喀左縣近10年玉米灌漿期溫度分析

季賀成王宏超馬成芝

(1.遼寧省喀左縣氣象局，朝陽 喀左 122300； 2.遼寧省朝陽市氣象局，遼寧 朝陽 122000)

玉米是世界上重要的糧食作物之一，我國東北地區(qū)是世界第二大玉米產(chǎn)區(qū)，玉米播種面積約占全國玉米播種面積的26.6%[1]。在全球氣候變暖的背景下，局部地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害呈多發(fā)態(tài)勢[2]。低溫冷害一直是影響東北地區(qū)主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一[3～4]，尤其是在玉米灌漿過程中低溫會對玉米產(chǎn)生重要影響[5]，并且低溫冷害在一定時期內(nèi)，仍然是影響東北地區(qū)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一[6]；高溫脅迫是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上存在的難題[7]，同樣也是影響東北地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。植物的光合作用、膜穩(wěn)定性和線粒體呼吸等正常生理活動在高溫情況下會受到不利影響，植株正常的生長和發(fā)育受到干預(yù)[8]，在高溫條件下，玉米葉片超氧化物歧化酶(SOD) 、過氧化物酶(POD) 、過氧化氫酶(CAT) 的活性均降低[9]，嚴(yán)重影響玉米的正常生長發(fā)育。

喀左縣位于遼寧省西部，是大凌河上游的丘陵山區(qū)，也是朝陽市的農(nóng)業(yè)大縣，土地面積22.41萬hm2。玉米是喀左縣播種面積第一大的農(nóng)作物，近幾年，喀左縣玉米種植面積約4.87萬hm2，約占全縣土地面積的21.7%，最大播種面積達5.07萬hm2，玉米的產(chǎn)量在喀左縣農(nóng)作物總產(chǎn)量上占主導(dǎo)地位。而玉米灌漿的過程就是玉米產(chǎn)量形成的過程[10]，因此，分析喀左縣玉米灌漿期的溫度變化，對本地玉米產(chǎn)量分析研究具有重要參考意義。

1 資料與方法

利用近10年喀左縣玉米生育期記錄，確定喀左縣玉米灌漿期，并且利用喀左站2009～2018年玉米灌漿期逐日平均溫度、最高溫度、最低溫度資料，采用回歸分析、灰色預(yù)測模型GM(1.1)方法[11]，分析喀左縣的玉米灌漿期溫度變化特征，再利用2019年的實況氣溫資料和玉米生育期記錄進行檢驗分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 喀左縣近10年玉米灌漿期分析

根據(jù)表1喀左縣玉米灌漿期記錄可以看出，玉米灌漿開始最早日期為8月3日，最晚出現(xiàn)在8月20日；玉米灌漿結(jié)束最早日期為8月29日，最晚出現(xiàn)在9月13日。玉米灌漿開始出現(xiàn)日期主要在8月上旬，有7次，剩下3次分別為8月20日、8月19日、8月11日。玉米灌漿結(jié)束日期為9月上旬的有4次，9月中旬的有5次，余下1次為8月29日?？ψ罂h玉米主要灌漿期為8月上旬～9月中旬。

2.2 近10年玉米灌漿期溫度日變化分析

為便于計算，將玉米灌漿期第一天8月1日記為1，玉米灌漿期第二天8月2日記為2，以此類推，玉米灌漿期最后一天9月20日記為51?？ψ罂h近10年玉米灌漿期逐日溫度變化如圖1所示。

表1 喀左縣玉米灌漿期記錄

從圖1可以看出玉米灌漿期逐日平均溫度呈逐日遞減趨勢，其線性回歸方程為y=-0.1848x+26.7456，其中x為日期對應(yīng)的記數(shù)，y為當(dāng)日溫度。根據(jù)研究分析得到喀左縣玉米灌漿的下限溫度16 ℃，上線溫度為25 ℃，最適宜溫度20～24 ℃，溫度超過25 ℃或者低于16 ℃會影響淀粉酶的活動[12]。通過方程我們可以得到最適宜玉米灌漿(20～24 ℃之間)的時間為8月10日～9月5日，即8月第二候至9月第一候。8月1日～9日溫度較高、9月6日～20日溫度較低均會影響酶的活性，玉米灌漿效果受到影響，結(jié)實不飽滿。

2.3 近10年玉米灌漿期晝夜溫差變化分析

玉米灌漿期晝夜溫差大有利于養(yǎng)份的積累。喀左縣玉米灌漿期近10年平均晝夜溫差逐日變化如圖2所示。

從圖2可以看出喀左縣玉米灌漿期近10年平均晝夜溫差呈逐日遞增趨勢，其線性回歸方程為y=-0.0792x+9.9358，其中x為日期對應(yīng)的記數(shù)，y為當(dāng)日晝夜溫差。8月上旬晝夜溫差相對較小(約9 ℃)，8月14日晝夜溫差達到已11 ℃且之后晝夜溫差總體呈上升趨勢，9月 19日達到最大，為16.5 ℃。但9月2日之后最低溫度已經(jīng)低于16 ℃，酶的活性受到影響，不利于玉米灌漿。所以從晝夜溫差和最低溫度角度考慮，喀左縣最適宜玉米灌漿的時間為8月14日～9月2日。

2.4 近10年玉米灌漿期溫度年變化分析

喀左縣玉米灌漿期近10年平均溫度變化波動不大，其變化范圍在20.9～22.9 ℃。2009～2011年呈下降趨勢，2012～2015年呈上升趨勢，2016～2017年呈下降趨勢，2018年溫度又回升，相鄰的兩個年份變化特征不明顯。以喀左縣2009～2018年玉米灌漿期的年平均溫度為序列，建立灰色預(yù)測模型進行下一年的玉米灌漿期平均溫度預(yù)測，得到2019年的預(yù)測結(jié)果為21.9 ℃，屬正常年份。

2.5 2019年玉米灌漿期溫度預(yù)測分析

以2009年至2018年喀左縣玉米灌漿期逐日平均溫度為序列，建立灰色預(yù)測GM(1.1)模型，對喀左縣2019年玉米灌漿期的逐日平均溫度進行預(yù)測。

預(yù)測結(jié)果顯示喀左縣2019年玉米灌漿期的最高溫度為29.0 ℃，出現(xiàn)在8月4日；最低溫度為17.3，出現(xiàn)在9月11日。將預(yù)測結(jié)果進行線性回歸分析，得到線性方程與近10年玉米灌漿期逐日平均溫度線性回歸方程相近，為y=-0.1928x+27.0162，其中x為日期對應(yīng)的記數(shù)，y為當(dāng)日溫度。通過方程計算，得到最喀左縣2019年最適宜玉米灌漿的時間約為8月14日～9月7日，即8月第三候至9月第一候。

2.6 檢驗分析

根據(jù)2019年的實況氣溫資料進行檢驗，檢驗標(biāo)準(zhǔn)為中國氣象局第[2005]109號標(biāo)準(zhǔn)中溫度檢驗方法進行評定，即：|T預(yù)報-T實況|≤2 ℃預(yù)報正確，反之錯誤。結(jié)論為， GM 1.1預(yù)測準(zhǔn)確率為48%，經(jīng)過線性回歸計算后準(zhǔn)確率為72%，具有一定的參考應(yīng)用價值。

根據(jù)2019年喀左玉米生育期記錄進行檢驗，2019年8月8日開始進入灌漿期，9日～10日溫度合適但水分不足，11日至13日受高空槽和臺風(fēng)影響持續(xù)陰雨天水分充足但溫度較低。8月16日前后喀左縣玉米灌漿開始進入盛期，與預(yù)測結(jié)論8月14日～9月7日一致，預(yù)測準(zhǔn)確。

3 結(jié)論與討論

本文使用近10年喀左縣玉米生育期記錄資料及喀左國家觀測站2009～2018年溫度資料進行分析研究，得到如下結(jié)論：

3.1 從近10年喀左縣玉米生育期記錄資料，喀左縣玉米主要灌漿期為8月上旬～9月中旬。玉米灌漿期的確定，對開展為農(nóng)服務(wù)，制作玉米秋收服務(wù)產(chǎn)品具有指導(dǎo)作用。

3.2 通過分析喀左縣近10年玉米灌漿期逐日平均溫度，得到其變化趨勢呈逐日遞減趨勢，最適宜玉米灌漿的時間約為8月10日～9月5日。通過分析喀左縣近10年玉米灌漿期逐日晝夜溫差，得到其變化趨勢呈逐日變大趨勢，得到最適宜玉米灌漿的時間約為8月14日至9月2日。綜上可以得到喀左縣最適宜玉米灌漿的時間大致為8月中旬～9月上旬。

3.3 通過灰色模型GM (1.1)與線性回歸綜合分析，預(yù)計得出喀左縣2019年最適宜玉米灌漿的時間約為8月14日至9月7日。與2019年實況生育期記錄8月16日喀左縣玉米灌漿開始進入盛期一致，預(yù)測準(zhǔn)確。

玉米灌漿的過程即玉米產(chǎn)量形成的過程，在最適宜玉米灌漿時間里，為玉米創(chuàng)造適宜生長條件，如根據(jù)玉米品種的生長期不同調(diào)整播種日期，使玉米灌漿期落在最適宜灌漿的時間段，能提高玉米灌漿效率，增加玉米的產(chǎn)量。

玉米灌漿過程除了和溫度密切相關(guān)外，還與玉米品種[13]、種植密度[14]、降水、日照、土壤性質(zhì)等有關(guān)。未來在研究分析玉米灌漿過程時，應(yīng)加入降水、日照、土壤性質(zhì)以及玉米的品種、種植密度等相關(guān)因素分析，得到玉米灌漿的最佳條件，為提高玉米產(chǎn)量以及秋收提供更好地服務(wù)產(chǎn)品。