氣候變化對(duì)三河地區(qū)夏玉米生產(chǎn)適應(yīng)性研究

劉曉英 郝國(guó)松 田佳麗 馬慧妍

摘要 為了研究三河地區(qū)氣候變化對(duì)夏玉米的生產(chǎn)適應(yīng)性，對(duì)三河地區(qū)1993—2019年夏玉米各發(fā)育期的氣溫、降水、日照的變化特征進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明：三河地區(qū)夏玉米各個(gè)發(fā)育期氣溫年變化普遍呈上升趨勢(shì)，但變化不太明顯;降水年變化除抽雄—乳熟期、乳熟—成熟期呈上升趨勢(shì)外，其余發(fā)育期年變化均呈下降趨勢(shì)，全發(fā)育期降水年變化也呈下降趨勢(shì);日照年變化除拔節(jié)—抽雄期呈上升趨勢(shì)外，其余發(fā)育期均呈下降趨勢(shì)，全發(fā)育期日照年變化也呈下降趨勢(shì)。對(duì)三河地區(qū)而言，氣溫對(duì)夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育是適宜的，降水是限制夏玉米產(chǎn)量的主要因子。

關(guān)鍵詞 夏玉米;適應(yīng)性;氣候變化;三河地區(qū)

中圖分類號(hào)：S162.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）01–0051–04

利用實(shí)時(shí)氣象資料對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，是目前農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)的主要內(nèi)容之一。氣候變化對(duì)夏玉米生產(chǎn)適應(yīng)性綜合考慮了光、溫、水三要素對(duì)作物的影響，能客觀反映氣候條件對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的滿足程度[1]。雖然關(guān)于氣候變化對(duì)夏玉米生產(chǎn)適應(yīng)性的研究較多，但對(duì)涉及三河的主要農(nóng)作物生產(chǎn)適應(yīng)性研究卻沒(méi)有，或還未有相關(guān)文章見(jiàn)刊[4-11]。以三河為例，針對(duì)三河地區(qū)1993—2019年夏玉米生長(zhǎng)季內(nèi)氣溫、降水、日照等主要?dú)庀笠刈兓?，分析氣候變化?duì)三河夏玉米生產(chǎn)適應(yīng)性的影響，為三河市未來(lái)氣候變化對(duì)種植結(jié)構(gòu)布局影響研究決策提供參考，并通過(guò)氣候變化對(duì)三河地區(qū)夏玉米生產(chǎn)適應(yīng)性從時(shí)空上進(jìn)行分析，為三河地區(qū)氣候因子對(duì)夏玉米產(chǎn)量產(chǎn)生的影響進(jìn)行定量分析和預(yù)報(bào)服務(wù)，為合理開發(fā)和利用三河地區(qū)夏玉米種植區(qū)氣候資源，進(jìn)一步提高玉米產(chǎn)量提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

三河市位于河北省廊坊市北部，地處燕山山前平原地區(qū)，地勢(shì)北高南低，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，1993—2019年27年平均氣溫為11.8℃，年平均降水量597.5 mm，降水季節(jié)分布不均，多集中在夏季，6—8月的降水量一般可達(dá)全年總降水量的70%～80%。年平均日照時(shí)數(shù)為2 574.45 h，每年5—6月日照時(shí)數(shù)最多。三河地區(qū)光熱資源充足，雨熱同季，有利于夏玉米生長(zhǎng)。明確研究區(qū)域氣候特征，對(duì)合理利用光溫水等氣候資源、有針對(duì)性地進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)具有重要意義。

1.2 資料來(lái)源

資料來(lái)源于河北省氣象信息共享平臺(tái)，所用氣象資料包括1993—2019年日平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和1993—2019年夏玉米各發(fā)育期的觀測(cè)資料。夏玉米產(chǎn)量資料摘自廊坊經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒[12]和三河市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。

1.3 研究方法

根據(jù)夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育特征，把發(fā)育期分為播種—出苗期、出苗—七葉期、七葉—拔節(jié)期、拔節(jié)—抽雄期、抽雄—乳熟期、乳熟—成熟期6個(gè)時(shí)段，分析1993—2019年氣溫、降水、日照各氣候因子變化對(duì)各發(fā)育期的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏玉米各發(fā)育期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析

2.1.1 播種—出苗期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 1993—2019年播種—出苗期氣溫變化趨勢(shì)不大，總的來(lái)說(shuō)呈上升趨勢(shì);降水量年際趨勢(shì)變化呈下降趨勢(shì)，年際間降水量變化較大，最大降水量為72.9 mm，出現(xiàn)在2003年;最小降水量為0 mm，出現(xiàn)在1993—1995年、2005年、2010年、2019年;日照時(shí)數(shù)年際變化也呈下降趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)小于降水量?？偟膩?lái)說(shuō)，播種—出苗期各年平均氣溫在22.7℃～28.2℃，氣溫適宜，雖然降水量年際間變化較大，但因?yàn)橥寥罎穸冗m宜，對(duì)玉米出苗影響不大，播種—出苗期對(duì)日照沒(méi)有較多要求，所以日照時(shí)數(shù)的變化不影響玉米出苗（圖1）。

圖1 1993—2019年夏玉米播種—出苗期氣溫、降水、日照年際變化曲線

2.1.2 出苗—七葉期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 1993—2019年出苗—七葉期氣溫年變化呈上升趨勢(shì)，平均氣溫為26.3℃，日平均氣溫在17.9℃～32.1℃，而夏玉米在18℃以上幼苗生長(zhǎng)較快，30℃～32℃時(shí)最快，所以這時(shí)期溫度是適宜的;降水量年際間變化呈下降趨勢(shì)，且變化較大，平均降水量為99.3 mm，最大降水量為269.1 mm，出現(xiàn)在2013年，最小降水量?jī)H為3 mm，出現(xiàn)在2010年;而玉米苗期降水量80～180 mm

適宜玉米生長(zhǎng)，但1993—2019年僅有1993年降水量（81.0 mm）符合玉米苗期降水量需求，其余年份降水量不是偏多就是偏少，多雨和干旱均不利于玉米苗期的生長(zhǎng);日照時(shí)數(shù)年際變化呈下降趨勢(shì)，平均日照時(shí)數(shù)為85.9 h，最大值出現(xiàn)在2016年，為129.3 h，最小值出現(xiàn)在2008年，僅有39.6 h（圖2）。

2.1.3 七葉—拔節(jié)期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 七葉—拔節(jié)期的氣溫年變化呈上升趨勢(shì)，1993—2003年年際間波動(dòng)明顯，2003—2019年年變化較平緩。降水量年際間變化略大于出苗—七葉期，年變化呈下降趨勢(shì)，且年變化波動(dòng)明顯，而此期是夏玉米分化莖節(jié)的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，以根生長(zhǎng)為中心，是需水量最多的發(fā)育階段，降水量不足嚴(yán)重影響夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其是2000年、2003年、2014年，降水量分別為1.3 mm、2.9 mm、5.8 mm。日照時(shí)數(shù)年變化呈下降趨勢(shì)，1993—2003年年變化較小，2004—2019年年變化較大，最小年份是39.8 h，最大年份是119.9 h（圖3）。

2.1.4 拔節(jié)—抽雄期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 拔節(jié)—抽雄期的氣溫年變化呈上升趨勢(shì)，年際間波動(dòng)較小;降水年變化呈下降趨勢(shì)，下降趨勢(shì)在所有發(fā)育期中最明顯，且年際間波動(dòng)較大，拔節(jié)到抽雄期是玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)時(shí)期，生育特點(diǎn)是生長(zhǎng)中心由根系轉(zhuǎn)向莖葉，雄穗、雌穗已先后開始分化，植株進(jìn)入快速生長(zhǎng)期。這個(gè)階段根、莖、葉的生長(zhǎng)與穗分化之間爭(zhēng)奪養(yǎng)分、水分的矛盾突出，是決定穗數(shù)、每穗小花數(shù)和成熟期早晚的關(guān)鍵時(shí)期，因此主攻目標(biāo)是促葉、壯稈，爭(zhēng)取穗大、粒多，正是追肥灌水的關(guān)鍵時(shí)期。這個(gè)時(shí)期正值雨熱同季，是所有發(fā)育期降水量最多的時(shí)期，氣溫和降水基本適宜夏玉米的生長(zhǎng)，但1994年、1996年、2018年在該發(fā)育期，降水量分別為336.5 mm、461.2 mm、339.1 mm，降水量遠(yuǎn)大于發(fā)育期需求，出現(xiàn)了內(nèi)澇，導(dǎo)致這3年夏玉米產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響（圖4）。

2.1.5 抽雄—乳熟期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 抽雄—乳熟期的氣溫年變化比較平穩(wěn);降水年變化呈上升趨勢(shì)，抽雄—乳熟期夏玉米需水達(dá)到高峰，該期間降水量決定著夏玉米的產(chǎn)量，田間水分狀況對(duì)玉米開花、授粉和籽粒的形成有著重要影響。1999年、2007年降水量最少，分別為15.8 mm、7.5 mm，同年玉米產(chǎn)量也較其他年份明顯偏低;日照時(shí)數(shù)年變化呈弱的下降趨勢(shì)，年際間變化較?。▓D5）。

2.1.6 乳熟—成熟期氣溫、降水、日照氣候變化特征分析 乳熟—成熟期的氣溫年變化呈微弱上升趨勢(shì)，降水年變化也呈微弱上升趨勢(shì)，年際間變化仍舊波動(dòng)較大，日照年變化呈下降趨勢(shì)。乳熟—成熟期對(duì)降水量需求相對(duì)較少，這個(gè)時(shí)期的平均氣溫19.7℃，基本在適宜溫度范圍之內(nèi)（圖6）。由于夏玉米在灌漿時(shí)期需要充足的光照，故對(duì)日照要求較高，而該時(shí)期的日照時(shí)數(shù)年變化呈下降趨勢(shì)，因此光照不足對(duì)夏玉米的灌漿有一定影響，氣溫和降水對(duì)夏玉米來(lái)說(shuō)是較適宜的。

2.2 全發(fā)育期氣溫、降水、日照變化特征分析

全發(fā)育期氣溫年變化較平穩(wěn)，呈微弱上升趨勢(shì)，尤其是2006—2015年這10年年際間變化很小。降水年變化呈下降趨勢(shì)，年際間變化較大，降水量明顯偏多和明顯偏少都不利于夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，1994年降水量最大，為888.8 mm，

該年夏玉米受災(zāi)嚴(yán)重，產(chǎn)量為歷年最低，1999年、2000年、2003年降水量?jī)H為歷年同期51%、56%、52%（圖7）。由于干旱，同年夏玉米產(chǎn)量也較低。日照年變化呈下降趨勢(shì)，對(duì)夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的影響。

3 結(jié)論與討論

三河地區(qū)夏玉米各個(gè)發(fā)育期氣溫年變化普遍呈上升趨勢(shì)，但變化不太明顯;降水年變化除抽雄—乳熟期、乳熟—成熟期呈上升趨勢(shì)外，其余發(fā)育期年變化均呈下降趨勢(shì)，全發(fā)育期降水年變化也呈下降趨勢(shì);日照年變化除拔節(jié)—抽雄期呈上升趨勢(shì)外，其余發(fā)育期均呈下降趨勢(shì)，全發(fā)育期日照年變化也呈下降趨勢(shì)。

在三河地區(qū)，夏玉米播種時(shí)間一般在6月中下旬，收獲季節(jié)一般在9月下旬，這時(shí)期的氣溫適宜夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，所以氣溫不是限制夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃?降水是限制夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃樱邓m宜度大小和旱澇有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)影響著夏玉米的產(chǎn)量，三河1994年發(fā)生澇災(zāi)，2000年發(fā)生旱災(zāi)，同年夏玉米產(chǎn)量明顯偏低;夏玉米是短日性C4植物，光合作用效率較高，喜光，尤其是乳熟—成熟期，日照的明顯偏少對(duì)夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量也形成了一定的影響。

研究考慮了影響夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃?，未考慮大風(fēng)、冰雹等突發(fā)性災(zāi)害天氣對(duì)夏玉米造成的影響，也未考慮隨著氣候的變化夏玉米品種該如何改良以及相關(guān)田間管理技術(shù)的改進(jìn)，在今后的研究中將作進(jìn)一步完善。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Adaptation of Climate Change to Summer Corn Production in the Sanhe Region

LIU Xiao-ying et al （Sanhe Meteorol-ogical Bureau， Langfang， Hebei 065200）

Abstract In order to study the adaptation of climate change to the production of summer corn in Sanhe region， this paper presents a comprehensive analysis of the changes of temperature， rainfall and sunlight in the developmental stages of summer corn in Sanhe region from 1993 to 2019. The results show that the annual changes of temperature at each developmental stage of summer maize in Sanhe area generally showed an upward trend， but the changes were not obvious; the annual changes of rainfall showed a downward trend， except for the rising trend at the male extraction-milk ripening stage， milk ripening stage-maturing stage， and the annual changes of rainfall at the whole developmental stage also showed a downward trend; The annual variation of sunlight showed a downward trend except the jointing tasseling stage， and the annual variation of sunlight during the whole development period also showed a downward trend. To Sanhe Region， temperature is suitable for summer corn growth， but rainfall is the main reason of limiting the production.

Key words Summer corn; Adaptation; Climate change; Sanhe region