气象因子对汉南区鲜食玉米产量的影响

汉南区作为 " 中国甜玉米之乡 "，是全国最早种植甜玉米的地区之一，也是全国鲜食甜玉米综合生产标准化示范区。本区鲜食玉米种植历史悠久，种植面积约 6 万亩，年产量 6 万吨左右，主产区在邓南街、湘口街、东荆街，鲜食玉米产业已成为当地农业经济的重要支柱。随着现代农业的发展，准确掌握气象因子对鲜食玉米产量的影响规律，对于提高农业生产效率、优化种植结构具有重要意义。

气象条件是影响作物生长发育和产量形成的重要因素。温度、降水等气象要素通过影响作物的生理生化过程，进而影响最终产量。国内外学者在玉米气象产量预报方面进行了大量研究。曹士亮等 [1] 分析了玉米不同生长阶段积温、降雨量与产量的相关性；杜丙义等 [2] 研究了温度与降水条件对玉米生长发育的影响。但现有研究多集中于单一气象因素或单个生长期的影响分析，缺乏多因素、多生长期级对不同品种玉米的综合研究。

本研究旨在通过分析汉南区近 10 年鲜食玉米产量与多个生长期气象因子的关系，识别影响产量的关键气象因子，分析汉南区玉米种植类型的转型趋势， 为当地鲜食玉米生产提供科学指导。

1 资料与方法

1.1 研究资料

资料来源于纱帽区域气象观测站 2015-2024 年逐日观测资料，包括气温、降水等要素。鲜食玉米产量数据和生长期资料来源于武汉经开区农业局。

1.2 数据处理

依据汉南区鲜食玉米生长发育规律，将 5 个生长期分别设定为播种 - 出苗期 2 月 15-25 日，出苗 - 拔节期 2 月 25 日 -3 月 15 日，拔节 -吐丝期 3 月 15 日 -4 月 15 日，吐丝 - 灌浆期 4 月 15 日 -5 月 5 日，灌浆 -采收期5 月5 日至6 月5 日。

根据鲜食玉米生长发育特点和产量形成机理，每个生长期选取 6个气象因子：平均气温、降水量、平均相对湿度、极端高温（ >35% ）天数、气温日较差、有效积温。共计30 个指标，建立气象因子数据库。

根据 2015-2024 年汉南区玉米测产表格数据，累计统计品种 88个品种，结合各年份测产数据的种植频率、产量表现、性状稳定性，分析汉南区玉米种植类型的转型趋势。

1.3 研究方法

1.3.1 灰色关联度分析

采用 DPS 数据处理系统，计算各气象因子与鲜食玉米产量的灰色关联度 [3]。为消除品种差异对分析气象因子造成的干扰，本研究以每年所有参试品种的平均亩产作为代表该年份产量水平的因变量（Y），以 30 个气象因子序列为比较序列（Xi）。计算各气象因子与产量序列之间的灰色关联度（Y i），依据关联度大小排序，识别关键影响因子，计算步骤如下：

设历年鲜食玉米产量序列为参考序列 Y，包含 n 个年份（本研究 n=10 ）的观测值，即： Y={Y（1），Y（2）…Y（k）…Y（n）} ，其中，Y（k） 表示第 k 年（ k=1，2^…10 ）的鲜食玉米产量（单位：kg / 亩）。

设 30 个气象因子序列为比较序列 Xi （ i=1，2，…，36 ），每个因子均包含 n=10 个年份的观测值，即： Xi={Xi（1），Xi（2）…Xi（k）...Xi（n）} ，其中，Xi（k） 表示第 i 个气象因子在第 k 年的观测值。计算关联度：

γi=n1 ∑ k=1nξi（k）

γ i：第 i 个气象因子与产量的灰色关联度，取值范围为 [0，1]，值越大表示该因子对产量的影响越大；

n：年份数，本研究 n=10 ；

：第 i 个气象因子在 Π_n 个年份的关联系数之和。

1.3.2 相关性分析

对灰色关联度分析筛选出的关联度较高的关键因子，进一步采用 Pearson 相关性分析，量化它们与产量之间的线性相关方向和显著性水平 [4]。使用 SPSS 26.0 软件完成，显著性水平设置为 P<0.05 和P<0.01 。

2 结果与分析

2.1 汉南区鲜食玉米产量的年际变化

2015-2024 年汉南区鲜食玉米年平均产量总体呈波动上升趋势，尤其是 2022-2024 年试验中各类型玉米产量均有显著提高。具体表现为：2016-2019 年各类型玉米产量相对稳定，平均在 250-300KG/ 亩，2022 年产量大幅提升，平均达到 687.6KG/ 亩，较前期增长约140% 。 其中，甜玉米产量表现稳定，平均产量 363.0KG/ 亩，高产品种泰甜 5 号和夏美甜 263 表现突出，品种选择多样，占试验品种总数的 41.7% 。穗长普遍在 _19-21cm 之间，穗行数较多，多数品种在14-17 行，秃尖长度较短，有利于商品性；糯玉米 2022 年高产品种天贵糯932 产量达 748.44KG/ 亩，为所有品种最高，行粒数较多，多数品种在 35-40 粒，株高普遍较低，多在 180-220cm 之间，穗位高度适中，利于抗倒伏，但产量年际波动较大，从120-748.44KG/ 亩不等；甜糯杂交型综合了甜玉米和糯玉米的特点，平均产量最高，达 405.9KG/ 亩，佳彩甜糯 386 在历年表现较优异，虽然产量稳定性好，波动较小，但整体品种数量较少，仅占试验品种的 8.3% 。

2.2 基于灰色关联度的气象因子影响分析

对 30 个气象因子与产量的灰色关联度进行计算并排序，表 1 列出了关联度排名前 10 的关键因子。结果表明，吐丝 - 灌浆期（T4）的平均气温与产量的关联度最高（ γ=0.89 ），其次是灌浆- 采收期（T5）的平均相对湿度（ γ=0.82 ）和吐丝- 灌浆期（T4）的有效积温（ γ=0.80 ）。前 10 名因子主要集中在 T3、T4、T5 这三个时期，尤其是 T4 期，有5 个因子进入前 10，说明吐丝至灌浆期是汉南区鲜食玉米产量形成的气象敏感期。

表1 气象因子与夏玉米单产产量灰色关联度

2.3 关键气象因子与产量的相关性分析

为进一步明确关键因子与产量的关系，选取灰色关联度前十的因子进行Pearson 相关性分析。结果显示：

T4 期平均气温与产量呈极显著正相关（ r=0.82 ， P<0.01 ），表明此期适当高温有利于光合产物积累和籽粒灌浆。

T3 期有效积温与产量呈显著正相关（ r=0.71 ， P<0.05 ），充足的有效积温为玉米生长发育提供足够的热量条件，促进玉米各生育阶段的顺利进行，进而提高产量。

T4 期极端高温天数与产量呈显著负相关（ _{r=-0.75，P<0.05} ），说明此期若出现持续极端高温，会加剧呼吸消耗，抑制灌浆，导致秃尖、秕粒，从而造成减产。

T3 期气温日较差与产量呈显著正相关（ r=0.72 ， P<0.05 ），较大的气温日较差有利于玉米体内干物质的积累，促进玉米生长发育。

T5 期平均相对湿度与产量的相关性未达到显著水平（ P>0.05 ），但其作用不容忽视，需结合其他因子综合考量。

2.4 汉南区鲜食玉米品种种植转型趋势分析

对 2015-2024 年 88 个品种的种植频率和产量表现进行分析。按玉米品种名称关键词及特性统一划分 3 类：甜玉米（农甜 88、水果型甜玉米等）；糯玉米（万糯 2000、花糯 11 号等）。甜糯杂交型（彩甜糯 6 号、双色脆玉等）。

2016 年，甜玉米、糯玉米和甜糯杂交玉米的种植频率均为33.33% ，呈现三足鼎立的态势。2017-2018 年，甜糯杂交玉米的种植频率有所上升，在 2018 年达到 52.38% ，成为占比最高的品种类型，而甜玉米和糯玉米的种植频率则相对下降。2019 年，甜玉米和糯玉米的种植频率均上升至 42.86% ，甜糯杂交玉米的种植频率大幅下降至 14.28% 。2021 年，糯玉米的种植频率达到峰值 51.85% ，甜玉米降至 18.52% ，甜糯杂交玉米占比为 29.63% 。2022 年，甜玉米的种植频率回升至 40% ，糯玉米占比为 35% ，甜糯杂交玉米占比为 25% 。到了 2024 年，甜玉米的种植频率达到 100% ，糯玉米和甜糯杂交玉米均未出现，汉南区鲜食玉米品种结构发生了明显转型。

3 结论与讨论

本研究通过灰色关联度分析和相关性分析，系统研究了气象因子对汉南区鲜食玉米产量的影响。结果表明：

（1）吐丝 - 灌浆期的平均气温 （ γ=0.89 ， r=0.82 ） 是影响产量最关键的气象因子，研究确认吐丝- 灌浆期（4 月15 日-5 月5 日） 是汉南区鲜食玉米产量形成的气象敏感期，该时期适宜的气温 （24-28^∘C ） 和充足的有效积温 （400-450^∘C⋅d） 对产量形成至关重要。

（2）在气候变化背景下，汉南区鲜食玉米品种结构呈现明显转型趋势，从 2016 年三种类型均衡分布，逐步向以超甜型和加强甜型甜玉米为主导的格局转变，这既反映了市场需求变化，也体现了对气候条件适应性的选择。

基于研究结果，建议：

（1）选择在关键生育期具有较强抗逆性的品种，如泰甜 5 号、夏美甜263 等甜玉米品种；

（2）根据气象敏感期分析结果，合理调整播种期，使关键生育期避开不利气象条件；

（3）针对关键气象因子影响，采取相应的田间管理措施；

（4）针对关键气象敏感期和关键气象因子制作相关气象服务产品。

参考文献

[1] 曹士亮，于芳兰，王成波等. 降水量与积温对玉米气象产量影响的综合分析 [J]. 作物杂志，2009 （3）：62-65.

[2] 杜丙义，李建民，贾萍等。温度与降水条件对玉米生长发育的影响 [J]. 现代农业科技，2016 （20）：221-223.

[3] 张绍良，张国良。灰色关联度计算方法比较及其存在的问题分析 [J]. 系统工程，1996 （3）.

[4] 张建勇，高冉，胡骏等。灰色关联度和 Pearson 相关系数的应用比较 [J]. 赤峰学院学报 （ 自然科学版 ）， 2014， 30 （11）： 1-2.

作者简介 ：陈蕾蕾；性别：女；出生年月：1993.02；籍贯：湖北武汉；民族：汉族；最高学历：本科；目前职称：工程师；研究方向：农业气象