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干旱已成为世界范围内限制玉米产量的最主要因素,因此研究干旱对玉米生长发育及产量的影响,对于世界各国粮食安全来说具有举足轻重的意义,尤其是针对不同程度干旱对玉米生长发育及产量影响评估方面的研究,是目前研究干旱对玉米产量影响的关键问题。由于在不同生育期遭受不同程度干旱对玉米产量的影响不同,所以通过田间控水试验,因受到人力、物力的限制,无法获取在不同生育期遭受不同程度干旱时,玉米生长发育及产量的指标。因此采用作物生长模拟模型的方法,动态模拟作物生理生态过程,已成为农业气象研究的重要工具之一。 本文采用WOFOST模型,以山东省夏津为例,通过设计不同水分控制情景,重旱(土壤相对湿度<40%)、轻旱(土壤相对湿度40%~60%)、CK(土壤相对湿度>60%)),细致地模拟了不同生育期遭受不同水平水分胁迫下玉米产量的定量指标。结果表明:夏玉米单一生育期遭遇干旱胁迫干旱时,重旱减产严重,轻旱影响较小甚至是无影响,其中在三叶期遭遇重旱时减产最多,出苗、七叶、拔节期遭遇重旱时影响次之;两个生育期遭遇干旱胁迫时,出苗/三叶期遭遇重旱时,减产最严重,其它两个生育期遭遇干旱肋迫时,影响略小,有的情景则是无影响;以拔节期和抽雄期为界线,划分为三个生育阶段,无论是单一阶段遭遇重旱、轻旱,或是连续两个生育阶段遭遇干旱胁迫时,结果均得出在出苗~拔节期遭遇干旱胁迫时,减产最严重,或是连续两个生育阶段组合时,只要是有出苗~拔节期遭遇干旱肋、迫的情况,减产均比较严重;以抽雄期为界线划分为两个生育阶段,抽雄期前遭遇重旱时减产严重,抽雄期后遭遇重旱时几乎无影响。其中: (1)夏玉米在单一生育期遭遇干旱胁迫时,在三叶期遭遇重旱时,与CK相比减产最严重,其鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重平均减产4%~7%左右;在出苗、七叶、拔节期遭遇重旱时影响次之;而在其他生育期遭遇重旱时,与CK相比影响较小,甚至是无影响。夏玉米在各生育期遭遇轻旱时,对其各个指标不产生任何影响。 (2)夏玉米在两个生育期分别遭遇重旱、轻旱时,分析发现夏玉米在出苗/三叶期遭遇重旱时,减产最严重,其鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重的潜在产量减产平均在30%左右;在拔节/抽雄期、三叶/乳熟期、三叶/成熟期、三叶/抽雄期、三叶/拔节期、三叶/七叶期、七叶/拔节期分别遭遇重旱时,影响次之;在其他两个生育期遭遇重旱时,影响极小。 (3)以拔节期和抽雄期为界线,划分为三个生育阶段,其中不同生育阶段遭遇重旱时,在出苗~拔节期遭遇重旱减产最为严重,拔节~抽雄期遭遇重旱时影响次之;而在抽雄~成熟期遭遇重旱时,影响相对最小;轻旱情景下,仅在出苗~拔节期遭遇轻旱时,对其各个指标会产生影响;而其他时期遭遇轻旱时,对其各个指标不产生任何影响。 同一生育阶段分别遭遇重旱和轻旱时,夏玉米在出苗~拔节期分别遭遇重旱和轻旱时,与CK相比,两两之间均有极显著差异,在出苗~拔节期遭遇重旱时,减产最严重;在拔节~抽雄期分别遭遇重旱和轻旱时,影响次之,CK与轻旱无差异,两者均与重旱有极显著差异;在抽雄~成熟期分别遭遇重旱和轻旱时,影响极小,多数指标与CK相比均无差异。 (4)夏玉米在出苗~拔节期/抽雄~成熟期连续重旱时,其鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重的潜在产量与CK相比减产最多;在出苗~拔节期/拔节~抽雄期连续重旱时,其鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重的潜在产量减产次之;而在拔节~抽雄期/抽雄~成熟期连续重旱时减产最小。 在出苗~拔节期/拔节~抽雄期、出苗~拔节期/抽雄~成熟期遭遇轻旱时,影响较小,其鲜叶干重、鲜茎干重、营养器官干重、地上物质总重的潜在产量减产均在1%以下。 在出苗~拔节期遭遇重旱,拔节~抽雄期或抽雄~成熟期遭遇轻旱时,减产最严重;其次是在拔节~抽雄期遭遇重旱,出苗~拔节期或抽雄~成熟期遭遇轻旱;最后是在抽雄~成熟期遭遇重旱,出苗~拔节期或拔节~抽雄期遭遇轻旱。 (5)夏玉米在抽雄期前遭遇重旱时,减产最为严重;抽雄期后分别遭遇重旱时几乎不产生影响。