洮南市玉米種植氣象條件及氣象服務(wù)措施

范吉月，劉 亮，鄧思盟，劉 悅，董一鳴，杜雪松

（1.洮南市氣象局，吉林洮南 137100；2.吉林省大安市氣象局，吉林大安 131300；3.白城市氣象局，吉林白城 137000）

吉林省洮南市是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)定的國家級玉米種子生產(chǎn)基地、國家級玉米制種大縣，當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量最大的區(qū)域是呼和車力鄉(xiāng)。洮南市西北高、東南低，中部為波狀平原，南部多起伏沙丘，其土質(zhì)以中性黑鈣土壤為主，有機(jī)質(zhì)含量高，自然肥力較強(qiáng)，具有良好的通氣性、透水性，可為玉米提供了充足的營養(yǎng)和生長空間[1]。

1 玉米種植氣象條件

1.1 溫度條件

玉米是喜溫性農(nóng)作物，需要充足的熱量資源維持其正常生長，其中早熟玉米品種的發(fā)育活動溫度條件和積溫條件分別為≥10 ℃、2 100～2 400 ℃，中熟玉米品種的發(fā)育活動溫度條件和積溫條件分別為≥10 ℃、2 500～2 700 ℃，晚熟玉米品種的發(fā)育活動溫度條件和積溫條件分別為≥12 ℃、3 000 ℃。在播種至三葉期，玉米緩慢出芽，外界溫度適宜在10～25 ℃，日均氣溫不低于18 ℃。玉米三葉期至拔節(jié)期，外界環(huán)境溫度適宜在24～26 ℃。穗期是指玉米從拔節(jié)長至抽雄的階段，是玉米生長發(fā)育最旺盛的時期，外界環(huán)境溫度應(yīng)控制在25～28 ℃，日平均氣溫不得低于24 ℃。花粒期，玉米開花、受精、結(jié)實(shí)，籽粒在此期間迅速發(fā)育，開花的適宜溫度為25～27 ℃，其他時間日均溫應(yīng)為20～24 ℃，以保證籽粒的養(yǎng)分積聚、充足灌漿。

洮南市為北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，具有溫差大、季節(jié)性強(qiáng)、雨熱同季等特征，年均有效積溫3 000.5 ℃，全年平均氣溫為4.8 ℃，最高氣溫為40.2 ℃，最低氣溫為-33.3 ℃，≥10.0 ℃活動積溫2 910.0 ℃。玉米一般在5 月播種，10 月收獲，洮南市5 月平均氣溫為9.6～22.9 ℃，6 月平均氣溫為16.0～27.7 ℃，7 月平均氣溫為19.2～28.9 ℃，8 月平均氣溫為17.5～27.9 ℃，9月平均氣溫為10.1～22.5 ℃，10月平均氣溫為1.5～13.7 ℃，且近些年來洮南市的環(huán)境氣溫總體呈上升趨勢，氣候傾向率為0.04 ℃/10 年。總的來看，洮南市的環(huán)境溫度與玉米生長所需的溫度條件相契合，能夠滿足玉米的生長需求，保證玉米的質(zhì)量和品質(zhì)[2]。

1.2 水分條件

玉米是一種相對耐旱，但耐澇能力較弱的高稈作物，生長期間環(huán)境溫度較高、水分蒸發(fā)量大。一般玉米種植區(qū)域全年降水量應(yīng)保持在410～640 mm。在播種至拔節(jié)期，玉米對水分的需求量較少，春玉米每667 m2需水量為135 mm，夏玉米每667 m2需水量為72 mm，耕層土壤濕度應(yīng)為70%～80%[3]。拔節(jié)至抽雄期，玉米需水量逐漸增大，春玉米每667 m2需水量約為170 mm，日平均需水強(qiáng)度為50 mm，夏玉米每667 m2需水量為140 mm，日平均需水強(qiáng)度為33 mm，土壤相對濕度為70%～80%。抽雄至成熟期間為玉米需水量最大的階段，春玉米每667 m2需水量為253 mm，日平均需水強(qiáng)度為87 mm，夏玉米每667 m2需水量為280 mm，日平均需水強(qiáng)度為74 mm，土壤相對濕度不得低于50%，否則會直接影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

洮南市年均降水量約為377.9 mm，年蒸發(fā)量為2 083.3 mm，降水集中在6—8 月，其中7 月降水量最大，夏季降水約占總降水的85%。根據(jù)歷年調(diào)查報(bào)告可知，洮南市5月平均降水量為25 mm，6月平均降水量為75 mm，7 月平均降水量為131 mm，8 月平均降水量為85 mm，9 月平均降水量為37 mm，10 月平均降水量為15 mm。綜合對比上述信息，可以發(fā)現(xiàn)玉米在生長各階段的需水量與洮南市降水時間分布具有一定的重合性，而且需水關(guān)鍵期與當(dāng)?shù)亟邓衅谇『梦呛希鲜兴謼l件能夠滿足玉米的生長需求。

1.3 光照條件

玉米是短日照喜光性農(nóng)作物，屬于C4植物，光飽和點(diǎn)較高，全生育期所需日照時間為600～800 h。玉米在出苗階段對光照的需求量最大，要求日照時間保持在8～12 h。玉米乳熟至成熟階段，要求日照時間不得低于8 h。合理的光照有利于促進(jìn)玉米積累更多的干物質(zhì)，提高籽粒飽滿度。

洮南市光照資源充足，全年無霜期136 d，年平均日照時間為2 917.20 h，其中夏季平均日照時間為811.77 h，秋季平均日照時間為672.96 h，5 月平均日照時間最長，且洮南市光照資源呈逐年增加趨勢，氣候傾向率為67.519 h/10 年，綜合來看，洮南市光照資源比較充足，而且較為穩(wěn)定，能夠?yàn)橛衩椎恼ＩL提供基本保障。

2 氣象災(zāi)害對洮南市玉米種植的影響

2.1 溫度條件對應(yīng)的氣象災(zāi)害

2.1.1 霜凍災(zāi)害

霜凍是指空氣溫度突然下降，地表溫度驟降到0 ℃以下，農(nóng)作物受害的一種農(nóng)業(yè)災(zāi)害。洮南市地處北緯45°17'45″～45°23'25″，冬季漫長且寒冷，通常每年4 月上旬出現(xiàn)霜凍災(zāi)害。在地理位置和西部冷空氣的雙重作用下，春季洮南市的氣溫一般為-2～5 ℃，土壤溫度低至-4～-1 ℃，難以滿足玉米正常的生長發(fā)育需求，甚至可能會造成玉米輕霜凍（環(huán)境溫度低于0 ℃）或嚴(yán)重霜凍（環(huán)境溫度低于-3 ℃）。受凍后，玉米發(fā)芽率至少降低12%，已經(jīng)長出葉片的玉米受凍后期葉片變得枯黃，無法正常進(jìn)行光合作用，吸收的營養(yǎng)物質(zhì)大幅減少，而且其穗頸會受凍死亡，對玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量均造成不利影響。

2.1.2 冰雹災(zāi)害

洮南市幾乎每年都有冰雹災(zāi)害發(fā)生，集中在5—9 月，降雹時常會伴有大風(fēng)，對玉米種植的不利影響主要體現(xiàn)在以下4 個方面。1）對玉米植株造成物理損傷，如果在灌漿期砸傷植株，玉米籽粒會因破損發(fā)生霉變。如果在抽穗后期砸傷植株，會阻礙其正常生長，嚴(yán)重時減產(chǎn)80%以上，甚至導(dǎo)致絕收。2）降低玉米根系的環(huán)境溫度，凍傷植株，抑制其生理活動，直接影響玉米的正常授粉、結(jié)實(shí)及籽粒發(fā)育。3）破壞植株的葉片和莖稈，削弱其光合作用的能力，且破損部分會成為病害入侵通道，導(dǎo)致玉米的空稈率大幅上升。4）玉米周邊的土壤會被冰雹砸實(shí)，致使土壤板結(jié)，阻礙玉米根系的呼吸作用，造成根系腐爛。

2.2 水分條件對應(yīng)的氣象災(zāi)害

2.2.1 干旱災(zāi)害

干旱是水分條件不足造成的一種災(zāi)害，也是洮南市主要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。洮南市素有“十年九旱”之稱，其干旱發(fā)生率達(dá)57%，主要集中在春末階段，具有成災(zāi)面積大、持續(xù)時間長等特征。玉米需水量較大，對水分條件極為敏感，遭遇一般干旱時會減產(chǎn)20%～30%。洮南市干旱期與玉米播種育苗期重合，不利于玉米的生長發(fā)育，難以實(shí)現(xiàn)保全苗[4]。

2.2.2 暴雨洪澇災(zāi)害

洮南市的汛期為每年的6 月1 日至9 月30 日，主汛期為7 月15 日至8 月15 日，雨量較大，且持續(xù)時間較長。這期間降水過多超出了玉米的承受范圍，而且伴隨著的陰霾天氣會導(dǎo)致玉米光照不足。連續(xù)3 天暴雨，玉米三葉期表現(xiàn)為紅、細(xì)、瘦弱、停止生長；連續(xù)5 天暴雨，玉米苗弱黃或死亡；在玉米生長的中后期，其抗?jié)承杂兴鰪?qiáng)，受災(zāi)時會出現(xiàn)空稈、減產(chǎn)等問題；大喇叭口期之后遇暴雨，玉米的開花授粉會受到影響，出現(xiàn)大量禿尖和空粒，嚴(yán)重受災(zāi)時會出現(xiàn)澇根等問題。玉米根系長期浸泡在水中難以正常呼吸，可能絕收。

2.3 光照條件對應(yīng)的氣象災(zāi)害

洮南市受冬季燃煤供暖的影響經(jīng)常出現(xiàn)霧霾災(zāi)害，尤其是每年的1 月、2 月、12 月，環(huán)境中的PM2.5濃度普遍在120 mg·m-3以上，對玉米的生長造成嚴(yán)重影響。霧霾災(zāi)害可阻礙玉米的光合作用，使玉米出現(xiàn)發(fā)育不良的問題。霧霾的影響主要體現(xiàn)光強(qiáng)、光質(zhì)、光照時間3 個方面：空氣中聚集的大量污染物小顆粒覆蓋在玉米葉面上，導(dǎo)致光強(qiáng)度被大幅削弱；霧霾增加了光照中綠光與藍(lán)光等低效光的比例，不利于玉米的光合作用；懸浮小顆粒的增多使光照時間大幅減少，降低了玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3 氣象服務(wù)措施

3.1 加強(qiáng)溫度控制

為了減小極端溫度條件對玉米生長的不利影響，需要加強(qiáng)溫度控制，樹立防災(zāi)減災(zāi)意識，提高旱情預(yù)報(bào)或寒潮預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。氣象部門應(yīng)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門通力合作，在洮南市進(jìn)行全面調(diào)研，組織農(nóng)業(yè)服務(wù)人員深入田間地頭實(shí)地勘查玉米的生長情況，動態(tài)掌握土壤墑情，為農(nóng)戶提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)和生產(chǎn)建議，如調(diào)整灌溉方案、做好覆蓋遮陽工作等，幫助農(nóng)戶及時采取有效的應(yīng)對措施，減少溫度過低或過高帶來的不利影響。此外，根據(jù)霜凍、冰雹災(zāi)害的特點(diǎn)建立健全氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警體系，筑牢氣象防災(zāi)減災(zāi)的首道防線，保證在災(zāi)害性天氣發(fā)生時可以迅速實(shí)現(xiàn)信息的多部門預(yù)警和共享。

3.2 加強(qiáng)水分控制

一般來說，500 kg 玉米獲得400 m3的水分供給才能正常生長，轉(zhuǎn)換成降水條件時則約為600 mm 的降水量。然而，每年洮南市的降水都具有一定差異性，并非一直保持在穩(wěn)定狀態(tài)。為了不影響玉米的種植，農(nóng)業(yè)氣象工作人員應(yīng)重點(diǎn)做好降水預(yù)報(bào)工作，以加強(qiáng)對環(huán)境水分的控制，幫助農(nóng)戶根據(jù)降水量的變化趨勢調(diào)整并優(yōu)化灌溉方案，或是及時采取排水措施，保證玉米在發(fā)育過程中不會出現(xiàn)缺水或積水的情況，以增加農(nóng)戶的種植收入。

3.3 加強(qiáng)光照控制

提高光照預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度，有利于農(nóng)戶及時采取應(yīng)對措施，優(yōu)化玉米種植方案，實(shí)現(xiàn)玉米豐產(chǎn)增質(zhì)。光照預(yù)報(bào)主要是對霧霾天氣、連陰天做出預(yù)警，指導(dǎo)農(nóng)戶及時采取補(bǔ)光、加溫等措施，減少寡日照造成的實(shí)際減產(chǎn)損失。光照屬于氣象預(yù)報(bào)中的新型指標(biāo)，氣象部門應(yīng)強(qiáng)化相應(yīng)氣象服務(wù)的基礎(chǔ)建設(shè)，通過對人工智能、大數(shù)據(jù)分析的有效融合實(shí)現(xiàn)氣象科研，提升智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)空間分辨率。此外，定期檢查光照預(yù)警系統(tǒng)，并進(jìn)行優(yōu)化和升級，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高其預(yù)警的精確度和時效性，依托信息平臺實(shí)現(xiàn)智慧氣象服務(wù)，保證農(nóng)戶能夠及時掌握光照的變化情況[5]。

3.4 提高觀測水平

為了保證玉米的產(chǎn)量與品質(zhì)，減小氣象條件帶來的不利影響，氣象部門應(yīng)提高其氣象觀測水平，為農(nóng)戶提供更好的氣象服務(wù)。洮南市氣象部門應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙τ^測業(yè)務(wù)的需求建立健全氣象觀測體系，在地面、探空、雷達(dá)、空基觀測等方面引入新技術(shù)、新裝備和新方法，完善標(biāo)定方法，提高觀測精度。氣象部門應(yīng)對受災(zāi)頻繁的區(qū)域?qū)嵭兄攸c(diǎn)監(jiān)控，并加強(qiáng)對觀測數(shù)據(jù)的核查，防止出現(xiàn)氣象觀測盲區(qū)。針對已經(jīng)發(fā)生的氣象災(zāi)害，工作人員應(yīng)深入比對、分析觀測數(shù)據(jù)和預(yù)期數(shù)據(jù)的差異，若存在較大差別，需及時采取改進(jìn)措施，不斷提升觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。氣象觀測不僅能夠在短期內(nèi)緊急預(yù)報(bào)氣象災(zāi)害，還能預(yù)測區(qū)域內(nèi)長期的氣象條件，推動洮南市玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

4 結(jié)語

洮南市的氣候條件適宜種植玉米，但是氣象災(zāi)害會對玉米產(chǎn)量和品質(zhì)造成不利影響。因此，氣象部門應(yīng)加強(qiáng)氣象服務(wù)，提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度、時效性，確保農(nóng)戶可以根據(jù)雨水、溫度、光照等環(huán)境指標(biāo)選擇合適的種植方式、采取相應(yīng)的預(yù)防措施，降低玉米的受害程度。此外，農(nóng)戶應(yīng)全面掌握玉米在生長發(fā)育期間對氣象條件的需要，著重關(guān)注氣象預(yù)警信息。