库伦旗气候条件对玉米产量的影响

高蔷 崔萌

摘要    选取1981—2010年库伦旗玉米产量数据和相应年度5月上旬至9月下旬对应时期平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均风速和日照时数7个要素，把玉米的整个生长过程分为播种期 、幼苗期、拔节期和乳熟期4个阶段，并把气象资料作相应时段的处理，然后利用相关系数分析方法，选取各生育期对玉米产量影响最为关键的因子进行统计分析。结果表明，影响库伦旗玉米产量最大的因素是干旱，影响最大的气象要素为拔节期平均风速、播种期平均风速、乳熟期最低气温。

关键词    玉米;气候条件;产量;内蒙古库伦

中图分类号    S513;S162.5        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）13-0022-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

玉米是禾本科玉蜀黍属一年生草本植物，具有丰富的营养价值和饲用价值，是全世界总产量最高的农作物，其种植面积和总产量仅次于水稻和小麦，全世界有70个国家每年玉米种植面积在10万hm2以上。玉米能适应多种生态条件，从湿润多雨到半干旱气候、从冷凉到高温气候条件都可以种植玉米[1]。

库伦旗是内蒙古自治区通辽市下辖的一个旗，地处东经121°09′～122°21′、北纬42°21′～43°14′，位于燕山北部山地向科尔沁沙地过渡地段，属温带大陆性季风气候区，年平均气温7.5 ℃，年平均降水量397.8 mm，年平均无霜期为171.2 d，年平均日照时数3 014.7 h，年平均风速3.7 m/s，气候适宜玉米生长。

玉米是库伦旗主要的粮食作物和重要的饲料作物，全旗玉米种植面积占总种植面积的70%以上;调查研究发现，生态和气象、品种与种子是当前继栽培管理技术水平之后制约中国玉米产量潜力实现的第二和第三大类限制因素[2]，大量的科学试验和生产实践证明，玉米产量与生长季节的气象条件密切相关，基于气象数据对玉米产量预测有着较高的准确率[3-5]，开展库伦旗气候条件对玉米产量的影响分析，对指导品种资源的科学布局、提高气候资源利用效率、规避气象灾害风险及未来发展玉米生产、实现玉米增产具有重要作用[6]。

1    资料与方法

1.1    资料来源

玉米单产资料选取库伦旗统计局1981—2010年库伦旗年鉴玉米产量数据，气象资料选取库伦旗气象局相应年度5月上旬至9月下旬对应时期平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均风速和日照时数7个要素。

1.2    分析方法

根据玉米整个生育期的生长特性，把玉米的整个生长过程分为播种期（5月上旬至5月中旬）、幼苗期（5月下旬至6月中旬）、拔节期（6月下旬至8月下旬）和乳熟期（9月上旬至9月下旬）4个阶段，并把气象资料作相应时段的处理，然后利用相关系数分析方法，选取各生育期对玉米产量影响最为关键的因子进行统计分析，最后确定对玉米产量影响的主要因子。应用逐步回归方法，确定气象因子对玉米产量所产生的综合影响。

2    结果与分析

2.1    玉米单产与气象因子相关系数

由表1可以看出，拔节期平均风速与玉米单产相关系数最大，为-0.490 3，呈负相关关系，且相关效果显著，通过了0.01的置信度检验;其余变量播种期平均风速，拔节期平均最高气温、日照时数，乳熟期平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数等与玉米单产相关性也比较大。

2.2    温度对玉米产量的影响

在水分和日照充足的条件下，对玉米产量影响最大的因素为温度。由表1可以看出，玉米生长每一阶段对气温的需求是不同的，温度过高或过低都会影响玉米的产量。其中播种期和乳熟期的平均最低气温对玉米产量的影响较大，且均呈正相关关系。说明在幼苗初期，最低气温高有利于苗期的生长发育，根系生长较快、健壮，苗期营养充足，为玉米产量的增加打下了良好的基础。乳熟期适宜的日平均气温为22～24 ℃，气温低于16 ℃时玉米的光合作用强度会降低，淀粉酶的活性受到抑制，影响籽粒淀粉合成、運输与积累，导致千粒重降低，严重影响产量。幼苗期和拔节期的平均最高气温对玉米产量影响较大，且为负相关，说明幼苗期和拔节期对最高温度敏感性较大，平均最高温度越低，对玉米高产越有利。拔节至抽雄期温度过高，会使玉米穗分化期缩短，分化的小穗和小花数目减少;抽雄至授粉阶段温度超过32 ℃、空气相对湿度低于50%时，玉米雄穗不能抽出，或者花粉迅速干瘪而丧失生命力，造成秃顶、缺粒，严重影响产量。

2.3    降水对玉米产量的影响

玉米是禾本科作物，生长发育又处在较高温度时期，所以它是一种需水量较多的作物[7]。其整个生育期需水量为350～400 mm[8]，并且在不同的生育期对水分的需求和敏感性不同，基本为生育前期需水少、中期需水多、后期需水少的特点。1981—2010年库伦旗玉米生育期内平均降水量为338.9 mm，库伦旗又属“雨养农业”地区，全旗水浇地面积不足10%，降水量的多少直接关系到全旗玉米的产量。由表1可以看出，拔节期降水量与产量呈正相关关系，而乳熟期降水与产量呈负相关关系。说明玉米拔节以后，气温高，蒸腾量加大，对水分的要求增大，此时玉米植株进入营养生长和生殖生长的关键阶段，此时期缺水，会致使果穗数量少、籽粒减少，对产量影响非常大;而在玉米生长后期，根系的活性减弱，降水多会导致玉米根系损伤，使玉米发生倒伏，严重影响其品质和产量。

2.4    平均风速对玉米产量的影响

由表1可以看出，所有气象指标中平均风速在播种期和拔节期对玉米产量影响相关性是最大的，且整个发育期内平均风速对产量的影响均为负相关。在播种期，玉米幼苗较弱，根系不发达，平均风速大会使得玉米幼苗发生倒伏甚至死亡，严重影响玉米产量;而在拔节期，玉米需水量增大，风速大会加大作物的蒸散量，尤其在库伦旗，降水量本身已不能够满足玉米的需水量，蒸散量增大会加剧玉米拔节期干旱程度，影响玉米在生长关键期营养的输送和生长发育，严重影响玉米产量[9]。

2.5    日照时数对玉米产量的影响

玉米是短日照作物，一般来说，缩短日照时间可以加速植株发育，使穗原基提前分化;反之则延迟发育，日照时间过长会使玉米营养生长旺盛，影响其开花授粉。由表1可以看出，玉米产量与播种期、拔节期、乳熟期日照时数均呈负相关关系，尤以拔节期为甚。以库伦旗光照资源来看，日照条件完全满足玉米生长发育的适宜时长，但由于日照时数越长，光能辐射量越多，使得玉米蒸散量、土壤水分蒸发量增大，而库伦地区水分不足，会加剧玉米的干旱程度，严重影响玉米产量。

2.6    气象因子对玉米产量的综合影响

从表1可以看出，播种期平均风速和拔节期平均最高气温、平均风速、日照时数及乳熟期平均气温、平均最低温度、降水量是影响整个发育期内玉米产量的7个关键因素，各气象条件之间存在着相互作用。因此，利用逐步回归分析方法，确定气象因子对玉米产量所产生的综合影响。

由表2、表3可以看出，模型3使用拔节期平均风速、播种期平均风速、乳熟期最低气温3个变量对玉米产量模拟较好，且每个因子均通过α=0.05的显著性检验，故库伦旗玉米产量综合影响模型为：

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

式中，Y为玉米产量，X1为拔节期平均风速，X2为播种期平均风速，X3为乳熟期最低气温。

应用该模型对库伦旗1981—2010年玉米产量进行模拟，模拟结果显示，模拟值与实际值之间呈极显著相关关系（置信区间0.01），相关系数为0.699，故该模型模拟玉米产量较好。

3    结论与讨论

分析结果表明，影响库伦旗玉米产量最大的因素是干旱。库伦旗年降水量不能够满足玉米生长发育最适需水量，加之库伦旗绝大部分地块无灌溉条件，雨养农业靠天吃饭，故在玉米易出现春旱和需水量最多的时期（播种期、拔节期）平均风速大、日照时数多和平均最高气温高等增大作物蒸散量及土壤水分蒸发量的因素对玉米产量形成均起负作用且影响很大;而播种期和乳熟期的平均最低气温对玉米产量影响较大，最低气温高有利于苗期的生长发育及后期干物质的积累;整个发育期平均风速与产量均呈负相关关系，且所有发育阶段中幼苗期的气象条件是最适宜玉米生长的。影响玉米产量高低的综合因子为拔节期平均风速、播种期平均风速、乳熟期最低气温。本文所用技术及方法仍比较单一且有许多不足之处，仍需进一步完善，有待进一步研究讨论。

4    参考文献

[1] 李雪冰.内蒙古河套灌区玉米种植气候条件分析[J].农业灾害研究，2016，6（9）：31-32.

[2] 王崇桃，李少昆.玉米生产限制因素评估与技术优先序[J].中国农业科学，2010，43（6）：1136-1146.

[3] 魏瑞江，宋迎波，王鑫.基于气候适宜度的玉米产量动态预报方法[J].应用气象学报，2009，20（5）：622-627.

[4] 马雅丽，王志伟，栾青，等.玉米产量与生态气候因子的关系[J].中国农业气象，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] 田宏伟.黄淮海地区玉米生育期农业气候资源分析[J].气象与环境科学，2016，39（4）：56-61.

[7] 白美兰，刘兴汉，冯晓晶，等.内蒙古玉米主产区气候条件对产量的影响[J].内蒙古气象，2004（3）：35-37.

[8] 吴东兵，曹广才.我国北方高寒旱地玉米的三段生长特征及其变化[J].中国农业气象，1995（4）：7-10.

[9] 盧敏.农业推广学[M].北京：中国农业出版社，2010.