不同防冻剂处理对小麦生理特征和产量的影响

文廷刚， 杨文飞， 王伟中， 杜小凤， 吴传万， 顾大路， 吴雪芬， 钱新民

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安 223001)



不同防冻剂处理对小麦生理特征和产量的影响

文廷刚， 杨文飞， 王伟中*， 杜小凤， 吴传万， 顾大路， 吴雪芬， 钱新民

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安 223001)

[目的]探索春季冻害下防冻剂处理对小麦生理特征和产量等的影响。[方法]以‘淮麦30’和‘济麦22’为材料，分析防冻剂1号和美洲星对不同抗寒性小麦品种生理特征和产量及其构成因素的影响。[结果]春季冻害下，防冻剂1号和美洲星处理能显著提高‘淮麦30’和‘济麦22’的叶绿素和游离脯氨酸含量，增加SOD活性，降低MDA含量，提高品种的抗寒能力。处理间，防冻剂1号和美洲星无显著差异。同时，‘淮麦30’和‘济麦22’的穗粒数、千粒重和地上部分生物量均较对照显著增加，进而提高了小麦的产量和收获指数。[结论]在春季冻害下，喷施防冻剂1号和美洲星均能提高小麦抗寒性并能提高小麦产量。

防冻剂；小麦；生理特征；产量

春季低温冻害是农业生产中一种非常严重的自然灾害，会影响小麦的生长发育最终导致减产，因此提高小麦抗寒能力对于小麦的生长发育具有重要意义[1]。随着全球气候变暖，我国出现冬暖春寒的现象更频繁，从而导致小麦春季冻害不断发生。“倒春寒”是常见的春季低温冻害，多发生于3月中旬至4月中上旬，其对小麦穗分化和产量形成有严重影响。冻害不仅能引起小麦生理活动障碍，致其生长发育延缓，甚至出现死亡，还对小麦的生长发育和生产管理构成不利影响，严重影响小麦的稳产增产[2]。笔者选择抗寒性不同的2个小麦品种‘淮麦30’(弱春性)和‘济麦22’(半冬性)，研究了春季低温冻害下，防冻剂处理对不同抗寒性小麦品种的生理指标、产量及其构成因素的影响，以期为小麦抗低温逆境生产和冻害后小麦的减灾栽培调控提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2014～2015年在淮安市农业科学研究院现代农业高新科技园区内进行。供试小麦品种为‘淮麦30’(弱春性)和‘济麦22’(半冬性)；供试药剂为防冻剂1号(由淮安市农科院提供)、美洲星(由安徽省神农农业技术开发有限公司提供)。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，设3个处理，分别为防冻剂1号200倍液喷施(处理①)，美洲星300倍液喷施(处理②)和清水对照(CK)，3个重复。药剂喷施时间为2015年4月6日(冷空气来前24 h)。小区面积为2 m×7 m，喷药量为100 ml/m2。防冻剂处理的日平均温度见图1。小麦于2014年10月24日播种，基本苗为2.46×106株/hm2。播前深翻并施入纯N 120 kg/hm2、P2O560 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2；拔节期追施纯N 120 kg/hm2，氮肥为尿素。其他管理同大田高产栽培措施。

1.3 取样方法与测定项目

小麦处理后，选择长势一致、无病虫危害的单茎进行标记，用于叶绿素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的测定。从处理后5 d开始，每隔10 d取样并测定相关指标，总共3次。成熟期每小区取样进行室内考种和产量考查。叶绿素含量：于处理后5、15、25 d，在每小区分别选取5个标记单茎，用丙酮提取法[3]测定小麦旗叶中部的叶绿素含量;脯氨酸含量：于处理后5、15、25 d，在每小区分别选取5个标记单茎，采用磺基水杨酸提取比色法测定[4]；SOD活性：分别在小麦处理后5、15、25 d，每小区选取标记单茎且大小均匀的旗叶5片，用液氮速冻后保存于-40 ℃低温冰箱，采用氮蓝四唑(NBT)法测定[5]；MDA含量：于处理后5、15、25 d，在每小区分别选取5个标记单茎，采用硫代巴比妥酸法测定[6]；小麦成熟收获前1 d于每小区选取1 m2样点，从中选取代表性麦穗20个，计算平均穗粒数。收获时每小区收获1 m2的样点5个，计算产量和成穗数。对各样点晒干的子粒测定千粒重。统计地上部分生物量并计算收获指数。

1.4 数据分析

利用Excel 2003和SPSS16.0分析软件进行数据的计算分析并作图，用LSD(Least significant difference)法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同防冻剂处理对小麦叶绿素含量的影响

由图2可见，防冻剂处理能显著增加2个小麦品种的叶绿素含量。处理后5 d和15 d ，防冻剂1号和美洲星处理的‘淮麦30’和‘济麦22’叶绿素含量均显著高于对照(P<0.05)。处理后25 d，防冻剂处理的2个小麦叶绿素均有增加，但未达显著水平。2个处理间效果无显著差异。表明防冻剂1号和美洲星处理能增加2个小麦品种的叶绿素含量，提高小麦光合作用，增强小麦的抗寒能力。

2.2 不同防冻剂处理对小麦叶片脯氨酸含量、SOD活性和MDA含量的影响

脯氨酸是植物体内一种重要的有机渗透调节物质，在逆境胁迫下能保护植物免受外界胁迫伤害[7]。由图3可知，2个小麦品种脯氨酸含量均呈逐渐下降的趋势。防冻剂1号和美洲星处理显著提高了2个小麦品种叶片中脯氨酸的含量。品种间，‘济麦22’叶片中脯氨酸含量显著高于‘淮麦30’，说明前者较后者抗寒性更好。处理间，防冻剂1号和美洲星对2个品种脯氨酸含量的影响无显著差异。SOD是逆境胁迫下植物重要的抗氧化酶之一，在生物体内具有清除氧自由基的作用，减少活性氧对细胞的伤害[8]。由图4可知，2个小麦品种SOD活性均呈先增后降的趋势。防冻剂1号和美洲星处理对2个小麦品种的SOD活性均明显提高，其中以处理后15 d和25 d增加显著，而处理间无显著差异。MDA是植物在逆境胁迫中产生的大量自由基所造成膜脂过氧化的最终产物。MDA含量的大小可以反映出植物抗性强弱[9]。由图5可知，‘淮麦30’和‘济麦22’遭冻害胁迫后，叶片MDA含量逐渐增加，而防冻剂处理显著降低了两者叶片MDA含量。

可见，防冻剂1号和美洲星处理均能显著提高2个小麦品种的脯氨酸含量和SOD活性，并降低MDA含量，从而保护小麦免受冻害胁迫伤害，维护体内细胞正常生理活动，提高了抵抗冻害的能力。

2.3 不同防冻剂处理对小麦产量及构成因素的影响

从表1可以看出，防冻剂1号和美洲星处理对2个小麦品种的产量构成因素均有显著影响。两防冻剂对‘淮麦30’和‘济麦22’的成穗数均有增加，但未达显著水平(P>0.05)，而穗粒数、千粒重、产量和地上部分生物量均较对照极显著增加(P<0.01)。同时，各处理还显著增加了2个小麦品种的收获指数。表明防冻剂1号和美洲星处理能显著改善‘淮麦30’和‘济麦22’的产量构成因素，有利于产量增加和收获指数提高。

表1 不同防冻剂处理对小麦产量及构成因素的影响

注：同列数据后不同大小写字母分别表示差异达0.01和0.05显著水平。

3 结论与讨论

(1)春季冻害多发生于3月上中旬至4月上中旬，“倒春寒”是指春天气温日渐回暖的时候突然出现较强冷空气，导致外界气温突然猛烈降低并持续这种低温天气数天的现象[10]。该试验中，2014年4月7日最低气温达到0 ℃，低温持续了3 d，达到了生理意义上的低温。根据天气预报在低温发生前的24 h进行了防冻剂处理。

(2)该试验中，防冻剂1号和美洲星均显著增加了‘淮麦30’和‘济麦22’的叶绿素含量，表明防冻剂处理能够促进2个小麦品种叶绿素的合成，增强叶片光合作用，提高小麦植株抗寒能力，减少小麦遭受冻害的损伤。此外，该研究结果表明，防冻剂1号和美洲星处理能显著提高2个小麦品种叶片中脯氨酸含量和SOD活性，并显著降低叶片中MDA含量。因此，防冻剂处理能通过提高2个小麦品种叶绿素和游离脯氨酸含量、SOD活性，并降低MDA含量，显著增强小麦抵抗冻害胁迫的能力，维护体内细胞正常生理活动，减少低温冻害对小麦植株的损伤。

(3)该试验结果还显示，防冻剂1号和美洲星处理能增加2个小麦品种的成穗数、穗粒数、千粒重、地上部分生物量，从而提高产量和收获指数，表明防冻剂能增强小麦植株抵御冻害的能力，保持植株正常的生长发育。因此，在小麦实际生产中，通过提前喷施防冻剂可显著增加小麦叶绿素含量、游离脯氨酸含量和SOD活性，降低MDA含量，从而提高小麦的抗寒能力。

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[3] 高海涛，王育红，孟战赢，等.超高产小麦产量及旗叶生理特性的研究[J].麦类作物学报，2010，30(6)：1080-1084.

[4] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[5] 刘艳阳，李俊周，陈磊，等.低温胁迫对小麦叶片细胞膜脂质过氧化产物及相关酶活性的影响[J].麦类作物学报，2006，26(4)：70-73.

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[8] 李春燕，陈思思，徐 雯，等.苗期低温胁迫对扬麦16 叶片抗氧化酶和渗透调节物质的影响[J].作物学报，2011， 37(12)： 2293-2298.

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[10] 王延训，孔庆涛，刘金良，等.小麦遭遇倒春寒的防御与补救措施[J].中国种业，2008(9)：62-63.

Effect of Different Antifreeze Treatment on the Physiological Characteristics and Yield of Wheat

WEN Ting-gang,YANG Wen-fei,WANG Wei-zhong*et al

(Huaiyin Institute of Agricultural Sciences in Xuhuai Area of Jiangsu,Huai’an,Jiangsu 223001)

[Objective]The paper was in order to explore the influence of different antifreeze treatment on the physiological characteristics and yield of wheat.[Method]The wheat varieties ‘Huaimai 30’and ‘Jimai 22’ were adopted to investigate the effects of different antifreeze on the changes of physiological characteristics and grain yield as well as its components in different wheat cultivars.[Result]The results showed that under freezing stress,the antifreeze NO.1 and Meizhouxing could significantly raise the chlorophyll content and proline content,increase SOD activity,decrease MDA content,thereby increasing the cold resistance capability of ‘Huaimai 30’and ‘Jimai 22’.Compare the two treatments,the antifreeze NO.1 and Meizhouxing had no significant difference.Meanwhile,the grain number per spike,1 000-grain weight and aboveground biomass of ‘Huaimai 30’and ‘Jimai 22’ were enhanced significantly by antifreeze,thus increasing the yield and harvest index of wheat.[Conclusion]The antifreeze NO.1 and Meizhouxing applied under freezing stress could enhance the cold resistance and improve the production of wheat.

Antifreeze; Wheat; Physiological characteristics; Yield

淮安市科技支撑计划(农业)项目(SN13067)；国家小麦产业技术体系项目(CARS-3-2-13)；公益性行业(农业)科研专项(201203033-07)；江苏省农业三项工程[SXGC(2013)341]。

文廷刚(1983- )，男，重庆人，助理研究员，硕士，从事植物生长调节剂研发及作物栽培与生理研究。*通讯作者，研究员，从事植物生长调节剂研发及作物栽培与生理研究。

2015-11-20

S 482.8+99

A

0517-6611(2015)35-032-03