丹东地区玉米生产与主要生态因子的关系

陈增齐+高伟+丰光

摘 要：从温度、光照和水分三方面对玉米生长发育的影响进行了概述，结合丹东地区主要生态因子对玉米生产带来的诸多不利影响，阐述如何因地制宜选择播期、适宜品种及栽培措施以促进玉米单产水平的提高。

关键词：丹东；玉米；生态因子

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.08.019

Abstract： The paper reviewed the influence of temperature， light and moisture on corn growth， and thinking of adverse effects to maize production of main ecological factors in Dandong region， it proposed the ways to increase maize yield levels by reasonable sowing time， suitable varieties and cultivation measures.

Key words： Dandong region；maize；ecological factors

丹东位于辽宁省东南沿海地区，地处北纬39°44'～40°19'、东经122°52'～125°41'之间。东与朝鲜隔江相望，南临黄海，西界鞍山，西南毗邻大连，北接壤本溪，南北最大纵距160 km，东西最大横距196 km，大陆海岸线长120 km，全市国土面积1.52×104 km2。丹东属南温带湿润区大陆性季风气候，来自太平洋温暖湿润的东南风沿地形抬升，给丹东地区带来丰沛降雨。长白山脉横卧于北部和西北部边界，对来自西伯利亚寒冷干燥的西北风构成一道屏障，因此，在全国干旱的北方，丹东地区最为湿润，年平均降雨量达到800～1 200 mm，这样的气候特点形成了特殊的作物生长环境。

丹东粮食作物以玉米和水稻为主，年玉米种植面积8.25×104 hm2，平均单产7 045 kg·hm-2，总产量5.81×108 kg[1]。但不同年际间受气候影响玉米产量波动幅度较大，玉米单产水平不够稳定。从图1可以看出，2009—2014年丹东玉米单产起伏波动较大，2010年单产处在近10年来最低水平（6 144 kg·hm-2），2014年单产处于峰值（7 645 kg·hm-2），说明玉米单产水平受自然气候条件影响较大。

1 温度对玉米生长发育的影响

温度是影响玉米生长和发育状况的最重要因素之一。玉米为喜温作物，对于温度的反应十分敏感[2-3]。通常晚熟型玉米品种需有效积温大于2 850 ℃，低于2 800 ℃时则不能正常成熟；中晚熟品种有效积温界限为2 650～2 800 ℃；中熟品种有效积温界限为2 350～2 650 ℃；早熟型品种一般小于2 350 ℃。有效积温每浮动100 ℃，产量相应变动8%左右，在一定温度区间范围内，产量随积温升高而增加[4-5]。丹东大部分地区年有效积温达到2 850～2 950 ℃，宽甸县山区年有效积温达到2 600～2 850 ℃。所以，丹东个别地区需要播种中熟型玉米品种，其他大部分地区可以播种中晚熟以上熟期的优良玉米品种。

玉米对于温度的要求在其各个生育阶段是不断地发生变化的。如表1所示，在春玉米播种和出苗期，如果土壤、水分等其他生态条件适宜，那么种子在10 ℃的温度下即可正常萌发，在20～25 ℃时发芽的速度最快、生长最旺、长势最好；苗期至拔节期玉米生长温度要保证在18 ℃以上，最适宜的拔节温度为25 ℃[6]；玉米抽雄和吐丝期对温度的要求较高，该时期也是玉米对温度变化最为敏感的时期，最适宜温度在25～30 ℃之间，低于20 ℃玉米抽雄和吐丝迟缓，雌穗授粉结实差，高于35 ℃则花粉易丧失活力，无法正常授粉结实[7]；灌浆高峰期温度保持在28 ℃左右为宜，有利于玉米生殖生长，生产更多的光合产物；进入乳熟期，对外界温度的要求也逐渐降低，这一阶段20～25 ℃为最适温度[8]，昼夜温差较大有利于干物质的积累，最终形成较高的经济产量。

丹东地区农民习惯抢墒早播，有些地块在4月20日前进行播种，这样易带来出苗和苗期潛在危险，该时期温差变化较大，地温偏低容易造成种子在土壤中霉变。2014年4月29日至5月1日发生了极端冻害天气，早期播种的玉米正处于2叶1心期，在丹东偏北部凤城和宽甸地区造成玉米苗冻死的大面积毁种情况，给农民带来较大损失。此外，每年玉米进入灌浆期，丹东地区往往持续阴雨寡照，光照不足，气温偏低，这不利于玉米干物质积累，影响产量形成。所以，应科学合理地安排玉米播期，选择适宜熟期的品种，尽可能地减少或避免灾害气象发生，最大限度地迎合丹东地区气候特点，以促进玉米生长发育，保证较高的产量。

2 光照对玉米生长发育的影响

光是玉米光合作用的能量来源，是叶绿素合成和叶绿体发育的必要条件。光不仅影响玉米的生长和形态建成，还能调节体内某些酶的活性，对玉米生长发育起至关重要的作用[9-11]。玉米是喜光作物，在一定范围内光合速率随光照强度的增加而增加，充足的光照强度和光照时间是获取高产稳产的重要条件[12]。光照不足则会对玉米生长产生诸多不利影响。玉米苗期光照不足会影响叶片分化、生长速率、干物质积累、理化特性和光合性能，叶片中可溶性糖、淀粉、苹果酸和氨基酸的含量显著下降[13-14]；拔节期光照不足会导致株高、穗位、茎粗、叶面积等农艺性状下降，还会使倒伏率升高、生育期延迟、叶绿素含量和光合特性降低、花芽分化和发育受到影响[15]。光照对玉米产量及其构成因素影响的关键时期为灌浆期[16-17]，籽粒 80%的碳水化合物来自灌浆期的光合产物[18]。该时期光照不足会导致籽粒蛋白质和淀粉合成关键酶活性显著降低，对玉米籽粒产量和品质影响很大。降低光合效率，既影响光合产物的积累又影响光合产物的转移与运输，表现出籽粒高水分、低淀粉、低容重、高败育率、高空秆率和低产量的特点[19]。

2007—2014年丹东地区4—9月份总平均日照时数为909.8 h，比同期辽宁省平均日照时数低257.7 h，7—9月平均日照时数仅为478.4 h，比同期辽宁省光照减少115.8 h[20-21]。每年丹东地区玉米开花和灌浆期恰逢阴雨多湿寡照的气候条件，持续的阴雨天气不仅影响玉米生长发育和光合生产能力，而且散粉期花粉粒遇水吸胀破裂死亡会影响花丝正常授粉，导致果穗结实率低下甚至出现空秆现象。光照不足已成为制约本地区玉米生产的主要因素之一。为最大限度地躲避阴雨寡照天气对玉米带来的不利影响，在丹东地区应尽可能选择抗病、抗倒伏、温光反应迟钝、熟期相对偏早一些的中晚熟高光效型玉米品种，并根据本地区的生态气候特点深入研究高产、高效的栽培技术模式，以有效地促进玉米单产水平提高[22]。

3 水分对玉米生长发育的影响

玉米整个生育期内的需水量为2 800～5 400 m3·hm-2[23]，是需水量较大的农作物。从表2可以看出，玉米在不同的生育期对水分的需求量也不尽相同。种子播种萌发至出苗这一时期需水量较少，约占总需水量的4.5%[24-25]，但该时期土壤田间持水量要保持在60%～70%之间才能保证玉米出苗整齐良好。苗期植株小、长势慢，水分可相对较少，约占整个需水量的16.5%，这个时期可适当蹲苗培育壮根，促进苗壮，土壤以表层疏松、里层湿润为宜，这有利于根系下扎，增强植株抗倒伏能力[26]，土壤持水量在55%～60%间为宜，可为玉米拔节生长奠定良好基础。拔节孕穗期要满足充足的水分，这一时期玉米生长旺盛，茎叶呈几何数量级增长，干物质积累速度加快，雌、雄穗也分化形成，是营养生长向生殖生长过渡的关键时期[27]，这时外界气温逐渐升高，叶片蒸腾速率加快，对水分要求也不断增加，对水分需求约占总需水量的28.5%，田间持水量保持在70%～80%为宜，该时期玉米健壮生长能够为后期产量形成打下良好基础[28]。玉米开花散粉期是生理代谢最旺盛的时期，也是玉米水分需求关键的临界期，尽管该时期持续时间较短，但单位时间需水量最大，约占总需水量的10.5%左右[29]，该时期要保证充分的水分供给，田间持水量保持在80%左右为宜。进入结实灌浆期，玉米对水分的需求也非常大，以满足自身光合代谢和干物质积累需要，这段时期持续时间较长，是最终经济产量形成的关键阶段，水分需求占总需水量的32.5%[30]，土壤持水量要保持在70%～80%之间。进入乳熟期以后，玉米对水分需求逐渐减少，约占总需水量的7.5%，适当控制水分有利于籽粒成熟和脱水，减少玉米植株和果穗病害的发生[31]。

从表2中丹东地区年平均降雨量来看，降雨完全能够满足玉米各生育期内的生长需要，各个时期的降雨量超过或接近玉米需水量的上限水平，特别是在开花散粉和结实灌浆期降雨量偏多，甚至影响了玉米雄穗开花和雌穗正常授精结实，影响了干物质累积。2010和2012年由于降雨量大，田间发生大量积水无法排涝，导致玉米发生涝害死亡。阴雨多湿环境条件往往造成玉米病害发生严重，如灰斑病、纹枯病、大斑病、青枯病和穗腐病等，严重影响玉米产量。综合比较历年丹东玉米产量情况，如果年降雨量低于900 mm，玉米平均单产则高于7 200 kg·hm-2，降雨量高于1 100 mm，玉米平均单产则低于6 800 kg·hm-2，这说明降雨过多已成为丹东地区玉米生产的短板限制因素。所以，丹东地区在玉米生长的各个时期，应根据土壤墒情及时排水或适度灌溉，使玉米每个阶段尽可能处于适宜的水分条件下，再配合良好的栽培措施，以获得较高的产量。

丹东地区年降雨量充沛，无霜期较长（145～177 d），年有效积温较高（2 730～2 960 ℃），生产上推广的大部分品种在丹东地区均能种植。通过上述分析可知，水分不是本地区玉米生长的限制因子，但温、光条件相对匮乏，已经成为限制本地区玉米生产的主要因素，导致玉米平均单产水平低于辽宁省其它地区。玉米作为大田作物在丹东地区以雨养为主，是在外界自然条件下进行生产的，深受外界各种气候环境条件的影响，因此，即使是育种和生产力水平有了很大的提高，人们还是要根据气候条件采取最优决策、选择最适宜的品种来安排农业生产[32]。在自然条件下，温度、光照和水分是影响农业生产最主要的外界因子，玉米生產受地域性和季节性影响非常强，所以进行农事活动要根据当地气象特点因地制宜。

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