前郭县农业气候资源对玉米产量的影响

张磊 张富龙 丛宇辰

摘要 近56年来，前郭县农业气候资源发生了显著变化，对前郭县的玉米产量产生了显著影响。研究发现，玉米的产量变化与生长季内的降水量、日照时数、积温和平均气温的相关性较好，其中，玉米产量与降水量的正相关性最高，即玉米产量越高，所需要的水分就越多；玉米产量与日照时数的负相关性最高。

关键词 气象灾害；暴雨；干旱

中图分类号：S513 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Impact of Agricultural Climate Resources on Maize Yield in Qianguo County

Zhang Lei et al（Qianguo Meteorological Bureau， Qianguo， Jilin 138000）

Abstract In the past 56 years， the agricultural climate resources in Qianguo County have changed significantly， which has had a significant impact on the corn yield in Qianguo County. It was found that the change of corn yield was well correlated with precipitation， sunshine hours， accumulated temperature and average temperature in the growing season， among them， the positive correlation between corn yield and precipitation was the highest， that was， the higher the corn yield， the more water was needed; the negative correlation between corn yield and sunshine time.

Key words Meteorological disaster; Rainstorm; Drought

利用前郭縣气象局综合观测业务集成平台提供的月平均资料，对当地玉米产量与温度、降水、日照时数等农业气候资源进行线性趋势、突变、年代际变化特征等相关分析，有助于加深对前郭县近56年来气候变化的了解和认识，提高前郭县农业发展水平，对前郭县的气候预报、预测也具有重要意义。

1 前郭县主要气象灾害及其次生灾害

1.1 暴雨洪涝

暴雨洪涝灾害是指一段时间内的强降雨或持续较长时间的降雨，引起河水泛滥、河道决口及水库垮坝造成的淹没农田、平地积水等灾害，对国民经济和人民财产破坏性较重。暴雨洪涝灾害发生的主要原因是暴雨量集中，由于降水集中在较短的时间内完成，雨水无法及时渗透到地下，从而滞留在地表形成径流，最后发展为洪涝。

据前郭县1953—2008年气象资料统计，日雨量≥50 mm的暴雨主要出现在每年的7—8月份，平均每年0.53次，最大降水量为106.2 mm，出现在1981年7月8日。1953—2008年降水量均≥50 mm。

1.2 干旱

干旱是指因长期少雨或无雨，使土壤缺水、空气干燥的气候现象。一般来说，春旱出现在春季，伏旱（夏旱）出现在7月中下旬—8月上中旬，秋旱出现在8月下旬—10月。如果伏旱和秋旱接着出现，就称为伏秋连旱。

前郭县的干旱主要发生于春、夏、秋季节，春旱较为普遍，中等以上的伏旱或秋旱，基本上为每2～3年1遇。前郭县干旱有如下特点：春旱发生概率最多，有“十年九旱”之说，秋旱的发生频率多于伏旱。

1.3 冰雹

冰雹是积雨云强烈发展形成的冰雹云中的一种固体降水物。冰雹出现路径有一定的规律性，前郭县主要有4条冰雹路径：第一条是正南正北走向的雹线；第二条是西北走向的雹线；第三条是偏西走向的雹线；第四条是西南走向的雹线。近些年，由于气候不定性因素的增加，每年降雹次数也有所增加，危害程度也逐渐加重。

1.4 雷暴

雷暴是指积雨云中发生的激烈的放电现象，一般伴随阵雨、大风、冰雹、龙卷等现象。如果建筑物、电子设备、树木或人畜被雷电击中，就会造成建筑物、电子设备、树木的破坏或人畜的伤亡，称为“雷击”。前郭县的年平均雷暴日数为35 d，最多时达到48 d，且近年雷暴日数有逐年上升趋势，每年的6—8月是雷暴的多发月份，占全年总雷暴日的77.5%，每天的雷电多发于午后到傍晚。

1.5 低温冻害

低温冻害是指农作物、生态农业或经济林果生长期间出现较长时期低于作物生育要求的临界温度而导致的损害，包括低温寒潮、冰冻、霜冻、春秋季低温连阴雨和寒露风等，对工农业生产和人民生活都有重大影响。

前郭县的低温冻害主要出现在春季、初夏和秋季，也就是每年的4月—6月初、9—10月，这时也是前郭县一年中春夏和秋冬季节交换时节，日最低气温常常会降到-2 ℃以下，霜冻或冰冻天气较为频繁。另外，这一时期冷空气活动频繁，还经常会带来寒潮、雨雪交加、大风等灾害性天气。

1.6 大风

风的产生是由于气压分布不均匀而造成的空气流动，气压差越大，风速越强。根据风力大小，通常分为0～12级。根据气象概念的规定，当风力达到8级或以上（即风速≥17.0 m/s）时，观测日当天可被定义为大风日。

大风也是前郭县的灾害性天气之一，一年四季均有发生，据前郭县1986—2011年气象资料统计，全县累计8级以上大风130次。单纯的大风天气一般多出现在3—4月份，而伴随暴雨、冰雹、沙尘的大风灾害多出现在6—9月。

2 农业气候资源变化对玉米产量的影响

2.1 玉米生育期对农业气象的要求

前郭县玉米种植面积大，其中主要以春玉米为主。当地的农业气象资源对当地春玉米的生长发育有着至关重要的影响。玉米是一种对热量和光照要求比较高的粮食作物。玉米不同生长阶段所对应的温度需求如表1所示。

从表1可以看出，在玉米的营养生长阶段，发芽所需的最低温度为8～10 ℃，适温18～20 ℃，最高温度可达35 ℃，但是在育秧期间最低气温不能低于8～10 ℃，否则可能会导致粉种。在幼苗期间，短时的气温＜-1 ℃时，会造成幼苗受伤；＜-2 ℃时，会导致幼苗死亡。在拔节～孕穗期适宜温度是24～26 ℃，下限温度为24 ℃，最高温度为36 ℃。当最低温度＜24 ℃时，玉米的生长速度会变得缓慢。而在抽穗开花期，玉米的适宜温度是25～28 ℃，最高温度为35 ℃，最低温度为18 ℃。当气温高于35 ℃时，空气相对湿度＜50%，容易造成捂包或花丝的枯萎。气温＜24 ℃不利于玉米植株抽雄，也会造成授粉不良。玉米灌浆成熟期所适宜的温度在21～24 ℃，其中最低温度为17 ℃，最高温度为30 ℃。若气温为25～30 ℃，玉米植株的呼吸消耗会增强，使得功能叶片老化加快，导致籽粒灌浆不足。

由表2可知，在玉米营养生长期，通常需要500～600 mm的水量。在玉米的播种—出苗期水分需求为200 mm左右，大概占总需水量的30%；出苗—拔节期的水分需求量约为120 mm，大概占总需水量的18%；玉米拔节期后，是水分需求最大的阶段，水分需求量约为300 mm，占总需水量的50%～60%；到了灌浆期，需水量减少，大约为100 mm，占总需水量的15%。

2.2 前郭县玉米线性趋势产量模型

近55年来，前郭县玉米实际单产在波动中上升，尤其是20世纪80年代中后期以后，玉米的实际单产呈显著上升；而80年代以前，玉米产量的波动不大（图1），原因可能为当时的玉米产量主要受农业技术生产力影响，受气象因子的影响较小。随着全球气候变暖，玉米实际产量受气候变化的影响越来越大。

为了更好地分析前郭县玉米产量的变化趋势，以及其与气候资源的变化之间的关系，剖析影响玉米产量的主要气候因子，选取80年代中期以后，即1985—2015年作为趋势和相关分析时段（图2）。从图中可以看出，前郭县近31年的实际玉米单产在波动中上升，上升率为186.73 kg/hm2。

对1985—2015年前郭县玉米的实际单产量进行线性趋势拟合，近31年前郭县的实际玉米单产的线性趋势如下公式所示。

y=186.73x+4685.7（1）

式（1）中，y为粳稻的趋势产量，单位是kg/hm2，x为年份。

2.3 气候资源变化对玉米产量的影響

玉米是一种对光照和热量要求较高的作物，光照和热量的不足会影响其产量、品质。研究表明，玉米对温度变化的反映比较敏感，光照资源丰富的地区适宜种植玉米[3]。同时，资料表明，适合玉米生长的外界温度为10～25 ℃，若玉米种植期间温度＞35 ℃，大气中的相对湿度会偏低，不利于玉米的花粉授粉，容易影响玉米的生长[4]。

此外，玉米生长过程中，水分也是影响玉米产量的一个重要因素。玉米的产量越高，所需要的水分就会越多。因此，深入了解前郭县农业气候资源的变化与实际玉米产量之间的关系，有助于实现玉米种植的高产高效。

根据1985—2015年前郭县玉米产量以及玉米生长季期间内的温度、降水、日照、积温等气象要素资料，分析上述因素与玉米产量之间的关系。根据表3的相关结果，发现玉米产量与5—9月降水量、日照时数的相关性最好，与≥10 ℃积温和平均气温的相关性也较好，相关系数均通过了显著性检验，其中玉米产量与降水量的正相关系数最大，系数为0.49。玉米产量与日照时数的负相关最大，相关系数为-0.45，通过了95%的显著性检验。

表3数据表明，玉米产量与降水量呈显著的正相关；玉米产量与5—9月的日照时数呈显著的负相关；玉米产量与平均气温和≥10 ℃积温的相关性显著；玉米产量与5—9月最高气温和最低气温的相关性不显著。

2.4 前郭县玉米产量预测模型

根据上述对玉米产量与其生长发育阶段内的农业气候资源的关系，建立前郭县玉米产量预报模型，选取1985—2015年玉米生长季内对玉米产量有显著影响的气象因子，即降水量、日照时数、≥10 ℃积温和平均气温作为预报因子，对玉米产量做多元线性回归分析，最终获得玉米产量预报模型：

y=8.59R-10.01SH-6.34AT+5.9T+3852.126（2）

式（2）中，R为玉米生长季内的降水量，单位为mm；SH为玉米生长季内的日照时数，单位为h；AT为玉米生长季内的≥10 ℃积温，单位为℃·d，T为玉米生长季内的平均气温，单位为℃。

3 结论

随着社会经济的发展和人口的增长，气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一。气候变化背景下，高温热浪、强降水、低温冷害、干旱等极端天气气候事件的频繁发生会给世界各国带来巨大的经济损失和难以估量的社会问题。前郭县被评为“国家级现代农业示范区”和“全国农业标准化示范县”，农业生产在其经济建设中占据着重要的地位，深入研究和认识当地气候变化规律有利于提高前郭县农业水平，加快当地的经济发展速度。

参考文献

[1] 孟亚轩，巴永梅，孙颖琦，等.气候变化对玉米种植区域的影响浅析[J].农业与技术，2020，40（21）：109-111.

[2] 吴媛媛.我国玉米种植区分布的气候适宜性[J].新农业，2018（5）：21-22.

[3] 邢荣平.我国玉米种植区分布的气候适宜性分析[J].中国农业信息，2017（7）：48-49.

[4] 王磊.气候变化对我国玉米种植区域划分的影响[D].长春：吉林大学，2015.