夏玉米乳熟期倒伏对群体水分利用效率及产量的影响

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2025-05-0782

干旱气象 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (5): 782-789.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2025-05-0782

夏玉米乳熟期倒伏对群体水分利用效率及产量的影响

彭记永¹^,²^,³^,⁴^,⁵(), 李树岩²^,³, 杜子璇²^,³, 邹春辉²^,³, 李军玲²^,³, 方文松²^,³^,⁴^,⁵()

1.安阳国家气候观象台，河南安阳 455000
2.中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室，河南郑州 450003
3.河南省气象科学研究所，河南郑州 450003
4.河南省郑州农业气象野外科学观测研究站，河南郑州 450003
5.中国气象局郑州农业气象野外科学试验基地，河南郑州 450003

收稿日期:2024-12-02 修回日期:2025-04-17 出版日期:2025-10-31 发布日期:2025-11-09
通讯作者: 方文松（1968—），男，河南禹州人，正高级工程师，主要从事农田水分和干旱研究。E-mail： fwsfw@126.com。
作者简介:彭记永（1981—），男，河南汝南人，高级工程师，主要从事农业气象学研究。E-mail： ppeng345@163.com。
基金资助:
安阳国家气候观象台开放研究基金项目(AYNCOF202302);河南省科技攻关项目(242102320028)

Effects of lodging at milk stage on water use efficiency and yield of summer maize

PENG Jiyong¹^,²^,³^,⁴^,⁵(), LI Shuyan²^,³, DU Zixuan²^,³, ZOU Chunhui²^,³, LI Junling²^,³, FANG Wensong²^,³^,⁴^,⁵()

1. Anyang National Climate Observatory， Anyang 455000， Henan， China
2. CMA·Henan Key Laboratory of Agrometeorological Support and Applied Technique， Zhengzhou 450003， China
3. Henan Institute of Meteorological Science， Zhengzhou 450003， China
4. Zhengzhou Agrometeorological Field Observation and Research Station of Henan Province， Zhengzhou 450003， China
5. Zhengzhou Agrometeorological Field Science Experiment Base of CMA， Zhengzhou 450003， China

Received:2024-12-02 Revised:2025-04-17 Online:2025-10-31 Published:2025-11-09

摘要/Abstract

摘要：

倒伏是影响夏玉米产量的重要气象灾害。深入研究夏玉米乳熟期倒伏对群体水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）及产量的影响，对于准确评估倒伏灾害损失并合理指导夏玉米生产具有重要意义。基于郑州农业气象试验站2016—2017年夏玉米生长季的作物、气象、灾害调查及CO₂/H₂O通量观测数据，选取2016年8月25日郑州地区发生的一次大风倒伏过程，利用2017年无倒伏年份的数据构建夏玉米净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity，NEP）与蒸散量（Evapotranspiration，ET）模型，进而模拟夏玉米群体WUE。通过通量观测数据对模型进行验证后，利用经检验的模型分析倒伏对WUE的影响。结果表明，正常年型WUE模拟值与通量观测结果偏差较小，日平均WUE的模拟绝对误差为-0.08 mg C·g^-1 H₂O，相对误差为-5.39%。倒伏发生后，夏玉米WUE显著降低，日平均WUE减少0.31 mg C·g^-1 H₂O，降幅达20.37%，对应产量水平下降3.87%。倒伏导致NEP与ET均减少，且NEP的降幅大于ET，从而引起WUE下降。倒伏后百粒重较未倒伏降低2.8%，株籽粒重降低10.8%，导致田块总产量减少约5.0%。

关键词: 夏玉米倒伏, CO₂通量, 蒸散量, 涡度相关, 水分利用效率, 产量

Abstract:

Lodging is a major meteorological disaster that significantly affects the yield of summer maize. Investigating the impact of lodging during the milk stage on water use efficiency (WUE) and yield is crucial for accurately assessing lodging-induced losses and guiding summer maize production. Based on crop, meteorological, disaster survey, and CO₂/H₂O flux data collected at the Zhengzhou Agro-meteorological Experimental Station during the 2016-2017 growing seasons, this study constructed models of net ecosystem productivity (NEP) and evapotranspiration (ET) to simulate the population-level WUE. A wind-induced lodging event that occurred in Zhengzhou on August 25, 2016 was analyzed using the model validated by 2017 observations. The results show that under normal conditions, the simulated WUE values agreed well with flux observations, with a mean absolute error of -0.08 mg C·g^-1 H₂O and a relative error of -5.39%. After lodging, the simulated WUE values were markedly lower than those under non-lodging conditions, with a daily average decrease of 0.31 mg C·g^-1 H₂O, corresponding to a reduction of 20.37%. At the yield level, WUE decreased by 3.87%. Both NEP and ET declined following lodging, with a larger reduction in NEP than in ET, leading to a decrease in WUE. Lodging also reduced the hundred-grain weight by 2.8% and the grain weight per plant by 10.8%, resulting in an overall yield reduction of approximately 5.0%.

Key words: summer maize lodging, CO₂ flux, evapotranspiration, eddy covariance, water use efficiency, yield

中图分类号:

S166

彭记永, 李树岩, 杜子璇, 邹春辉, 李军玲, 方文松. 夏玉米乳熟期倒伏对群体水分利用效率及产量的影响[J]. 干旱气象, 2025, 43(5): 782-789.

PENG Jiyong, LI Shuyan, DU Zixuan, ZOU Chunhui, LI Junling, FANG Wensong. Effects of lodging at milk stage on water use efficiency and yield of summer maize[J]. Journal of Arid Meteorology, 2025, 43(5): 782-789.

图/表 8

表1 2016、2017年夏玉米主要生长情况及全生育期气象条件

Tab.1 Growth and meteorological conditions of summer maize in 2016 and 2017

年份	播种日期	乳熟日期	成熟日期	种植密度/ （Plants·m^-2）	最大叶面积指数	百粒重/g	单产/ （kg·hm^-2）	日照时数/h	大于10 ℃ 积温/（℃·d）	降水量/mm
2016	6月2日	8月22日	9月12日	6.16	4.8	29.31	9 917.3	650.2	2 810.8	467.6
2017	6月4日	8月28日	9月22日	5.54	3.9	33.57	9 445.1	699.7	2 958.3	361.0

图1 夏玉米倒伏前（a、c）、后（b、d）实景图像对比（c、d为处理后的实景图像）

Fig.1 Comparison of summer maize before (a, c) and after (b, d) lodging (The fig.c and fig.d are processed real-scene images)

图2 2017年夏玉米乳熟期至成熟期NEP（a）、ET（b）和WUEc（c）实测值和模拟值日变化特征

Fig.2 Diurnal variations of observed and simulated values of NEP (a), ET (b), and WUEc (c) from the milk stage to the maturity stage of summer maize in 2017

图3 2016年夏玉米乳熟期至成熟期NEP（a）、ET（b）和WUEc（c）未倒伏模拟值与倒伏后实测值和模拟值的日变化特征

Fig.3 Diurnal variations of simulated NEP (a), ET (b), and WUEc (c) for non-lodging summer maize, and the observed and simulated values after lodging from the milk stage to the maturity stage in 2016

图4 2017年夏玉米乳熟期至成熟期群体WUEc模拟值与实测值变化

Fig.4 Variation of simulated and observed WUEc for summer maize from the milk stage to the maturity stage in 2017

图5 2016年夏玉米乳熟期至成熟期群体WUEc模拟值与实测值变化特征

Fig.5 Variation of simulated and observed WUEc for summer maize from the milk stage to the maturity stage in 2016

表2 2016年乳熟期至成熟期夏玉米产量水平WUEy

Tab.2 The WUEy of summer maize from the milk stage to the maturity stage in 2016

类型	干物质增加量/ （g·m^-2）	蒸散量/mm	水分利用率/ （mg C·g^-1 H₂O）
倒伏	245.5	62.69	1.37
未倒伏	300.1	73.67	1.43

表3 倒伏对夏玉米产量结构的影响

Tab.3 The effect of lodging on yield components of summer maize

类型	果穗长/cm	果穗粗/cm	百粒重/g	株籽粒重/g	籽粒与茎秆比	理论产量/（kg·hm^-2）
倒伏	18.5	5.0	31.08	157.58	0.99	9 706.3
未倒伏	19.1	5.2	31.96	176.61	1.13	10 879.2

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夏玉米乳熟期倒伏对群体水分利用效率及产量的影响

Effects of lodging at milk stage on water use efficiency and yield of summer maize

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