倒春寒对晋南冬小麦主要性状的影响分析

靖金莲，安晓东，刘玲玲，阎翠萍，李世平，王全亮，黄丽波

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.襄汾县农业局，山西襄汾041500）

倒春寒对晋南冬小麦主要性状的影响分析

靖金莲1，安晓东1，刘玲玲1，阎翠萍1，李世平1，王全亮2，黄丽波2

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.襄汾县农业局，山西襄汾041500）

利用国家冬小麦品种试验黄淮北片水地组临汾试验点2012—2015年小麦主要性状资料和临汾市气象局这4 a的倒春寒气象资料，通过相同品种在正常年份和倒春寒发生年份的性状比较，分析了晋南冬麦区倒春寒对小麦主要性状的影响。结果表明，倒春寒使小麦抽穗期明显提前，公顷有效穗数、成穗率和千粒质量下降，而穗粒数却提高，产量明显下降；倒春寒还导致籽粒容重降低；倒春寒发生较轻时对成熟期和株高没有明显影响，而发生较重时导致株高降低和成熟期提前。

冬小麦；倒春寒；主要性状

冬小麦虽为越冬作物，但也是喜温作物。春季气温缓慢上升，小麦开始返青和拔节，但有的年份早春气温偏高，小麦生长发育提前，此时如果突然出现大幅度的降温天气，甚至出现霜冻，正在发育的小麦会因温度骤降而遭受冷害，形成所谓的倒春寒[1-2]。晋南冬麦区属于黄淮冬麦区的一部分，受大陆性季风气候影响，干旱、干热风、霜冻等农业气象灾害频繁发生[3]。特别是近10多年，随着气候逐渐变暖，无霜期缩短，干旱加剧，同时也使春季的气温更加不平稳，春冻出现的频率增加，春季霜冻已经成为严重影响和制约该区小麦生产的主要气象灾害之一[4-6]。小麦虽是较为耐寒的作物，但完成春化阶段发育后随着气温的逐渐升高其抗寒能力越来越低，到开始拔节时，完全失去抗御突降低温的能力，此时小麦幼穗发育进入雌雄蕊形成至药隔前期，对低温特别敏感，一般4℃以下就可能对其造成伤害[4-6]。

有关倒春寒对小麦生产的影响，国内学者已开展了许多研究，如有关倒春寒冻（冷）害记载方法[7]、倒春寒对小麦产量的影响[8]、冻害类型划分[9]、冻害与叶温的关系[10]、密度与冻害的关系[11]及不同品种类型对冻害的敏感性[12]、倒春寒冻害分级[13]、不同品种类型对冻害敏感性[12，14]、霜冻防御技术[15-17]、基因型抗性差异[18]、小麦抗冬冻与抗春冻关系[19]、抗春霜冻遗传控制[20-22]等等，这些研究为加深人们对倒春寒的了解，使小麦高产稳产起到了一定的促进作用。但以往有关倒春寒对小麦冻害的研究大都侧重于大田调查，而且对冻害的记载往往是定性描述[23]，甚至抗寒性定级参照越冬期抗寒性标准进行定级，这种记载方法不太科学。因为冬冻和春冻后性状表现及伤害情况并不完全一致，甚至相差较远。

为了明确小麦主要性状对倒春寒的敏感性，本研究对同一品种在正常年份和倒春寒天气发生年份的生育时期、产量因素、成穗率、籽粒容重、株高等性状的差异进行比较分析，以期为小麦抗倒春寒性育种和栽培技术提供进一步的理论支持。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及主要气象情况

1.1.1 试验地概况 试验于2012—2015年（文中的年份均为收获年份）在山西省农业科学院小麦研究所韩村试验基地进行。试验地点海拔498.0 m，年平均气温12.2℃，≥0℃积温4 715.4℃，≥10℃积温4 168.5℃，土壤质地为黏壤土，地势平坦，灌溉便利。试验地离建筑物及树木较远，试验受环境影响较小。

1.1.2 主要气象情况 本研究中的气象数据均由临汾市气象局提供。2013年3月下旬气温正常，到4月6日最低气温降到0.2℃，对起身拔节期的小麦造成一次冻害；4月8日最低气温回升到10.3℃，但到4月9日又骤降到3.1℃，对小麦又造成一次冻害；进入4月中旬，就在倒春寒警戒期快要结束时，4月19日白天下起零星小雪，夜间最低温度降到2.7℃，对处于孕穗期的小麦再次造成冻害，3次冻害中4月19日冻害最为严重，造成多数品种受冻，一些品种抽穗不畅，后期小穗缺位，严重影响小麦产量。2015年3月下旬最低温度3.5℃，4月上旬最低温度3.8℃，4月14日3.3℃。其中以4月14日的低温对小麦形成倒春寒冻害，试验地多数品种受冻，造成叶片褪绿转黄。而2012，2014年是罕有的未受任何倒春寒冻害影响的年份。试验中这4 a的气象资料对研究倒春寒对小麦品种产量的影响极为有利。由于试验为黄淮冬麦区水地组区域试验，小麦出苗后到成熟浇3次水，即越冬水、拔节水和灌浆水，保证了小麦生育期用水，所以干旱因素对试验影响不大。而后期干热风的发生每年都有，而且影响的仅是后期的一些性状。

1.2 试验材料

参试材料共96份（次），均为国家冬小麦品种试验黄淮北片水地组参试品种（系），2012—2015年连续4 a参试品种数分别为21，22，28，25个。每材料设3次重复，每个重复的每份材料小区面积为13.3 m2。共同对照品种为良星99，所以良星99是唯一每年都参试的一个品种。2012年和2013年共同的品种有3个，2013年和2014年共同的品种有12个，2014年和2015年共同的品种有7个。

1.3 试验方法

试验采用相同品种（品系）在倒春寒发生年份与正常年份的主要农艺性状进行对比，分析倒春寒天气对小麦主要农艺性状的影响。

2 结果与分析

2.1 2012—2013年倒春寒对冬小麦主要性状的影响

表1 2012年和2013年不同小麦品种的主要性状比较

2012年与2013年相比，2012年没有倒春寒天气发生，小麦度过了安全的起身拔节及孕穗期，而2013年为倒春寒严重发生年份，不仅冻害严重，而且发生较晚较重，为多年不遇，最迟一次为4月19日。由表1可知，2012，2013年2 a共同种植的品种（系）有3个，这3个品种（系）在这2 a间的变化趋势基本一致。从其生育时期的变化趋势来看，倒春寒发生的2013年与未发生倒春寒的2012年相比，抽穗期和成熟期均提前了，最后导致生育期比正常年份缩短，这也是最后产量降低的一个原因。再从产量构成因素变化来看，3个品种（系）的有效穗数2 a间变化趋势不太一致，其中，邯05-5092和良星99表现为2013年比2012年有所降低，而鑫麦296却提高了，但总的来看有效穗数还是降低了；穗粒数2013年比2012年均有所提升，这是因为小麦是一个产量因素间互补可塑性很强的作物，成穗数减少可通过穗粒数的增加来弥补；3个品种（系）的千粒质量2013年较2012年均有下降，这可能是由于倒春寒导致植株器官大面积受伤害，贮存在器官中的可溶性碳水化合物相对减少而造成的；3个品种（系）2013年株高均比2012年低，平均下降7 cm，这可能是由于倒春寒阻碍了植株发育的结果；2013年3个品种（系）的成穗率较上年均下降，这是由于2013年春霜冻发生在最高分蘖形成后，其造成一些弱小分蘖因春霜冻而死亡。3个品种（系）2013年容重均低于2012年，平均下降13 g/L。

2.2 2013—2014年倒春寒对冬小麦主要性状的影响

2013年倒春寒发生严重且很晚，而2014年小麦未发生任何春霜冻害。

表2 2013，2014年不同小麦品种的主要性状比较

从表2可以看出，2013年倒春寒发生年份较2014年正常年份抽穗期和成熟期均大幅度提前，导致生育期缩短；从产量因素来看，公顷有效穗数2013年与2014年相比，除冀麦325增加外，其他品种（系）均为减少，可见，倒春寒会导致有效穗数的减少；12个品种的穗粒数2013年均比2014年增加，而千粒质量均表现为下降。可见，2013年与2014年相比，产量因素变化表现为二减一增，即有效穗数和千粒质量减少而穗粒数增加，其中，有效穗数和千粒质量分别降低21.3%和21.1%，而穗粒数增长18.3%；从最后的产量变化情况来看，不同试验材料2014年均比2013年增产，增产幅度为26.5%～69.7%，平均为52.8%，可见，2013年的倒春寒已引起不同类型小麦品种的大幅减产，减产是通过减少有效穗数和降低千粒质量而实现的；从成穗率来看，2013年与2014年相比，除yx11-57提高外，其余11个品种（系）均表现为成穗率不同程度下降，下降幅度为1.9%～14.6%；小麦籽粒容重的变化为2014年均比2013年高，增加2.0～14 g/L；2014年与2013年相比，12个品种（系）的株高均表现为明显下降，下降8.0～20.0 cm。

2.3 2014—2015年倒春寒对冬小麦主要性状的影响

2014年和2015年的气候因素相比，2014年小麦未发生任何春霜冻害，而2015年以4月14日的低温对小麦形成倒春寒冻害，在试验地多数品种受冻，造成叶片褪绿转黄。与2013年的倒春寒相比，2015年倒春寒次数少，而且较2013年的倒春寒明显较轻。2014年和2015年共同种植的品种（系）共有7个，由表3可知，2015年小麦抽穗期较2014年明显提早2～5 d，成熟期除良星99提早3 d成熟外，其余品种2 a成熟期基本一致，所以全生育期天数也没有大的变化；从产量构成因素来看，7个品种（系）中，除LS4223的有效穗数2015年较2014年增加31.5万穗/hm2外，其余均减少，减少9.0万～138.0万穗/hm2，平均减少64.5万穗/hm2；穗粒数2015年均比2014年增加，增加4.5～15.7粒，平均增加7.8粒；而2015年千粒质量除华育116外，其余6个品种（系）均减少，减少4.4～9.1 g。总体来看，与2014年相比，2015年产量三要素变化规律为二减一增，即有效穗数和千粒质量减少，穗粒数增加。由于穗粒数增加对产量的增加效果远低于前二者减少而造成产量降低的效果，所以导致最后产量下降，7个参试品种（系）的减产幅度为8.0%～21.2%，平均为15.1%。就7个品种（系）2 a的成穗率变化情况看，其变化趋势不尽相同，有5份材料表现为2015年较2014年增加，有2份表现为降低，可见，春霜冻对成穗率的影响在不同材料间是有差异的，这可能与倒春寒发生早晚、程度及材料的特性有关；从2 a的籽粒容重变化情况看，2015年容重均比2014年有所下降，说明倒春寒冻害对小麦籽粒容重存在明显影响；2015年参试品种（系）株高与2014年基本一致，可见，本年度发生的倒春寒天气对株高没有太大的影响。

表3 2014，2015年不同小麦品种的主要性状比较

3 讨论

小麦倒春寒在山西全省都有发生，但以晋南中熟冬麦区冻害威胁最重，几乎每年局部地区都有不同程度的发生，严重年份大面积减产[1]。这与钟秀丽等[23]研究认为山西为倒春寒少发地区的观点不太一致。历史上晋南麦区发生严重倒春寒的年份有1953，1954，1960，1990，2010，2013年等。20世纪80年代后，晋南气侯有变暖迹象，但倒春寒冻害并没有明显减轻的趋势，1990，2010，2013年晋南麦区都有较重的倒春寒冻害，2013年临汾倒春寒发生3次，其中最后一次在4月19日，给正处于孕穗期的小麦造成巨大冻害，致使小麦抽穗不畅，后期小穗严重缺位，以致后期小麦明显减产。

为了进一步了解倒春寒天气对小麦造成的影响，本试验采用同一个品种（系）在正常年份和倒春寒发生年份下多个性状进行比较。由于本试验在水浇地进行，全生育期浇灌3次水，基本满足小麦生育期对土壤水分的需求，不存在干旱问题，即不受自然降雨的影响。在病害方面，临汾地区小麦主要病害有锈病和白粉病，在锈病的防治上由于近年来国家采用切断传染源的策略，如在锈病首发地不种小麦或种植高抗性小麦品种，空气中没有或很少有病原菌存在，所以小麦锈病在临汾地区发病很轻。由于育种工作者的重视，白粉病发病也较轻。至于后期干热风或高温影响的是个别性状，况且干热风天气在当地每年都发生。所以本试验采取的方法还是比较合理的，结果较为准确可靠。

本试验的结论有些是明确的，有些是不太明确的，还需进一步验证。试验进行的4 a间，正好有2 a为正常年份，2 a为倒春寒发生年份，有利于研究倒春寒对冬小麦不同性状的危害。从2012—2015年3次2 a间的比较结果来看，倒春寒会造成小麦抽穗期提前，其生理原因还需进一步研究。2013年倒春寒发生严重，造成小麦成熟期明显提前；而2015年倒春寒发生较轻，对生育期没有明显影响。倒春寒会造成公顷有效穗数和千粒质量明显降低，而穗粒数却在增加，但穗粒数的增加难以弥补公顷有效穗数和千粒质量下降带来的损失，最后还是导致产量明显下降。倒春寒发生严重时会导致株高和成穗率明显下降，发生较轻时对株高和成穗率没有明显影响。就小麦籽粒容重而言，倒春寒会导致其明显下降，这可能与倒春寒造成光合器官的伤害有关。

［1］徐兆飞.山西小麦[M].北京：中国农业出版社，2006．

［2］王绍忠，田云峰，郭天财，等.河南小麦栽培学[M].北京：中国农业科学技术出版社，2010.

［3］段萌，李恩普，陈友权，等.冬小麦霜冻害灾情田间调查分级规范的研究[J].麦类作物学报，2011，31（3）：554-559.

［4］吴丹，张锦，龙向阳，等.六盘水市倒春寒发生特征及其对小麦产量的影响[J].贵州气象，2012，36（2）：21-23.

［5］皇甫自起，晏中峰.豫东地区小麦冻害调查分析[J].河南农业科学，1996（4）：3-6.

［6］豆映辉.倒春寒天气对云南小麦产量的影响[J].云南农业科技，2001（1）：10-14.

［7］李世平，靖金莲，安晓东，等.晋南冬麦区春霜冻发生特点及其对产量影响分析[J].中国农学通报，2016，32（9）：183-187.

［8］皇甫自起，常守乾.小麦晚霜冻害的特点及预防补救技术[J].河南农业科学，1996（9）：6-9.

［9］冯玉香，何维勋，孙忠富，等.我国冬小麦霜冻害的气候分析[J].作物学报，1999，25（3）：335-340.

［10］冯玉香，何维勋，饶敏杰，等.冬小麦拔节后霜冻害与叶温的关系[J].作物学报，2000，26（6）：707-712.

［11］胡新，黄绍华.晚霜冻害与小麦品种的关系：1998年霜冻害调查报告之一[J].中国农业气象，1999，20（3）：28-30.

［12］钟秀丽，王道龙，田久，等.冬小麦品种抗霜冻力的影响因素分析[J].作物学报，2007，33（11）：1810-1814.

［13］赵虹，王西成，胡卫国，等.黄淮南片麦区小麦倒春寒冻害成因及预防措施[J].河南农业科学，2014，43（8）：34-38.

［14］王怡.黄淮海麦区小麦倒春寒冻害及其预防措施[J].农业科技通讯，2014（1）：139-140，211.

［15］陈襄礼，李林峰，王重锋，等.小麦倒春寒发生特点及防御措施初探[J].河南农业科学，2014，43（2）：35-37，42.

［16］姚景珍，张建诚，席吉龙.2010年运城市小麦晚霜冻的危害及防补措施[J].现代农业科技，2011（14）：172-173.

［17］孙忠富.霜冻灾害与防御技术 [M].北京：中国农业科技出版社，2001：84-85，100.

［18］赵鹏，钟秀丽，王道龙，等.冬小麦抗霜性与抗冻性的关系[J].自然灾害学报，2006，15（6）：281-285.

［19］李茂松，王道龙，钟秀丽，等.冬小麦霜冻害研究现状与展望[J].自然灾害学报，2005，14（4）：72-78.

［20］SUTKA J.Genetic controloffrosttolerence in wheat[J].Euphytica，1994，77：277-282.

［21］WAIC H，GRIFFITH M.Extraction and isolation ofantifreeze proteins from winter rye（Secale cereale L.）leaves[J].PlantPhysiology，1994，104：97-98.

［22］古晓红，冯端云，王慧杰，等.山西省50 a来气温变化趋势特征分析[J].山西农业科学，2015，43（9）：1160-1164.

［23］钟秀丽，王道龙，赵鹏，等.黄淮麦区小麦拔节后霜冻的农业气候区划[J].中国生态农业学报，2008，16（1）：11-15.

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

山西省农业科学院攻关项目（YGG1421）；山西省自然科学基金项目（201701D121112）

靖金莲（1968-），女，山西襄汾人，助理研究员，主要从事小麦遗传育种研究工作。李世平为通信作者。