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作物杂志,2024, 第6期: 162–170 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.022

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

黄淮海平原夏玉米生长季气候资源分配与利用特征

张金鑫1,2(), 葛均筑1(), 李从锋2, 周宝元2()   

  1. 1天津农学院农学与资源环境学院，300384，天津
    2中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点开放实验室，100081，北京
  • 收稿日期:2024-03-12 修回日期:2024-04-10 出版日期:2024-12-15 发布日期:2024-12-05
  • 通讯作者: 周宝元，主要从事作物气候资源高效利用生理生态机制研究，E-mail：zhoubaoyuan@caas.cn；葛均筑，主要从事玉米高产高效栽培理论与技术研究，E-mail：gjz0121@126.com
  • 作者简介:张金鑫，主要从事冬小麦―夏玉米两熟制高产栽培理论研究，E-mail：jinxxx.zhang@qq.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2022YFD2300803);国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-12)

Characteristics of Climate Resources Distribution and Utilization during the Growth Period of Summer Maize in Huang-Huai-Hai Plain

Zhang Jinxin1,2(), Ge Junzhu1(), Li Congfeng2, Zhou Baoyuan2()   

  1. 1College of Agronomy & Resource and Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China
    2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Production, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China
  • Received:2024-03-12 Revised:2024-04-10 Online:2024-12-15 Published:2024-12-05

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22

摘要：

为明确黄淮海地区夏玉米生育期内气候资源分配与利用特征，进一步提升夏玉米产量潜力和气候资源利用效率，利用2017-2018年黄淮海区域6个代表性测试点连续2年田间试验数据，分析了夏玉米高产形成与生长季光温水资源分配的关系。结果表明，年际间、区域间夏玉米产量差异显著，差异主要来自于千粒重差异。宁津试验点2年中产量与千粒重均较高，分别高于其他试验点6.42%~49.77%和3.43%~38.34%。气候资源的差异是造成区域间夏玉米产量差异的主要原因。产量与花前积温量、降水量和全生育期降水量呈显著或极显著正相关关系，与花后积温量呈极显著负相关关系，即在花前和花后有效积温不超过878.3 ℃与726.6 ℃，全生育期降水量在174~510 mm范围内增加花前降雨分配，有利于获得较高的夏玉米产量。说明与全生育期积温和降水总量比，花前和花后积温和降雨分配对产量形成的影响更大。可见，优化花前/花后气候资源分配，提高玉米生长与气候资源的匹配度，可作为缓解气候变化影响、进一步提高黄淮海夏玉米产量和气候资源利用效率的重要措施。

关键词: 夏玉米, 产量, 气候资源分配, 资源利用效率

Abstract:

In order to clarify the characteristics of climate resource distribution and utilization during the growth period of summer maize in Huang-Huai-Hai region, and improve the yield potential and utilization efficiency of climate resource, this study analyzed the relationship between high yield formation of summer maize and allocation of light, temperature and water resources in growing season using the data of six representative test sites in Huang-Huai-Hai area from 2017 to 2018. The results showed that there were significant differences in summer maize yield between years and regions, and the difference in yield was mainly due to the difference in 1000-kernel weight. The two-year yield and 1000-kernel weight of Ningjin test site were higher than those of other test sites about 6.42%-49.77% and 3.43%-38.34%, respectively. The difference of climatic resources was the main reason for the difference of summer maize yield between regions. The yield showed significantly or extremely significantly positive correlation with pre-flowering accumulated temperature, precipitation and precipitation during the whole growth period, and extremely significantly negative correlation with post- flowering accumulated temperature. That was, when the effective pre-flowering and post-flowering accumulated temperature did not exceed 878.3 ℃ and 726.6 ℃ respectively, increasing the pre-flowering rainfall within the range of 174-510 mm during the whole growth period precipitation was beneficial to obtain higher summer maize yield. The results showed that the accumulated temperature and rainfall distribution before and after flowering had greater influence on the yield formation than the total accumulated temperature and rainfall during the whole growth period. Therefore, optimizing the pre-flowering/post-flowering climate resource allocation and improving the matching degree between maize growth and climate resources could be taken as an important measure to mitigate the impact of climate change and further improve the yield of summer maize and the utilization efficiency of climate resources in Huang-Huai-Hai Plain.

Key words: Summer maize, Yield, Climate resource distribution, Resources utilization efficiency

表1

各试验点地理分布位置及耕层土壤信息

试验点
Experimental site		 经度
Longitude (E)		 纬度
Latitude (N)		 有机质
Organic matter (%)		 全氮
Total N (%)		 速效磷
Olsen-P (mg/kg)		 速效钾
Available-K (mg/kg)
宁津Ningjin 116.80 37.64 0.94 0.066 6.5 128.0
莘县Shenxian 115.67 36.23 0.94 0.066 6.5 128.0
内丘Neiqiu 114.51 37.28 1.18 0.070 4.5 137.4
永年Yongnian 114.43 36.78 0.97 0.064 5.5 146.0
叶县Yexian 113.35 33.62 1.06 0.069 6.0 152.0
原阳Yuanyang 113.93 35.06 1.06 0.069 6.0 152.0

表2

Sowing and harvest dates of experimental sites 月-日month-day

地点Site 播种日期Sowing date 收获日期Harvest date
宁津Ningjin 06-17 10-04
莘县Shenxian 06-20 10-07
内丘Neiqiu 06-22 10-05
永年Yongnian 06-23 10-07
叶县Yexian 06-08 09-19
原阳Yuanyang 06-11 09-21

表3

2017-2018年不同试验点夏玉米产量及其构成因素

年份Year 地点Site 产量Yield (kg/hm2) 穗数Ear number (×104/hm2) 穗粒数Kernels per ear 千粒重1000-grain weight (g)
2017 宁津 10 896.8a 7.5a 491.4b 373.0a
莘县 9997.7b 7.4a 509.7ab 361.3ab
内丘 11 090.4a 7.5a 504.0ab 363.3ab
永年 8322.6d 7.4a 518.4ab 345.0ab
叶县 9148.6c 7.5a 525.0a 333.7b
原阳 8361.5d 7.3a 492.0b 330.0b
2018 宁津 10 423.5a 7.5a 527.6bc 371.0a
莘县 9843.5b 7.4a 428.0d 356.0ab
内丘 9836.0b 7.4a 521.1bc 327.0c
永年 10 037.5ab 7.5a 493.7c 347.7b
叶县 6268.2c 7.3a 570.7ab 226.7e
原阳 9381.0b 7.5a 608.0a 280.7d
变异来源Source of variation
年份Year (Y) ** ns * **
地点Site (S) ** ns ** **
Y×S ** ns ** **

表4

夏玉米生育期内有效积温分配

年份
Year		 地点
Site		 花前Pre-flowering 花后Post-flowering 全生育期Whole growth period
积温量Tx (°C) 分配率TDR (%) 积温量Tx (°C) 分配率TDR (%) 积温量T (°C) 有效积温比值TR
2017 宁津 895.5 55 739.5 45 1635.0 1.21
莘县 880.0 53 773.5 47 1653.5 1.14
内丘 828.5 55 679.0 45 1507.5 1.22
永年 907.0 56 709.5 44 1616.5 1.28
叶县 802.0 49 826.5 51 1628.5 0.97
原阳 820.0 51 802.5 49 1622.5 1.02
2018 宁津 912.0 54 769.0 46 1681.0 1.19
莘县 883.0 52 822.5 48 1705.5 1.06
内丘 830.5 52 763.0 48 1593.5 1.09
永年 880.0 53 788.5 47 1668.5 1.12
叶县 819.5 49 857.0 51 1676.5 0.98
原阳 877.0 52 802.5 48 1679.5 1.09
平均值Mean value 861.3 53 777.8 47 1639.0 1.11
变异系数CV (%) 4.27 4.11 6.23 4.56 3.08 8.47

表5

夏玉米模式生育期内辐射分配

年份
Year		 地点
Site		 花前Pre-flowering 花后Post-flowering 全生育期Whole growth period
辐射量Ra (MJ/m2) 分配率RDR (%) 辐射量Ra (MJ/m2) 分配率RDR (%) 辐射量Ra (MJ/m2) 辐射比值RR
2017 宁津 1142.6 50 1132.1 50 2274.7 1.00
莘县 1121.1 53 987.6 47 2108.7 1.14
内丘 1054.6 54 907.5 46 1962.1 1.16
永年 1170.9 54 998.0 46 2168.9 1.17
叶县 1112.5 52 1017.0 48 2129.5 1.09
原阳 1184.6 53 1034.9 47 2219.5 1.14
2018 宁津 1433.6 51 1361.1 49 2794.7 1.05
莘县 1101.1 49 1152.4 51 2253.5 0.96
内丘 919.6 41 1317.2 59 2236.8 0.70
永年 1026.9 45 1233.4 55 2260.3 0.83
叶县 907.1 45 1126.5 55 2033.6 0.81
原阳 1545.1 57 1186.4 43 2731.5 1.30
平均值Mean value 1143.3 50 1121.2 50 2264.5 1.00
变异系数CV (%) 15.54 8.68 11.83 8.82 10.66 16.85

表6

夏玉米生育期内降水分配

年份
Year		 地点
Site		 花前Pre-flowering 花后Post-flowering 全生育期Whole growth period
降水量Pr (mm) 分配率PDR (%) 降水量Pr (mm) 分配率PDR (%) 降水量Pr (mm) 降水比值PR
2017 宁津 270 56 214 44 484 1.26
莘县 205 76 66 24 271 3.11
内丘 268 65 145 35 413 1.85
永年 118 62 72 38 190 1.64
叶县 207 50 216 50 413 0.96
原阳 88 51 86 49 174 1.02
2018 宁津 220 43 290 57 510 0.76
莘县 68 27 180 73 248 0.38
内丘 294 67 145 33 439 2.03
永年 138 53 124 47 262 1.12
叶县 119 44 151 56 270 0.79
原阳 296 61 190 39 486 1.56
平均值Mean value 191 55 157 45 347 1.21
变异系数CV (%) 41.18 22.59 40.39 27.16 33.84 57.53

表7

夏玉米产量、生物量及千粒重与光、温、水资源的相关系数

指标
Index		 有效积温Tx 辐射量Ra 降水量Pr
花前
Pre-
flowering		 花后
Post-
flowering		 全生育期
Whole growth
period		 花前
Pre-
flowering		 花后
Post-
flowering		 全生育期
Whole growth
period		 花前
Pre-
flowering		 花后
Post-
flowering		 全生育期
Whole growth
period
产量Yield 0.34* -0.57** -0.30 0.20 0.08 0.19 0.53** 0.27 0.50**
千粒重1000-grain weight － -0.56** -0.24 0.11 0.07 0.05 0.11 0.08 0.12

图1

夏玉米产量与气象因子的关系 “*”和“**”分别表示在0.05和0.01水平显著相关。

表8

夏玉米光、温、水生产效率

年份
Year		 地点
Site		 有效积温
生产效率
Production
efficiency of AT
[kg/(hm2·℃)]		 光能生产效率
Production
efficiency of
radiation
(g/MJ)		 降水生产效率
Production
efficiency
of precipitation
[kg/(hm2·mm)]
2017 宁津 6.66b 4.79b 22.51e
莘县 6.05c 4.74b 36.89c
内丘 7.36a 5.65a 26.85d
永年 5.15e 3.84d 43.80b
叶县 5.62d 4.30c 22.15e
原阳 5.15e 3.77d 48.05a
2018 宁津 6.06ab 3.65b 19.99c
莘县 5.77bc 4.37a 39.69a
内丘 6.17a 4.40a 22.41b
永年 6.02ab 4.44a 38.31a
叶县 3.74d 3.08c 23.22b
原阳 5.59c 3.43b 19.30c
变异来源Source of variation
年份Year (Y) ** ** **
地点Site (S) ** ** **
Y×S ** ** **
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