(shù)為R2=0.9178，擬合的模型分別能解釋因變量91.78%的變化。 表明在一定范圍內(nèi)出苗期的提前有利于乳熟期果穗長度的增加。