丹東地區(qū)玉米生產(chǎn)與主要生態(tài)因子的關(guān)系

陳增齊+高偉+豐光

摘 要：從溫度、光照和水分三方面對玉米生長發(fā)育的影響進行了概述，結(jié)合丹東地區(qū)主要生態(tài)因子對玉米生產(chǎn)帶來的諸多不利影響，闡述如何因地制宜選擇播期、適宜品種及栽培措施以促進玉米單產(chǎn)水平的提高。

關(guān)鍵詞：丹東；玉米；生態(tài)因子

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.08.019

Abstract： The paper reviewed the influence of temperature， light and moisture on corn growth， and thinking of adverse effects to maize production of main ecological factors in Dandong region， it proposed the ways to increase maize yield levels by reasonable sowing time， suitable varieties and cultivation measures.

Key words： Dandong region；maize；ecological factors

丹東位于遼寧省東南沿海地區(qū)，地處北緯39°44'～40°19'、東經(jīng)122°52'～125°41'之間。東與朝鮮隔江相望，南臨黃海，西界鞍山，西南毗鄰大連，北接壤本溪，南北最大縱距160 km，東西最大橫距196 km，大陸海岸線長120 km，全市國土面積1.52×104 km2。丹東屬南溫帶濕潤區(qū)大陸性季風氣候，來自太平洋溫暖濕潤的東南風沿地形抬升，給丹東地區(qū)帶來豐沛降雨。長白山脈橫臥于北部和西北部邊界，對來自西伯利亞寒冷干燥的西北風構(gòu)成一道屏障，因此，在全國干旱的北方，丹東地區(qū)最為濕潤，年平均降雨量達到800～1 200 mm，這樣的氣候特點形成了特殊的作物生長環(huán)境。

丹東糧食作物以玉米和水稻為主，年玉米種植面積8.25×104 hm2，平均單產(chǎn)7 045 kg·hm-2，總產(chǎn)量5.81×108 kg[1]。但不同年際間受氣候影響玉米產(chǎn)量波動幅度較大，玉米單產(chǎn)水平不夠穩(wěn)定。從圖1可以看出，2009—2014年丹東玉米單產(chǎn)起伏波動較大，2010年單產(chǎn)處在近10年來最低水平（6 144 kg·hm-2），2014年單產(chǎn)處于峰值（7 645 kg·hm-2），說明玉米單產(chǎn)水平受自然氣候條件影響較大。

1 溫度對玉米生長發(fā)育的影響

溫度是影響玉米生長和發(fā)育狀況的最重要因素之一。玉米為喜溫作物，對于溫度的反應十分敏感[2-3]。通常晚熟型玉米品種需有效積溫大于2 850 ℃，低于2 800 ℃時則不能正常成熟；中晚熟品種有效積溫界限為2 650～2 800 ℃；中熟品種有效積溫界限為2 350～2 650 ℃；早熟型品種一般小于2 350 ℃。有效積溫每浮動100 ℃，產(chǎn)量相應變動8%左右，在一定溫度區(qū)間范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨積溫升高而增加[4-5]。丹東大部分地區(qū)年有效積溫達到2 850～2 950 ℃，寬甸縣山區(qū)年有效積溫達到2 600～2 850 ℃。所以，丹東個別地區(qū)需要播種中熟型玉米品種，其他大部分地區(qū)可以播種中晚熟以上熟期的優(yōu)良玉米品種。

玉米對于溫度的要求在其各個生育階段是不斷地發(fā)生變化的。如表1所示，在春玉米播種和出苗期，如果土壤、水分等其他生態(tài)條件適宜，那么種子在10 ℃的溫度下即可正常萌發(fā)，在20～25 ℃時發(fā)芽的速度最快、生長最旺、長勢最好；苗期至拔節(jié)期玉米生長溫度要保證在18 ℃以上，最適宜的拔節(jié)溫度為25 ℃[6]；玉米抽雄和吐絲期對溫度的要求較高，該時期也是玉米對溫度變化最為敏感的時期，最適宜溫度在25～30 ℃之間，低于20 ℃玉米抽雄和吐絲遲緩，雌穗授粉結(jié)實差，高于35 ℃則花粉易喪失活力，無法正常授粉結(jié)實[7]；灌漿高峰期溫度保持在28 ℃左右為宜，有利于玉米生殖生長，生產(chǎn)更多的光合產(chǎn)物；進入乳熟期，對外界溫度的要求也逐漸降低，這一階段20～25 ℃為最適溫度[8]，晝夜溫差較大有利于干物質(zhì)的積累，最終形成較高的經(jīng)濟產(chǎn)量。

丹東地區(qū)農(nóng)民習慣搶墑早播，有些地塊在4月20日前進行播種，這樣易帶來出苗和苗期潛在危險，該時期溫差變化較大，地溫偏低容易造成種子在土壤中霉變。2014年4月29日至5月1日發(fā)生了極端凍害天氣，早期播種的玉米正處于2葉1心期，在丹東偏北部鳳城和寬甸地區(qū)造成玉米苗凍死的大面積毀種情況，給農(nóng)民帶來較大損失。此外，每年玉米進入灌漿期，丹東地區(qū)往往持續(xù)陰雨寡照，光照不足，氣溫偏低，這不利于玉米干物質(zhì)積累，影響產(chǎn)量形成。所以，應科學合理地安排玉米播期，選擇適宜熟期的品種，盡可能地減少或避免災害氣象發(fā)生，最大限度地迎合丹東地區(qū)氣候特點，以促進玉米生長發(fā)育，保證較高的產(chǎn)量。

2 光照對玉米生長發(fā)育的影響

光是玉米光合作用的能量來源，是葉綠素合成和葉綠體發(fā)育的必要條件。光不僅影響玉米的生長和形態(tài)建成，還能調(diào)節(jié)體內(nèi)某些酶的活性，對玉米生長發(fā)育起至關(guān)重要的作用[9-11]。玉米是喜光作物，在一定范圍內(nèi)光合速率隨光照強度的增加而增加，充足的光照強度和光照時間是獲取高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要條件[12]。光照不足則會對玉米生長產(chǎn)生諸多不利影響。玉米苗期光照不足會影響葉片分化、生長速率、干物質(zhì)積累、理化特性和光合性能，葉片中可溶性糖、淀粉、蘋果酸和氨基酸的含量顯著下降[13-14]；拔節(jié)期光照不足會導致株高、穗位、莖粗、葉面積等農(nóng)藝性狀下降，還會使倒伏率升高、生育期延遲、葉綠素含量和光合特性降低、花芽分化和發(fā)育受到影響[15]。光照對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的關(guān)鍵時期為灌漿期[16-17]，籽粒 80%的碳水化合物來自灌漿期的光合產(chǎn)物[18]。該時期光照不足會導致籽粒蛋白質(zhì)和淀粉合成關(guān)鍵酶活性顯著降低，對玉米籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大。降低光合效率，既影響光合產(chǎn)物的積累又影響光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移與運輸，表現(xiàn)出籽粒高水分、低淀粉、低容重、高敗育率、高空稈率和低產(chǎn)量的特點[19]。

2007—2014年丹東地區(qū)4—9月份總平均日照時數(shù)為909.8 h，比同期遼寧省平均日照時數(shù)低257.7 h，7—9月平均日照時數(shù)僅為478.4 h，比同期遼寧省光照減少115.8 h[20-21]。每年丹東地區(qū)玉米開花和灌漿期恰逢陰雨多濕寡照的氣候條件，持續(xù)的陰雨天氣不僅影響玉米生長發(fā)育和光合生產(chǎn)能力，而且散粉期花粉粒遇水吸脹破裂死亡會影響花絲正常授粉，導致果穗結(jié)實率低下甚至出現(xiàn)空稈現(xiàn)象。光照不足已成為制約本地區(qū)玉米生產(chǎn)的主要因素之一。為最大限度地躲避陰雨寡照天氣對玉米帶來的不利影響，在丹東地區(qū)應盡可能選擇抗病、抗倒伏、溫光反應遲鈍、熟期相對偏早一些的中晚熟高光效型玉米品種，并根據(jù)本地區(qū)的生態(tài)氣候特點深入研究高產(chǎn)、高效的栽培技術(shù)模式，以有效地促進玉米單產(chǎn)水平提高[22]。

3 水分對玉米生長發(fā)育的影響

玉米整個生育期內(nèi)的需水量為2 800～5 400 m3·hm-2[23]，是需水量較大的農(nóng)作物。從表2可以看出，玉米在不同的生育期對水分的需求量也不盡相同。種子播種萌發(fā)至出苗這一時期需水量較少，約占總需水量的4.5%[24-25]，但該時期土壤田間持水量要保持在60%～70%之間才能保證玉米出苗整齊良好。苗期植株小、長勢慢，水分可相對較少，約占整個需水量的16.5%，這個時期可適當蹲苗培育壯根，促進苗壯，土壤以表層疏松、里層濕潤為宜，這有利于根系下扎，增強植株抗倒伏能力[26]，土壤持水量在55%～60%間為宜，可為玉米拔節(jié)生長奠定良好基礎。拔節(jié)孕穗期要滿足充足的水分，這一時期玉米生長旺盛，莖葉呈幾何數(shù)量級增長，干物質(zhì)積累速度加快，雌、雄穗也分化形成，是營養(yǎng)生長向生殖生長過渡的關(guān)鍵時期[27]，這時外界氣溫逐漸升高，葉片蒸騰速率加快，對水分要求也不斷增加，對水分需求約占總需水量的28.5%，田間持水量保持在70%～80%為宜，該時期玉米健壯生長能夠為后期產(chǎn)量形成打下良好基礎[28]。玉米開花散粉期是生理代謝最旺盛的時期，也是玉米水分需求關(guān)鍵的臨界期，盡管該時期持續(xù)時間較短，但單位時間需水量最大，約占總需水量的10.5%左右[29]，該時期要保證充分的水分供給，田間持水量保持在80%左右為宜。進入結(jié)實灌漿期，玉米對水分的需求也非常大，以滿足自身光合代謝和干物質(zhì)積累需要，這段時期持續(xù)時間較長，是最終經(jīng)濟產(chǎn)量形成的關(guān)鍵階段，水分需求占總需水量的32.5%[30]，土壤持水量要保持在70%～80%之間。進入乳熟期以后，玉米對水分需求逐漸減少，約占總需水量的7.5%，適當控制水分有利于籽粒成熟和脫水，減少玉米植株和果穗病害的發(fā)生[31]。

從表2中丹東地區(qū)年平均降雨量來看，降雨完全能夠滿足玉米各生育期內(nèi)的生長需要，各個時期的降雨量超過或接近玉米需水量的上限水平，特別是在開花散粉和結(jié)實灌漿期降雨量偏多，甚至影響了玉米雄穗開花和雌穗正常授精結(jié)實，影響了干物質(zhì)累積。2010和2012年由于降雨量大，田間發(fā)生大量積水無法排澇，導致玉米發(fā)生澇害死亡。陰雨多濕環(huán)境條件往往造成玉米病害發(fā)生嚴重，如灰斑病、紋枯病、大斑病、青枯病和穗腐病等，嚴重影響玉米產(chǎn)量。綜合比較歷年丹東玉米產(chǎn)量情況，如果年降雨量低于900 mm，玉米平均單產(chǎn)則高于7 200 kg·hm-2，降雨量高于1 100 mm，玉米平均單產(chǎn)則低于6 800 kg·hm-2，這說明降雨過多已成為丹東地區(qū)玉米生產(chǎn)的短板限制因素。所以，丹東地區(qū)在玉米生長的各個時期，應根據(jù)土壤墑情及時排水或適度灌溉，使玉米每個階段盡可能處于適宜的水分條件下，再配合良好的栽培措施，以獲得較高的產(chǎn)量。

丹東地區(qū)年降雨量充沛，無霜期較長（145～177 d），年有效積溫較高（2 730～2 960 ℃），生產(chǎn)上推廣的大部分品種在丹東地區(qū)均能種植。通過上述分析可知，水分不是本地區(qū)玉米生長的限制因子，但溫、光條件相對匱乏，已經(jīng)成為限制本地區(qū)玉米生產(chǎn)的主要因素，導致玉米平均單產(chǎn)水平低于遼寧省其它地區(qū)。玉米作為大田作物在丹東地區(qū)以雨養(yǎng)為主，是在外界自然條件下進行生產(chǎn)的，深受外界各種氣候環(huán)境條件的影響，因此，即使是育種和生產(chǎn)力水平有了很大的提高，人們還是要根據(jù)氣候條件采取最優(yōu)決策、選擇最適宜的品種來安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[32]。在自然條件下，溫度、光照和水分是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最主要的外界因子，玉米生產(chǎn)受地域性和季節(jié)性影響非常強，所以進行農(nóng)事活動要根據(jù)當?shù)貧庀筇攸c因地制宜。

參考文獻：

[1]遼寧省統(tǒng)計局. 2016遼寧省統(tǒng)計年鑒[M]. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2016.

[2]冶明珠，郭建平，袁彬，等.氣候變化背景下東北地區(qū)熱量資源及玉米溫度適宜度[J].應用生態(tài)學報，2012，23（10）：2786-2794.

[3]曹玲，鄧振鏞，竇永祥，等.氣候變暖對河西走廊綠洲灌區(qū)玉米產(chǎn)量影響及對策研究[J].西北植物學報，2008， 28（5）：1043-1048.

[4]張吉旺，董樹亭，王空軍，等.大田增溫對夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].應用生態(tài)學報，2007，18（1）：52-56.

[5]劉剛，王當.1951—2008年沈陽市溫光水氣候變化特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（30）：17108-17110，17138.

[6]杜開陽， 施生錦， 鄭大瑋. 氣候變化適應性措施的綜合效應——以吉林省玉米生產(chǎn)為例[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2009， 30（S1）：6-9.

[7]劉永裕，劉梅，吳炫柯.柳州市糯玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的氣象條件分析[J].氣象研究與應用，2010，31（1）：53-56.

[8]李利偉，李麗平，高翀，等.濮陽市 2014 年氣候?qū)r(nóng)作物生長發(fā)育的影響[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2015，5（2）：38-39.

[9]關(guān)義新，林葆，凌碧瑩.光、氮及其互作對玉米幼苗葉片光合和碳氮代謝的影響[J].作物學報，2000，26（ 6）：806-812.

[10]王紹輝，郝翠玲，張振賢.植物遮蔭效應的研究與進展[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報，1998，29（3）：130-134.

[11]史建國，崔海巖，趙斌，等.花粒期光照對夏玉米產(chǎn)量和籽粒灌漿特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2013，46（21）：4427-4434.

[12]李潮海，欒麗敏，尹飛，等.弱光脅迫對不同基因型玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學報，2005，25（4）： 824-830.

[13]鐘雪梅，史振聲.玉米遮蔭脅迫研究進展[J].玉米科學，2012，20（1）：138-141.

[14]史建國，朱昆侖，曹慧英，等.花粒期光照對夏玉米干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收的影響[J].應用生態(tài)學報，2015，26（1）：46-52.

[15]劉仲發(fā)，勾玲，趙明，等.遮陰對玉米莖稈形態(tài)特征、穿刺強度及抗倒伏能力的影響[J].華北農(nóng)學報，2011，26（4）：91-96.

[16]王俊河，肖佳雷，李煒，等.不同光照強度對東北春玉米土壤物理指標及產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學通報，2011，27（9）：100-105.

[17]李潮海，欒麗敏，王群，等.苗期遮光及光照轉(zhuǎn)換對不同玉米雜交種光合效率的影響[J].作物學報，2005，31（3）：381-385.

[18]焦宏業(yè)，孫海昆，楊密珠，等.光照因素對玉米田南北邊行單株性狀的邊際效應研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學，2008，12（1）：6-7，11.

[19]李祿，遲道才，張政利，等.太子河流域參考作物騰發(fā)量演變特征及氣候影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2007，23（9）：34-38.

[20]扈艷萍，曹敏建，劉敏.遼寧省玉米主產(chǎn)區(qū)氣候因子與玉米產(chǎn)量相關(guān)性的研究[J].玉米科學，2008，16（3）：140-146.

[21]孔凡丹，陳濤濤，鄒璐，等.遼寧省參考作物騰發(fā)量復雜度時空演變規(guī)律分析[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報，2013，44（6）：805-811.

[22]王洋，齊曉寧，邵金鋒，等.光照強度對不同玉米品種生長發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)成的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2008，30（6）：769-773.

[23]陳云喜，劉峰，李俊有.寧城縣農(nóng)作物生長發(fā)育的水分指標研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2011（3）：86，93.

[24]張建立.氣候因子對豫南夏玉米生長發(fā)育的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學，2011，40（1）：54-57.

[25]褚田芬，朱金慶，徐明時，等.土壤濕澇對春玉米前期生長的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學報，1995，7（4）：286-288.

[26]張鳳珍，張沛明，公曉霞.水分對農(nóng)作物生長的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)，2012，274（12）：205.

[27]劉戰(zhàn)東，肖俊夫，南紀琴，等.晉中地區(qū)不同灌水處理對春玉米形態(tài)指標、耗水量及產(chǎn)量的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2011，20（10）：43-48.

[28]LI J， LV Z H， LIN R， et al. Evaluation and effect of agro-meteorological disasters on agricultural production in Liaoning province[J].Meteorological and environmental research ，2010，11（1）：49-52.

[29]謝平，陳曉宏，王兆禮，等.氣象因子的變化對參考作物蒸發(fā)蒸騰量的影響[J].灌溉排水學報，2011，30（5）：12-16.

[30]孫景生，肖俊夫.夏玉米耗水規(guī)律及水分脅迫對其生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].玉米科學，1999，7（2）：45-48.

[31]劉淑云，董樹亭胡昌浩，等.玉米產(chǎn)量和品質(zhì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系[J].作物學報，2005，31（5）：571-576.

[32]李效珍.合理利用氣候條件 提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2009（4）：88-89.