氣象條件對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵期的影響研究

中圖分類號(hào)：S16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095-3305(2025)05-0178-03

近年來(lái)，全球氣候變化日趨嚴(yán)重，極端天氣事件頻發(fā)，給玉米生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國(guó)玉米種植面積廣闊，但玉米產(chǎn)量年際波動(dòng)較大，與氣象條件密切相關(guān)。深入研究氣象條件對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵期的影響規(guī)律，對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提升玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性具有重要意義。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1試驗(yàn)區(qū)自然條件

試驗(yàn)地點(diǎn)位于山西省晉中市榆社縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫13.8^qC ，年降水量 550mm ，全年日照時(shí)數(shù) 2250h 土壤類型為褐土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量 20800mg/kg ，全氮1280mg/kg ，速效磷 21.6mg/kg ，速效鉀 152.4mg/kg pH值7.4。地勢(shì)平坦，排灌條件良好，氣候與土壤條件代表黃土高原玉米主產(chǎn)區(qū)典型特征。

1.2試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

選用‘鄭單958”“先玉335”兩個(gè)適合該地種植的玉米品種作為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)水分處理：正常灌溉、抽穗期少灌、灌漿期少灌。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積 20m²(4m×5m)Ω 種植密度60000株 ?hm² ，行距 60cm ，株距 28cm， 于6月15日播種，基肥施用復(fù)合肥 700kg/hm²(N:P₂O₅: （202K₂O=15:15:15) ，拔節(jié)期追施尿素 200kg/hm² ○

1.3 觀測(cè)指標(biāo)與方法

記錄玉米生長(zhǎng)發(fā)育期，包括出苗期、拔節(jié)期、抽穗期、花粉散布期、成熟期。株高測(cè)量選取小區(qū)代表性植株10株，用尺測(cè)量地表至雄穗頂端高度。葉面積計(jì)算采用長(zhǎng)寬系數(shù)法，測(cè)量葉片長(zhǎng)度與最大葉寬。生物量測(cè)定在各生育期取樣3株， 80°C 烘干稱重。產(chǎn)量調(diào)查記錄小區(qū)穗數(shù)、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗粗、行數(shù)、穗上粒數(shù)。單株產(chǎn)量稱重后折算成公頃產(chǎn)量。氣象數(shù)據(jù)通過(guò)試驗(yàn)地氣象站獲取日均溫、日降水量、日照時(shí)數(shù)。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析方法

利用Excel表格記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步整理，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)。采用Excel數(shù)據(jù)分析功能進(jìn)行方差分析，比較不同處理間差異，計(jì)算氣象因子與產(chǎn)量性狀之間的相關(guān)系數(shù)。繪制生長(zhǎng)發(fā)育曲線、產(chǎn)量構(gòu)成因素柱狀圖等，統(tǒng)計(jì)分析顯著性水平設(shè)定為0.05。計(jì)算玉米缺水時(shí)期產(chǎn)量損失率、水分利用效率等指標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)不同生育時(shí)期氣象條件對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響規(guī)律。

2氣象條件對(duì)玉米苗期生長(zhǎng)的影響

2.1氣溫對(duì)出苗率和苗情的影響

田間觀測(cè)表明，榆社縣玉米在播種后6\\~8d開(kāi)始出苗，出苗期持續(xù)8\\~11d[]。播種期平均氣溫在 14～ 17^qC 時(shí)，玉米出苗整齊，出苗率達(dá) 93% 以上；氣溫低于 10° 時(shí)，出苗期延長(zhǎng)至13\\~16d，出苗率降至 82% 左右；氣溫高于 23°C 且土壤水分充足時(shí)，出苗期縮短至 5～7d 苗期氣溫日較差對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)影響顯著，氣溫日較差 10-14^circC 時(shí)玉米幼苗生長(zhǎng)健壯，莖粗均勻；氣溫日較差過(guò)小導(dǎo)致玉米幼苗徒長(zhǎng)，莖稈細(xì)弱；氣溫日較差過(guò)大使得玉米幼苗生長(zhǎng)緩慢，葉片發(fā)育不良。播種后連續(xù)3d氣溫低于8℃或高于28℃時(shí)，容易出現(xiàn)缺苗斷壟現(xiàn)象，田間苗齊度下降。苗期氣溫與玉米幼苗葉片發(fā)育呈顯著正相關(guān)，氣溫在 14～20% ，玉米幼苗葉片展開(kāi)速度適中，葉色濃綠，葉片厚實(shí)。氣溫驟變會(huì)導(dǎo)致幼苗失水萎蔫，影響葉面積擴(kuò)展與干物質(zhì)積累。

2.2土壤水分對(duì)幼苗根系發(fā)育的影響

榆社縣年降水量?jī)H 550mm 的干旱氣候條件下，土壤含水量顯著影響玉米根系發(fā)育。土壤相對(duì)含水量維持在 60%～70% 時(shí)，玉米幼苗根系生長(zhǎng)最旺盛，主根深度增長(zhǎng)速率達(dá) 2.5～3.5cm/d ，側(cè)根數(shù)量多且分布均勻。春季降水少，土壤相對(duì)含水量常低于 45% 時(shí)，玉米根系生長(zhǎng)受抑，主根生長(zhǎng)緩慢，側(cè)根數(shù)量減少；連續(xù)干旱時(shí)含水量低于 35% 且持續(xù)3d以上，新生根數(shù)量顯著減少，根冠比失調(diào)。6月梅雨季節(jié)土壤過(guò)濕(相對(duì)含水量高于 80% )導(dǎo)致土壤通氣性變差，根系呈現(xiàn)淺層化分布，根系活力下降，根尖褐變。適宜的土壤水分條件可以促進(jìn)玉米根系分泌物增加，改善根際環(huán)境，提高養(yǎng)分吸收效率。早春干旱脅迫會(huì)加劇玉米根系木質(zhì)化程度，影響后期根系吸收功能。此外，該地土壤為褐土，土壤水分垂直分布不均，表層土壤易干燥，促使根系向下生長(zhǎng)加快，形成抗旱型深根系統(tǒng)。

2.3光照強(qiáng)度對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響

榆社縣年日照時(shí)數(shù) 2250h 的光照條件下，苗期光照強(qiáng)度直接影響玉米幼苗光合作用效率。春季日照時(shí)數(shù) >9h 且光照強(qiáng)度適中時(shí)，玉米幼苗光合速率穩(wěn)定，莖稈粗壯，葉片厚度適中[2]。該地初夏多雨期連續(xù)陰雨天氣導(dǎo)致光照不足，玉米幼苗莖稈徒長(zhǎng)，環(huán)節(jié)間距加大，葉片變薄，葉綠素含量降低。高原強(qiáng)光照條件下，玉米幼苗葉片厚度增加，氣孔密度變大，但易出現(xiàn)葉片灼傷。同時(shí)，玉米幼苗分蘗能力與光照強(qiáng)度密切相關(guān)，春季充足光照可以促進(jìn)分蘗芽萌發(fā)與生長(zhǎng)。在晝夜溫差大的條件下，苗期冠層光照分布均勻性會(huì)影響群體整齊度，光照不均容易導(dǎo)致玉米植株生長(zhǎng)參差不齊。此外，光照時(shí)長(zhǎng)對(duì)玉米幼苗生物節(jié)律有重要影響，影響碳水化合物在根冠間的分配比例。充足的光照條件可以促進(jìn)幼苗葉綠體發(fā)育，提高光能轉(zhuǎn)化效率，為后期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。

3氣象條件對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的影響

3.1氣溫對(duì)株高和葉面積的影響

營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期溫度對(duì)玉米株高生長(zhǎng)速率影響顯著。日均溫22\\~28 C 時(shí)，株高日增長(zhǎng)速率達(dá) 4～5cm ，莖稈粗壯均勻。日均溫低于18℃時(shí)，株高日增長(zhǎng)速率減緩至 1～2cm ，節(jié)間長(zhǎng)度縮短；日均溫持續(xù)超過(guò) 32^°C 時(shí)，株高增長(zhǎng)提前停止，頂部葉片卷曲。葉面積指數(shù)在日均溫 25°C 左右增長(zhǎng)最快，達(dá) 0.20～0.25/d 拔節(jié)期晝夜溫差 12～15% 時(shí)，葉片舒展度好，葉面積增長(zhǎng)平穩(wěn)。持續(xù)高溫導(dǎo)致葉片早衰，葉面積擴(kuò)展受阻，高溫脅迫3d以上引起葉尖焦枯。夜溫過(guò)高增加呼吸消耗，降低葉面積利用效率。溫度升高過(guò)快會(huì)導(dǎo)致葉片生長(zhǎng)過(guò)快而質(zhì)地柔嫩，抗逆性下降。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期積溫不足時(shí)植株矮小，葉面積偏小，影響群體建成。

3.2水分脅迫對(duì)莖稈發(fā)育的影響

營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期土壤相對(duì)含水量低于 55% 時(shí)，莖稈伸長(zhǎng)受抑，節(jié)間縮短。持續(xù)干旱5d以上導(dǎo)致莖皮部纖維化加劇，木質(zhì)素含量增加。水分脅迫容易導(dǎo)致莖稈直徑增粗緩慢，維管束發(fā)育不良，影響水分運(yùn)輸能力。莖稈生長(zhǎng)期土壤水分不足引起根壓降低，木質(zhì)部導(dǎo)管數(shù)量減少。中度水分脅迫使莖稈機(jī)械組織提前發(fā)育，莖稈變硬。水分脅迫還會(huì)影響莖稈儲(chǔ)藏組織發(fā)育，降低可溶性糖含量。水分虧缺導(dǎo)致莖稈中部節(jié)間充實(shí)度下降，易發(fā)生倒伏。干旱脅迫引起維管束排列紊亂，輸導(dǎo)組織連接性變差。

3.3光照對(duì)玉米光合作用的影響

榆社縣年日照 2250h. 降水量 550mm 的氣候條件下，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期光照條件對(duì)玉米光合作用具有重要調(diào)控作用[3。春季晝夜溫差達(dá)10\\~14℃時(shí)，光照時(shí)長(zhǎng)直接影響光合產(chǎn)物的合成與運(yùn)轉(zhuǎn)，日照時(shí)數(shù)低于6h光合產(chǎn)物積累量明顯減少。玉米在拔節(jié)至抽穗前期，葉片光合作用最為旺盛，春季充足光照時(shí)葉片光合有效輻射接收量增大，光合速率維持在 30～35μmol CO₂/(m²?s) 的較高水平，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。6月多雨季節(jié)連續(xù)陰雨天氣導(dǎo)致光照不足，葉片光合速率下降至15～20μmolCO₂/(m²?s) ，葉綠素含量減少，影響植株生長(zhǎng)勢(shì)。當(dāng)?shù)貜?qiáng)光照射，即光照強(qiáng)度超過(guò) 1 800μmol/ 中 χ_m²?χ_s) ，會(huì)引起光抑制現(xiàn)象，導(dǎo)致光合效率降低，影響干物質(zhì)累積。

3.4氣象條件對(duì)干物質(zhì)積累的影響

營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期氣象條件綜合影響干物質(zhì)積累速率與分配。溫度22\\~28 C 、相對(duì)濕度 65%～75% 、日照時(shí)數(shù)10\\~12h條件下，干物質(zhì)日積累量達(dá) 8～10g/ 株。干旱脅迫導(dǎo)致光合產(chǎn)物向根系分配比例增加，地上部干物質(zhì)積累減少[4]。光照不足引起莖葉干重比值降低，植株矮化。夜溫偏高增加呼吸消耗，降低干物質(zhì)累積效率。氣溫日較差 <8 ℃時(shí)同化產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)受阻，干物質(zhì)分配失衡。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)后期高溫加速莖稈木質(zhì)化，影響干物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)。水分脅迫與高溫復(fù)合脅迫嚴(yán)重制約干物質(zhì)積累，日增重量減少 50% 以上。光照充足而溫度適宜時(shí)，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期干物質(zhì)積累量占全生育期的35%～40% 。

4氣象條件對(duì)玉米生殖生長(zhǎng)期的影響

4.1溫度對(duì)花粉活力的影響

榆社縣海拔較高、年均溫 13.8°C 的條件下，玉米生殖生長(zhǎng)期間溫度直接影響花粉發(fā)育質(zhì)量與活力。抽穗期適宜溫度范圍較窄，榆社縣7月日均溫21\\~24℃時(shí)為花粉發(fā)育最佳溫度，花粉活力可達(dá) 93% 以上，花粉管萌發(fā)率穩(wěn)定在 88% 以上。抽穗期遭遇高溫脅迫，氣溫超過(guò) 30^qC 持續(xù) ^72h 導(dǎo)致花粉活力急劇下降至 55% 以下，花粉管生長(zhǎng)緩慢甚至停滯。抽雄散粉期溫度升至33 C 以上時(shí)，花粉形態(tài)發(fā)生畸變，粒形癟縮不飽滿，授粉能力顯著降低。該地區(qū)夜溫較低，花粉散發(fā)期夜溫常降至13 C 以下，花粉管伸長(zhǎng)速度明顯減緩，導(dǎo)致受精率降低 25%～35% 生殖生長(zhǎng)期溫度還會(huì)影響雌雄花序發(fā)育進(jìn)程，雌雄吐絲期遇高溫時(shí)花絲伸長(zhǎng)加快而花粉發(fā)育滯后，造成花期不遇的現(xiàn)象。溫度劇烈波動(dòng)會(huì)引起花藥開(kāi)裂異常，從而影響花粉正常釋放。

4.2水分條件對(duì)授粉結(jié)實(shí)的影響

榆社縣年降水量?jī)H 550mm 的干旱區(qū)域，玉米授粉結(jié)實(shí)效果與水分供應(yīng)密切相關(guān)。抽穗吐絲期最佳土壤相對(duì)含水量為 60%～70% ，此時(shí)花絲伸長(zhǎng)速率可達(dá)2.5～3.5cm/d ，吐絲整齊度高，有利于授粉同步進(jìn)行。榆社縣7一8月降水集中，但生殖生長(zhǎng)期常遇水分脅迫，土壤水分不足導(dǎo)致花絲伸長(zhǎng)緩慢、萎蔫，子房發(fā)育不良。授粉期空氣相對(duì)濕度對(duì)花粉活力影響顯著，該地區(qū)濕度低于 35% 時(shí)花粉脫水嚴(yán)重，黏附能力下降，授粉成功率降低 35%～45% 。抽雄期遭遇干旱脅迫，會(huì)導(dǎo)致花藥開(kāi)裂不充分，花粉散布不均勻，影響授粉質(zhì)量。吐絲期土壤水分虧缺會(huì)引起花絲含水量下降，抑制花粉管正常伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。春夏少雨，持續(xù)干旱脅迫會(huì)加速花絲衰老進(jìn)程，縮短有效授粉時(shí)間。灌漿初期水分供應(yīng)對(duì)胚乳發(fā)育極為重要，缺水會(huì)抑制胚乳細(xì)胞分裂，影響籽粒充實(shí)度。授粉后3\\~5d是胚胎發(fā)育關(guān)鍵階段，該地區(qū)常因水分脅迫導(dǎo)致胚胎敗育。若能保證灌漿期土壤水分充足，可延長(zhǎng)籽粒灌漿時(shí)間，提高結(jié)實(shí)率與粒重。

4.3光照對(duì)籽粒灌漿的影響

灌漿期光照充足時(shí)，籽粒灌漿速率達(dá) 1.8～2.2mg/ (?！）。光照不足引起灌漿速率降低，灌漿期延長(zhǎng)[5]。乳熟期日照時(shí)數(shù)低于 6h ，淀粉合成受阻，粒重下降。灌漿期強(qiáng)光照增加葉片光合產(chǎn)物供應(yīng)，提升籽粒充實(shí)度。弱光條件持續(xù)3d以上，籽粒灌漿中斷，出現(xiàn)枇粒。灌漿后期光照強(qiáng)度會(huì)影響粒色形成，充足光照可以促進(jìn)玉米粒色加深。光照時(shí)長(zhǎng)還會(huì)影響物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，日照不足會(huì)降低莖稈養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)速率。灌漿期光合有效輻射量與籽粒淀粉含量呈正相關(guān)。光照條件還影響胚芽發(fā)育，光照不足導(dǎo)致胚芽小、發(fā)育不全。

5氣象條件與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系

5.1穗位葉面積與光溫關(guān)系

榆社縣當(dāng)?shù)赜衩谞I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)中后期日均溫 20-23°C 時(shí)，穗位葉面積發(fā)育最佳，葉面積指數(shù)可達(dá)0.75\\~0.95。春季溫度適宜時(shí)，穗位葉的葉綠素含量維持在50\\~54。6月梅雨季節(jié)弱光脅迫導(dǎo)致葉片變薄，比葉重降低。受山區(qū)氣候影響，夏季日照9\\~11h條件下，穗位葉片發(fā)育健壯，葉長(zhǎng)達(dá) 80～90cm ，葉寬 8.5～10.5cm 然而7月持續(xù)高溫天氣使穗位葉葉片變窄，面積減小 25%-35%_o0 該區(qū)域光照強(qiáng)度 時(shí)，穗位葉光合速率最高，達(dá) 30～33μmol （204號(hào) CO₂/(m²?s) 。干旱高溫會(huì)加速穗位葉的衰老進(jìn)程，氣溫 33^°C 以上時(shí)葉片加速衰老。穗位葉面積與穗粗呈顯著正相關(guān)，穗位葉面積每減少 100cm² ，穗粒數(shù)減少28\\~33粒。春夏交替時(shí)節(jié)充足日照促進(jìn)穗位葉角度優(yōu)化，改善群體受光狀況。

5.2 結(jié)實(shí)率與水分供應(yīng)的關(guān)系

玉米結(jié)實(shí)率與抽穗吐絲期水分供應(yīng)密切相關(guān)。土壤相對(duì)含水量 65%～75% 時(shí)結(jié)實(shí)率最高，達(dá) 95% 以上。抽穗期遇干旱，雌雄花序發(fā)育不同步，結(jié)實(shí)率下降 15% 25% 。吐絲期土壤相對(duì)含水量低于 50% 持續(xù)3d，花絲活力降低，結(jié)實(shí)率降至 70%～80% 。授粉期相對(duì)濕度45%～65% 有利花粉活力保持，授粉成功率高。灌漿前期水分脅迫引起籽粒敗育，造成頂部空秕。土壤含水量充足時(shí)，穗行數(shù)穩(wěn)定在16\\~18行，而水分不足使穗行數(shù)減少2\\~4行。授粉后5d內(nèi)，水分供應(yīng)充足可提高結(jié)實(shí)率。水分脅迫會(huì)導(dǎo)致穗軸維管束發(fā)育不良，影響?zhàn)B分運(yùn)輸，降低結(jié)實(shí)率。

5.3 百粒重與灌漿期氣象條件

榆社縣年均溫 13.8^dC ，夏季高溫、降水少，這些氣象條件直接影響玉米百粒重形成。春季光照條件好時(shí)，有利于光合產(chǎn)物向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)。6月多雨季導(dǎo)致光照不足時(shí)，淀粉積累不充分，百粒重下降。8月乳熟期日均溫可達(dá) 22～24°C ，在當(dāng)?shù)?2250h 的年日照條件下，灌漿速率可達(dá) 1.8～2.0mg/ (粒·d)。該區(qū)域年降水量?jī)H 550mm 若灌漿中期遇到局部降雨，土壤水分得到補(bǔ)充，籽粒最大灌漿速率的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，百粒重隨之增加。然而，該地區(qū)8月下旬蠟熟期常遇持續(xù)高溫天氣，加速籽粒脫水，降低容重。在灌溉條件保證下灌漿期可持續(xù)26\\~30d，百粒重能達(dá) 36～40g 但當(dāng)?shù)爻Ｓ龈珊?，?dǎo)致灌漿時(shí)間縮短5\\~7d，百粒重減輕 18%～23% 。該區(qū)域特有的晝夜溫差達(dá) 10-14^°C ，促進(jìn)糖分向籽粒運(yùn)輸，提高百粒重。

6結(jié)束語(yǔ)

玉米生產(chǎn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注生育期的氣象條件變化，采取相應(yīng)的栽培措施，如合理調(diào)整播期、選用抗逆品種、改善灌溉條件等，以提升玉米的抗逆性和產(chǎn)量穩(wěn)定性。研究結(jié)果為玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供了理論基礎(chǔ)，對(duì)完善玉米氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、制定防災(zāi)減災(zāi)措施具有重要的指導(dǎo)意義。未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步探索氣候變化背景下玉米產(chǎn)量形成的適應(yīng)機(jī)制，為糧食安全保障提供科技支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]梁星偉，葉清，王志偉，等.江西紅壤旱地不同播期對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，46(5):1099-1108.

[2]李鳴鈺，陳妮娜，米娜，等.干旱條件下施氮對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2024，43(11):3291-3299.

[3]楊璐寧.磴口縣玉米種植氣候條件分析與氣象服務(wù)對(duì)策[J].數(shù)字農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機(jī)，2024(5):49-51.

[4]張可心，魚瀟，張謀草.播期對(duì)隴東春玉米生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，39(6)：6-12

[5]高志軍，李漢浸，劉九玲，等.濮陽(yáng)旱澇災(zāi)害對(duì)夏玉米生產(chǎn)影響的評(píng)估及優(yōu)化防御[J].園藝與種苗，2022，42(9):64-65，72.