全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(5): 919−927 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-26)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 王璞, E-mail: wangpu@cau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: obgnim@163.com, Tel: 010-62732561
Received(收稿日期): 2012-07-25; Accepted(接受日期): 2013-01-15; Published online(网络出版日期): 2013-02-19.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130219.1021.010.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00919
黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响
明 博 朱金城 陶洪斌 徐丽娜 郭步庆 王 璞*
中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193
摘 要: 明确玉米生长发育不同阶段气象因子与产量的关系, 有助于确定区域最适播期。通过调整播期来改变玉米
生育期内气候条件, 对于抵御阶段性不良气象因子的胁迫并最终实现高产目标有重要意义。本研究以郑单 958 为试
验材料, 于 2009年至 2010年在黑龙港地区中国农业大学吴桥试验站进行分期播种试验, 分析产量及产量构成因素与
不同阶段气象因子的关系。结果显示: (1)由于年际间气象条件的差异, 产量及其构成因素并非简单地随播期变化而变
化。(2)在试验设定的高密度条件下, 产量提升主要受千粒重的制约, 穗粒数次之。(3)产量性状与不同生育阶段的多
个气象因子显著相关。穗期、抽雄吐丝阶段的光照条件对穗粒数以及产量有影响; 苗期、营养生长阶段气温日较差
与产量显著正相关; 抽雄吐丝前后的温度条件影响穗粒数; 生育期总降水量影响穗粒数和千粒重的提升。该地区在调
整播种时间、改进栽培措施时, 上述关系应是考虑的重点。生产中可适当早播晚收, 选用适宜的中晚熟品种, 既可避
开生育前期及籽粒形成阶段不利气象因子的影响, 又可延长籽粒灌浆时间, 充分利用该地区生育后期丰富的光热资
源。
关键词: 黑龙港流域; 玉米; 播期; 产量性状; 气象因子
Effects of Meteorological Factors at Different Growth Stages on Yield Traits of
Maize (Zea mays L.) in Heilonggang Basin
MING Bo, ZHU Jin-Cheng, TAO Hong-Bin, XU Li-Na, GUO Bu-Qing, and WANG Pu*
College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: Sowing date affects the phenology of crop through adjusting meteorological factors at different growth stages, which
plays an important role on development and yield in maize. A two-year field experiment was conducted to assess the effects of
meteorological factors on summer maize yield and its components under various sowing dates in Heilonggang basin in 2009 and
2010. Zhengdan 958 (ZD958), a popular cultivar in the region, was sown at five sowing dates (20 April, 5 May, 20 May, 4 June,
and 18 June) in 2009 and three sowing dates (30 April, 21 May, and 11 June) in 2010, respectively, and harvested at physiological
maturity (R6) stage. Meteorological factors, including maximum temperature, minimum temperature, temperature range, grow-
ing-degree day, precipitation, wind speed, maximum wind speed, relative humidity and sunshine duration, maize yield and yield
components including ear number (EN), kernel number per ear (KNE) and 1000-kernel weight (KW), as well as the relationship
between meteorological factors and yield components were analyzed. Partial correlation analysis was used to estimate the effect of
agro-meteorological variables on maize yield. The results showed that due to the annual difference of meteorological conditions,
yield traits were not changed with sowing date. At the density of 8.25 plants ha−1, multiple linear regressions between yield and its
components suggested that a high KW combined with a stable KNE was important to increase yield. Yield traits were closely cor-
related with various meteorological factors at different growth stages. The light condition affected KNE and yield significantly
during ear formation stage and anthesis stage. Daily temperature range was significantly correlated with yield at seedling and
vegetative growth stage. Daily maximum temperature and daily minimum temperature significantly affected KNE from tasseling
to silking. Effective precipitation of whole growth period influenced the increment of KW and KNE. The above factors are im-
portant in sowing period adjustment and choosing cultivation methods. Therefore, a technique could be applied in this area with
earlier sowing date and delayed harvest, so that stress from adverse weather conditions could be avoided and kernel filling dura-
tion could be extended to achieve maximum yield.
920 作 物 学 报 第 39卷

Keywords: Heilonggang basin; Maize (Zea mays L.); Sowing date; Yield traits; Meteorological factors
作物产量是由自然环境条件与基因型共同决定
的, 如何适应和充分利用气候资源、趋利避害是近
年来增产研究的热点。目前, 针对气象因子与玉米
等农作物之间关系的研究方法较多, 例如运用统计
学方法分析多年或多区域的产量变化与气象因子的
关系 [1-10]; 结合作物生长模拟模型分析研究不同气
象条件下产量变化规律[11-12]; 通过人工干预设定不
同环境条件 , 观察作物的发育与产量情况等 [13-14];
部分学者利用分期播种的方法[15-17], 在大田环境中
使作物的生育期处于不同的气象条件下, 以缩短试
验周期, 排除土壤、栽培管理水平与品种等时空异
质性的干扰, 从而分析气象因子与作物生长及产量
变化的关系。现有研究主要针对全生育期或逐月气
候因素对生育进程或产量的影响, 有关不同生育阶
段气象条件如何影响产量构成因素的研究报道较少,
且规律尚不明确。另一方面, 由于各地生产水平、气
候类型存在差异, 导致穗数、穗粒数和千粒重产量三
要素具有不同组合模式, 使得限制玉米增产的关键因
素也不相同, 还取决于玉米生育的不同阶段。
黑龙港流域地区是我国重要的粮食产区, 在我国
北方地区率先实现小麦-玉米两茬平播 15 t hm2 [18]。近
年来, 由于粮食安全问题的迫切需求, 该地区提出
进一步提升小麦 -玉米周年产量水平 (超高产 )至
19.5~22.5 t hm−2。其中, 冬小麦单产 9 t hm−2的目标
已经基本实现, 经过多年努力地区夏玉米单产也已
稳定达到 10.5~11.25 t hm−2, 但如何实现单产 13.5 t
hm−2的目标遇到了瓶颈。有必要分析地区气候资源
条件, 促使玉米充分利用地区光温资源条件以进一
步提升产量。同时, 黑龙港流域地下水长年严重超
采, 造成该地区水资源供应紧张。虽然该地区针对
性的冬小麦节水栽培技术成果喜人, 但对该地区而
言, 冬小麦依然是“耗水作物”[19]。为了缓解地区水
资源供求紧张的局面, 有学者提出应提高雨养作物
——玉米在轮作体系中的比例[20], 形成两年三熟或
三年五熟的新型农作制度。这一设想实质是玉米播
期的变化。因此有必要研究播期调整对产量的影响,
优化资源利用并稳定地区粮食产量。本研究以分期
播种试验为手段, 力求分解作物各关键生育阶段气
象条件对产量性状的影响, 揭示影响本区域夏玉米
增产的主要气象因子 , 为其产量突破提供理论基
础。
1 材料与方法
1.1 试验地点概况及试验设计
中国农业大学吴桥试验站位于华北平原黑龙港
流域中部 , 37°41′02″N, 116°37′23″E。年平均气温
13.6℃, 无霜期 227 d, 全年≥10℃活动积温 4736℃,
全年累计日照时数 2578 h, 年均有效降水量 442 mm,
年内和年际间变率大, 干旱和突发性沥涝灾害发生
频繁。
以郑单 958 为材料。选择棉花茬口地块以避免
小麦收获对玉米播期的影响。采用随机区组设计 ,
2009年设 5个处理, 播期及试验编号分别为 4月 20
日(D1)、5 月 5 日(D2) 、5 月 20 日(D3)、6 月 4 日
(D4)、6月 18日(D5), 每播期 3次重复(小区面积 52
m2)。2010年设 3个处理, 播期及试验编号分别为 4
月 30日(D6)、5月 21日(D7)、6月 11日(D8), 每播
期 4 次重复(小区面 40 m2)。种植密度为 82 500 株
hm−2, 行距 60 cm。基施有机肥 20 m3 hm−2。分别采
用尿素、磷酸二铵和硫酸钾为无机氮、磷、钾肥。
其中总施氮量为 261 kg hm−2, 分别在播前、大喇叭
口期及吐丝后 10 d沟施, 施用量分别为 27、138和
96 kg hm−2。播前一次性施入钾(K2O) 112.5 kg hm−2。
分别在播前和吐丝后 1∶1 施入磷 (P2O5) 138 kg
hm−2。各小区田间管理措施均与当地高产模式一致。
1.2 玉米生育期内数据及气象资料收集
记录播种、出苗、拔节、抽雄、吐丝、生理成熟
日期, 生育进程见图 1。收获时, 去除边行后选取具代
表性的 10 m2测产, 籽粒重按标准水分 14%折算。
气象资料来自“中国气象科学数据共享服务网”
的“中国地面气象资料日值数据集”泊头站[21](站点
编号 54 618, 38°05′N, 116°33′E, 海拔 132 m, 距试验
站约 50 km), 采用自主编写的“气象因子分析工具
软件 v1.0”计算各生育阶段气象因子。按出苗阶段
(emergence stage, ES)、苗期阶段(seedling stage, SS)、
穗期阶段(spike formation stage, SFS)、抽雄前 10 d
阶段(10 days before tasseling, early tasseling stage,
ETS)、花期阶段(anthesis stage, AS)、吐丝后 10 d阶
段(10 days after anthesis, early in seed development,
ESD)、花粒期阶段(anthesis to ripening stage, ARS)、
营养生长期阶段(vegetative growth period, VGP)、熟
期阶段(emergence to ripening period, ERP)和全生育
第 5期 明 博等: 黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响 921


阶段(whole growth period, WGP)等将玉米生育期划
分为若干阶段。按各阶段分别计算日均温度(average
daily temperature, ADT)、日均最高温度(maximum
daily temperature, DTmax)、日均最低温度(minimum
daily temperature, DTmin)、日均生长度(growing de-
gree day, GDD)、气温日较差 (average daily tem-
perature range, ADTR)、日均有效降水量 (average
daily effective precipitation, ADEP)、日均风速
(average daily wind velocity, ADWV)、日均最大风速
(maximum daily wind velocity, DWVmax)、日均相对
湿度(average daily relative humidity, ADRH)、日照时
数(average daily sunshine duration, ADSD)等气象因
子。2009—2010年关键生育进程及各生育期内温度、
有效降水及见图 1和图 2。

图 1 2009–2010 不同播期处理玉米生育进程
Fig. 1 Growth durations of maize under each sowing date in 2009 and 2010
ES: 出苗期; SS: 苗期; SFS: 穗期; ARS: 花粒期。
ES: emergence stage; SS: seedling stage; SFS: spike formation stage; ARS: anthesis to ripening stage.

图 2 2009–2010 年玉米生育季内日均温度、有效降水量变化趋势
Fig. 2 Changes of average temperature and effective precipitation in 2009 and 2010 for maize growing seasons

1.3 数据分析
用 Microsoft Excel 2010 软件计算数据和作图,
用 SPSS19.0 统计分析软件进行数据差异显著性检
验和偏相关分析。
2 结果与分析
2.1 试验年份气象条件及生育阶段气象因子配
置差异
表 1 显示, 该地区具有明显的大陆性季风气候
特征, 降水集中, 有明显的雨季(6 月至 8 月)和旱季
之分, 且年际间变化波动大。试验所在年份与该地
区历史气象资料相比较, 除 9 月份降水量比往年显
著偏多外, 其他各气象因子的多年均值检验差异皆
不显著 [22], 这表明试验所在年份具非极端天气条
件。
由 1996—2010年逐日气象数据分析, 该地区 7、
8月份日均最高温分别为(32.3±1.5)℃、(30.5±1.1)℃,
日均相对湿度分别为(73.5±5.0)%、(77.4±4.0)%, 日
照时数分别为(6.9±1.5) h、(7.0±1.3) h。相关分析表
明, 相对湿度与日照时数、气温日较差相关系数依
次为−0.559** (n = 5813)、−0.525** (n = 5813), 均达
到极显著相关 (P<0.01)。日照时数是埃斯屈朗
(Angstrom)经验公式计算太阳辐射强度的重要参数,
其减少将显著降低太阳辐射强度[23]。由此可知该地
区 7 月至 8 月份存在高温、高湿、气温日较差小、
低日照时数、低太阳辐射强度的气候特征。
922 作 物 学 报 第 39卷

表 1 1996–2010 年试验区气象条件
Table 1 Meteorological condition in 1996–2010
月 Month 因素
Climatic factor
年
Year 4 5 6 7 8 9 10
年均
Annual
1996–2008 15.1 21.0 25.8 27.4 25.9 21.5 14.5 13.6 日均温
ADT (℃) 2009–2010 13.6 21.6 25.8 27.8 25.2 20.8 15.1 13.2
1996–2008 12.1 12.1 11.5 9.1 8.8 10.7 10.9 10.5 气温日较差
ADTR (℃) 2009–2010 11.9 11.7 11.7 8.9 8.0 9.2 10.7 10.1
1996–2008 15.0 28.7 60.9 152.4 98.5 29.2 38.6 442.4 日均有效降水量
ADEP (mm) 2009–2010 21.6 34.4 136.5 112.0 200.4 79.2* 11.4 612.4
1996–2008 2.5 2.1 2.3 1.9 1.6 1.7 1.8 2.3 日均风速
ADWV (m s−1) 2009–2010 3.1 2.8 2.6 2.1 1.9 1.9 2.1 2.0
1996–2008 53.6 58.0 60.4 74.3 77.4 70.1 65.7 62.6 日均相对湿度
ADRH (%) 2009–2010 46.9 50.4 55.5 68.2 77.3 71.9 56.9 57.3
1996–2008 8.2 8.8 8.0 6.7 7.0 7.4 6.6 7.0 日照时数
ADSD (h) 2009–2010 9.2 9.3 9.6 8.1 6.5 6.6 7.6 7.4
* 表示在 0.05水平上差异显著。
ADT: average daily temperature; ADTR: average daily temperature range; ADEP: average daily effective precipitation; ADWV: aver-
age daily wind velocity; ADRH: average daily relative humidity; ADSD: average daily sunshine duration. * Significant at the 0.05 probability
level.

由表 2 可知。由于播期的变化各主要生育阶段
的日均有效降水量(≥50%)>日照时数(≥20%)>日均
相对湿度(≥15%)>气温日较差(≥10%)>其他温度因
子(日均温、日均最高温、日均最低温、日均生长度,
≈5%)。日均风速及日均最大风速的差异达 20%。
结合图 1和图 2分析, 2009年随着播期的推迟, 各处
理拔节后降水总量逐步下降。苗期及穗期阶段的日
均温度从 15℃到 30℃逐步升高, 并保持在 25~30℃
的范围内, 各处理苗期阶段明显缩短。花粒期阶段
随着播期的推迟有延长的趋势。2010 年与 2009 年
相比, 有效降水量明显偏少且降水集中出现的日期
偏后, 各播期处理间拔节后降水总量变化不大。温
度变化趋势与 2009年基本一致, 各处理生育阶段天
数的变化趋势也与 2009年一致。
2.2 播期对产量性状的影响
如表 3 所示, 年际间播期推迟所引起的产量性
状变化趋势有所不同。2009 年, 随着播期的推迟,
产量呈现显著下降趋势(P<0.05), 造成上述现象的
原因主要是千粒重随播期的推迟而显著下降。2010
年, 不同播期处理间产量差异并不显著, 是由每平
米穗数和千粒重随播期变化的规律相反所造成。而
试验中各处理田间管理措施基本一致, 导致产量与
播期的关系在两年间的表现不相同, 与年际、处理
间气象条件的差异有关。试验通过分期播种的手段,
改变了玉米各生育阶段的气象条件, 可以认为不同
播期处理下玉米产量性状的差异是由气象因子变化
引起的。
将产量与产量构成因素作线性拟合, 回归方程
为 y = 36.5x1+15.4x2+1400.7x3–18776.2, F=7.462*
(P<0.05)方程达显著水平, 其中 x1为千粒重, x2为穗
粒数 , x3 为穗数 , x1、x3 回归系数达到显著水平
(P<0.05)。通径分析结果显示 , 直接效应为穗数
(0.728)>粒重(0.724)>穗粒数(0.473)。间接效益对产
量的贡献为千粒重 (0.625)>穗粒数 (0.591)>穗数
(0.159)。分析发现, 穗数及千粒重的增加均可显著
增加产量, 但由于穗数的提高降低了千粒重和穗粒
数, 使穗数对产量的贡献降低。在本试验条件下, 对
产量的贡献为千粒重>穗粒数>穗数。
2.3 不同阶段气象因子与产量性状的偏相关分
析
根据各播期试验生育进程, 截取不同生育阶段
的逐日气象数据计算各阶段日均气象因子分别与产
量性状进行相关分析。由于不同阶段多个气象因子
与产量性状间的关系是非确定性的, 研究两者间多
变量相互效应需采用偏相关分析, 结果见表 4。表中
略去与各产量性状均没有显著关系的阶段或气象因
子。
分析表 4 结果发现, 作用于穗粒数的阶段气象
因子较多, 可归结为光、温、水的影响。在生育前
期, 苗期气温日较差及营养生长阶段的有效降水均

第 5期 明 博等: 黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响 923


表 2 不同播期玉米各生育阶段气象因子变化
Table 2 Meteorological factors of different growth stage under different sowing dates
生育阶段
Growth stage
日均
温
ADT
(℃)
日均最
高温
DTmax
(℃)
日均最
低温
DTmin
(℃)
日均
生长度
GDD
(℃)
气温
日较差
ADTR
(℃)
日均有效
降水量
ADEP
(mm)
日均
风速
ADWV
(m s−1)
日均最大
风速
DWVmax
(m s−1)
日均相对
湿度
ADRH
(%)
日照
时数
ADSD
(h)
Mean 23.3 29.3 17.6 13.3 11.7 5.2 2.2 4.4 52.2 9.3 出苗阶段
ES CV (%) 16.1 12.9 23.5 27.3 6.0 151.5 19.1 21.7 7.8 10.1
Mean 25.1 30.9 19.6 15.0 11.3 3.4 2.2 4.2 54.9 9.6 苗期阶段
SS CV (%) 9.5 7.6 14.0 15.2 11.2 91.3 15.2 17.3 16.9 11.8
Mean 27.2 32.4 22.5 17.2 9.9 4.6 2.0 3.9 63.3 8.7 穗期阶段
SFS CV (%) 3.6 3.7 5.2 4.8 16.0 63.2 20.2 20.5 18.1 20.6
Mean 27.7 32.6 23.2 17.6 9.3 4.4 1.9 3.7 65.5 8.5 抽雄前 10 d
ETS CV (%) 5.0 5.2 5.1 5.9 16.1 83.4 23.5 22.9 19.1 25.3
Mean 27.2 32.0 22.9 17.2 9.0 4.8 1.8 3.6 67.9 8.1 花期阶段
AS CV (%) 6.8 6.9 5.1 7.8 14.4 72.9 26.6 27.5 18.1 29.5
Mean 26.6 31.1 22.7 16.8 8.5 4.4 1.7 3.5 71.9 7.3 吐丝后 10 d
ESD CV (%) 7.2 6.4 7.9 10.2 13.8 61.0 22.9 22.3 12.7 25.7
Mean 27.2 32.0 22.9 17.2 9.0 4.8 1.8 3.6 67.9 8.1 花粒期阶段
ARS CV (%) 6.8 6.9 5.1 7.8 14.4 72.9 26.6 27.5 18.1 29.5
Mean 26.0 31.5 20.9 15.9 10.6 4.0 2.1 4.1 59.2 9.1 营养生长阶段
VGP CV (%) 5.3 3.7 9.3 8.9 12.4 41.3 15.2 15.9 15.8 12.6
Mean 24.7 29.9 20.3 14.9 9.6 4.3 1.8 3.6 66.7 7.9 熟期阶段
ERP CV (%) 2.7 2.4 3.2 3.8 6.2 16.1 9.9 12.7 7.1 8.6
Mean 24.6 29.8 20.1 14.8 9.7 4.3 1.8 3.7 65.9 8.0 全生育阶段
WGP CV (%) 2.1 1.7 3.1 3.0 6.0 16.7 9.4 12.0 7.0 7.9
ADT: average daily temperature; DTmax: max daily temperature; DTmin: min daily temperature; GDD: growing degree day; ADTR: av-
erage daily temperature range; ADEP: average daily effective precipitation; ADWV: average daily wind velocity; DWVmax: max daily wind
velocity; ADRH: average daily relative humidity; ADSD: average daily sunshine duration; ES: emergence stage; SS: seedling stage; SFS:
spike formation stage; ETS: early tasseling stage (10 days before tasseling); AS: anthesis stage; ESD: early in seed development (10 days
after anthesis); ARS: anthesis to ripening stage; VGP: vegetative growth period; ERP: emergence to ripening period; WGP: whole growth
period; CV: coefficient of variation.

表 3 不同播期产量性状的变化
Table 3 Grain yields and yield components of maize under different sowing date
处理
Treatment
产量
Yield (kg hm−2)
每平米穗数
Ear number (m−2)
穗粒数
Kernels per ear
千粒重
1000-kernel weight (g)
2009
D1 13636 a 7.75 a 488 a 360 a
D2 14269 a 8.10 a 492 a 358 a
D3 12325 b 7.31 b 481 ab 351 a
D4 12349 b 7.22 b 509 a 336 b
D5 11339 c 7.89 a 451 b 319 c
2010
D6 11509 a 8.68 a 444 ab 315 b
D7 11164 a 7.95 ab 426 b 335 ab
D8 11301 a 7.33 b 446 a 354 a
同一年份每列相同字母表示差异不显著(P<0.05)。
Values within each column and year followed by the same letter are not significantly different at P<0.05.

924 作 物 学 报 第 39卷

表 4 不同阶段气象因子与产量性状的偏相关关系
Table 4 Partial correlation relationships between meteorological factors at different stages and yields
生育阶段
Growth stage
日均最高温
DTmax
日均最低温
DTmin
气温日较差
ADTR
日均有效降
水量 ADEP
日均风速
ADWV
日均最大风
速 DWVmax
日均相对湿
度 ADRH
日照时
数ADSD
苗期阶段 SS –E Y/K/W –E W
穗期阶段 SFS –Y
抽雄前 10 d ETS –K Y/K
吐丝后 10 d ESD K
花粒期阶段 ARS –K
营养生长阶段 VGP –E Y K/W W
熟期阶段 ERP K/W
全生育阶段 WGP K
Y: 产量, E: 每平米穗数, K: 穗粒数, W: 千粒重。表中小写字母表示偏相关显著(P<0.05), 大写字母表示偏相关极显著(P<0.01),
“-”代表负相关关系。其他缩写同表 2。
Y: yield; E: ear number; K: kernel number per ear; W: 1000-kernel weight. The upper- and lowercase letters indicate significant corre-
lations at 1% (capital letter) and 5% (lowercase letter) probability levels, respectively. “−” represents the negative correlation. Other abbre-
viations are the same as those given in Table 2.

极显著地影响穗粒数的形成; 在抽雄前 10 d, 日照
时数与日均最高温对穗粒数有显著的影响, 日照时
数的作用大于日均最高温的作用, 达到极显著水平,
日均最高温则呈现负相关; 在生育后期, 吐丝后 10
d 的日均最低温与穗粒数呈显著正相关, 而花期阶
段日均最大风速与穗粒数呈显著负相关。全生育期
的穗粒数与日均有效降水呈极显著相关。说明在雨
养条件下, 降水量是决定该地区穗粒数的首要气象
因子。
对收获穗数的分析发现, 苗期日均最低温、日
均最大风速及营养生长阶段日均最高温与每平方米
穗数呈显著负相关。其中, 苗期最大风速的作用大
于日均最低温的作用 , 且最大风速达到极显著水
平。根据测产数据分析, 空秆率多重比较结果与穗
数的规律相一致。因此, 相同密度下收获穗数差异,
排除试验误差及不同年份种子质量差异等因素的影
响, 主要原因是空秆率提高。将空秆率与各阶段气
象因素进行相关分析, 各因素均未达到显著水平。
结果显示, 千粒重多与抽雄前各阶段的气象因子关
系密切。其中苗期阶段气温日较差与千粒重呈极显
著相关、相对湿度与千粒重显著相关; 从营养生长
阶段分析, 日均有效降水量与日均风速共同作用于
千粒重, 且两者与千粒重的偏相关关系皆达到极显
著水平, 以偏相关系数比较, 风速的作用大于降水
量。
与千粒重分析结果相似, 与产量关系密切的气
象因子也主要分布在营养生长阶段, 偏相关分析结
果达到显著水平的关系有苗期阶段气温日较差、穗
期阶段相对湿度以及营养生长阶段的气温日较差 ;
在抽雄前 10 d, 日照时数在影响穗粒数的同时, 与
产量亦极显著相关。
3 讨论
在一定的生态环境中, 播期是调节玉米生育期
内气象因子的重要手段, 适宜的播期是实现作物高
产的必要条件。产量性状与播期调整并非简单相关,
适宜播期的确定需要综合考虑地区气候特征及玉米
生长发育的生理机制。由于气候条件的时空特异性,
播期和地区的变化可能会产生以下两种情况, 其一,
地区气候资源能够满足某些生长发育阶段关键气象
因子的需求 , 使其与产量性状的关系变得不密切 ;
其二, 某些阶段的气象因子可能会比较缺乏, 凸显
为该地区产量提升的限制因素。本试验研究表明 ,
播期对玉米产量的影响显著。在试验设定的密度条
件下, 对产量的贡献是千粒重>穗粒数>穗数。在试
验设定的较高密度条件下, 维持一个合理的收获穗
数, 提高千粒重和穗粒数是增产的合理途径。通过
分析不同播期各阶段气象因子与产量性状关系的变
化, 尤其是影响千粒重和穗粒数的气象因子, 是寻
找该地区关键生育阶段气象限制因子的重点。
温度是影响玉米生长发育的重要生态因子, 通
过影响作物生育期, 进而影响光有效辐射截获率和
生长发育, 最终影响玉米产量[24]。李向岭等[25]研究
认为, 黄淮海区域夏玉米适量增加吐丝后有效积温
和平均温度, 可使玉米叶片后期早衰速度减慢, 平
均叶面积指数相应地增加。而平均叶面积指数是决
定籽粒产量提高的重要因子, 必须作为优先条件来
考虑。肖荷霞等[2]研究认为, 黑龙港流域生态环境条
第 5期 明 博等: 黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响 925


件下影响夏玉米产量最重要的是粒重, 其作用约为
穗粒数的 2 倍。但灌浆期间的高温影响了粒重的增
加。刘淑云等[6]研究表明, 粒重与气温日较差呈显著
正相关, 气温日较差每增加 1℃, 玉米千粒重提高
20~25 g左右。本研究表明, 随着播期的推迟, 生育
前期所处的温度环境逐渐升高, 营养生长阶段时间
缩短, 而籽粒灌浆时间并没有明显变化。苗期日均
最低温、营养生长阶段日均最高温与收获穗数呈显
著负相关, 穗期阶段的日均最低温与空秆率呈正相
关。说明穗分化过程受温度因子的作用, 较短的穗
分化时间提高了空秆率, 最终影响收获穗数。而温
度因子中日均温、日均最高温、日均最低温、日均
生长度等与产量的相关均不显著, 表明该地区温度
条件能够满足生育期内的需求, 温度因子并非产量
提升的关键限制因素。该地区生育后期具有良好的
光热资源, 可以通过晚收等措施延长籽粒灌浆时间
提升千粒重, 来实现增产的目标。
研究表明穗粒数是产量构成三因素中变幅最大
的, 也是受环境条件影响波动较大的因子[26]。雌穗
分化小花、小花受精以及受精小花发育形成籽粒并
灌浆充盈等过程都对穗粒数起决定作用。李潮海等
[3]研究认为超高产栽培条件下夏玉米穗粒数对超高
产的贡献大于穗数和粒重。抽雄散粉期、籽粒形成
期和苗期的降水量对穗粒数有负效应, 而抽雄散粉
期的日照时数对穗粒数有正效应。阎忠敏等[27]研究
认为, 物质供应是决定玉米籽粒发育方向的重要影
响因素, 穗粒数与九叶展、十二叶展和吐丝期生物
量以及吐丝后 30 d内的干物质增量等关系密切。刘
明等[20]研究表明, 降雨是影响华北平原春玉米生长
发育和产量的最重要气象因子, 主要是通过对穗粒
数的调节来影响产量。开花期降雨所带来的低温寡
照影响玉米的受精授粉与结实, 拔节至大喇叭口期
降雨通过调节叶面积大小影响作物干物质积累, 进
而影响籽粒的发育。本研究表明穗粒数与多阶段气
象因子关系密切, 苗期气温日较差、全生育期有效
降水量及抽雄前 10 d日照时数等均与穗粒数存在极
显著正效应。营养生长期有效降水量与穗粒数的相
关, 同千粒重一样, 均达到极显著水平。通过多年气
象资料分析, 该地区存在阶段性雨量分配不均的现
象, 易形成干旱胁迫, 影响穗粒数及千粒重的增长。
生产中应注重苗期和穗期阶段的干物质积累, 来保
证籽粒形成阶段的物质需求。同时, 还应注意拔节
至大喇叭口阶段少雨和抽雄散粉时期降水对穗粒
数、千粒重以至产量造成的影响。适当提早播期, 是
解决上述问题的可能途径。
弱光胁迫使营养器官和生殖器官发育受到限制,
光合性能变差, 光合生产能力降低, 结实性下降[28]。
张吉旺等[29]研究表明, 穗期遮阴对玉米的穗分化、
花丝数和雄穗分枝数造成显著影响, 抑制玉米叶面
积、株高和茎节的生长, 以致减产。本研究表明, 穗
期相对湿度与产量显著负相关, 相对湿度则与阴晴
程度、日照时数等气象因子密切联系。黑龙港流域
地区 7月至 8月存在的高温、高湿、气温日较差小、
低日照时数、低太阳辐射强度的气候特征会对玉米
正常的光合作用产生障碍, 有可能导致高温寡照胁
迫, 造成减产。今后应加强该地区弱光胁迫的研究,
为解决生产中遇到的相应问题提供理论基础。其次,
营养生长阶段气温日较差与产量相关显著, 可能是
由于较大的气温日较差利于提高玉米平均净同化率,
促进干物质积累, 为后期籽粒形成提供良好的物质
基础。上述气象因子与产量性状的关系, 说明该地
区生育前期可能存在“源不足”的状况, 应加强该
阶段的田间管理, 促生长以达到“强源扩库”的目
的。
本研究受试验年份、气象数据获取以及试验点
的限制, 对分析地区气象条件会受到一定影响。同
时, 关于气象条件对产量影响的研究, 应结合干物
质积累动态、叶面积变化等方面的数据从生理角度
找出其生物学依据。后续研究将结合该地区多年试
验数据, 更加深入地分析产量提升过程中的气象限
制因子。
4 结论
该地区温度条件能够满足春播或夏播玉米生育
后期的需求。在试验设定的密度条件及栽培管理水
平下, 产量提升主要受千粒重的制约, 穗粒数次之,
这些制约与当地的气象因子关系密切。根据当地习
惯播种时间(6 月中上旬)推断, 7 月至 8 月间高温、
寡照、气温日较差小等因素不利于玉米营养生长阶
段的干物质积累, 7月下旬高温多雨、阶段性干旱则
不利于穗粒数和千粒重的提高。生产中可适当早播
晚收, 选用适宜的中晚熟品种, 既可避开生育前期
及籽粒形成阶段不利气象因子的影响, 又可延长籽
粒灌浆时间, 充分利用该地区生育后期丰富的光热
资源。

致谢: 中国气象科学数据共享服务网平台提供本研
926 作 物 学 报 第 39卷

究气象数据。
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