干旱对玉米生长发育及产量的影响

赵慧琴　李武元

摘要 本文通过对寿阳县30余年玉米生育状况、玉米土壤水分状况观测资料的整理，并结合近2年的实地观测，分析总结玉米在不同干旱程度情况下，植株生长发育状况和成熟后玉米产量情况。结果表明，玉米从出苗至成熟，干旱使玉米植株矮化，玉米生物量指标下降，叶面积光合作用减少，玉米生育期时间延迟，最终导致玉米果穗性状变差，玉米产量因素受到严重影响，造成玉米大幅度减产。通过对观测资料和历史资料的分析研究，得出不同程度的干旱对玉米各发育期及产量造成的影响，进而提炼出玉米干旱的风险指标，绘制玉米干旱风险区划图，为农业气象灾害的预报预警提供科学的依据。

关键词 干旱；玉米；生长发育；产量；影响

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）13-0226-02

寿阳县位于山西省东部，太行山西麓，县境四面环山，中间丘陵起伏，沟壑纵横，整个地形由东北向西南倾斜，平均海拔在1 100 m以上，属于典型的温带大陆性气候。夏季短促而凉爽，冬季漫长而寒冷，春、秋季节变化不明显。年平均温度为7.6 ℃，年平均降水量为475.6 mm，年平均无霜期为153 d。寿阳县是国家级商品粮生产基地县，全县耕地面积达69 333.33 hm2，其中玉米种植面积达53 333.33 hm2，是寿阳县最主要的粮食作物。寿阳县的气候条件（如光、热、水、肥、气）非常适宜玉米生长。随着高产优质玉米品种的推广、地膜覆盖栽培技术的应用和种植结构调整力度的加大，寿阳县委、县政府在全县开展声势浩大的“大玉米战略”，取得了玉米产量的连年丰收，农民收入逐年增加。但由于寿阳县“十年九旱”的气候特点严重影响和制约了玉米产业化进程，玉米产量的高低不但对农民经济收入具有直接的影响，而且还影响到玉米淀粉轻化工业、农区养殖业等产业的发展。为此，加强干旱对玉米生长及产量影响的研究工作迫在眉睫[1-2]。

1 干旱的危害及其区域分布

干旱是长期无降水或降水显著偏少，造成空气干燥、土壤缺水，从而使作物体内水分亏缺、正常生长发育受到限制，最终导致产量下降的一种气候现象。按照土壤相对湿度干旱指标的划分，耕作层10～20 cm的土壤相对湿度R≥60%时为无旱等级；50%≤R<60%，为轻旱等级；40%≤R<50%，为中旱等级；30%≤R<40%，为重旱等级；R<30%则为特旱。

1.1 干旱的危害

从历史资料看，寿阳县干旱经常发生，因而有“十年九旱”的说法，小等级的轻旱则年年发生。每年农田受旱灾的面积占总耕地面积的43%，干旱造成的农业经济损失是其他全部气象灾害总和的2倍以上。

寿阳县干旱的发生范围广，少则几个乡镇，多则遍及全县；尺度大，发生中旱的频率每年几乎有1次，发生重旱的频率每年有0.6次；发生特旱则在0.3～0.4次之间。干旱一年四季均可出现，春旱出现的频率最高，其次是春夏连旱、伏旱。严重的干旱连季节发生，甚至达到连年干旱。干旱的连续性使干旱程度加重，损失加大。玉米是寿阳县种植面积最大的粮食作物，因而玉米平均每年因旱成灾面积占玉米总播种面积的35%左右，造成粮食减产5%～10%是常见现象，造成减产30%～50%的也时有发生，更有甚者能造成绝产[3-4]。

1.2 干旱的区域分布

寿阳县处于温带干旱、半干旱气候区，东部太行山脉在一定程度上阻碍了经由华北平原到达的夏季暖湿气流的深入，使得常年雨水偏少，水资源储量不丰，这就构成了寿阳县易发生干旱的大背景。由于寿阳县各地的地形条件不同，干旱的迟早、强度、持续时间长短均有很大差异。一般沿东北到西南的地形干旱逐渐加重，中部大于四周，西南大于东北，山地大于平川，坡梁地大于沟河地（图1）。

2 干旱对玉米生长发育的影响

寿阳县玉米种植分布见图2。玉米是喜温、喜光的短日照作物，寿阳县的气候条件非常适合玉米的种植。玉米的生育期内需水很多，一般需要350～500 mm，除苗期需水较少外，其余阶段必须满足水分要求才能获得高产。据对寿阳县30多年玉米生育状况资料的分析得出，播种时土壤湿度应保持在60%以上；苗期需水较少，土壤湿度在55%左右即可；拔节至抽雄期需水量剧增，到抽雄至灌浆期需水量达到临界期，要求土壤水分达到田间最大持水量的80%；灌浆乳熟期需水仍较多，进入乳熟后需水量逐渐减少，以保持在60%为宜。

2.1 干旱对玉米植株高度的影响

玉米的株高是一个动态的生长过程，从出苗开始，玉米株高生长速度呈明显的直线上升趋势，在吐丝期后生长速度开始减缓，在乳熟期后株高生长渐渐停止。从出苗开始，不同程度的干旱胁迫均能对玉米株高起到抑制作用。出苗期玉米植株长势相同，后期随着干旱胁迫时间的持续和程度的加深，玉米植株的生长速度下降，植株矮化，至拔节期较为明显，干旱越重，持续时间越长则玉米株高下降程度愈大，植株矮化幅度加剧。

2.2 干旱对玉米发育期的影响

玉米在光照充足、温度适宜、降水正常的情况下，各发育期之间都有相對稳定的间隔期。总结寿阳县玉米30余年的生长发育状况资料得出：玉米从播种至出苗，需18 d；出苗至3叶7 d；3～7叶18 d；7叶至拔节28 d；拔节至抽雄20 d；抽雄至开花2 d；开花至吐丝2 d；吐丝至乳熟24 d；乳熟至成熟30 d。在发生春旱的1998年、2001年、2003年，玉米从播种至出苗所需的天数分别为24、28、26 d，分别较正常无旱年发育期推迟了6、10、8 d；在发生伏旱的1984年、1985年、1986年，拔节至抽雄期的天数分别为31、29、30 d，分别较正常无旱年的发育期天数推迟了11、9、10 d。1984年、1985年初秋干旱少雨，乳熟至成熟期的天数为50、51 d，分别较正常无旱年的发育期天数推迟了20、21 d。1993年春夏连旱，出苗至三叶期的天数为12 d，拔节至抽雄期天数为25 d；抽雄至开花期天数为4 d，开花至吐丝期天数为5 d，分别较正常无旱年的发育期天数推迟了5、5、2、3 d。玉米生育期因旱推迟，表明玉米生长发育迟缓，株高、叶片、茎秆、生物量等各项因素都受到影响，导致玉米授粉差、结实差、产量因素降低，最终导致穗粒恶化，大幅度减产。发育期的推迟，有的还会导致成熟时间延迟，这样在玉米还未完全成熟时就极易遭受连阴雨、低温冷害和秋霜冻的袭击，最终导致玉米更大幅度的减产，甚至绝收[5]。

2.3 干旱对玉米产量的影响

玉米苗期干旱，对玉米的生长有影响，但还不至于导致玉米大幅减产。玉米抽雄吐丝期是玉米全生育期需水的最高峰期，对水分特别敏感，如果在此阶段能满足玉米生长的需水要求，玉米果穗分化，正常授粉结实，玉米的产量基本稳定。但如果在此阶段出现干旱，则产生“卡脖旱”，致使玉米不能正常授粉，雄穗散粉和雌穗吐丝时间不一致，果穗不发育或发育不良，导致玉米出现空秆、穗粒少、结实差、畸形穗，使玉米总的基础物质不足，从而最终导致大幅减产或绝收，这一时期的干旱是最致命的，对玉米产量的影响是不可逆转的。

根据玉米收获前对不同区域、不同品种、不同种植方式的玉米田的多点抽样调查以及对多年玉米生育状况观测资料的统计分析得出：玉米在这一时期的中旱会使玉米减产46%；重旱和持续干旱则会造成玉米空秆多、成穗数下降、秃尖率高、穗粒数降低、成熟度差、百粒重变小，从而使产量大大降低直至绝产。

2006年，寿阳县西洛镇自6月以来至7月底无一次有效降雨（“卡脖旱”），致使3 275.33 hm2农田遭受了历史以来最重的旱灾（近乎绝收）。此次旱灾使65 985人受灾，因灾造成的直接经济损失2 846万元。与此相反的是，2014年玉米全生育期内降水量仅为311.7 mm，较2013年同期（494.4 mm）偏少182.7 mm，但由于降水季节分配适宜，与玉米各生育期的需水量吻合，特别是抽雄吐丝期，正值雨季高峰，降水充沛，极大地满足了玉米需水高峰期的要求，玉米顺利授粉结实，籽粒饱满，穗大粒重，干物质积累充分，玉米不但没有因降水量少发生干旱而减产，反倒取得了历史以来少有的高产记录。

3 防御玉米干旱的技术措施

不同时期、不同程度的干旱会使玉米植株生长速度变缓，导致玉米植株矮化，引起玉米叶面积减小、发育期推迟、光合作用减弱，产量因素下降，最终导致玉米果穗恶化，空秆粒少，秃尖长，秕粒多，直接导致大幅减产或绝产。研究干旱对玉米生长发育及产量的影响，就是要了解掌握干旱产生的原因、频次、持续时间的长短、影响范围的大小、造成灾害的程度以及灾害导致的损失等，进而研制出干旱风险指标，制作干旱区划图、数据库，从而强化对玉米干旱的防治和控制[6]。

一是优选抗旱、耐旱玉米品种，推广种子包衣剂、保湿剂拌种等技术，从选种、用种开始就着眼于防旱抗旱。二是在春季干旱期间，要抓住墒情最好的有利时间，抢墒播种，保墒播种（地膜覆盖），造墒播种（浸泡玉米种，湿润播种沟、穴等），确保玉米适时下种。三是加强田间管理，中耕培土，蓄水保墒，减少地表径流，减少玉米蒸騰造成的水分流失。四是开展农田水利建设，减少水土流失，通过在田间地头打造蓄水井，修建集雨窖等水利设施，截住“天上水”，利用水泵、小白龙等，采取滴灌和微灌等节水措施，尤其是在拔节、抽雄、灌浆等玉米需水高峰期要进行合理灌溉，抗旱增产。五是加大气象为农服务力度，利用区域自动站和自动土壤水分站开展实时监控，根据降水量距平和土壤湿度干旱指数，加强玉米干旱预测预警，建立干旱灾害防御机制，积极开展人工影响天气作业，消雹增雨，为玉米等农作物提供防灾减灾、增产增收专业气象保障。

4 参考文献

[1] 杜顺义，张洪涛.农村气象防灾减灾手册[M].太原：山西科学技术出版社，2009.

[2] 杨晓晨，明博，陶洪斌，等.中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响[J].中国生态农业学报，2015（6）：758-767.

[3] 王连喜，边超钧，李琪，等.陕西省干旱变化特征及其对玉米产量的影响[J].自然灾害学报，2014（6）：193-199.

[4] 纪瑞鹏，车宇胜，朱永宁，等.干旱对东北春玉米生长发育和产量的影响[J].应用生态学报，2012（11）：3021-3026.

[5] 王鹏文，戴俊英，魏云鹏.干旱胁迫对玉米产量和品质的影响研究[J].玉米科学，1999（增刊1）：102-106.

[6] 董朝阳，刘志娟，杨晓光.北方地区不同等级干旱对春玉米产量影响[J].农业工程学报，2015（11）：157-164.