邱鹏程，杜永春，常国有

（1鄂尔多斯市农牧业科学研究院，内蒙古 鄂尔多斯 017000；2达拉特旗种子管理站，内蒙古 鄂尔多斯 014300）

0 引言

玉米是重要的粮食、饲料和工业原料，是内蒙古自治区第一大粮食作物[1]，全区玉米播种面积、产量均居中国第三位。2017年内蒙古自治区牛奶和绒毛的产量排名均为中国第一，畜牧业产值占农牧业产值的42.2%，玉米的生产是畜牧业高质量发展的重要保障。玉米生长受到农业气象灾害的影响[2]，干旱[3]、洪涝[4]、倒伏[5]、高温[6]和低温[7]等因素严重影响玉米产量。

曹庆军等[5]对45个定位点的风灾倒伏研究发现，倒伏最高导致玉米减产29.68%，研究结果表明，灌浆期风灾倒伏对产量的影响最大。不同玉米品种抗倒伏差异较大，主要体现在茎秆抗推力和茎粗相关性状，抗倒伏强的玉米品种单株产量比抗倒性弱的品种增加了31.99%，单株产量与茎秆抗推力和茎粗表现为极显著正相关[8]。余弘泳[7]研究东北作物冷害，近30年东北玉米各等级冷害发生年数、区域及频率都呈显著减少趋势，气候变暖背景下，东北玉米冷害减少，但冷害发生仍具不确定性。赵飞龙等[9]研究表明，花期前后高温胁迫对玉米光合有显著影响，导致玉米产量显著下降，不同基因型玉米对高温响应有差异，耐热玉米基因型能够保持较强的根系活力、叶片较高的光合速率和抗氧化能力及籽粒ATP酶活性[10]。干旱胁迫条件下，灌浆期中度和重度的水分胁迫对玉米的形态指标及干物质积累均有显著影响，重度干旱对玉米的产量影响较大，最大减产30.87%[11]。玉米苗期渍涝处理前后，不同阶段的株高变化率均与对照存在显著性差异，三叶期的渍涝持续14天，玉米雄花不再有分枝数，七叶期渍涝持续9.3天时分枝数最少[12]。气候条件影响中，降水量对玉米产量影响较大[13]，其次是日均气温和日照时数，相对湿度和风速影响相对较小[14-15]。以往研究设置专门条件，对不同逆境因素进行分析，没有根据地区实际情况，结合多年气象、产量实际情况进行分析，笔者根据内蒙古自治区2005—2017年自然灾害情况、玉米播种面积、单产和总产情况，以及1981—2010年内蒙古自治区西部4个地市气候条件信息，分析气象灾害影响和减产情况，以期为玉米生产和育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

内蒙古自治区各年份农作物受灾面积统计数据、玉米播种面积及产量情况来源于历年的内蒙古统计年鉴。4个地市的气象资料来源于中国气象局科学数据共享服务网，选择乌拉特中旗(53336)、五原县(53337)、磴口县(53419)、杭锦后旗(53420)、乌拉特前旗(53433)、临河区(53513)、达茂旗(53352)、固阳县(53357)、包头市(53446)、土默特右旗(53455)、呼和浩特(53463)、土默特左旗(53464)、托克托县(53467)、和林格尔县(53469)、清水河县(53562)、达拉特旗(53457)、鄂托克旗(53529)、杭锦旗(53533)、东胜区(53543)、伊金霍洛旗(53545)、准格尔旗(53553)、乌审旗(53644)、鄂托克前旗(53730)共23个站点，选择1981—2010年逐日气象观测数据。

1.2 产量分解

作物产量可以分解为趋势产量、气象产量和随机误差[16]，具体计算见式(1)，可以简化为式(2)。

式中，Y代表作物产量，Yt代表趋势产量，Yw代表气象产量，ε代表随机误差。

产量分离的目的是为消除趋势产量的变化对产量波动的影响，是评价气象产量效应的基础。为了使统计结果具有可比性，需要剔除产量波动受时空的影响；另外，由于气象产量是一个非平稳的时间序列，不具有正态分布特点，为便于估算风险概率，需要对其进行变换。而变换后的相对气象产量较好的描述了以气象要素为主的各种短周期因子对产量的影响，故这里采用相对气象产量。相对气象产量表明了单产偏离趋势产量的幅度[16]，见式(3)。

本研究中趋势产量采用5年直线滑动平均模拟[17]。

1.3 统计方法

年平均减产率，相对气象产量表明作物单产偏离趋势产量的波动幅值，其百分率为正即为“增产率”，为负即为“减产率”[18]，此处统称为减产率。如式(4)所示。

式中，P为年平均减产率，Ywr为相对气象产量，n为对应时段的年数。当Ywr＜-0.5%时，定义为灾年；当Ywr＜0时，定义为歉年份。所有灾年的相对气象产量之和与之对应年份数相除时，得到灾年平均减产率；同样易得歉年平均减产率和历年平均减产率。

1.4 数据资料筛选分析

根据玉米生育期，筛选玉米生长季节5—9月气象数据，以及文中数据整理、指标的计算和图标制作均采用Excel进行。

2 结果与分析

2.1 2005—2017年内蒙古自治区农业自然灾害受害情况

表1为2005—2017年内蒙古自治区不同自然灾害受灾面积情况统计。期间内蒙古自治区遭受的自然灾害主要是旱灾，其次是洪涝灾、风雹灾和低温冻害。旱灾发生最严重的2007、2009年，受灾面积达到492.95万、431.38万hm2。

表1 2005年至2017年内蒙古自治区不同自然灾害受灾面积情况统计 万hm2

2.2 2005—2017年内蒙古自治区玉米播种面积、单产和总产情况

图1为2005—2017年内蒙古自治区玉米播种面积、单产和总产情况变化。由图可以看出，2005—2015年由于国家出台了一系列保障粮食生产政策，种植玉米比较效益较高，内蒙古自治区玉米种植面积持续增加，由180.6万hm2增加到393.8万hm2，总产量增加到2652.2万t，2016年开始，原农业部为优化种植结构和区域布局，加强“镰刀湾”地区玉米结构调整[19]，内蒙古地区籽粒玉米调整种植为其他作物，玉米播种面积有所下降。旱灾导致2009年全区玉米平均单产5472 kg/hm2，为近年来最低单产水平，之后单产水平持续提高，2017年达到6720 kg/hm2。

2.3 1981—2010年内蒙古自治区西部4个地市气候条件

玉米产量取决于品种和栽培措施，也与光、热、水等气候因子密切相关[20]，充分利用气候资源才能更大程度提高产量[21]。表2为1981—2010年内蒙古自治区西部4个地市气候条件信息，23个气象站点中12个位于内蒙古河套灌区，包括了鄂尔多斯市北部、包头市南部和呼和浩特市西南部等沿黄地区。4个地市平均气温差别不大，玉米生育期内降水量主要集中在7月和8月，鄂尔多斯市和呼和浩特市降水量比包头和巴彦淖尔市降水量大，巴彦淖尔市降水量是4个地市中最少的。从各月降水量变异系数来看，巴彦淖尔市各旗区在37.52%～55.80%之间，各站点降水情况差异较大。包头市各旗区站点变异系数都在50%以上。平均风速来看，呼和浩特市平均风速较低，可以降低玉米收获前倒伏概率。

2.4 西部4个地市玉米单产减产率

图1 内蒙古自治区玉米播种面积、单产和总产情况

表2 内蒙古自治区西部4个地市所属旗县基本信息

利用减产率公式统计，获得西部4个地市玉米历年平均减产率、歉年平均减产率和灾年平均减产率结果。表3为2008—2017年4个地市玉米单产变异系数及减产情况。从中看出，巴彦淖尔市历年平均减产率达到0.32%，鄂尔多斯市和包头市相近，呼和浩特市最低，为0.03%，4个地市历年平均减产率在“0”附近，主要是由于相对气象产量在不同的年份体现为增产或减产，大增和大减年份较少的原因。灾年平均减产率呼和浩特市最高，为-8.0%，巴彦淖尔市和包头市比较接近，鄂尔多斯市为-3.59%，是4个地市中最低的。

3 讨论与结论

3.1 内蒙古自治区主要气象灾害影响

作为内蒙古地区主要农作物，玉米种植面积和产量占较大比重，气候条件对玉米生产影响较大[22]，特别是气象灾害，可能对玉米生产造成毁灭性打击[23]。2005—2017年内蒙古自治区不同自然灾害受灾面积情况统计情况看，旱灾造成的受灾面积占到70%以上，灾害发生频率最多，产生影响最大。洪涝灾、风雹灾和低温冻害发生较旱灾轻。从2005—2017年内蒙古自治区玉米单产和总产情况来看，玉米单产水平持续提升，旱灾导致2009年单产水平为近年最低。因此，从玉米种质资源收集利用入手，提高育种目标中对品种抗旱能力的要求，增强育成玉米品种抗旱性能，是降低旱灾损失的根本性办法[24]。同时，根据气象信息的准确预报，发挥灌溉设施作用，降低旱灾损失也是应对旱灾的重要手段[25]。

表3 西部4地市玉米单产减产率 %

3.2 西部4地市气候条件及玉米减产风险

4个地市气候条件各有不同，鄂尔多斯市和呼和浩特市降水量比包头和巴彦淖尔市降水量大，巴彦淖尔市降水量是4个地市中最少的，但是灌溉面积占总播面积比例达到97.06%，好的灌溉条件保障了玉米生产。从平均风速看，呼和浩特市平均风速较低，可以降低玉米收获前倒伏概率。趋势产量的分离是气象产量风险评价的重要方法，本研究比较了4个地市玉米历年平均减产率、歉年平均减产率和灾年平均减产率结果，其绝对值愈大，说明该地区的产量受气候波动的影响愈大。巴彦淖尔市降水偏少，灾年平均减产率较高，受气候波动的影响较大，但是灌溉比例高，可能反而利于产量提高，所以玉米单产变异系数最低，产量稳定性较好。呼和浩特市灾年平均减产率最高，玉米单产变异系数也最高，产量波动较大，稳定性较差。包头市和鄂尔多斯市部分旗区能够灌溉到黄河水，部分旗区属于雨养区域，玉米单产变异系数相当，具体玉米生产风险情况需要分旗区进一步深入研究。