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第12章 农业生产气象(2)

②黄淮平原春、夏播玉米区。是我国种植玉米面积最大的区域。大于10℃日数为200~240天左右,大于10℃积温在4000~4600℃左右,年降水量400~900毫米,主要集中在夏季。因降水季节分配不均匀,有春旱、夏涝及秋旱现象。日照充足,年日照时数为2400~2800小时左右,以一年二熟的夏玉米为主要形式。北部尚有二年三熟的春、夏玉米种植。

③西南山地丘陵玉米区。4~10月平均气温均在15℃以上,10℃以上日数250天以上,高山区150天以上。年降水量在1000毫米以上,分布均匀。玉米主要分布在山区、丘陵地。

④南方丘陵玉米区。3~10月平均气温在20℃以上,10℃以上日数250天以上,年降水量一般在1000毫米以上,夏涝秋旱。以秋播玉米较多。海南岛部分地区有冬播玉米。

⑤西北内陆灌溉玉米区。本区生育期125~180天。大于10℃积温大部地区在2000℃~4000℃之间。年降水量不足150~300毫米,干旱少雨。主要以一年一熟春玉米为主。另外,西藏东南海拔较低的温暖河谷地区以及青海东部农业区部分地区(如民和、循化、贵德、西宁等地),5~9月平均气温10℃以上,10℃以上日数120~140天以上,大于10℃积温1900℃以上,为一年一熟的早熟或极早熟春玉米区。

二、生长发育与气象

(一)温度

玉米为喜温作物,生育期间生物学零度为10℃。种子在6℃~7℃开始发芽,但极缓慢,并易感菌霉烂。10℃~12℃发芽正常。最适发芽温度为25℃~28℃。种子由播种到出苗的间隔时间与温度关系密切、10℃~12℃需18~20天出苗,15℃~18℃需8~10天出苗,大于20℃时5~6天即可出苗。玉米在18℃以上幼苗生长较快,30℃~32℃时最快。抽穗开花时期适宜温度为25℃~28℃,气温低于18℃或高于38℃不开花,当气温高于30℃,空气湿度小于60%开花甚少,气温高于32℃(有的品种在35℃以上)花粉粒1~2小时即丧失生活力。在籽粒灌浆、成熟时期要求日平均温度保持在20℃~24℃,有利于有机物质合成和向果穗子粒运转。籽粒成熟期日平均气温超过25℃或低于16℃均影响酶活动,不利养分积累和运转,日平均气温13℃左右玉米灌浆仍可很缓慢进行。成熟后期遇-3℃低温,易使含水量高的子粒丧失发芽力。夏玉米出现叶片数与其间积温有极显著的幂函数关系,在籽粒灌浆过程中,子粒增重与积温呈指数曲线关系。全生育期间平均气温在20℃以下时,每降低0.5℃,玉米达到成熟时生育期要延长10~20天。我国玉米品种对热量的要求见表1。同一品种玉米套种后,其生育期比平作玉米要长3~6天所需积温相应约多50℃~100℃。

不同熟性玉米对热量的要求

品种早熟中早熟中熟中晚熟晚熟

生长期/dI≥10℃85~952000~300095~1052300~2500105~1202500~2800120~1302800~3000〉130〉3000

(二)水分

玉米是一种水分利用效率较高的作物,蒸腾系数约为250~350,相对需水量低于麦、棉等作物。玉米是高秆作物,全生育期又处在高温时期,需水较多。总耗水量早熟种约为300~400毫米,中熟品种约500~800毫米。玉米全生育期需水量因地域、品种、栽培条件不同而异。根系活动以田间持水量60~80%为适宜。适宜生长的年降水量为500~1000毫米。但生育期内至少要有250毫米,且分布均匀。

玉米苗期较耐干旱,拔节、抽穗、开花期需水最多,后期偏少。由拔节到灌浆约占全生育期需水量的50%,抽穗前10天至开花后20天是对水分敏感的临界期,特别是吐丝期和散粉期更为敏感。此时期平均每昼夜耗水6~8毫米,土壤水分不足,会严重影响产量。苗期和成熟后期,缺水对产量影响较小。

在干旱条件卡,玉米适时灌水可加快发育速度,有利于物质向生殖器官运输,加速子粒灌浆过程,可提早5~6天成熟。产量亦随水分供应量增加而提高,水分利用率也随之提高。

水分供应与玉米产量关系

水分供应mm五年平均产量kg/hm2水分利用率kg/mm〈444445~505506~569570~632〉632288430104872568759756.56.49.19.59.5

(三)光照

玉米为短日性植物,一般早熟种不如晚熟种对日照长短反应敏感,日照时间过长能延长玉米的正常发育和成熟。玉米光饱和点为7~8万勒克斯(单株),光补偿点为1500勒克斯(群体)。自然光范围内,玉米群体达不到光饱和点。CO2补偿点为4~6ppm。玉米为C4作物,在低光照度;低CO2浓度下仍可继续光合作用,单叶最大光合效率为60~80毫克CO2·分米-2·时-1。光合作用的最适温度是30℃~40℃,20℃以下光合作用急速下降。玉米籽粒干物质累积过程中,至少需要3.0~3.7万勒克斯,才能满足要求。同时,在相同的太阳能辐射条件下,光合速率随日长增加而增加,太阳辐射对产量影响较大,尤其在籽粒灌浆阶段对产量形成更为重要。作物下层增加反射光,可增加籽粒产量,切除玉米顶部遮荫的雄花可提高籽粒产量4%~12%。

玉米的温度-光合曲线

光质对玉米也有影响。在相同光照度下,红光的光合效率高,但在蓝光和白光下,玉米雌穗发育最快,在红光下迟缓。雄穗在绿光下生长发育减慢,在红光下不减慢。全天接受直射光在6小时左右,则雌穗发育受影响。光质也影响玉米的光合作用和物质形成。在红光下光合强度最大,植株生产效率(干物质量)高,合成碳水化合物多。在蓝紫光下光合强度较弱,但合成蛋白质多。

在生殖生长和籽粒灌浆期的水分供应、光周期、夜间温度和灌浆期的太阳辐射是影响玉米产量的四个重要气候参数。玉米大田实际产量与太阳辐射、夜间温度、日照长度关系密切,其关系式为:Y=-9848.98-1.463R-27.829T十17.787D式中Y为玉米产量,(公斤/公顷);R为太阳辐射(焦·厘米-2·日-1);T为夜间温度(°F);D为日照长度(分)。

三、生产与气象

播种期适宜播种期与气候条件关系密切,要考虑生育期总热量和各生育阶段的农业气象条件。此外,华北地区春玉米播种期还要考虑玉米水分临界期与雨季的配合问题。东北、西北地区还需注意干粒成熟期的低温危害影响。广东海南岛冬播玉米则要注意避开1~2月的花期低温不实。套种玉米的播种期应考虑小麦、玉米共生期的长短,一般北方地区有25天左右的共生期为宜,南方可略短些。其次要保证麦收时玉米能进入穗分化阶段,否则会影响玉米的产量。同时,还要使玉米生长后期有足够的温度,保证其正常成熟。

低温冷害及旱涝害低温使玉米根系活动降低,根伤流量急剧减少,同时,破坏玉米矿物质营养代谢,降低光合及物质运输能力。苗期遇低温,降低呼吸强度,减少了玉米生长能源。乳熟期受低温影响,玉米鲜样本呼吸强度可从1.492毫克·克-1·小时-1降至0.887毫克·克-1·小时-1。呼吸减弱是造成玉米减产的重要生理原因。冷害的气象原因是气温年际变化大,造成生育期热量不足或秋季降温过早,或两者同时发生,品种选用不当,或播种期过迟危害更为严重。防御措施有:①确定玉米冷害农业气象指标,做好中长期预报,适时播种,北方寒冷地区适时早播。②选用耐冷、早熟、高产杂交品种。欧洲选用抗寒品种,使籽粒用玉米北界达52°N,青饲玉米扩展到55°N,提高了产量。加拿大玉米也向北扩展了150公里。③合理施肥,提高玉米苗期抗寒性,加速玉米生育。

玉米苗期需水少,而不耐涝。在低洼易涝地区的夏季,雨水过多或地表面积水,土壤湿度达田间持水量的90%,夏播玉米幼苗易受涝害。超过90%,幼苗停止生长,甚至死亡。在这些地区,生产上一般采用套种,提前播种。避免夏播幼苗太小,雨季到来易遭涝害。

玉米抽雄前后,若长期无雨,土壤湿度小于10%(壤质土),叶片调萎,持续半个月就遭受“卡脖旱”,造成雄雌穗间隔期长,花期不遇,或雌穗抽不出来,严重时可减产达50%以上。

玉米感温性强,感光性较弱,只要满足生育期对水热的要求,一般可以在不同地区生长,同一品种可春播或夏播。但南方培育的品种感光性强于北方品种,其生育期受温度和日照的双重影响,而北方培育的品种,对日照反应不敏感,生育期主要受温度的影响。因此,由低海拔向高海拔,由南向北引种,生育期延长;反之,生育期缩短。通常,北方培育的品种南引效果好,南方的品种北引常因低温和长日影响,延迟发育,雌雄花期不遇,造成空秆多,果穗小,产量低。

玉米品种的抗性与育种地生育期间的气候条件关系密切。干旱地区培育的品种,一般抗大小斑病及抗涝力差,我国西北地区培育的品种,不适应华北、东北地区的夏季多雨少日照条件。因此,玉米引种必须考虑原产地及引种地的气候条件,并根据农业气候相似原理进行。

(第三节)水稻生产气象

一、基本情况

(一)概念

水稻生产气象是水稻生长发育、产量形成与气象条件之间的相互关系。

(二)分布与气候

凡日平均气温大于10℃的天数在110天以上,大于18℃天数在50天以上的地区,除海拔2600米以上的青藏高原及东北、西北高山地区外,南起海南岛的崖县,北至黑龙江的黑河都可种植水稻。从温度条件看,由南向北年平均气温降低,积温减少,稻作安全生长季节随之缩短。双季稻三熟制在大于10℃积温4800℃~5000℃(北纬30~32度以南地区)可以较大面积种植,南方以籼稻为主。黄河以北为粳稻区,云贵高原水稻气候呈明显立体分布。在海拔1400~2000米之间为籼粳交错带。2000米以上多粳稻,1400米以下多籼稻。从水源来看,秦岭淮河一线以南年降水量大于1000毫米,水稻可大面积种植,北方只能在有灌溉条件的地区种植水稻。

二、生长发育与气象

(一)温度

水稻为喜温作物。生物学零度粳稻为10℃、籼稻12℃,早稻三时期以前,日平均气温低于12℃三天以上易感染绵腐病,出现烂秧、死苗,后季稻秧苗温度高于40℃易受灼伤。日平均气温15℃~17℃以下时,分蘖停止,造成僵苗不发。花粉母细胞减数分裂期(幼小孢子阶段及减数分裂细线期),最低温度低于15℃~17℃,会造成颖花退化,不实粒增加和抽穗延迟。抽穗开花期适宜温度为25℃~32℃(杂交稻25~30℃),当遇连续3天平均气温低于20℃(粳稻)或2~3天低于22℃(籼稻),易形成空壳和瘪谷,但气温在35℃~37℃以上(杂交稻32℃以上)造成结实率下降。灌浆结实期要求日平均气温在23℃~28℃之间,温度低时物质运转减慢,温度高时呼吸消耗增加。温度在13℃~15℃以下灌浆相当缓慢。粳稻比籼稻对低温更有适应性。

水稻对温度条件的要求

时期最低温度/℃(粳型-籼型)适宜温度℃最高温度℃种子发芽幼苗生长移栽分蘖幼穗分化花粉母细胞减数分裂抽穗开花灌浆结实10~1212~1413~1515~1715~1715~1718~2013~15

18~3320~3225~3025~3025~3225~3225~3223~2845403533404035~3735

由于高温条件下水稻光呼吸作用增强。其光合作用适宜温度范围较大,籼稻为25℃~35℃、粳稻为18℃~33℃,当籼稻低于20℃或高于40℃和粳稻低于15℃或高于38℃时,光合作用急剧减弱。稻根呼吸作用随温度升高至32℃时迅速加快,然后缓慢增加,至38℃时达最大值,接着减慢,而稻叶呼吸在20℃~44℃之间随温度升高呈直线增强。低温(尤其霜冻)情况下,光合效率受抑制,稻根吸水减少,导致气孔关闭和叶片枯萎。根呼吸对高温危害的反应比叶片更敏感。

(二)水分

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