張雨 杜雪松 李佳 孫雪晴

摘 要 降水是影響玉米生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃又?，為促進(jìn)吉林省長(zhǎng)春市公主嶺市玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，根據(jù)公主嶺市1981—2018年降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)該市年降水量及玉米主要生長(zhǎng)期5—9月的降水量特征及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。結(jié)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(dòng)減少趨勢(shì)，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(zhǎng)，影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，結(jié)合公主嶺市天氣特點(diǎn)，提出選育優(yōu)良玉米品種合理密植、加強(qiáng)田間科學(xué)管理、完善農(nóng)田水利設(shè)施和病蟲(chóng)害防治體系、加強(qiáng)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警和人影作業(yè)等措施，以期為玉米生產(chǎn)提供保障。

關(guān)鍵詞 降水量；變化趨勢(shì)；玉米；吉林省長(zhǎng)春市公主嶺市

中圖分類(lèi)號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)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(chēng)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(guó)糧食行業(yè)協(xié)會(huì)授予公主嶺市為唯一的“中國(guó)玉米之鄉(xiāng)”。近年來(lái)，公主嶺市加強(qiáng)黑土地保護(hù)，加大種業(yè)研發(fā)力度，重視玉米產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，逐漸把玉米產(chǎn)業(yè)做成了當(dāng)?shù)氐摹包S金名片”。

降水是影響玉米生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃又?。在高溫季?jié)，土壤水分充足，植株才能吸收大量水分，并通過(guò)葉面蒸騰作用散發(fā)熱量，同時(shí)避免高溫灼傷，減少植物體內(nèi)有機(jī)養(yǎng)料的消耗。玉米主要通過(guò)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(jìn)土壤好氣性微生物的活動(dòng)，把有機(jī)質(zhì)分解為有效態(tài)的養(yǎng)分，滿足玉米生長(zhǎng)需求，保證地上部生長(zhǎng)健壯，促使玉米高產(chǎn)。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(dǎo)致干旱、洪澇災(zāi)害交替頻發(fā)，對(duì)玉米的生長(zhǎng)極為不利，因此研究降水條件及其變化對(duì)玉米種植和生長(zhǎng)發(fā)育的影響可為確保其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供參考。

1 玉米生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)降水條件的需求分析

水分對(duì)玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)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(zhǎng)發(fā)育期內(nèi)，玉米對(duì)水分的需求量也有所不同，因此正確認(rèn)識(shí)玉米各個(gè)生長(zhǎng)期對(duì)水分條件的要求，有利于開(kāi)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(zhǎng)量較小，不需要太多的水分，適當(dāng)干旱更有利于根系下扎，培育出壯苗，降水較多則易導(dǎo)致玉米苗徒長(zhǎng)，過(guò)多的降水還會(huì)造成田間積水，導(dǎo)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(zhǎng)速度加快，雌雄穗分化，玉米對(duì)水分的需求猛增，在雄穗抽出前的10～15 d進(jìn)入大喇叭口期，也是玉米需要水分的臨界期，此時(shí)出現(xiàn)干旱若不能及時(shí)灌溉，雄穗花粉不能正常授粉結(jié)實(shí)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重減產(chǎn)甚至是絕收，也稱(chēng)之為玉米的“卡脖旱”；3）抽穗開(kāi)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(kāi)花授粉期若是遭遇連續(xù)陰雨天氣，花粉吸水爆裂或黏結(jié)，不能順利散粉，會(huì)對(duì)玉米的結(jié)實(shí)和產(chǎn)量的形成造成嚴(yán)重的影響；4）玉米生殖生長(zhǎng)后期，充足的水分有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)產(chǎn)量的形成，降水量達(dá)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(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

2.1 公主嶺市降水變化特征

對(duì)公主嶺市氣象局1981—2018年的降水量觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)00年代多11 mm，該時(shí)期有4個(gè)年份的降水量為正距平。

總的來(lái)看，公主嶺市年降水量在20世紀(jì)80年代相對(duì)偏多，并持續(xù)出現(xiàn)減少現(xiàn)象，進(jìn)入21世紀(jì)10年代降水量逐漸回升，但仍低于20世紀(jì)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(shì)（見(jiàn)圖1），線性趨勢(shì)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(zhǎng)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(dá)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(shì)與年降水量變化基本一致，均呈減少的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 降水變化對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

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

2.2.1 干旱對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

旱地玉米所需的水分主要為自然降水。玉米生長(zhǎng)期降水量較少引發(fā)干旱，會(huì)制約其生長(zhǎng)發(fā)育，干擾玉米的各項(xiàng)生育指標(biāo)，進(jìn)而改變生長(zhǎng)發(fā)育速度，出現(xiàn)生長(zhǎng)周期縮短、發(fā)育提前、果穗變短、粒數(shù)減少、干物質(zhì)積累量減少等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

例如，2007年6月，公主嶺市持續(xù)高溫少雨，月降水量?jī)H26 mm，較歷年同期少60 mm，其中6月2—27日長(zhǎng)時(shí)間無(wú)有效降水，導(dǎo)致玉米苗期土壤水分不足，出現(xiàn)嚴(yán)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(dǎo)致灌漿期缺水；2007年和2009年公主嶺市玉米年產(chǎn)量均出現(xiàn)不同程度的減產(chǎn)，與歷年玉米年產(chǎn)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(fēng)力較大，土壤表層失墑嚴(yán)重[3]。5月平均氣溫達(dá)到17.4 ℃，較歷年同期偏高1.2 ℃，而且降水少；4月降水量?jī)H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(jì)降水量7.8 mm，是20世紀(jì)80年代以來(lái)同期降水量最少的年份。氣溫高、降水少導(dǎo)致嚴(yán)重春旱，土壤墑情極差，據(jù)大田土壤墑情觀測(cè)結(jié)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(dǎo)致玉米最佳出苗時(shí)機(jī)延遲，到6月4日才出苗，相比歷年偏晚21 d，收成減產(chǎn)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(guān)鍵時(shí)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(duì)玉米生長(zhǎng)不利，吐絲期較歷年偏晚7 d。

2.2.2 雨澇對(duì)玉米的影響

玉米生長(zhǎng)期降水過(guò)多形成田間漬澇，當(dāng)田間土壤持水量超過(guò)90%時(shí)，會(huì)抑制根系呼吸，根系不能深扎或不發(fā)達(dá)，葉片光合作用下降，不利于果穗分化和發(fā)育，而且水分過(guò)多會(huì)引起玉米貪青晚熟。遇持續(xù)強(qiáng)降雨還可造成玉米嚴(yán)重倒伏、倒折，特別是高溫高濕環(huán)境下加重莖腐病等病蟲(chóng)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(guò)程，平均降水量達(dá)37.3 mm，降水改善了大田土壤墑情的同時(shí)，下旬連續(xù)多日的低溫陰雨導(dǎo)致土壤水分過(guò)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(zhǎng)緩慢；7月19日玉米進(jìn)入開(kāi)花授粉始期，公主嶺市出現(xiàn)連陰雨天氣，授粉時(shí)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(hào)臺(tái)風(fēng)“布拉萬(wàn)”登陸影響，公主嶺市出現(xiàn)瞬時(shí)風(fēng)力在7級(jí)以上的大風(fēng)強(qiáng)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(chóng)害發(fā)生率，減產(chǎn)30%以上[4]。

3 玉米生育期氣象服務(wù)措施

根據(jù)玉米生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)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(wù)和大田科學(xué)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(chǎn)10%以上，因此結(jié)合公主嶺市氣象部門(mén)提供的氣候特征及其變化趨勢(shì)，合理指導(dǎo)農(nóng)民選育抗逆性較好的優(yōu)良玉米品種進(jìn)行推廣種植，如遼吉599、怡美玉338等，依照不同品種屬性進(jìn)行合理密植，實(shí)施寬窄行播種，避免玉米生育期徒長(zhǎng)造成郁閉度過(guò)高，以及倒伏、空稈、小穗率升高等減產(chǎn)問(wèn)題[5]。

2）加強(qiáng)田間科學(xué)管理。根據(jù)播種期天氣情況，合理調(diào)整播種時(shí)間，避開(kāi)干旱對(duì)玉米出苗的不利影響。通常在4月下旬地溫≥10 ℃時(shí)適時(shí)播種，可進(jìn)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(dá)到壯苗、健苗目的，增強(qiáng)玉米對(duì)旱澇等災(zāi)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(duì)養(yǎng)分的需求，同時(shí)通過(guò)葉面來(lái)降溫增濕，對(duì)其補(bǔ)充水分和營(yíng)養(yǎng)。

3）完善農(nóng)田水利設(shè)施和病蟲(chóng)害防治體系。完善農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，做到旱能澆、澇能排。在氣象部門(mén)發(fā)布高溫干旱預(yù)報(bào)預(yù)警信息后，針對(duì)玉米大田土壤墑情適時(shí)進(jìn)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(nóng)田小氣候，避免缺水影響玉米果穗發(fā)育。同時(shí)加強(qiáng)高溫少雨季節(jié)玉米病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)和防控，推廣應(yīng)用生物防治方法，及時(shí)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(shí)疏通溝渠進(jìn)行排水，防止田間漬澇，放晴后結(jié)合中耕除草追施肥料，盡快恢復(fù)植株長(zhǎng)勢(shì)促進(jìn)成熟。

4）加強(qiáng)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警和人影作業(yè)。公主嶺市氣象部門(mén)要不斷提升災(zāi)害性天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平，及時(shí)發(fā)布災(zāi)害預(yù)警信息，建立健全氣象災(zāi)害防御機(jī)制，做好玉米生產(chǎn)氣象服務(wù)工作。針對(duì)干旱發(fā)生特征，做好旱情及土壤墑情監(jiān)測(cè)，根據(jù)天氣發(fā)展演變，抓住有利時(shí)機(jī)實(shí)施人工增雨作業(yè)來(lái)緩解旱情，切實(shí)為玉米生產(chǎn)提供氣象保障。

參考文獻(xiàn)：

[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(lái).氣候變化背景下主要?dú)庀笠貙?duì)作物單產(chǎn)影響的模擬研究：以吉林公主嶺玉米為例[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2014，35（6）：58-64.

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

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

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

（責(zé)任編輯：張春雨）

收稿日期：2023-04-18

作者簡(jiǎn)介：張雨（1994—），男，吉林長(zhǎng)春人，本科，助理工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)研究。E-mail：1181219229@qq.com。