倒春寒對晉南冬小麥主要性狀的影響分析

靖金蓮，安曉東，劉玲玲，閻翠萍，李世平，王全亮，黃麗波

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

倒春寒對晉南冬小麥主要性狀的影響分析

靖金蓮1，安曉東1，劉玲玲1，閻翠萍1，李世平1，王全亮2，黃麗波2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

利用國家冬小麥品種試驗黃淮北片水地組臨汾試驗點2012—2015年小麥主要性狀資料和臨汾市氣象局這4 a的倒春寒氣象資料，通過相同品種在正常年份和倒春寒發(fā)生年份的性狀比較，分析了晉南冬麥區(qū)倒春寒對小麥主要性狀的影響。結(jié)果表明，倒春寒使小麥抽穗期明顯提前，公頃有效穗數(shù)、成穗率和千粒質(zhì)量下降，而穗粒數(shù)卻提高，產(chǎn)量明顯下降；倒春寒還導(dǎo)致籽粒容重降低；倒春寒發(fā)生較輕時對成熟期和株高沒有明顯影響，而發(fā)生較重時導(dǎo)致株高降低和成熟期提前。

冬小麥；倒春寒；主要性狀

冬小麥雖為越冬作物，但也是喜溫作物。春季氣溫緩慢上升，小麥開始返青和拔節(jié)，但有的年份早春氣溫偏高，小麥生長發(fā)育提前，此時如果突然出現(xiàn)大幅度的降溫天氣，甚至出現(xiàn)霜凍，正在發(fā)育的小麥會因溫度驟降而遭受冷害，形成所謂的倒春寒[1-2]。晉南冬麥區(qū)屬于黃淮冬麥區(qū)的一部分，受大陸性季風(fēng)氣候影響，干旱、干熱風(fēng)、霜凍等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生[3]。特別是近10多年，隨著氣候逐漸變暖，無霜期縮短，干旱加劇，同時也使春季的氣溫更加不平穩(wěn)，春凍出現(xiàn)的頻率增加，春季霜凍已經(jīng)成為嚴(yán)重影響和制約該區(qū)小麥生產(chǎn)的主要氣象災(zāi)害之一[4-6]。小麥雖是較為耐寒的作物，但完成春化階段發(fā)育后隨著氣溫的逐漸升高其抗寒能力越來越低，到開始拔節(jié)時，完全失去抗御突降低溫的能力，此時小麥幼穗發(fā)育進(jìn)入雌雄蕊形成至藥隔前期，對低溫特別敏感，一般4℃以下就可能對其造成傷害[4-6]。

有關(guān)倒春寒對小麥生產(chǎn)的影響，國內(nèi)學(xué)者已開展了許多研究，如有關(guān)倒春寒凍（冷）害記載方法[7]、倒春寒對小麥產(chǎn)量的影響[8]、凍害類型劃分[9]、凍害與葉溫的關(guān)系[10]、密度與凍害的關(guān)系[11]及不同品種類型對凍害的敏感性[12]、倒春寒凍害分級[13]、不同品種類型對凍害敏感性[12，14]、霜凍防御技術(shù)[15-17]、基因型抗性差異[18]、小麥抗冬凍與抗春凍關(guān)系[19]、抗春霜凍遺傳控制[20-22]等等，這些研究為加深人們對倒春寒的了解，使小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了一定的促進(jìn)作用。但以往有關(guān)倒春寒對小麥凍害的研究大都側(cè)重于大田調(diào)查，而且對凍害的記載往往是定性描述[23]，甚至抗寒性定級參照越冬期抗寒性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定級，這種記載方法不太科學(xué)。因為冬凍和春凍后性狀表現(xiàn)及傷害情況并不完全一致，甚至相差較遠(yuǎn)。

為了明確小麥主要性狀對倒春寒的敏感性，本研究對同一品種在正常年份和倒春寒天氣發(fā)生年份的生育時期、產(chǎn)量因素、成穗率、籽粒容重、株高等性狀的差異進(jìn)行比較分析，以期為小麥抗倒春寒性育種和栽培技術(shù)提供進(jìn)一步的理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及主要氣象情況

1.1.1 試驗地概況 試驗于2012—2015年（文中的年份均為收獲年份）在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所韓村試驗基地進(jìn)行。試驗地點海拔498.0 m，年平均氣溫12.2℃，≥0℃積溫4 715.4℃，≥10℃積溫4 168.5℃，土壤質(zhì)地為黏壤土，地勢平坦，灌溉便利。試驗地離建筑物及樹木較遠(yuǎn)，試驗受環(huán)境影響較小。

1.1.2 主要氣象情況 本研究中的氣象數(shù)據(jù)均由臨汾市氣象局提供。2013年3月下旬氣溫正常，到4月6日最低氣溫降到0.2℃，對起身拔節(jié)期的小麥造成一次凍害；4月8日最低氣溫回升到10.3℃，但到4月9日又驟降到3.1℃，對小麥又造成一次凍害；進(jìn)入4月中旬，就在倒春寒警戒期快要結(jié)束時，4月19日白天下起零星小雪，夜間最低溫度降到2.7℃，對處于孕穗期的小麥再次造成凍害，3次凍害中4月19日凍害最為嚴(yán)重，造成多數(shù)品種受凍，一些品種抽穗不暢，后期小穗缺位，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量。2015年3月下旬最低溫度3.5℃，4月上旬最低溫度3.8℃，4月14日3.3℃。其中以4月14日的低溫對小麥形成倒春寒凍害，試驗地多數(shù)品種受凍，造成葉片褪綠轉(zhuǎn)黃。而2012，2014年是罕有的未受任何倒春寒凍害影響的年份。試驗中這4 a的氣象資料對研究倒春寒對小麥品種產(chǎn)量的影響極為有利。由于試驗為黃淮冬麥區(qū)水地組區(qū)域試驗，小麥出苗后到成熟澆3次水，即越冬水、拔節(jié)水和灌漿水，保證了小麥生育期用水，所以干旱因素對試驗影響不大。而后期干熱風(fēng)的發(fā)生每年都有，而且影響的僅是后期的一些性狀。

1.2 試驗材料

參試材料共96份（次），均為國家冬小麥品種試驗黃淮北片水地組參試品種（系），2012—2015年連續(xù)4 a參試品種數(shù)分別為21，22，28，25個。每材料設(shè)3次重復(fù)，每個重復(fù)的每份材料小區(qū)面積為13.3 m2。共同對照品種為良星99，所以良星99是唯一每年都參試的一個品種。2012年和2013年共同的品種有3個，2013年和2014年共同的品種有12個，2014年和2015年共同的品種有7個。

1.3 試驗方法

試驗采用相同品種（品系）在倒春寒發(fā)生年份與正常年份的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行對比，分析倒春寒天氣對小麥主要農(nóng)藝性狀的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 2012—2013年倒春寒對冬小麥主要性狀的影響

表1 2012年和2013年不同小麥品種的主要性狀比較

2012年與2013年相比，2012年沒有倒春寒天氣發(fā)生，小麥度過了安全的起身拔節(jié)及孕穗期，而2013年為倒春寒嚴(yán)重發(fā)生年份，不僅凍害嚴(yán)重，而且發(fā)生較晚較重，為多年不遇，最遲一次為4月19日。由表1可知，2012，2013年2 a共同種植的品種（系）有3個，這3個品種（系）在這2 a間的變化趨勢基本一致。從其生育時期的變化趨勢來看，倒春寒發(fā)生的2013年與未發(fā)生倒春寒的2012年相比，抽穗期和成熟期均提前了，最后導(dǎo)致生育期比正常年份縮短，這也是最后產(chǎn)量降低的一個原因。再從產(chǎn)量構(gòu)成因素變化來看，3個品種（系）的有效穗數(shù)2 a間變化趨勢不太一致，其中，邯05-5092和良星99表現(xiàn)為2013年比2012年有所降低，而鑫麥296卻提高了，但總的來看有效穗數(shù)還是降低了；穗粒數(shù)2013年比2012年均有所提升，這是因為小麥?zhǔn)且粋€產(chǎn)量因素間互補可塑性很強的作物，成穗數(shù)減少可通過穗粒數(shù)的增加來彌補；3個品種（系）的千粒質(zhì)量2013年較2012年均有下降，這可能是由于倒春寒導(dǎo)致植株器官大面積受傷害，貯存在器官中的可溶性碳水化合物相對減少而造成的；3個品種（系）2013年株高均比2012年低，平均下降7 cm，這可能是由于倒春寒阻礙了植株發(fā)育的結(jié)果；2013年3個品種（系）的成穗率較上年均下降，這是由于2013年春霜凍發(fā)生在最高分蘗形成后，其造成一些弱小分蘗因春霜凍而死亡。3個品種（系）2013年容重均低于2012年，平均下降13 g/L。

2.2 2013—2014年倒春寒對冬小麥主要性狀的影響

2013年倒春寒發(fā)生嚴(yán)重且很晚，而2014年小麥未發(fā)生任何春霜凍害。

表2 2013，2014年不同小麥品種的主要性狀比較

從表2可以看出，2013年倒春寒發(fā)生年份較2014年正常年份抽穗期和成熟期均大幅度提前，導(dǎo)致生育期縮短；從產(chǎn)量因素來看，公頃有效穗數(shù)2013年與2014年相比，除冀麥325增加外，其他品種（系）均為減少，可見，倒春寒會導(dǎo)致有效穗數(shù)的減少；12個品種的穗粒數(shù)2013年均比2014年增加，而千粒質(zhì)量均表現(xiàn)為下降。可見，2013年與2014年相比，產(chǎn)量因素變化表現(xiàn)為二減一增，即有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量減少而穗粒數(shù)增加，其中，有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量分別降低21.3%和21.1%，而穗粒數(shù)增長18.3%；從最后的產(chǎn)量變化情況來看，不同試驗材料2014年均比2013年增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度為26.5%～69.7%，平均為52.8%，可見，2013年的倒春寒已引起不同類型小麥品種的大幅減產(chǎn)，減產(chǎn)是通過減少有效穗數(shù)和降低千粒質(zhì)量而實現(xiàn)的；從成穗率來看，2013年與2014年相比，除yx11-57提高外，其余11個品種（系）均表現(xiàn)為成穗率不同程度下降，下降幅度為1.9%～14.6%；小麥籽粒容重的變化為2014年均比2013年高，增加2.0～14 g/L；2014年與2013年相比，12個品種（系）的株高均表現(xiàn)為明顯下降，下降8.0～20.0 cm。

2.3 2014—2015年倒春寒對冬小麥主要性狀的影響

2014年和2015年的氣候因素相比，2014年小麥未發(fā)生任何春霜凍害，而2015年以4月14日的低溫對小麥形成倒春寒凍害，在試驗地多數(shù)品種受凍，造成葉片褪綠轉(zhuǎn)黃。與2013年的倒春寒相比，2015年倒春寒次數(shù)少，而且較2013年的倒春寒明顯較輕。2014年和2015年共同種植的品種（系）共有7個，由表3可知，2015年小麥抽穗期較2014年明顯提早2～5 d，成熟期除良星99提早3 d成熟外，其余品種2 a成熟期基本一致，所以全生育期天數(shù)也沒有大的變化；從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，7個品種（系）中，除LS4223的有效穗數(shù)2015年較2014年增加31.5萬穗/hm2外，其余均減少，減少9.0萬～138.0萬穗/hm2，平均減少64.5萬穗/hm2；穗粒數(shù)2015年均比2014年增加，增加4.5～15.7粒，平均增加7.8粒；而2015年千粒質(zhì)量除華育116外，其余6個品種（系）均減少，減少4.4～9.1 g?？傮w來看，與2014年相比，2015年產(chǎn)量三要素變化規(guī)律為二減一增，即有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量減少，穗粒數(shù)增加。由于穗粒數(shù)增加對產(chǎn)量的增加效果遠(yuǎn)低于前二者減少而造成產(chǎn)量降低的效果，所以導(dǎo)致最后產(chǎn)量下降，7個參試品種（系）的減產(chǎn)幅度為8.0%～21.2%，平均為15.1%。就7個品種（系）2 a的成穗率變化情況看，其變化趨勢不盡相同，有5份材料表現(xiàn)為2015年較2014年增加，有2份表現(xiàn)為降低，可見，春霜凍對成穗率的影響在不同材料間是有差異的，這可能與倒春寒發(fā)生早晚、程度及材料的特性有關(guān)；從2 a的籽粒容重變化情況看，2015年容重均比2014年有所下降，說明倒春寒凍害對小麥籽粒容重存在明顯影響；2015年參試品種（系）株高與2014年基本一致，可見，本年度發(fā)生的倒春寒天氣對株高沒有太大的影響。

表3 2014，2015年不同小麥品種的主要性狀比較

3 討論

小麥倒春寒在山西全省都有發(fā)生，但以晉南中熟冬麥區(qū)凍害威脅最重，幾乎每年局部地區(qū)都有不同程度的發(fā)生，嚴(yán)重年份大面積減產(chǎn)[1]。這與鐘秀麗等[23]研究認(rèn)為山西為倒春寒少發(fā)地區(qū)的觀點不太一致。歷史上晉南麥區(qū)發(fā)生嚴(yán)重倒春寒的年份有1953，1954，1960，1990，2010，2013年等。20世紀(jì)80年代后，晉南氣侯有變暖跡象，但倒春寒凍害并沒有明顯減輕的趨勢，1990，2010，2013年晉南麥區(qū)都有較重的倒春寒凍害，2013年臨汾倒春寒發(fā)生3次，其中最后一次在4月19日，給正處于孕穗期的小麥造成巨大凍害，致使小麥抽穗不暢，后期小穗嚴(yán)重缺位，以致后期小麥明顯減產(chǎn)。

為了進(jìn)一步了解倒春寒天氣對小麥造成的影響，本試驗采用同一個品種（系）在正常年份和倒春寒發(fā)生年份下多個性狀進(jìn)行比較。由于本試驗在水澆地進(jìn)行，全生育期澆灌3次水，基本滿足小麥生育期對土壤水分的需求，不存在干旱問題，即不受自然降雨的影響。在病害方面，臨汾地區(qū)小麥主要病害有銹病和白粉病，在銹病的防治上由于近年來國家采用切斷傳染源的策略，如在銹病首發(fā)地不種小麥或種植高抗性小麥品種，空氣中沒有或很少有病原菌存在，所以小麥銹病在臨汾地區(qū)發(fā)病很輕。由于育種工作者的重視，白粉病發(fā)病也較輕。至于后期干熱風(fēng)或高溫影響的是個別性狀，況且干熱風(fēng)天氣在當(dāng)?shù)孛磕甓及l(fā)生。所以本試驗采取的方法還是比較合理的，結(jié)果較為準(zhǔn)確可靠。

本試驗的結(jié)論有些是明確的，有些是不太明確的，還需進(jìn)一步驗證。試驗進(jìn)行的4 a間，正好有2 a為正常年份，2 a為倒春寒發(fā)生年份，有利于研究倒春寒對冬小麥不同性狀的危害。從2012—2015年3次2 a間的比較結(jié)果來看，倒春寒會造成小麥抽穗期提前，其生理原因還需進(jìn)一步研究。2013年倒春寒發(fā)生嚴(yán)重，造成小麥成熟期明顯提前；而2015年倒春寒發(fā)生較輕，對生育期沒有明顯影響。倒春寒會造成公頃有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量明顯降低，而穗粒數(shù)卻在增加，但穗粒數(shù)的增加難以彌補公頃有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量下降帶來的損失，最后還是導(dǎo)致產(chǎn)量明顯下降。倒春寒發(fā)生嚴(yán)重時會導(dǎo)致株高和成穗率明顯下降，發(fā)生較輕時對株高和成穗率沒有明顯影響。就小麥籽粒容重而言，倒春寒會導(dǎo)致其明顯下降，這可能與倒春寒造成光合器官的傷害有關(guān)。

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Analysis on Effect of Later Spring Coldness on Main Traits of Winter Wheat in South Shanxi

JINGJinlian1，ANXiaodong1，LIULingling1，YANCuiping1，LIShiping1，WANGQuanliang2，HUANGLibo2
（1.Institute ofWheat，ShanxiAcademy ofAgriculturalSciences，Linfen 041000，China；2.Xiangfen AgriculturalBureau in ShanxiProvince，Xiangfen 041500，China）

Linfen test piece of Huang-Huai north part in irrigable land group of national winter wheat varieties and the meteorologicaldata from Linfen meteorological bureau from 2012 to 2015 were adopted,to analyze the impactofcoldness in later spring to the main characteristics of wheat,by the comparison of characteristics of the same varieties in normal year and the coldness in later spring years.The results showed that coldness in later spring bought forward the wheat heading stage,reduced the effective ear per hectare,earbearing tiller percentage and thousand kernel quality.But the ear grain number increased.Eventually the coldness in later spring led to the decrease ofthe yield significantly.And itstillcould reduce the grain bulk density.When the coldness in later spring was lighter ithad no significanteffectto the mature period and plantheight,butwhen itwas heavier and itcould reduce plantheightand the mature period in advance.

winterwheat;coldness in laterspring;main traits

S512.1＋1

：A

：1002-2481（2017）09-1415-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.09.06

2017-03-06

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院攻關(guān)項目（YGG1421）；山西省自然科學(xué)基金項目（201701D121112）

靖金蓮（1968-），女，山西襄汾人，助理研究員，主要從事小麥遺傳育種研究工作。李世平為通信作者。