廣西玉米生育時期氣候變化特征與產量年際波動

摘要：2008-2012年連續10個玉米生長季節在廣西農業科學院明陽試驗基地同一試驗地適時播種玉米，在同一施肥水平下進行管理，并對玉米的產量性狀進行評價。結合2008-2012年南寧吳圩氣象站提供的玉米生育時期氣溫、降水、日照時數資料，對年際間、季節間玉米產量的穩定性進行比較，分析玉米生育時期的氣候變化特征及不同年份玉米產量的波動情況。結果表明，日平均氣溫秋季高于春季，除了春季少數幾天出現的低溫，玉米生長期溫度基本適合玉米生長；春季隨著玉米的生長，氣溫有逐步上升的趨勢；和春季相反，秋季隨著玉米的生長，氣溫有逐步下降的趨勢。玉米生長期日照合計值秋季高于春季，日照呈現波浪型變化，變幅在0～12 h之間。日平均降水量春季在2.85～3.99 mm之間，變化較小；秋季在2.47～6.15 mm之間，變化較大；春季單日較大的降水都出現在玉米生長的中后期，秋季的降水不均勻且無規律，玉米苗期和成熟期降水普遍較少。春季玉米產量在7 446.0～9 118.5 kg/hm2之間，秋季在6 346.5～7 297.5 kg/hm2之間，產量低于春季。生育期春季105～121 d，秋季91～101 d，春季的生育期明顯長于秋季。2008-2012年玉米生育時期沒有重大的自然災害，玉米產量波動與年際間氣候條件相關性較小。不同年份之間，玉米產量變化不明顯，但表現季節效應，春季玉米產量顯著高于秋季。

關鍵詞：氣候變化特征；玉米；年際產量；生育時期；廣西

中圖分類號：S513；S162.5+3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）12-3069-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.019

Abstract： The maize were sowed at the normal season and the same field in 10 maize growth seasons during 2008-2012. The fertilizer was supplied at the same level， the maize yields were appraised. Based on the observation data of temperature，precipitation and sunlight from Wuxu meteorological station from 2008 to 2012， the maize yield stability was compared between different year and season， and the climate change of maize growth stages and the interannual fluctuations of maize yield were analyzed. The results showed that the total sunlight dates of autumn was higher than spring in maize growth stages，sunlight presented the wavy changes， the variation scope was 0～12 h. The average daily precipitation was 2.85～3.99 mm and kept a slight change in spring， it was 2.47～6.15 mm and kept a great change in autumn， the daily maximum precipitation occurred at the late period， the precipitation was uneven and irregular，small amounts of precipitation was universal at the seed and maturity stage. The average daily temperature in spring was higher than autumn， excepted for a few days of low temperature in spring，the temperature was suitable for the growth of maize. The temperature increased gradually with the growth of maize in spring，on the contrary，the temperature decreased gradually with the growth of maize in autumn. The maize yield was 7 446.0～9 118.5 kg/hm2 in spring and 6 346.5～7 297.5 kg/hm2 in autumn，the yield in autumn was lower than spring. The maize growth period was 105～121 d in spring and 91～101 d in autumn，the maize growth period in spring was longer than autumn. There were no serious natural disasters， the fluctuations of maize yield and the interannual climate had little correlation. Among different years，the change of yield was not notability，but it had the significant seasonal variation，the yield in spring was higher than in autumn.

Key words： climate changes； maize； interannual yield； growth stages； Guangxi

玉米是廣西的第二大糧食作物，常年種植面積在55萬～60萬hm2之間，占廣西農作物播種面積的9.6%，總產量一般為180萬～200萬t，單位面積產量為3 300～3 400 kg/hm2[1]，玉米的產量在全國范圍屬于比較低的水平。廣西位于中國南部，屬亞熱帶季風氣候，熱量充沛，降水豐富，雨熱同季，夏長冬短[2]。多數地區玉米適合春季和秋季種植，廣西區域氣候的年際變化，表現出不同年份的熱量、水分、光照資源有明顯的差異，在自然條件下，研究不同年份、不同季節玉米的產量情況，結合生育時期的氣候特點分析，對指導玉米生產有重要作用。本研究分析2008-2012年玉米生育時期的氣象資料和玉米產量性狀，研究玉米生長期間氣候變化特征及玉米生長發育對氣候變化的響應，探討玉米產量年際間、季節間的波動問題，為充分合理利用氣候資源，提高玉米生產對氣候變化的適應性提供參考，對廣西玉米產量的評估和糧食安全也具有重要的現實意義。正大619是廣西推廣面積比較大的玉米品種[3]，研究正大619多年多季對當地氣候適應性狀況，有利于育種者選擇有價值的種質資源。

氣候與農業生產有密切的相關性，劉德祥等[4]分析中國43年氣候變化及其對農業生產的影響，結果表明西北氣候有溫度上升的趨勢，降雨少對農業生產有負影響。結合氣象資料，李永華等[5]和朱新玉等[6]利用數學統計與相關模型分析玉米年際產量和氣候的相關性進行研究。前者研究認為重慶地區玉米的氣象產量在年際間有較大差異，而且在不同地區也有較明顯的差異，可能與當地氣候的年際變化及本身的氣候差異有關，生育期內的降水多寡（旱澇）對重慶玉米產量的影響較大，是影響重慶玉米產量的主要氣候因子；后者研究認為降水量與極端溫度為影響玉米產量的主要氣候因子，降水過多及低溫對河南商丘玉米生產不利。近年來，氣候變化對玉米生育期的影響也有相關研究，郭穎[7]等利用7個氣象站1959-2010年資料，對內蒙古通遼市影響玉米生產的≥10.0 ℃積溫和玉米生育期天數進行了分析研究，玉米生育期平均160.3 d，最長195.4 d，發現一些年份初霜日異常偏早。這些研究的著重點和氣候重要限制因子不盡一致，和當地的氣候特點有關，前人的研究多分析不同年份的氣候情況和該地區玉米產量的波動關系，很少是基于玉米生育時期的氣候特點分析玉米不同年份和季節的產量波動。相關文獻主要是研究玉米不同年份的產量波動，或不同年份的氣候變化和產量波動的相關性，而對一個品種的多年產量變化和其生育時期氣候情況結合分析未見報道。本研究通過分析南寧吳圩氣象站2008-2012年玉米生育時期的氣象資料和這些年份試驗的玉米產量及生育進程情況，研究玉米生育時期氣候變化特征及玉米產量的波動情況，為充分合理利用氣候資源，指導玉米生產，提高玉米生產對氣候變化的適應性提供參考。

1 材料與方法

1.1 氣象資料

氣象資料由南寧吳圩氣象站提供，包含玉米生育時期的氣溫、降水、日照數據。

1.2 試驗材料

試驗玉米品種為正大619，該品種是廣西玉米區域試驗對照品種，該品種抗病性比較好，產量比較穩定，是廣西的主栽玉米品種。

1.3 試驗方法和測定項目

試驗在廣西農業科學院明陽試驗基地進行。采用隨機區組試驗設計，小區面積20 m2，每小區5行，行長5.7 m，行距0.7 m，6次重復。種植密度為49 500株/hm2，在適宜播種期進行播種，并進行生育進程的記錄。每個玉米生長期的肥料用量均一樣，即基肥施復合肥300 kg/hm2、鈣鎂磷肥150 kg/hm2、鉀肥150 kg/hm2；追肥施尿素10 kg/hm2，復合肥75 kg/hm2并進行小培土，攻苞肥施復合肥375 kg/hm2并進行大培土。在玉米的不同生長階段進行必要的除草、噴藥和灌水，每次灌溉相當于日降雨15 mm，保持玉米生長的良好勢頭。收獲期收獲中間3行測定產量。不同年份試驗期間的灌溉和噴藥情況見表1。

2 結果與分析

2.1 2008-2012年玉米生育時期氣候特征

2.1.1 溫度的變化特征 2008-2012年玉米生育時期的溫度變化見圖1和圖2，圖1為不同年份春季玉米生育時期的溫度變化情況，圖2為秋季玉米生育時期的溫度變化情況。由圖1可知，2008-2012年春季玉米生育時期氣溫有逐步上升的趨勢，每年的玉米生長前期都出現約10 ℃左右的低溫，出現的時間段在2月中旬到3月中旬左右，但都不出現5 ℃以下的低溫；隨著玉米的生長，溫度逐步上升，進入5月份，日平均氣溫基本都在20 ℃以上；進入6月份，溫度基本都在25～30 ℃間徘徊。氣溫的變化趨勢使得玉米的生長表現為前期比較慢、后期比較快的趨勢。由圖2可知，2008-2012年秋季玉米生育時期氣溫有逐步下降的趨勢，每年的玉米生長前期，氣溫都比較高，基本都維持在25～30 ℃間；進入10月份以后，玉米生長后期氣溫在15～20 ℃左右。秋季玉米生育時期的氣溫變化和春季相比，隨著生育的推進呈相反的變化趨勢，這種變化使得玉米的生長表現為前期比較快、后期比較慢的特點。

2.1.2 日照的變化特征 2008-2012年玉米生育時期的日照變化見圖3和圖4。由圖3可知，春季玉米生育時期日照呈波動型變化，變化幅度在0～12 h之間，苗期日照基本都在10 h以下，后期部分日照在10 h以上，整個生育時期有約一半的天數日照為0。由圖4可知，秋季玉米生育時期日照也呈波動型變化，變化幅度在0～12 h之間，玉米生長前期出現大于10 h日照較多，后期日照基本都在10 h以下，生育后期日照為0的天數比前期明顯增多。玉米屬短日照作物，8～12 h光照可促進生長發育，12～14 h光照有抑制作用。由圖3和圖4可知，玉米的生育時期基本不出現抑制玉米生長的光照。

2.1.3 降水量的變化特征 2008-2012年玉米生育時期的降水量變化見圖5和圖6。由圖5可知，春季玉米生長前期降水量較少，后期降水量較多，5年以來單日降水量超過50.0 mm有3次。2011年2次：6月28日降水量91.2 mm，4月28日降水量65.7 mm；2012年1次：5月13日降水量為68.0 mm；其余降水量都小于50.0 mm，降水量10.0～50.0 mm多發生在玉米生長的中后期。可見，春季玉米生育時期表現出前期降水量較小、后期降水量較大的特點。

2.1.4 2008-2012年玉米生育時期的日照、積溫、降水量情況 2008-2012年玉米生育時期的日照、積溫、降水量情況見表2。由表2可知，5年里玉米生育時期春季日照在384.0～522.8 h之間，積溫變化在2 616.1～2 881.5 ℃之間，降水量在299.1～483.0 mm之間；秋季日照變化在483.7～639.5 h之間，積溫變化在2 352.1～2 529.3℃之間，降水量變化在224.8～584.4 mm之間。不同年份日照和積溫都能滿足玉米生長發育所需，降水量年份間差別較大，而且不均勻。同一年份表現秋季日照合計值高于春季，總積溫值低于春季，降水量在不同年份和季節呈現無規律變化。2012年春季，2009、2010年秋季，總降水量和日平均降水量比較少，其他年份盡管總降水量較多，但是也表現出不均勻的特點。從表1的灌水情況可知，每個季節為維持玉米良好的生長勢，1次的灌水補充是必須的。同一年份秋季日照日合計值和日平均氣溫值都高于春季，5年的結果表明，玉米生育時期的無光照日數春季多于秋季，春季無光照日數占總生育天數的30.9%～44.8%，秋季無光照日數占總生育天數的9.8%～22.6%，每年春季都出現低于12 ℃的氣溫，出現天數為3～9 d，5年里秋季玉米生育時期都不出現低于12 ℃的氣溫，春季玉米生育時期無降水天數占59.7%～65.5%，秋季占69.5%～87.9%。春季的降水比秋季均勻。

2.2 2008-2012年玉米生育時期生育進程變化特征

2008-2012年玉米生育時期生育進程的變化見表3。由表3可知，不同年份春季玉米的生育進程變化趨勢一致，一般播種到出苗期為5～14 d，出苗到抽雄的時間為60～79 d，抽雄到吐絲時間為3 d，吐絲到成熟時間為37～42 d，總體上看，過早播種，容易受到低溫天氣影響，出苗速度受限于氣溫的影響，因而變化較大，出苗到抽雄期間出現低溫的天氣也比較多，因而時間變幅較大。由表2還可知，不同年份秋季玉米的生育進程變化趨勢一致，一般播種到出苗期為4～5 d，出苗到抽雄的時間為42～47 d，抽雄到吐絲時間為5～6 d，吐絲到成熟時間為41～48 d。總體上看，越早播種，有利于提早抽雄，越有利于早熟。從春季和秋季的生育進程來看，春季表現前期生長緩慢，需要較長時間才到抽雄期，因而表現出生育期長的特點。

2.3 2008-2012年玉米產量波動情況

2008-2012年玉米產量的波動情況見圖7。由圖7可知，不同年份春季玉米產量在7 446.0～9 118.5 kg/hm2之間，2008年春季玉米產量最高，為9 118.5 kg/hm2；2009年春季玉米產量最低，為7 446 kg/hm2；最高產量和最低產量相差1 672.5 kg/hm2。秋季玉米產量在6 346.5～7 297.5 kg/hm2之間，2010年秋季產量最高，為7 297.5 kg/hm2；2012年秋季產量最低，為6 346.5 kg/hm2；最高產量和最低產量相差951.0 kg/hm2。所有年份春季玉米產量都高于秋季玉米產量，2008-2012年，同一年份春季玉米產量比秋季高3 910.5、1 080.0、837.0、2 020.5、2 145.0 kg/hm2。

玉米的產量受到光、溫、水綜合作用的影響。分別將玉米高產栽培產量與其生育時期相對應的積溫、總降水量和總日照時數進行相關分析，結果如表4，玉米產量與生育期、總降水量、日照時數、生育時期積溫單個因子的相關性較小。每個玉米生長期的光、溫都能滿足玉米生長的需要，雖然一些生長季節降水較少或不均勻，但是都可以采取有效的灌水措施解決干旱對玉米的影響，通過及時排水減少降水過多造成的澇害，都能保持玉米穩定的產量，氣象因子正常范圍內的波動和玉米產量波動的相關性較小。

3 討論

玉米產量的形成不僅取決于玉米品種的生物學特性，而且受不同氣候因子及土壤因子的制約，積溫與光照時數決定產量的潛力，降雨則常是產量潛力是否實現的限制因素，降雨少的情況下，有灌溉條件可以通過灌水達到高產的目的。而品種本身的抗病性，對環境的較強適應能力是玉米產量波動較小的原因之一。通過分析玉米品種正大619在10個生長季節的產量波動情況，發現正大619春季產量保持在較高產量水平（7 446.0～9 118.5 kg/hm2）波動，秋季產量在6 346.5～7 297.5 kg/hm2水平波動，春季產量均高于秋季產量。對玉米生育時期的光照、降水、氣溫進行分析，發現玉米生育時期光照都能滿足玉米生長的需要，生育期較長的春季出現無光照的天數也多于秋季。不同年份不同季節的降水表現出多或寡，通過補充灌溉，都能滿足玉米生長的需要；不同季節氣溫的變化趨勢一致，這種趨勢使玉米保持相似的生育進程。

王洪麗等[8]對吉林省玉米產量和劉鋒等[9]對山東省夏玉米產量波動的原因進行分析，發現自然災害是玉米產量波動明顯的原因之一。王貴滿等[10]研究認為降雨是限制非灌溉地區春玉米產量的氣候限制因子。張秋英等[11]研究認為，產量與年際間氣候條件無關，熱量多且雨量充沛的年份才有利于玉米產量潛力的挖掘。尤飛等[12]研究認為光溫和灌溉對玉米產量是正向作用，降水減少造成干旱是負向作用。

本研究的研究年份沒有發現重大的自然災害，因而玉米品種的產量變化不明顯。試驗的年份也沒出現因降水過多而發生的內澇，降水比較少的年份可以通過灌溉使玉米保持高產。玉米的產量與年際間的氣候條件關系較小，但是生長季節對玉米產量的影響較大，春季玉米的產量高于秋季，玉米生育時期前期氣溫較低，后期氣溫較高的氣溫變化趨勢更有利于玉米高產。

玉米生產受到當地氣象因子影響明顯，因此，對不同年份的氣候特征和玉米產量進行分析，了解玉米生育時期不同年份的氣候特點和產量情況，有助于對玉米產量進行客觀的分析和評價，對保證糧食安全具有重要意義，也有利于廣西玉米高產創建和玉米適宜品種的選用。本研究只對一個玉米品種結合當地的氣象條件進行分析，因此具有一定的局限性。以后的研究需要在收集多個氣象點的氣象資料，增加玉米試驗品種，對無灌溉的地區收集有關信息和數據的基礎上，進一步完善研究內容和結果。

4 結論

本研究試驗發現玉米的產量在不同年份之間、不同季節之間有一定的波動，在不發生比較重大自然災害的條件下，玉米的產量波動不明顯。總體上看，春季玉米的產量高于秋季。春季隨著生育進程的推進，氣溫逐漸升高，秋季則相反，隨著生育進程的推進，氣溫逐漸下降，春季氣溫的變化趨勢更有利于玉米獲得高產；不同年份的降水量相差較大，降雨較少的年份靠灌溉補充玉米生長所需要的水分，也能達到高產目的；玉米生育時期無光照天數在春季發生多于秋季，但生育時期的光照都能滿足玉米生長的需要。

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