喀什地區夏玉米發育期與氣象因子關系分析

阿布都克日木·阿巴司，努爾帕提曼·買買提熱依木，帕提曼·阿不都艾尼，熱孜瓦古·孜比布拉，努爾比亞·吐尼牙孜

（1.喀什地區氣象局，新疆　喀什844000；2.塔什庫爾干縣氣象局，新疆　塔什庫爾干845250；3.澤普縣氣象局，新疆　澤普844800）

喀什地區夏玉米發育期與氣象因子關系分析

阿布都克日木·阿巴司1，努爾帕提曼·買買提熱依木2，帕提曼·阿不都艾尼1，熱孜瓦古·孜比布拉3，努爾比亞·吐尼牙孜1

（1.喀什地區氣象局，新疆喀什844000；2.塔什庫爾干縣氣象局，新疆塔什庫爾干845250；3.澤普縣氣象局，新疆澤普844800）

利用喀什地區1961—2013年6—9月氣溫、日照時數、降水量月資料及1990—2013年玉米生育期資料，選取資料完整的4個代表站，采用一元線性回歸分析方法，分析喀什地區氣候變化及玉米生育期變化特征，重點探討喀什近期氣候變化對玉米生產的影響。結果表明：近53 a喀什市、巴楚縣、葉城縣6—9月平均、平均最高、平均最低氣溫及降水量總體呈上升趨勢；日照時數，喀什市和巴楚縣總體呈增加趨勢，葉城縣9月日照時數呈減少趨勢；麥蓋提縣7—9月平均氣溫、8月降水量，6、8、9月日照時數呈下降（減少）趨勢。喀什市、巴楚縣玉米各發育期均呈不同程度的提前趨勢；葉城縣玉米各發育期的提前（推遲）趨勢不明顯，其中播種期、七葉期呈較弱的提前趨勢（0.06～0.67 d/10 a），其它發育期呈延遲趨勢，趨勢為0.01～2.92 d/10 a，其中抽雄始期、開花始期的延遲趨勢相對明顯，通過了a=0.05顯著性檢驗；麥蓋提縣玉米8月出現的抽雄期、開花期、吐絲普期呈延遲趨勢外，其余的發育期均表現出不同程度的提前趨勢。

氣候變化；夏玉米；發育期；喀什地區

全球變暖背景下，氣候變化已成為了全球熱門話題。因為未來氣候變化的不確定性，眾多學者開展了氣候變化影響評估研究，其中，評估未來氣候變化對農業生產的影響是該項研究的重要內容之一[1]。隨著全球氣候變化研究的開展，越來越多的研究表明，氣象條件的變化導致植物的物候期也發生明顯變化[2-6]。作物發育期的長短除受作物本身生物學特性影響外，與外界環境因子關系密切[6]。研究作物發育期變化規律及其與環境條件的關系，可以為改變耕作制度、提高復種指數、決定最佳播（栽）期、制定合理排灌制度、引種和作物品種布局等提供科學依據[7]，同時作物外部形態變化的特征是衡量生態系統對氣候變化的相應指標之一[8]。

農業是對氣候變化領域內較敏感的產業，自20世紀90年代以來，給農業生產帶來較大影響,研究作物各生育期生長發育的氣象條件對指導農業生產具有重大意義[9]。20世紀80年代以來，國外學者圍繞全球氣候變化對世界糧食生產的影響開展了大量研究[10-12]。全球氣候變暖帶來的氣溫、降水、日照等氣候要素的變化，導致依賴于生態環境變化的農業首當其沖受到影響，影響農業生態環境及作物生長發育和產量。國內外許多學者在氣候變化對農業生產的影響方面做了大量卓有成效的工作[13-19]。這些研究多集中在氣候變暖對作物種植區域界限和物候的變化以及對農業生態環境的影響等方面[20]。

我國是農業大國，也是世界上生產玉米最多的國家之一，播種面積居世界第二位[21]。而溫度是影響玉米產量的重要因子之一[22-24]，Lele認為亞洲和非洲國家的主要農業區,溫度若上升2℃谷物產量將下降40%～60%[25]。張德汴[26]等分析發現，積溫是影響玉米產量的主要因素，降水量與玉米產量呈正相關；區域氣候的變化必將影響當地作物生長發育及產量，嚴重影響當地糧食的生產與分配[27-28]。作物生育期的影響可以從溫度變化的角度去研究[29]。

喀什地區處在中亞腹地[30-31]，71°39＇～79°52＇E，35°28＇～40°16＇N之間。東臨塔克拉瑪干大沙漠，三面環山，地勢由西南向東北傾斜，屬溫帶大陸性干旱氣候。喀什地區現有耕地6.67×105hm2，盛產小麥、玉米、棉花，是全國重要的商品糧基地。但受地理環境的制約，處于西風氣流帶的喀什地區生態環境極其脆弱，氣候變化及各類氣象災害對當地農業、特色經濟林果發展產生巨大影響。玉米作為喀什地區主要糧食作物之一，在全區范圍內均有種植，據喀什地區統計局數據，2013年玉米種植面積1.439×105hm2，同比增加1667 hm2。玉米在喀什地區農業結構中占有重要比重，因此研究其生育期的變化與氣候變化的對應關系，有助于了解氣候變化對作物發育的影響，進而在實踐中趨利避害，充分合理利用氣候資源，調整農業結構，對評估氣候變化的可能影響亦具有重要意義。

1　資料及分析方法

1.1資料

分析過程中選取喀什地區4個代表站，分別是喀什（39°28＇N、75°59＇E、海拔1 289.4 m)、巴楚（39° 48＇N、78°34＇E、海拔1 117.1 m）、麥蓋提（38°55＇N、77°38＇E、海拔1 177.6 m)、葉城（37°55＇N、77°24＇E、海拔1 360.4 m）的6—9月平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、日照時數等地面資料（資料年限為1961—2013年）以及1990—2013年玉米播種、出苗、三葉（始、普期）、七葉（始、普期）、拔節（始、普期）、抽雄（始、普期）、開花（始、普期）、吐絲（始、普期）、乳熟，成熟等生育期資料。

1.2研究方法

數據處理及分析在Excel 2003等軟件的支持下進行。利用氣候傾向率和氣候趨勢系數方法將玉米發育期與氣象因子進行相關分析，找出對發育期影響顯著的關鍵因子，分析喀什地區玉米發育期序列的年際和年際變化趨勢特征，結合相關分析和線性回歸方法評價氣象因子的年際波動對玉米發育期的影響。

2　結果與分析

2.1氣候變化特征

近53 a喀什市、巴楚、葉城6—9月平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫總體呈上升趨勢，其氣候傾向率為0.01～0.67℃/10 a，其中葉城6—9月平均最低氣溫升溫率最大，為0.46～0.67℃/10 a（P< 0.01）（表1）。麥蓋提7—9月平均氣溫和7月平均最低氣溫呈下降趨勢（-0.02～-0.16℃/10 a）外，其他月份平均、平均最高、平均最低氣溫總體呈上升趨勢（0.01～0.17℃/10 a）；降水量，喀什市、巴楚、麥蓋提8月呈減少趨勢（-0.16～-0.57 mm/10 a）外，其他月份均呈增加趨勢（0.75～2.77 mm/10 a）。葉城6—9月的降水量呈增多趨勢，增幅率為0.48～1.77 mm/10 a。各站6—9月的總降水量呈增加趨勢，傾向率為2.97～4.95 mm/10 a（P<0.01）；喀什市6—9月的日照時數呈增加趨勢，氣候傾向率為1.83～4.44 h/10 a，總日照時數增幅率為12.18 h/10 a（P<0.01）；巴楚6月日照時數傾向率（1.06 h/10 a）外，其他月份呈減少趨勢（-1.09～-2.98 h/10 a），麥蓋提7月呈增加趨勢（0.72 h/10 a）外，其他月份呈減少趨勢（-0.45～-2.23 h/10 a），葉城9月呈減少趨勢（-1.19 h/10 a）外，其他月份呈增加趨勢（0.13～2.36 h/10 a）。

2.2玉米的生育期變化特征

由圖1、表2可看出，喀什市玉米播種期、出苗期、三葉期、七葉期、拔節期、抽雄期、開花期、吐絲期、乳熟期、成熟期等各發育期均表現出不同程度的提前趨勢，為2.07～6.26 d/10 a；其中拔節期的提前趨勢最為明顯，為6.26 d/10 a（P<0.01）；巴楚縣除了玉米抽雄期、乳熟期呈延遲趨勢（0.38～1.15 d/10 a）外，其余發育期均表現出不同程度的提前趨勢，為0.07～3.52 d/10 a，其中成熟期的提前趨勢較明顯，為3.52 d/10 a（P<0.01）；麥蓋提縣除玉米抽雄期、開花期、吐絲普期呈延遲趨勢（0.02～1.01 d/10 a）外，其余發育期均表現出不同程度的提前趨勢，為0.38～4.15 d/10 a，其中成熟期的提前趨勢最明顯，為4.15 d/10 a（P<0.01）；葉城縣玉米各發育期的提前（推遲）趨勢不太明顯，其中播種期、七葉期呈較弱的提前趨勢（0.06～0.67 d/10 a），其余發育期均表現出不同程度的延遲趨勢，為0.01～2.92 d/10 a，其中抽雄始期、開花始期的延遲趨勢較明顯，為2.58～2.92 d/10 a（P< 0.05）。

表1　喀什地區6—9月不同時段氣象因子的增（減）趨勢

表2　喀什地區各站玉米發育期多年平均日期和提前（推遲）趨勢

2.3氣象因子對玉米發育期的影響

從表3可知，喀什市、麥蓋提6—9月氣溫、巴楚8月平均氣溫、6—9月平均氣溫、葉城6月平均氣溫、6—9月平均氣溫與玉米全生育期總體呈負相關，即氣溫越高生育期越短，反之亦然；喀什市、巴楚、麥蓋提6、8月降水、葉城6、9月降水與玉米全生育期呈正相關；喀什市、葉城6、8、9月、巴楚7月日照時數與玉米全生育期總體呈負相關，麥蓋提7月日照時數與玉米全生育期呈正相關。其中喀什玉米播種期與6月平均氣溫、玉米拔節期、成熟期與8月平均氣溫相關性最顯著，其相關系數通過信度0.001的顯著性檢驗；玉米發育期的變化不僅受到氣溫因子的影響，同時，降水量等因子有時也會起到主要作用。

2.4夏玉米主要生育期之間的天數與此期間的平均氣溫關系

圖1　1990—2013年喀什地區4個代表站玉米各發育期的變化

表3　喀什地區各代表站玉米發育期與不同時段氣象因子的相關系數

從表4可知，喀什地區玉米區播種到開花期間的平均氣溫為24.1～26.4℃，開花到乳熟期間的平均氣溫為22.3～22.9℃，成熟期間的平均氣溫為17.8～ 19.6℃，葉城縣播種到出苗期之間的天數與此期間的平均氣溫相關系數通過信度0.1的顯著性檢驗，抽雄期到開花期之間的天數與此期間的平均氣溫相關系數通過信度0.05的顯著性檢驗，其他生育期間的天數與此期間的平均氣溫相關系數未通過顯著性檢驗。生物正常的生命活動一般是在相對狹窄的溫度范圍內進行,當環境溫度在最低和最適溫度之間時,生物體內的生理生化反應會隨著溫度的升高而加快,代謝活動加強,從而加快生長發育速度；當溫度高于最適溫度后,參與生理生化反應的酶系統受到影響,代謝活動受阻,勢必影響到生物正常的生長發育。2.5夏玉米主要生育期之間的天數與此期間的積溫關系

表4　喀什地區各代表站玉米發育期間的天數、平均氣溫及生育期之間的天數與此期間的平均氣溫相關系數

從表5可知，喀什偏東區巴楚、麥蓋提玉米全生育期（104～108 d）較偏北、偏南區玉米生育期（96 d）長10 d左右，全生育期間的積溫為2357.3℃。生育期之間的天數與此期間的積溫相關系數均通過信度0.001的顯著性檢驗。有效積溫法則的含義是生物在生長發育過程中，需從環境中攝取一定的熱量才能完成其某一階段的發育，而且生物各個發育階段所需要的總熱量是一個常數。有效積溫法則在農業生產中有著很重要的意義，全年的農作物茬口必須根據當地的平均溫度和每一作物所需的總有效積溫進行安排，否則，農業生產將是十分盲目的。在植物保護、防治病蟲害中，也要根據當地的平均溫度以及某害蟲的有效總積溫進行預測預報。玉米的生育期是從播種到成熟所用的天數，在不同的地區是有差異的，以當地的審定或認定的為準。有效積溫是播種后能使玉米正常萌發到成熟所經歷的每天平均溫度的總和（對玉米一般是達到5℃以上）。相對來說積溫越多,植物的光合作用越強,儲存能量越多,玉米質量越好。積溫是研究溫度與生物有機體發育速度之間關系的一種指標，從強度和作用時間兩個方面表示溫度對生物有機體生長發育的影響。積溫指積累的溫度，植物生長發育都需要一定高于生物學零度的溫度累積，積溫值達到得越早，植物的生長期就會提前。

3　結論

影響玉米生長的主要氣象因子有氣溫、日照時數、降水量。對喀什地區而言，全年四季分明，光照資源豐富，客觀提供了玉米生長所需的環境氣象條件。其中6、8月降水、8、9月氣溫、7、8月日照時數是影響夏玉米發育期的關鍵氣象因子。近53 a來喀什市、巴楚縣6—9月平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫總體呈上升趨勢，降水量總體呈增多趨勢，日照時數總體呈增多趨勢。這有利于喀什市、巴楚縣玉米播種期、出苗期、三葉期、七葉期、拔節期、抽雄期、開花期、吐絲期、乳熟期、成熟期等各發育期不同程度的提前，進而有利于提高玉米產量。而不同于喀什，偏北、偏東地區葉城縣雖然6—9月平均、平均最高、平均最低氣溫、降水量亦表現為上升趨勢，日照時數除了9月呈減少趨勢（-1.19 h/10 a）外，其他月份呈增多趨勢（0.13～2.36 h/10 a），但葉城縣玉米各發育期的提前（推遲）趨勢不太明顯，其中播種期、七葉期呈較弱的提前趨勢（0.06～0.67 d/10 a），其余發育期均表現出不同程度的延遲趨勢，延遲趨勢為0.01～2.92 d/10 a，其中抽雄始期、開花始期的延遲趨勢較明顯，為2.58～2.92 d/10 a（P<0.05）；麥蓋提縣因7—9月平均氣溫下降，8月降水量減少，6、8—9月日照時數減少，使玉米8月出現的抽雄期、開花期、吐絲普期等發育期呈延遲趨勢。

表5　喀什地區各代表站玉米發育期間的天數、積溫及生育期之間的天數與此期間的積溫相關系數

雖然氣象條件的變化，在一定程度上影響玉米物候期發生相應的變化，但作物生長是極其復雜的有機變化，不僅受氣象要素、生態環境變化影響，同時也受限于作物品種、自身攜帶遺傳因子的影響。同一個品種，經實踐的淘汰，人為最后能孕育出生命力更強大的品種來適應環境。近23 a喀什地區玉米品種也存在差異，但1991—2002年之間的夏玉米品種大致為京早8號和2003—2013年之間的新玉9號，因此本文不排除兩種不同玉米品種自在身各生育期變化及氣候變化響應的區別，這些問題在今后的研究中仍需要進一步的討論。

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Analysis of the Relationship Between Summer Corn Development and Meteorological Factors in Kashgar Region

Abudoukerimu Abasi1，Nuerpatiman Maimaitireyimu2，Patima Abudouaini1，Reziwagu Zibibula3，Nuerbiya Tuniyazi1
（1.Kashi Meteorological Bureau,Kashi 844000，China；2.Tashikuergan Meteorological Bureau，Tashikuergan 845250，China；3.Zepu Meteorological Bureau，Zepu 844800，China）

To obtain the impacts of climate change on corn yield in Kashgar region,the data of temperature,sunshine time and rainfall data from June to September during the period of 1961-2013 and the growth data of corn in four representative stations during period of 1990-2013 were analyzed by linear regression.The results showed that the average temperature,average maximum and minimum temperature,precipitation from June to September showed an increasing trend in Kashgar,Bachu county,Yecheng county in past 53 years.The sunshine time showed an increasing trend in Kashgar and Bachu county,but showed a reducing trend in Yecheng county.The average temperature from July to September,precipitation in August and the sunshine time in June,August and September show down trends.In each development period of corn showed different advancing trends in Kashgar and Bachu county,but it was not significant in Yecheng county.Among them,the seeding time and seven leaf stage showed insignificant advancing trends（0.06～0.67 d/10 a）in Yecheng county,whereas the other developmental phase showed delaying trends（0.01～2.92 d/10 a）. In Maigaiti country,the tasseling stage,flowering period,spinning period in August showed delaying trends,meanwhile the other development stages show different trends in advance.

climate change；summer corn；developmental phase；Kashgar region

P468；S162.53

B

1002-0799（2016）04-0025-07

10.3969/j.issn.1002-0799.2016.04.004

2015-11-02；

2016-01-08

國家自然基金（41275119）資助。

阿布都克日木·阿巴司（1977-），男（維吾爾族），高級工程師，從事農業氣象測報、服務與研究工作。E-mail：ksqixiang@163.com

阿布都克日木·阿巴司，努爾帕提曼·買買提熱依木，帕提曼·阿不都艾尼，等.喀什地區夏玉米發育期與氣象因子關系分析[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（4）：25-31.