降水变化对公主岭市玉米生长的影响

张雨 杜雪松 李佳 孙雪晴

摘 要 降水是影响玉米生长的主要气象因子之一，为促进吉林省长春市公主岭市玉米高产稳产，根据公主岭市1981—2018年降水观测数据，对该市年降水量及玉米主要生长期5—9月的降水量特征及变化趋势进行分析。结果显示，公主岭市近38年的年降水量和5—9月降水量均呈波动减少趋势，玉米生育期极易发生干旱和雨涝极端天气事件。干旱和雨涝都不利于玉米生长，影响玉米产量和品质，结合公主岭市天气特点，提出选育优良玉米品种合理密植、加强田间科学管理、完善农田水利设施和病虫害防治体系、加强气象灾害预报预警和人影作业等措施，以期为玉米生产提供保障。

关键词 降水量；变化趋势；玉米；吉林省长春市公主岭市

中图分类号：S513 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.072

公主岭市位于吉林省中西部，东辽河中游的右岸，地处有“黄金玉米带”之称的松辽平原腹地，土壤和气候条件都非常适合种植玉米，2011年中国粮食行业协会授予公主岭市为唯一的“中国玉米之乡”。近年来，公主岭市加强黑土地保护，加大种业研发力度，重视玉米产业链各个环节，逐渐把玉米产业做成了当地的“黄金名片”。

降水是影响玉米生长的主要气象因子之一。在高温季节，土壤水分充足，植株才能吸收大量水分，并通过叶面蒸腾作用散发热量，同时避免高温灼伤，减少植物体内有机养料的消耗。玉米主要通过根系吸收利用土壤中的水分，适宜的土壤水分和空气条件能促进土壤好气性微生物的活动，把有机质分解为有效态的养分，满足玉米生长需求，保证地上部生长健壮，促使玉米高产。随着气候的变化，极端天气事件增多，公主岭市降水也出现了很大的改变，导致干旱、洪涝灾害交替频发，对玉米的生长极为不利，因此研究降水条件及其变化对玉米种植和生长发育的影响可为确保其高产稳产提供参考。

1 玉米生长发育对降水条件的需求分析

水分对玉米的产量和品质影响较大，年平均降水量在500～600 mm的区域较适宜种植玉米，在不同的生长发育期内，玉米对水分的需求量也有所不同，因此正确认识玉米各个生长期对水分条件的要求，有利于开展玉米大田管理。

1）玉米播种后出芽到幼苗期，由于茎叶的生长量较小，不需要太多的水分，适当干旱更有利于根系下扎，培育出壮苗，降水较多则易导致玉米苗徒长，过多的降水还会造成田间积水，导致幼苗根系呼吸不畅出现死苗；2）玉米拔节后，随着茎叶的生长速度加快，雌雄穗分化，玉米对水分的需求猛增，在雄穗抽出前的10～15 d进入大喇叭口期，也是玉米需要水分的临界期，此时出现干旱若不能及时灌溉，雄穗花粉不能正常授粉结实，就会出现严重减产甚至是绝收，也称之为玉米的“卡脖旱”；3）抽穗开花以后，玉米仍需要较多的水分供给，水分不足不利于玉米籽粒的灌浆，千粒重下降，玉米的开花授粉期若是遭遇连续阴雨天气，花粉吸水爆裂或黏结，不能顺利散粉，会对玉米的结实和产量的形成造成严重的影响；4）玉米生殖生长后期，充足的水分有利于营养物质的转运，促进产量的形成，降水量达到总需水量的10%就可以保证籽粒的最终成熟。

2 公主岭市降水变化对玉米生长的影响

2.1 公主岭市降水变化特征

对公主岭市气象局1981—2018年的降水量观测数据进行分析，近38年公主岭市年平均降水量为

591 mm，2010年降水量最多，为778 mm，2014年降水量最少，为362 mm，是2010年的46.53%。1981—1990年，公主岭市年平均降水量为617 mm，年降水量正距平年份有6年；1991—2000年，年平均降水量为598 mm，年降水量正距平年份为4年，与20世纪80年代相比降水量减少了19 mm；2001—2010年，年平均降水量为568 mm，较20世纪90年代减少30 mm，年降水量的正距平年份仅有3年；2011—2018年，年平均降水量为579 mm，比21世纪00年代多11 mm，该时期有4个年份的降水量为正距平。

总的来看，公主岭市年降水量在20世纪80年代相对偏多，并持续出现减少现象，进入21世纪10年代降水量逐渐回升，但仍低于20世纪80年代和90年代的年平均降水量。近38年，公主岭市的年降水量整体上呈现出减少的趋势（见图1），线性趋势方程为

y=-1.192 6x+2 975.9，气候倾向率为-11.926 mm/10 a。由图1可以看出，公主岭市近38年玉米主要生长期5—9月的降水量也趋于减少，气候倾向率为-19.155 mm/10 a。5—9月平均降水量为493 mm，1994年降水量最多，达688 mm，2014年降水量最少，为299 mm，仅为1994年的43.46%。分析公主岭市近38年5—9月降水量的年代际变化可知，其趋势与年降水量变化基本一致，均呈减少的发展趋势。

2.2 降水变化对玉米生长的影响

降水是对作物产量造成影响的重要因素之一，相关研究表明，降水量350 mm是影响玉米单产的阈值，降水量在该阈值以下时即可造成玉米不同程度的减产[1-2]。由上述分析可知，公主岭市降水量逐年减少，玉米生长期5—9月降水量的年际变化也较大，降水量≥600 mm有5个年份，降水量在500 mm及以上有13个年份，降水量在400 mm以下有6个年份，其中降水量低于350 mm的年份有3个。公主岭市近38年在玉米主要生长阶段出现过旱、涝不均的极端降水年份。

2.2.1 干旱对玉米生长的影响

旱地玉米所需的水分主要为自然降水。玉米生长期降水量较少引发干旱，会制约其生长发育，干扰玉米的各项生育指标，进而改变生长发育速度，出现生长周期缩短、发育提前、果穗变短、粒数减少、干物质积累量减少等现象，最终导致产量和品质下降。

例如，2007年6月，公主岭市持续高温少雨，月降水量仅26 mm，较历年同期少60 mm，其中6月2—27日长时间无有效降水，导致玉米苗期土壤水分不足，出现严重旱情；2009年9月，玉米灌漿期间降水偏少，为29 mm，相比历年同期少26 mm，导致灌浆期缺水；2007年和2009年公主岭市玉米年产量均出现不同程度的减产，与历年玉米年产量相比减少485 513 t、522 576 t。

2018年春耕春播阶段公主岭市气温偏高，风力较大，土壤表层失墒严重[3]。5月平均气温达到17.4 ℃，较历年同期偏高1.2 ℃，而且降水少；4月降水量仅为8.4 mm，与历年同期相比偏少17.8 mm；玉米播种后降水持续偏少，4月22日—5月26日累计降水量7.8 mm，是20世纪80年代以来同期降水量最少的年份。气温高、降水少导致严重春旱，土壤墒情极差，据大田土壤墒情观测结果，5月15日10～15 cm土层的土壤含水量只有14%～15%，连续的干旱少雨导致玉米最佳出苗时机延迟，到6月4日才出苗，相比历年偏晚21 d，收成减产20%～30%。2018年7月中旬到8月上旬正是大田玉米拔节到吐丝的关键时期，期间公主岭市降水量80.0 mm，比历年同期少100.5 mm，出现伏旱，对玉米生长不利，吐丝期较历年偏晚7 d。

2.2.2 雨涝对玉米的影响

玉米生长期降水过多形成田间渍涝，当田间土壤持水量超过90%时，会抑制根系呼吸，根系不能深扎或不发达，叶片光合作用下降，不利于果穗分化和发育，而且水分过多会引起玉米贪青晚熟。遇持续强降雨还可造成玉米严重倒伏、倒折，特别是高温高湿环境下加重茎腐病等病虫害危害。

例如，公主岭市2012年降水量为735 mm，较历年平均值偏高144 mm，偏多24%，其中4月24—25日出现明显的降水过程，平均降水量达37.3 mm，降水改善了大田土壤墒情的同时，下旬连续多日的低温阴雨导致土壤水分过高，玉米播种延迟，而且低温使玉米出苗偏晚2～3 d，低洼处的玉米幼苗呈现缺磷症状，生长缓慢；7月19日玉米进入开花授粉始期，公主岭市出现连阴雨天气，授粉时间在7月22—25日，但7月21—23日阴雨寡照不利于授粉，形成玉米秃尖；8月28日夜受15号台风“布拉万”登陆影响，公主岭市出现瞬时风力在7级以上的大风强降水天气，致使玉米大面积倒伏，影响玉米正常灌浆，增加鼠害和虫害发生率，减产30%以上[4]。

3 玉米生育期气象服务措施

根据玉米生长发育对水分的需求及公主岭市降水气候变化特征，要做好玉米种植的抗旱防涝气象服务和大田科学管理。

1）选育优良品种合理密植。优良的品种可以使玉米增产10%以上，因此结合公主岭市气象部门提供的气候特征及其变化趋势，合理指导农民选育抗逆性较好的优良玉米品种进行推广种植，如辽吉599、怡美玉338等，依照不同品种属性进行合理密植，实施宽窄行播种，避免玉米生育期徒长造成郁闭度过高，以及倒伏、空秆、小穗率升高等减产问题[5]。

2）加强田间科学管理。根据播种期天气情况，合理调整播种时间，避开干旱对玉米出苗的不利影响。通常在4月下旬地温≥10 ℃时适时播种，可进行地膜覆盖以保墒，减少土壤水分蒸发，提高自然降水的利用率，达到壮苗、健苗目的，增强玉米对旱涝等灾害的抵抗能力。做好玉米苗期施肥和喇叭口期的叶面微量元素喷洒，满足玉米对养分的需求，同时通过叶面来降温增湿，对其补充水分和营养。

3）完善农田水利设施和病虫害防治体系。完善农田水利设施建设，做到旱能浇、涝能排。在气象部门发布高温干旱预报预警信息后，针对玉米大田土壤墒情适时进行浇灌，特别是在7月中旬到8月初玉米需水临界期，如果出现高温干旱，要立即灌水改善农田小气候，避免缺水影响玉米果穗发育。同时加强高温少雨季节玉米病虫害的监测和防控，推广应用生物防治方法，及时发现并尽早防治。玉米生育后期若出现连续阴雨天气，要及时疏通沟渠进行排水，防止田间渍涝，放晴后结合中耕除草追施肥料，尽快恢复植株长势促进成熟。

4）加强气象灾害预报预警和人影作业。公主岭市气象部门要不断提升灾害性天气预测预报水平，及时发布灾害预警信息，建立健全气象灾害防御机制，做好玉米生产气象服务工作。针对干旱发生特征，做好旱情及土壤墒情监测，根据天气发展演变，抓住有利时机实施人工增雨作业来缓解旱情，切实为玉米生产提供气象保障。

参考文献：

[1] CHALLINOR A J， SLINGO J M， WHEELER T R， et al. Towards a combined seasonal weather and crop productivity forecasting system：determination of the working spatial scale[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology，2003，42（2）：175-192.

[2] 侯艷林，姜文来.气候变化背景下主要气象要素对作物单产影响的模拟研究：以吉林公主岭玉米为例[J].中国农业资源与区划，2014，35（6）：58-64.

[3] 张索铁，丁志勇，王国忠.公主岭市2012年度农业气象条件分析[J].吉林农业，2013（1）：130.

[4] 鲁龙佑，魏婷婷.2018年公主岭市农业气象条件分析[J].农家科技，2019（4）：144.

[5] 徐艳荣，焦仁海，仲义，等.公主岭市玉米生产过程中存在的问题及建议[J].现代化农业，2015（2）：16-17.

（责任编辑：张春雨）

收稿日期：2023-04-18

作者简介：张雨（1994—），男，吉林长春人，本科，助理工程师，从事农业气象服务研究。E-mail：1181219229@qq.com。