气象要素对陇东春玉米产量及品质的影响.pdf
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1、湖北农业科学2023 年收稿日期:2022-05-23基金项目:国家自然科学基金项目(42075120);中国气象局创新发展专项(CXFZ2021Z059);庆阳市气象科技项目(QY2023-1)作者简介:张可心(1995-),女,甘肃宁县人,工程师,主要从事气候变化及灾害性天气预报预警研究,(电话)18893420889(电子信箱)。第 62 卷第 7 期2023 年 7 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.7Jul.,2023张可心,郭桐,鱼潇,等.气象要素对陇东春玉米产量及品质的影响 J.湖北农业科学,2023,62(7):12-18气
2、象要素对陇东春玉米产量及品质的影响张可心1,郭桐1,鱼潇1,2,赵玉娟1,柳东慧1(1.庆阳市气象局,甘肃 庆阳745000;2.成都信息工程大学大气科学学院,成都610225)摘要:利用19612020年西峰区气象要素资料及20182020年开展的全国农业气象试验站玉米区域联合试验(西峰区春玉米分期播种试验)资料,探究气象要素对陇东春玉米(Zea mays)产量及品质的影响。结果表明,19612020年西峰区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、10 积温均呈显著升高趋势,年降水量、日照时数均呈减少趋势且不显著;分期播种期间各年份不同播期具有不同气象条件,拔节-抽雄期春玉米需水量大,2
3、018年降水量最多,有利于春玉米生长,2020年遭遇春旱,对春玉米生长不利,2020年连阴雨持续天数长、量级大,影响春玉米授粉、灌浆;每年SD2(4月22日)、SD3(5月12日)播期光、热、水匹配程度对春玉米生长发育的影响相较于其他播期更高;出苗后气温升高、出苗-七叶期和乳熟-成熟期10 积温升高、七叶-乳熟期降水量增加、出苗-七叶期日照时数增加均有利于春玉米增产。4月下旬至五月中旬播种可以提高春玉米粗蛋白质、粗脂肪含量,对粗淀粉含量的影响不明显。陇东春玉米种植应根据不同的气候年份选择适宜播期。关键词:玉米(Zea mays);春玉米;气象要素;产量;品质;陇东中图分类号:S352.1文献标
4、识码:A文章编号:0439-8114(2023)07-0012-07DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.07.003开放科学(资源服务)标识码(OSID):The influence of meteorological elements on the yield and quality of spring corn in LongdongZHANG Ke-xin1,GUO Tong1,YU Xiao1,2,ZHAO Yu-juan1,LIU Dong-hui1(1.Qingyang Meteorological Bureau,Qingyang 745000,G
5、ansu,China;2.School of Atmospheric Science,Chengdu University of InformationTechnology,Chengdu 610225,China)Abstract:Based on the meteorological element data of Xifeng District from 1961 to 2020 and the regional joint test of maize in the national agrometeorological experimental station(the spring c
6、orn sowing test in Xifeng District by stages)from 2018 to 2020,the impactof meteorological elements on the yield and quality of spring corn(Zea mays)in Longdong was explored.The results showed that the annual average temperature,the annual average maximum temperature,the annual average minimum tempe
7、rature,and the accumulatedtemperature 10 in Xifeng District from 1961 to 2020 showed a significant upward trend,while the annual precipitation and sunshine duration showed a decreasing trend and were not significant;during the stage sowing period,different years and sowing dates haddifferent meteoro
8、logical conditions.During the jointing and tasseling period,spring corn required a large amount of water.The precipitation in 2018 was the highest,which was beneficial for its growth.In 2020,spring drought was encountered,which was unfavorablefor the growth of spring corn.In 2020,continuous rainy da
9、ys were long and of a large magnitude,which affected the pollination andfilling of spring corn;the effect of the matching degree of light,heat,and water on the growth and development of spring corn duringSD2(2 May)and SD3(12 May)sowing dates was higher than that of other sowing dates each year;the i
10、ncrease of temperature afteremergence,the increase of accumulated temperature 10 at emergence to seven-leaf stage and milk mature stage,the increase ofprecipitation at seven-leaf to milk mature stage,and the increase of sunshine duration at emergence to seven-leaf stage were all conducive to the inc
11、rease of spring corn yield.Sowing from late April to mid-May could increase the crude protein and fat content of springcorn,but the effect on the crude starch content was not significant.The planting of spring corn in Longdong should choose the appropriate sowing date based on different climatic yea
12、rs.Key words:corn(Zea mays);spring corn;meteorological elements;yield;quality;Longdong第 7 期玉米(Zea mays L.)是中国主要的粮食作物,占中国粮食生产目标的53%,2020年中国玉米种植面积为4.12107hm2,总产量为2.16108t1。玉米产量是国家种植业发展水平和生活水平的重要衡量标准之一,充分利用外部有利条件,不断追求玉米高产、稳产、高效、优质是当前的首要任务2。近 50 年以来,全球气候变暖是不争的事实3,而气象条件的差异性会影响作物生长,从而导致玉米产量及品质的变化,适当规避不利气象
13、条件对作物生长的影响是保证玉米高产的重要调控手段之一4。翟治芬等5的研究认为,气候变暖条件下,以中国春玉米、夏玉米种植分界区为界,玉米适宜播种期依次向北推迟、向南提前,成熟期则南北均提前。徐丽萍等6的研究表明,平均气温每升高 1,出苗速度提升约17%,灌浆期气温会影响干物质积累,对子粒影响程度大于前期对叶片的影响程度。魏琪等7的研究得出不同气象条件对玉米子粒蛋白质形成有显著影响,如播期推迟,灌浆期气温光照变化,粗淀粉、粗蛋白质和粗脂肪含量变化等。气象条件对玉米生长发育及产量品质的影响因素是多元的,是通过玉米不同发育时期与气象条件相互作用所呈现出的综合结果8-11。玉米产量和品质的变化与各生育期
14、的气象要素密切相关,只有有效利用气候资源,才能找到尽可能适合增产的条件,达到增产增收、提高品质的目的12,13。陇东地处黄土高原,以雨养农业为主,春玉米为主要粮食作物之一14。近年来,诸多学者的研究表明,陇东气候具有明显的暖湿化发展趋势15,16,气象要素的改变对陇东春玉米的生长发育及产量品质产生一定影响。因此,基于20182020年开展的全国农业气象试验站玉米区域联合试验(西峰区春玉米分期播种试验),通过分期播种的方式,探究气象要素对陇东春玉米产量及品质的影响,并对春玉米适宜播期进行分析,以期提高气候资源的利用率,促进陇东春玉米高质优产。1试验区概况与方法1.1试验区概况试验区为甘肃省庆阳市
15、西峰区董志镇小崆峒良种试验场,地处北纬 353959、东经 1074017,海拔为 1 370 m,总面积为 0.13 hm2,该地区土壤为壤土,呈碱性、肥力中等,地段的产量水平为上,一年一熟制。试验区属黄河中游黄土高原沟壑区,属北温带半湿润、半干旱气候过渡区17,18。全年无霜期为143163 d,昼夜温差大、日照充足、热量资源丰富19,20。1.2数据资料与试验材料本研究采用甘肃省庆阳市西峰气象站 19612020 年的逐日气象资料,气象要素包括日平均气温、日平均最高气温、日平均最低气温、日降水量、10 积温和日照时数等。作物数据来源于 20182020 年开展的全国农业气象试验站玉米区域
16、联合试验(西峰区春玉米分期播种试验),春玉米品种为陇单 339 杂交玉米品种。生育期包括春玉米播种、出苗、三叶、七叶、拔节、抽雄、乳熟、成熟。待春玉米完熟后测定产量。利用FOSS124近红外谷物分析仪检测春玉米子粒内粗蛋白质、粗淀粉和粗脂肪含量。1.3试验设计以庆阳市常年大田播期 4 月 22 日为界,提前10 d播种(4月 12日)为第 1期,用 SD1表示;正常播期(4 月 22 日)为第 2 期,用 SD2 表示;比正常播期晚10 d播种(5月2日)为第3期,用SD3表示;晚20 d(5月 12日)为第 4播期,用 SD4表示。播种 4期,每个播期设 4个重复,前后间隔 30 d。试验区
17、面积约3 333 m2,分成小区,各小区面积为 55 m2,小区间留0.8 m保护间隔。田间试验采用顺序排列法。1.4数据统计分析春玉米生育期内各物候期要素值参照 农业气象观测规范21测定;数据整理利用Excel 2019软件处理;气候资源变化特征采用线性倾向估计法分析22;利用 SPSS 25.0 软件进行单因素方差(One-Way ANOVA)分析及 Duncan s多重比较;采用积分回归法计算气象要素对产量的影响。2结果与分析2.1庆阳市西峰区气候资源变化特征选取庆阳市西峰气象站 19612020 年的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、年降水量、10 积温及日照时数,对 60
18、年间该地区气候资源变化特征进行分析(表1),结果显示,年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温年际变化均呈显著上升趋势,且年平均最低气温增加趋势高于年平均最高气温;年平均气温为7.211.0,平均为9.1,波动幅度为 3.8,呈显著上升趋势(变化速率为 0.462/10 a,P0.001);年平均最高气温为11.816.2,平均为14.1,波动幅度为4.4,呈显著上升趋势(变化速率为0.418/10 a,P0.001);年平均最低气温为2.96.9,平均为5.0,波动幅度为4.0,呈显著上升趋势(变化速率为0.547/10 a,P0.1,可见这种下降趋势并不 显 著。年 降 水 量 为 33
19、3.8828.2 mm,平 均 为558.1 mm,波动幅度为494.4 mm。10 积温随年份变化呈显著升高趋势(变化速率为 52.587/10 a,P0.1),说明年日照时数下降趋势不显著。年日照时数为1 966.22 719.6 h,年平均日照时数为2 412.2 h。综上所述,19612020 年西峰区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、10 积温均呈显著升高趋势,年降水量、日照时数均呈下降趋势且不显著。光、热、水等气象条件的变化对陇东春玉米的生长发育、产量、品质等造成一定的影响。在气候变化背景下,通过分期播种试验研究陇东春玉米的生长发育进程、产量及品质变化,可提升气候资源的利
20、用效率。表119612020年西峰区气象要素年变化曲线拟合方程气象要素年平均气温年平均最高气温年平均最低气温年降水量10 积温日照时数曲线拟合方程y=0.046 2x+7.648 9y=0.041 8x+12.859y=0.054 7x+3.283 3y=-0.398 0 x+570.19y=5.258 7x+2 553.9y=-1.823 7x+2 479.8R2(n=60)0.698 8*0.491 0*0.808 6*0.003 50.494 3*0.038 1注:“*”“*”“*”分别表示在0.05、0.01、0.001水平上存在显著差异。表3同2.2分期播种期间农业气候资源变化分析将
21、陇东春玉米全生育期划分为出苗-拔节期、拔节-抽雄期、抽雄-乳熟期和乳熟-成熟期 4 个时期。对 20182020 年分期播种试验期间 4 个时期的日平均气温、10 积温、降水量和日照时数进行分析。2.2.1日平均气温20182020 年春玉米各生育期日平均气温(图1)分析显示,出苗-拔节期随着播期的推迟,每年各播期日平均气温呈升高趋势(2018年、2019年)或波动升高趋势(2020年),每年SD4播期的日平均气温最高;拔节-抽雄期不同年份各播期差距较小,日平均气温为19.821.3;抽雄-乳熟期 2020年 SD1播期的日平均气温最高;乳熟-成熟期随着播期推迟,日平均气温不断降低;综合春玉米
22、全生育期的日平均气温,每年的 SD4播期日平均气温均最高,SD1播期日平均气温均最低。24.0022.0020.0018.0016.0014.0012.00日平均气温/SD1 SD2 SD3 SD42018年SD1 SD2 SD3 SD42019年SD1 SD2 SD3 SD42020年年份(播期)出苗-拔节期拔节-抽雄期全生育期抽雄-乳熟期乳熟-成熟期图120182020年不同播期春玉米各生育期日平均气温的变化2.2.210 积温变化20182020年春玉米生育期10 积温(图2)分析显示,出苗-拔节期每年各播期的10 积温随播期推迟呈先升高后降低趋势,每年 SD2 播期的10 积温最高,2
23、019 年 SD3、SD4播期的10 积温较低,分别为807.2、805.2,其他年份各播期的10 积温差异较小,且均大于900;拔节-抽雄期 2019年 4个播期的10 积温高于其他年份;抽雄-乳熟期和乳熟-成熟期2020年4个播期的10 积温明显高于其他年份;综合春玉米全生育期的10 积温特征可以发现,10 积温由高到低依次为2020年、2018年、2019年,每年的SD2播期10 积温均最高,每年的SD4播期10 积温均最低,可能与SD4播期生育期最短有关。3 0002 6002 2001 8001 4001 000600200SD1 SD2 SD3 SD42018年SD1 SD2 SD
24、3 SD42019年SD1 SD2 SD3 SD42020年年份(播期)10 积温/出苗-拔节期拔节-抽雄期全生育期抽雄-乳熟期乳熟-成熟期图220182020年不同播期春玉米各生育期10 积温的变化2.2.3降水量变化20182020 年春玉米生育期降水量(图 3)分析显示,出苗-拔节期 2018年 SD2、SD3 播 期 及 2019 年 SD4 播 期 的 降 水 量 均 不 足90 mm,降水量较少,其中,2018年SD3播期最少,为67.5 mm;拔节-抽雄期 2018年 4个播期降水量均大于 100 mm,降水量较多,其中,SD3 播期最多,为314.1 mm,2019 年和 20
25、20 年降水量差异均较小,2019年、2020年降水量均小于80 mm;抽雄-乳熟期2018年 SD1播期和 2020年 SD2、SD3、SD4播期均大于 200 mm,降水量较多,2019年降水量适中;乳熟-14第 7 期成熟期不同年份各播期的降水量差异较小;综合春玉米全生育期的降水量特征可以发现,降水量由大到小依次为2018年、2020年、2019年。进一步分析降水量发现,2020 年春旱特征显著,从 2020年 4月 SD1播期播种开始至 2020年 5月6日,总降水量仅为4.8 mm,干旱会对SD1、SD2播期的出苗造成影响;拔节-抽雄期是春玉米需水高峰期,该时期 2020年整体降水量
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