降水變化對公主嶺市玉米生長的影響

張雨 杜雪松 李佳 孫雪晴

摘 要 降水是影響玉米生長的主要氣象因子之一，為促進吉林省長春市公主嶺市玉米高產穩(wěn)產，根據公主嶺市1981—2018年降水觀測數(shù)據，對該市年降水量及玉米主要生長期5—9月的降水量特征及變化趨勢進行分析。結果顯示，公主嶺市近38年的年降水量和5—9月降水量均呈波動減少趨勢，玉米生育期極易發(fā)生干旱和雨澇極端天氣事件。干旱和雨澇都不利于玉米生長，影響玉米產量和品質，結合公主嶺市天氣特點，提出選育優(yōu)良玉米品種合理密植、加強田間科學管理、完善農田水利設施和病蟲害防治體系、加強氣象災害預報預警和人影作業(yè)等措施，以期為玉米生產提供保障。

關鍵詞 降水量；變化趨勢；玉米；吉林省長春市公主嶺市

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.072

公主嶺市位于吉林省中西部，東遼河中游的右岸，地處有“黃金玉米帶”之稱的松遼平原腹地，土壤和氣候條件都非常適合種植玉米，2011年中國糧食行業(yè)協(xié)會授予公主嶺市為唯一的“中國玉米之鄉(xiāng)”。近年來，公主嶺市加強黑土地保護，加大種業(yè)研發(fā)力度，重視玉米產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，逐漸把玉米產業(yè)做成了當?shù)氐摹包S金名片”。

降水是影響玉米生長的主要氣象因子之一。在高溫季節(jié)，土壤水分充足，植株才能吸收大量水分，并通過葉面蒸騰作用散發(fā)熱量，同時避免高溫灼傷，減少植物體內有機養(yǎng)料的消耗。玉米主要通過根系吸收利用土壤中的水分，適宜的土壤水分和空氣條件能促進土壤好氣性微生物的活動，把有機質分解為有效態(tài)的養(yǎng)分，滿足玉米生長需求，保證地上部生長健壯，促使玉米高產。隨著氣候的變化，極端天氣事件增多，公主嶺市降水也出現(xiàn)了很大的改變，導致干旱、洪澇災害交替頻發(fā)，對玉米的生長極為不利，因此研究降水條件及其變化對玉米種植和生長發(fā)育的影響可為確保其高產穩(wěn)產提供參考。

1 玉米生長發(fā)育對降水條件的需求分析

水分對玉米的產量和品質影響較大，年平均降水量在500～600 mm的區(qū)域較適宜種植玉米，在不同的生長發(fā)育期內，玉米對水分的需求量也有所不同，因此正確認識玉米各個生長期對水分條件的要求，有利于開展玉米大田管理。

1）玉米播種后出芽到幼苗期，由于莖葉的生長量較小，不需要太多的水分，適當干旱更有利于根系下扎，培育出壯苗，降水較多則易導致玉米苗徒長，過多的降水還會造成田間積水，導致幼苗根系呼吸不暢出現(xiàn)死苗；2）玉米拔節(jié)后，隨著莖葉的生長速度加快，雌雄穗分化，玉米對水分的需求猛增，在雄穗抽出前的10～15 d進入大喇叭口期，也是玉米需要水分的臨界期，此時出現(xiàn)干旱若不能及時灌溉，雄穗花粉不能正常授粉結實，就會出現(xiàn)嚴重減產甚至是絕收，也稱之為玉米的“卡脖旱”；3）抽穗開花以后，玉米仍需要較多的水分供給，水分不足不利于玉米籽粒的灌漿，千粒重下降，玉米的開花授粉期若是遭遇連續(xù)陰雨天氣，花粉吸水爆裂或黏結，不能順利散粉，會對玉米的結實和產量的形成造成嚴重的影響；4）玉米生殖生長后期，充足的水分有利于營養(yǎng)物質的轉運，促進產量的形成，降水量達到總需水量的10%就可以保證籽粒的最終成熟。

2 公主嶺市降水變化對玉米生長的影響

2.1 公主嶺市降水變化特征

對公主嶺市氣象局1981—2018年的降水量觀測數(shù)據進行分析，近38年公主嶺市年平均降水量為

591 mm，2010年降水量最多，為778 mm，2014年降水量最少，為362 mm，是2010年的46.53%。1981—1990年，公主嶺市年平均降水量為617 mm，年降水量正距平年份有6年；1991—2000年，年平均降水量為598 mm，年降水量正距平年份為4年，與20世紀80年代相比降水量減少了19 mm；2001—2010年，年平均降水量為568 mm，較20世紀90年代減少30 mm，年降水量的正距平年份僅有3年；2011—2018年，年平均降水量為579 mm，比21世紀00年代多11 mm，該時期有4個年份的降水量為正距平。

總的來看，公主嶺市年降水量在20世紀80年代相對偏多，并持續(xù)出現(xiàn)減少現(xiàn)象，進入21世紀10年代降水量逐漸回升，但仍低于20世紀80年代和90年代的年平均降水量。近38年，公主嶺市的年降水量整體上呈現(xiàn)出減少的趨勢（見圖1），線性趨勢方程為

y=-1.192 6x+2 975.9，氣候傾向率為-11.926 mm/10 a。由圖1可以看出，公主嶺市近38年玉米主要生長期5—9月的降水量也趨于減少，氣候傾向率為-19.155 mm/10 a。5—9月平均降水量為493 mm，1994年降水量最多，達688 mm，2014年降水量最少，為299 mm，僅為1994年的43.46%。分析公主嶺市近38年5—9月降水量的年代際變化可知，其趨勢與年降水量變化基本一致，均呈減少的發(fā)展趨勢。

2.2 降水變化對玉米生長的影響

降水是對作物產量造成影響的重要因素之一，相關研究表明，降水量350 mm是影響玉米單產的閾值，降水量在該閾值以下時即可造成玉米不同程度的減產[1-2]。由上述分析可知，公主嶺市降水量逐年減少，玉米生長期5—9月降水量的年際變化也較大，降水量≥600 mm有5個年份，降水量在500 mm及以上有13個年份，降水量在400 mm以下有6個年份，其中降水量低于350 mm的年份有3個。公主嶺市近38年在玉米主要生長階段出現(xiàn)過旱、澇不均的極端降水年份。

2.2.1 干旱對玉米生長的影響

旱地玉米所需的水分主要為自然降水。玉米生長期降水量較少引發(fā)干旱，會制約其生長發(fā)育，干擾玉米的各項生育指標，進而改變生長發(fā)育速度，出現(xiàn)生長周期縮短、發(fā)育提前、果穗變短、粒數(shù)減少、干物質積累量減少等現(xiàn)象，最終導致產量和品質下降。

例如，2007年6月，公主嶺市持續(xù)高溫少雨，月降水量僅26 mm，較歷年同期少60 mm，其中6月2—27日長時間無有效降水，導致玉米苗期土壤水分不足，出現(xiàn)嚴重旱情；2009年9月，玉米灌漿期間降水偏少，為29 mm，相比歷年同期少26 mm，導致灌漿期缺水；2007年和2009年公主嶺市玉米年產量均出現(xiàn)不同程度的減產，與歷年玉米年產量相比減少485 513 t、522 576 t。

2018年春耕春播階段公主嶺市氣溫偏高，風力較大，土壤表層失墑嚴重[3]。5月平均氣溫達到17.4 ℃，較歷年同期偏高1.2 ℃，而且降水少；4月降水量僅為8.4 mm，與歷年同期相比偏少17.8 mm；玉米播種后降水持續(xù)偏少，4月22日—5月26日累計降水量7.8 mm，是20世紀80年代以來同期降水量最少的年份。氣溫高、降水少導致嚴重春旱，土壤墑情極差，據大田土壤墑情觀測結果，5月15日10～15 cm土層的土壤含水量只有14%～15%，連續(xù)的干旱少雨導致玉米最佳出苗時機延遲，到6月4日才出苗，相比歷年偏晚21 d，收成減產20%～30%。2018年7月中旬到8月上旬正是大田玉米拔節(jié)到吐絲的關鍵時期，期間公主嶺市降水量80.0 mm，比歷年同期少100.5 mm，出現(xiàn)伏旱，對玉米生長不利，吐絲期較歷年偏晚7 d。

2.2.2 雨澇對玉米的影響

玉米生長期降水過多形成田間漬澇，當田間土壤持水量超過90%時，會抑制根系呼吸，根系不能深扎或不發(fā)達，葉片光合作用下降，不利于果穗分化和發(fā)育，而且水分過多會引起玉米貪青晚熟。遇持續(xù)強降雨還可造成玉米嚴重倒伏、倒折，特別是高溫高濕環(huán)境下加重莖腐病等病蟲害危害。

例如，公主嶺市2012年降水量為735 mm，較歷年平均值偏高144 mm，偏多24%，其中4月24—25日出現(xiàn)明顯的降水過程，平均降水量達37.3 mm，降水改善了大田土壤墑情的同時，下旬連續(xù)多日的低溫陰雨導致土壤水分過高，玉米播種延遲，而且低溫使玉米出苗偏晚2～3 d，低洼處的玉米幼苗呈現(xiàn)缺磷癥狀，生長緩慢；7月19日玉米進入開花授粉始期，公主嶺市出現(xiàn)連陰雨天氣，授粉時間在7月22—25日，但7月21—23日陰雨寡照不利于授粉，形成玉米禿尖；8月28日夜受15號臺風“布拉萬”登陸影響，公主嶺市出現(xiàn)瞬時風力在7級以上的大風強降水天氣，致使玉米大面積倒伏，影響玉米正常灌漿，增加鼠害和蟲害發(fā)生率，減產30%以上[4]。

3 玉米生育期氣象服務措施

根據玉米生長發(fā)育對水分的需求及公主嶺市降水氣候變化特征，要做好玉米種植的抗旱防澇氣象服務和大田科學管理。

1）選育優(yōu)良品種合理密植。優(yōu)良的品種可以使玉米增產10%以上，因此結合公主嶺市氣象部門提供的氣候特征及其變化趨勢，合理指導農民選育抗逆性較好的優(yōu)良玉米品種進行推廣種植，如遼吉599、怡美玉338等，依照不同品種屬性進行合理密植，實施寬窄行播種，避免玉米生育期徒長造成郁閉度過高，以及倒伏、空稈、小穗率升高等減產問題[5]。

2）加強田間科學管理。根據播種期天氣情況，合理調整播種時間，避開干旱對玉米出苗的不利影響。通常在4月下旬地溫≥10 ℃時適時播種，可進行地膜覆蓋以保墑，減少土壤水分蒸發(fā)，提高自然降水的利用率，達到壯苗、健苗目的，增強玉米對旱澇等災害的抵抗能力。做好玉米苗期施肥和喇叭口期的葉面微量元素噴灑，滿足玉米對養(yǎng)分的需求，同時通過葉面來降溫增濕，對其補充水分和營養(yǎng)。

3）完善農田水利設施和病蟲害防治體系。完善農田水利設施建設，做到旱能澆、澇能排。在氣象部門發(fā)布高溫干旱預報預警信息后，針對玉米大田土壤墑情適時進行澆灌，特別是在7月中旬到8月初玉米需水臨界期，如果出現(xiàn)高溫干旱，要立即灌水改善農田小氣候，避免缺水影響玉米果穗發(fā)育。同時加強高溫少雨季節(jié)玉米病蟲害的監(jiān)測和防控，推廣應用生物防治方法，及時發(fā)現(xiàn)并盡早防治。玉米生育后期若出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣，要及時疏通溝渠進行排水，防止田間漬澇，放晴后結合中耕除草追施肥料，盡快恢復植株長勢促進成熟。

4）加強氣象災害預報預警和人影作業(yè)。公主嶺市氣象部門要不斷提升災害性天氣預測預報水平，及時發(fā)布災害預警信息，建立健全氣象災害防御機制，做好玉米生產氣象服務工作。針對干旱發(fā)生特征，做好旱情及土壤墑情監(jiān)測，根據天氣發(fā)展演變，抓住有利時機實施人工增雨作業(yè)來緩解旱情，切實為玉米生產提供氣象保障。

參考文獻：

[1] CHALLINOR A J， SLINGO J M， WHEELER T R， et al. Towards a combined seasonal weather and crop productivity forecasting system：determination of the working spatial scale[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology，2003，42（2）：175-192.

[2] 侯艷林，姜文來.氣候變化背景下主要氣象要素對作物單產影響的模擬研究：以吉林公主嶺玉米為例[J].中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2014，35（6）：58-64.

[3] 張索鐵，丁志勇，王國忠.公主嶺市2012年度農業(yè)氣象條件分析[J].吉林農業(yè)，2013（1）：130.

[4] 魯龍佑，魏婷婷.2018年公主嶺市農業(yè)氣象條件分析[J].農家科技，2019（4）：144.

[5] 徐艷榮，焦仁海，仲義，等.公主嶺市玉米生產過程中存在的問題及建議[J].現(xiàn)代化農業(yè)，2015（2）：16-17.

（責任編輯：張春雨）

收稿日期：2023-04-18

作者簡介：張雨（1994—），男，吉林長春人，本科，助理工程師，從事農業(yè)氣象服務研究。E-mail：1181219229@qq.com。