广西玉米生育时期气候变化特征与产量年际波动

摘要：2008-2012年连续10个玉米生长季节在广西农业科学院明阳试验基地同一试验地适时播种玉米，在同一施肥水平下进行管理，并对玉米的产量性状进行评价。结合2008-2012年南宁吴圩气象站提供的玉米生育时期气温、降水、日照时数资料，对年际间、季节间玉米产量的稳定性进行比较，分析玉米生育时期的气候变化特征及不同年份玉米产量的波动情况。结果表明，日平均气温秋季高于春季，除了春季少数几天出现的低温，玉米生长期温度基本适合玉米生长；春季随着玉米的生长，气温有逐步上升的趋势；和春季相反，秋季随着玉米的生长，气温有逐步下降的趋势。玉米生长期日照合计值秋季高于春季，日照呈现波浪型变化，变幅在0～12 h之间。日平均降水量春季在2.85～3.99 mm之间，变化较小；秋季在2.47～6.15 mm之间，变化较大；春季单日较大的降水都出现在玉米生长的中后期，秋季的降水不均匀且无规律，玉米苗期和成熟期降水普遍较少。春季玉米产量在7 446.0～9 118.5 kg/hm2之间，秋季在6 346.5～7 297.5 kg/hm2之间，产量低于春季。生育期春季105～121 d，秋季91～101 d，春季的生育期明显长于秋季。2008-2012年玉米生育时期没有重大的自然灾害，玉米产量波动与年际间气候条件相关性较小。不同年份之间，玉米产量变化不明显，但表现季节效应，春季玉米产量显著高于秋季。

关键词：气候变化特征；玉米；年际产量；生育时期；广西

中图分类号：S513；S162.5+3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）12-3069-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.12.019

Abstract： The maize were sowed at the normal season and the same field in 10 maize growth seasons during 2008-2012. The fertilizer was supplied at the same level， the maize yields were appraised. Based on the observation data of temperature，precipitation and sunlight from Wuxu meteorological station from 2008 to 2012， the maize yield stability was compared between different year and season， and the climate change of maize growth stages and the interannual fluctuations of maize yield were analyzed. The results showed that the total sunlight dates of autumn was higher than spring in maize growth stages，sunlight presented the wavy changes， the variation scope was 0～12 h. The average daily precipitation was 2.85～3.99 mm and kept a slight change in spring， it was 2.47～6.15 mm and kept a great change in autumn， the daily maximum precipitation occurred at the late period， the precipitation was uneven and irregular，small amounts of precipitation was universal at the seed and maturity stage. The average daily temperature in spring was higher than autumn， excepted for a few days of low temperature in spring，the temperature was suitable for the growth of maize. The temperature increased gradually with the growth of maize in spring，on the contrary，the temperature decreased gradually with the growth of maize in autumn. The maize yield was 7 446.0～9 118.5 kg/hm2 in spring and 6 346.5～7 297.5 kg/hm2 in autumn，the yield in autumn was lower than spring. The maize growth period was 105～121 d in spring and 91～101 d in autumn，the maize growth period in spring was longer than autumn. There were no serious natural disasters， the fluctuations of maize yield and the interannual climate had little correlation. Among different years，the change of yield was not notability，but it had the significant seasonal variation，the yield in spring was higher than in autumn.

Key words： climate changes； maize； interannual yield； growth stages； Guangxi

玉米是广西的第二大粮食作物，常年种植面积在55万～60万hm2之间，占广西农作物播种面积的9.6%，总产量一般为180万～200万t，单位面积产量为3 300～3 400 kg/hm2[1]，玉米的产量在全国范围属于比较低的水平。广西位于中国南部，属亚热带季风气候，热量充沛，降水丰富，雨热同季，夏长冬短[2]。多数地区玉米适合春季和秋季种植，广西区域气候的年际变化，表现出不同年份的热量、水分、光照资源有明显的差异，在自然条件下，研究不同年份、不同季节玉米的产量情况，结合生育时期的气候特点分析，对指导玉米生产有重要作用。本研究分析2008-2012年玉米生育时期的气象资料和玉米产量性状，研究玉米生长期间气候变化特征及玉米生长发育对气候变化的响应，探讨玉米产量年际间、季节间的波动问题，为充分合理利用气候资源，提高玉米生产对气候变化的适应性提供参考，对广西玉米产量的评估和粮食安全也具有重要的现实意义。正大619是广西推广面积比较大的玉米品种[3]，研究正大619多年多季对当地气候适应性状况，有利于育种者选择有价值的种质资源。

气候与农业生产有密切的相关性，刘德祥等[4]分析中国43年气候变化及其对农业生产的影响，结果表明西北气候有温度上升的趋势，降雨少对农业生产有负影响。结合气象资料，李永华等[5]和朱新玉等[6]利用数学统计与相关模型分析玉米年际产量和气候的相关性进行研究。前者研究认为重庆地区玉米的气象产量在年际间有较大差异，而且在不同地区也有较明显的差异，可能与当地气候的年际变化及本身的气候差异有关，生育期内的降水多寡（旱涝）对重庆玉米产量的影响较大，是影响重庆玉米产量的主要气候因子；后者研究认为降水量与极端温度为影响玉米产量的主要气候因子，降水过多及低温对河南商丘玉米生产不利。近年来，气候变化对玉米生育期的影响也有相关研究，郭颖[7]等利用7个气象站1959-2010年资料，对内蒙古通辽市影响玉米生产的≥10.0 ℃积温和玉米生育期天数进行了分析研究，玉米生育期平均160.3 d，最长195.4 d，发现一些年份初霜日异常偏早。这些研究的着重点和气候重要限制因子不尽一致，和当地的气候特点有关，前人的研究多分析不同年份的气候情况和该地区玉米产量的波动关系，很少是基于玉米生育时期的气候特点分析玉米不同年份和季节的产量波动。相关文献主要是研究玉米不同年份的产量波动，或不同年份的气候变化和产量波动的相关性，而对一个品种的多年产量变化和其生育时期气候情况结合分析未见报道。本研究通过分析南宁吴圩气象站2008-2012年玉米生育时期的气象资料和这些年份试验的玉米产量及生育进程情况，研究玉米生育时期气候变化特征及玉米产量的波动情况，为充分合理利用气候资源，指导玉米生产，提高玉米生产对气候变化的适应性提供参考。

1 材料与方法

1.1 气象资料

气象资料由南宁吴圩气象站提供，包含玉米生育时期的气温、降水、日照数据。

1.2 试验材料

试验玉米品种为正大619，该品种是广西玉米区域试验对照品种，该品种抗病性比较好，产量比较稳定，是广西的主栽玉米品种。

1.3 试验方法和测定项目

试验在广西农业科学院明阳试验基地进行。采用随机区组试验设计，小区面积20 m2，每小区5行，行长5.7 m，行距0.7 m，6次重复。种植密度为49 500株/hm2，在适宜播种期进行播种，并进行生育进程的记录。每个玉米生长期的肥料用量均一样，即基肥施复合肥300 kg/hm2、钙镁磷肥150 kg/hm2、钾肥150 kg/hm2；追肥施尿素10 kg/hm2，复合肥75 kg/hm2并进行小培土，攻苞肥施复合肥375 kg/hm2并进行大培土。在玉米的不同生长阶段进行必要的除草、喷药和灌水，每次灌溉相当于日降雨15 mm，保持玉米生长的良好势头。收获期收获中间3行测定产量。不同年份试验期间的灌溉和喷药情况见表1。

2 结果与分析

2.1 2008-2012年玉米生育时期气候特征

2.1.1 温度的变化特征 2008-2012年玉米生育时期的温度变化见图1和图2，图1为不同年份春季玉米生育时期的温度变化情况，图2为秋季玉米生育时期的温度变化情况。由图1可知，2008-2012年春季玉米生育时期气温有逐步上升的趋势，每年的玉米生长前期都出现约10 ℃左右的低温，出现的时间段在2月中旬到3月中旬左右，但都不出现5 ℃以下的低温；随着玉米的生长，温度逐步上升，进入5月份，日平均气温基本都在20 ℃以上；进入6月份，温度基本都在25～30 ℃间徘徊。气温的变化趋势使得玉米的生长表现为前期比较慢、后期比较快的趋势。由图2可知，2008-2012年秋季玉米生育时期气温有逐步下降的趋势，每年的玉米生长前期，气温都比较高，基本都维持在25～30 ℃间；进入10月份以后，玉米生长后期气温在15～20 ℃左右。秋季玉米生育时期的气温变化和春季相比，随着生育的推进呈相反的变化趋势，这种变化使得玉米的生长表现为前期比较快、后期比较慢的特点。

2.1.2 日照的变化特征 2008-2012年玉米生育时期的日照变化见图3和图4。由图3可知，春季玉米生育时期日照呈波动型变化，变化幅度在0～12 h之间，苗期日照基本都在10 h以下，后期部分日照在10 h以上，整个生育时期有约一半的天数日照为0。由图4可知，秋季玉米生育时期日照也呈波动型变化，变化幅度在0～12 h之间，玉米生长前期出现大于10 h日照较多，后期日照基本都在10 h以下，生育后期日照为0的天数比前期明显增多。玉米属短日照作物，8～12 h光照可促进生长发育，12～14 h光照有抑制作用。由图3和图4可知，玉米的生育时期基本不出现抑制玉米生长的光照。

2.1.3 降水量的变化特征 2008-2012年玉米生育时期的降水量变化见图5和图6。由图5可知，春季玉米生长前期降水量较少，后期降水量较多，5年以来单日降水量超过50.0 mm有3次。2011年2次：6月28日降水量91.2 mm，4月28日降水量65.7 mm；2012年1次：5月13日降水量为68.0 mm；其余降水量都小于50.0 mm，降水量10.0～50.0 mm多发生在玉米生长的中后期。可见，春季玉米生育时期表现出前期降水量较小、后期降水量较大的特点。

2.1.4 2008-2012年玉米生育时期的日照、积温、降水量情况 2008-2012年玉米生育时期的日照、积温、降水量情况见表2。由表2可知，5年里玉米生育时期春季日照在384.0～522.8 h之间，积温变化在2 616.1～2 881.5 ℃之间，降水量在299.1～483.0 mm之间；秋季日照变化在483.7～639.5 h之间，积温变化在2 352.1～2 529.3℃之间，降水量变化在224.8～584.4 mm之间。不同年份日照和积温都能满足玉米生长发育所需，降水量年份间差别较大，而且不均匀。同一年份表现秋季日照合计值高于春季，总积温值低于春季，降水量在不同年份和季节呈现无规律变化。2012年春季，2009、2010年秋季，总降水量和日平均降水量比较少，其他年份尽管总降水量较多，但是也表现出不均匀的特点。从表1的灌水情况可知，每个季节为维持玉米良好的生长势，1次的灌水补充是必须的。同一年份秋季日照日合计值和日平均气温值都高于春季，5年的结果表明，玉米生育时期的无光照日数春季多于秋季，春季无光照日数占总生育天数的30.9%～44.8%，秋季无光照日数占总生育天数的9.8%～22.6%，每年春季都出现低于12 ℃的气温，出现天数为3～9 d，5年里秋季玉米生育时期都不出现低于12 ℃的气温，春季玉米生育时期无降水天数占59.7%～65.5%，秋季占69.5%～87.9%。春季的降水比秋季均匀。

2.2 2008-2012年玉米生育时期生育进程变化特征

2008-2012年玉米生育时期生育进程的变化见表3。由表3可知，不同年份春季玉米的生育进程变化趋势一致，一般播种到出苗期为5～14 d，出苗到抽雄的时间为60～79 d，抽雄到吐丝时间为3 d，吐丝到成熟时间为37～42 d，总体上看，过早播种，容易受到低温天气影响，出苗速度受限于气温的影响，因而变化较大，出苗到抽雄期间出现低温的天气也比较多，因而时间变幅较大。由表2还可知，不同年份秋季玉米的生育进程变化趋势一致，一般播种到出苗期为4～5 d，出苗到抽雄的时间为42～47 d，抽雄到吐丝时间为5～6 d，吐丝到成熟时间为41～48 d。总体上看，越早播种，有利于提早抽雄，越有利于早熟。从春季和秋季的生育进程来看，春季表现前期生长缓慢，需要较长时间才到抽雄期，因而表现出生育期长的特点。

2.3 2008-2012年玉米产量波动情况

2008-2012年玉米产量的波动情况见图7。由图7可知，不同年份春季玉米产量在7 446.0～9 118.5 kg/hm2之间，2008年春季玉米产量最高，为9 118.5 kg/hm2；2009年春季玉米产量最低，为7 446 kg/hm2；最高产量和最低产量相差1 672.5 kg/hm2。秋季玉米产量在6 346.5～7 297.5 kg/hm2之间，2010年秋季产量最高，为7 297.5 kg/hm2；2012年秋季产量最低，为6 346.5 kg/hm2；最高产量和最低产量相差951.0 kg/hm2。所有年份春季玉米产量都高于秋季玉米产量，2008-2012年，同一年份春季玉米产量比秋季高3 910.5、1 080.0、837.0、2 020.5、2 145.0 kg/hm2。

玉米的产量受到光、温、水综合作用的影响。分别将玉米高产栽培产量与其生育时期相对应的积温、总降水量和总日照时数进行相关分析，结果如表4，玉米产量与生育期、总降水量、日照时数、生育时期积温单个因子的相关性较小。每个玉米生长期的光、温都能满足玉米生长的需要，虽然一些生长季节降水较少或不均匀，但是都可以采取有效的灌水措施解决干旱对玉米的影响，通过及时排水减少降水过多造成的涝害，都能保持玉米稳定的产量，气象因子正常范围内的波动和玉米产量波动的相关性较小。

3 讨论

玉米产量的形成不仅取决于玉米品种的生物学特性，而且受不同气候因子及土壤因子的制约，积温与光照时数决定产量的潜力，降雨则常是产量潜力是否实现的限制因素，降雨少的情况下，有灌溉条件可以通过灌水达到高产的目的。而品种本身的抗病性，对环境的较强适应能力是玉米产量波动较小的原因之一。通过分析玉米品种正大619在10个生长季节的产量波动情况，发现正大619春季产量保持在较高产量水平（7 446.0～9 118.5 kg/hm2）波动，秋季产量在6 346.5～7 297.5 kg/hm2水平波动，春季产量均高于秋季产量。对玉米生育时期的光照、降水、气温进行分析，发现玉米生育时期光照都能满足玉米生长的需要，生育期较长的春季出现无光照的天数也多于秋季。不同年份不同季节的降水表现出多或寡，通过补充灌溉，都能满足玉米生长的需要；不同季节气温的变化趋势一致，这种趋势使玉米保持相似的生育进程。

王洪丽等[8]对吉林省玉米产量和刘锋等[9]对山东省夏玉米产量波动的原因进行分析，发现自然灾害是玉米产量波动明显的原因之一。王贵满等[10]研究认为降雨是限制非灌溉地区春玉米产量的气候限制因子。张秋英等[11]研究认为，产量与年际间气候条件无关，热量多且雨量充沛的年份才有利于玉米产量潜力的挖掘。尤飞等[12]研究认为光温和灌溉对玉米产量是正向作用，降水减少造成干旱是负向作用。

本研究的研究年份没有发现重大的自然灾害，因而玉米品种的产量变化不明显。试验的年份也没出现因降水过多而发生的内涝，降水比较少的年份可以通过灌溉使玉米保持高产。玉米的产量与年际间的气候条件关系较小，但是生长季节对玉米产量的影响较大，春季玉米的产量高于秋季，玉米生育时期前期气温较低，后期气温较高的气温变化趋势更有利于玉米高产。

玉米生产受到当地气象因子影响明显，因此，对不同年份的气候特征和玉米产量进行分析，了解玉米生育时期不同年份的气候特点和产量情况，有助于对玉米产量进行客观的分析和评价，对保证粮食安全具有重要意义，也有利于广西玉米高产创建和玉米适宜品种的选用。本研究只对一个玉米品种结合当地的气象条件进行分析，因此具有一定的局限性。以后的研究需要在收集多个气象点的气象资料，增加玉米试验品种，对无灌溉的地区收集有关信息和数据的基础上，进一步完善研究内容和结果。

4 结论

本研究试验发现玉米的产量在不同年份之间、不同季节之间有一定的波动，在不发生比较重大自然灾害的条件下，玉米的产量波动不明显。总体上看，春季玉米的产量高于秋季。春季随着生育进程的推进，气温逐渐升高，秋季则相反，随着生育进程的推进，气温逐渐下降，春季气温的变化趋势更有利于玉米获得高产；不同年份的降水量相差较大，降雨较少的年份靠灌溉补充玉米生长所需要的水分，也能达到高产目的；玉米生育时期无光照天数在春季发生多于秋季，但生育时期的光照都能满足玉米生长的需要。

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