运城盆地不同播期小麦春季冻害风险评价

doi:10.13304/j.nykjdb.2020.0802

摘要/Abstract

摘要：

为评价山西南部地区不同小麦品种在不同冬前积温下的春季冻害风险，明确适应当前气候变化的适宜播期和品种，分别于2017—2018霜冻发生和2018—2019霜冻不发生的两个不同气候年型，在山西运城盐湖区采用播期、品种二因子裂区试验设计，对3个不同生态类型小麦品种（济麦22、周麦18和西农529）在不同冬前积温下的春季冻害风险进行分析，研究不同小麦品种在冻害发生和不发生年型的拔节期、春季冻害及产量对冬前积温的响应。结果表明，冬前积温（播期）对小麦拔节期和春季冻害风险有显著影响，冬前积温越大（播期越早），小麦拔节越早，春季发生冻害的风险越高；品种春性越强，发生冻害的风险越高。济麦22、周麦18和西农529在3月下旬和4月上旬发生春季冻害的平均风险，皆以播期10月5日（冬前≥0 ℃积温为616.3 ℃时）最高，当播期10月20日（冬前≥0 ℃积温390.1 ℃）时，3月下旬和4月上旬发生春季冻害的平均风险明显降低。霜冻发生年，随着冬前积温的降低，小麦穗部受冻程度降低、穗发育进程延缓、相对膜透性降低、MDA含量降低、抗氧化酶活性增强，产量与冻害程度表现一致，也与冻害发生评价结果趋势一致；霜冻未发生年，产量随冬前积温的减少呈降低趋势，但是，适度降低冬前积温，两年的总产量较高。在气候变暖情境下，以冬前≥0 ℃积温在250～390 ℃时小麦产量稳定，冻害风险较低。由此可见，适度降低冬前积温是现阶段小麦应对气候变化、抗逆稳产的一条有效途径。

关键词: 冬小麦品种, 产量, 冬前积温, 冻害风险

Abstract:

In order to evaluate the risk of the spring frost damage to different wheat varieties in southern region of Shanxi under different accumulated temperature before winter and define the suitable sowing date and variety of adapting the change of current climate， two-factor splitting zone test including sowing date and variety was used to analyze the risk of wheat spring freezing injury. The test were arranged in two different climatic years from 2017 to 2018 （frost occurrence） and 2018 to 2019 （no frost）， and 3 different ecological types of wheat varieties（Jimai 22， Zhoumai 18 and Xinong 529） were sowed at different date in Yanhu district of Yuncheng. The results showed that the accumulated temperature before winter （sowing date） had significant effect on wheat jointing and the risk of wheat spring freezing injury， the higher accumulated temperature before winter （the earlier sowing date） advanced the wheat jointing stage and increased the risk of freezing damage in spring. And variety with strong spring quality had higher risk to freeze damage. The average risk of frost damage in late March and early April were the highest when the accumulated temperature （≥0 ℃） before winter was 616.3 ℃， and were lowest when the accumulated temperature before winter was 390.1 ℃. In the year of frost occurrence， with the decrease of accumulated temperature before winter， the degree of freezing of wheat ear was reduced， the process of ear development was delayed， the relative membrane permeability was decreased， the content of MDA was decreased， and the activity of antioxidant enzymes were enhanced. The yield was consistent with the degree of freezing damage and the trend of evaluation of freezing damage. In no frost year， the yield showed a decreasing trend with the decrease of accumulated temperature before winter. However， the accumulated temperature before winter was moderately reduced， which had a little effect on the yield. Under the climate warming situation， the wheat yield could be more stable when the accumulated temperature （≥0 ℃） before winter was about 250～390 ℃， and the risk of freezing injury should be lower. Reducing the accumulated temperature before winter should be an effective way for wheat in environment of climate change.

Key words: winter wheat, yield, accumulated temperature before winter, risk of freezing injury

中图分类号:

S512.1

王健, 许爱玲, 卫晓东, 席吉龙, 杨娜, 王珂, 席天元, 张建诚. 运城盆地不同播期小麦春季冻害风险评价[J]. 中国农业科技导报, 2022, 24(1): 137-147.

Jian WANG, Ailing XU, Xiaodong WEI, Jilong XI, Na YANG, Ke WANG, Tianyuan XI, Jiancheng ZHANG. Risk Assessment of Spring Freezing Injury of Wheat at Different Sowing Dates in Yuncheng Basin[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2022, 24(1): 137-147.

图/表 9

参考文献 29

1	潘根兴，高民，胡国华，等. 气候变化对中国农业生产的影响［J］. 农业环境科学学报，2011，30（9）：1698-1706.
	PAN G X， GAO M， HU G H， et al.. Impacts of climate change on agricultural production of China ［J］. J. Agro-Environ. Sci.， 2011， 30（9）：1698-1706.
2	中国气象局气候变化中心. 中国气候变化蓝皮书（2019）［R］．北京：中国气象局，2019.
	China Meteorological Administration Climate Change Center. China blue book on chimate change （2019）［R］. Beijing： China Meteorological， 2019.
3	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.
	FENGY X， HE W X， SUN Z F， et al.. CIimatologieal study on frost damage of winter wheat in China ［J］. Acta Agron. Sin.， 1999， 25（3）：335-340.
4	马倩倩，贺勇，张梦婷，等. 中国北部冬麦区小麦生育期对生育阶段积温变化的响应［J］. 中国农业气象，2018，39（4）：234-244.
	MA Q Q， HE Y， ZHANG M T， et al.. Responses of winter wheat phenology to accumulated temperature during growing periods in northern China wheat belt ［J］. Chin. J. Agrometeorol.， 2018， 39（4）：234-244.
5	孟自力，陈昆，闫向泉，等. 气象因子变化及其对小麦生产的影响［J］. 安徽农业科学，2018，46（7）：27-29.
	MENG Z L， CHEN K， YAN X Q， et al.. Research status of change of meteorological factors and its influence on wheat production ［J］. Anhui Agric. Sci.， 2018， 46（7）：27-29.
6	李晴，甄文超. 河北省冬小麦越冬冻害风险分析［J］. 安徽农业科学，2017，45（28）：175-178.
	LI Q， ZHEN W C. Analysis on the risk of freezing injury to winter wheat in Hebei Province ［J］. J. Anhui Agric. Sci.， 2017， 45（28）：175-178.
7	朱伟，李玉兰，刘茵，等. 黄淮中部麦区冻害发生特点·形成原因及其防御措施［J］. 安徽农业科学，2005，33（5）：768-769.
	ZHU W， LI Y L， LIU Y， et al.. Characteristics， causes and preventive measures of frost damage in Middle Huanghuai Wheat Region ［J］. J. Anhui Agri. Sci.，2005，33（5）：768-769.
8	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.
	LI M S， WANG D L， ZHONG X L， et al.. Current situation and prospect of research on frost of winter wheat ［J］. J. Nat. Disasters， 2005， 14（4）：72-78.
9	FULLER M P， FULLER A M， KANIOURAS S， et al.. The freezing characteristics of wheat at ear emergence ［J］. European J. Agron.， 2007， 26（4）：435-441.
10	白洪立，孟淑华，王立功，等. 积温变迁对冬小麦夏玉米一年两熟播期的影响［J］. 作物杂志，2009，1（3）：55-58.
	BAI H L， MENG S H， WANG L G， et al.. Effect of accumulated temperature change on sowing date of winter wheat and summer maize ［J］. Crops， 2009， 1（3）：55-58.
11	吕丽华，梁双波，张丽华，等. 不同小麦品种产量对冬前积温变化的响应［J］. 作物学报，2016，42（1）：149-156.
	LYU L H， LIANG S B， ZHANG L H， et al.. Yield in response to accumulated temperature before winter in winter wheat ［J］. Acta Agron. Sin.， 2016， 42（1）：149-156.
12	皇甫自起，常守乾，李秀花，等. 小麦晚霜冻害的特点及预防补救技术［J］. 河南农业科学，1996，1（9）：6-9，21.
	HUANGPU Z Q， CHANG S Q， LI X H， et al.. Characteristics of late frost damage of wheat and its preventive and remedial techniques ［J］. J. Henan Agric. Sci.， 1996， 1（9）：6-9，21.
13	任德超，胡新，黄绍华，等. 晚霜冻害对不同类型小麦产量性状的影响［J］. 河南农业科学， 2011， 40（5）： 55-58.
	REN D C， HU X， HUANG S H， et al.. Influence of spring frost on different ear types of wheat yield component ［J］. J. Henan Agric. Sci.， 2011， 40（5）：55-58.
14	钟秀丽，王道龙，吉田久，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.
	ZHONG X L， WANG D L， YOSHIDA H， et al.. Analysis on the factors affecting frost resistance for winter wheat ［J］. Acta Agron. Sin.， 2007， 33（11）：1810-1814.
15	闫世忠，王建廷，冉献忠，等. 黄淮麦区晚霜冻发生频率及防御措施［J］. 河南气象，2002，1（4）：40-42.
	YAN S Z， WANG J T， RAN X Z， et al.. Frequency and defense measures of late frost in Huanghuai Wheat Region ［J］. Henan Meteorol.， 2002， 1（4）：40-42.
16	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.
	FENG Y X， HE W X， RAO M J， et al.. Relationship between frost damage and leaf temperature with winter wheat after jointing stage ［J］. Acta Agron. Sin.， 2000， 26（6）：707-712.
17	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.
	ZHAO P， ZHONG X L， WANG D L， et al.. Relationship between frost resistance and freezing resistance of winter wheat ［J］. J. Nat. Disasters， 2006， 15（6）：281-285.
18	杨洪宾，徐成忠，李春光，等. 播期对冬小麦生长及所需积温的影响［J］. 中国农业气象，2009，30（2）：201-203.
	YANG H B， XU C Z， LI C G， et al.. Growth and required accumulated temperature of winter wheat under different sowing time ［J］. Chin. J. Agrometeorol. ， 2009， 30（2）：201-203.
19	刘新月，裴磊，卫云宗，等. 气温变化背景下中国黄淮旱地冬小麦农艺性状的变化特征——以山西临汾为例［J］. 中国农业科学，2015，48（10）：1942-1954.
	LIU X Y， PEI L， WEI Y Z， et al.. Agronomic traits variation analysis of Huanghuai dryland winter wheat under temperature change background in China—taking Linfen， Shanxi as an example［J］. Sci. Agric. Sin.， 2015， 48（10）：1942-1954.
20	李合生. 植物生理生化试验原理与技术［M］. 北京：高等教育出版社，2000：167-169.
	LI H S. The Experiment principle and technology of plant physiology ［M］. Beijing： Higher Education Press， 2000：167-169.
21	中国科学院上海植物生理研究所，上海市植物生理学会. 现代植物生理学实验指南［M］. 北京：科学出版社，1999：303.
	Shanghai Institute of Plant Physiology， Shanghai Plant Physiological Society. Modern plant physiology experiment guide ［M］. Beijing： Higher Education Press， 1999：303.
22	李明，王根轩. 干旱胁迫对甘草幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响［J］. 生态学报，2002，22（4）：503-507.
	LI M， WANG G X， et al.. Effect of drought stress on activities of cell defense enzymes and lipid peroxidation in glycyrrhiza uralensis seedlings ［J］. Acta Ecol. Sin.， 2002， 22（4）：503-507.
23	张燕，方力，姚照兵，等. PEG对烟草幼苗耐低温胁迫能力的生理效应［J］. 西北农业学报，2003，12（1）：63-67.
	ZHANG Y， FANG L， YAO Z B， et al.. Physiological effects of PEG on chilling resistance of tobacco seedlings ［J］. Acta Agric. Bor-occid. Sin.， 2003， 12（1）：63-67.
24	郝晶，张立军，谢甫绨. 低温对大豆不同耐冷性中萌发期保护酶活性的影响［J］. 大豆科学，2007，26（2）：171-175.
	HAO J， ZHANG L J， XIE F T. Effects of The low temperature on defense enzyme activities of different chilling-tolerant soybean cultivars during the germination ［J］. Soybean Sci.， 2007， 26（2）：171-175.
25	李小安，周青平. 低温胁迫对扁蓿豆的脯氨酸含量和POD、SOD酶活性的影响［J］. 青海大学学报（自然科学版）， 2009， 29（1）：60-63.
	LI X A， ZHOU Q P. The effect of chilling stress on SOD， POD activity and proline content of Melilotusruthenicus ［J］. J. Qinghai Univ. （Nat. Sci.）， 2009， 29（1）：60-63.
26	刘大同，邢潇悦，李东升，等. 小麦穗分化不同阶段对低温胁迫的生理响应［J］. 江苏农业科学，2017，33（6）：1212-1219.
	LIU D T， XING X Y， LI D S， et al.. The physiological response to low temperature of wheat during young spike development ［J］. Jiangsu Agric. Sci.，2017，33（6）：1212-1219.
27	杨健，张保军，毛建昌，等. 播期与密度对冬小麦西农9871籽粒产量的影响［J］. 麦类作物学报，2011，31（3）：529-534.
	YANG J， ZHANG B J， MAO J C， et al.. Effects of sowing date and planting density on grain yield in winter wheat Xinong9871 ［J］. J. Triticeae Crops， 2011， 31（3）：529-534.
28	阴卫军，刘霞，倪大鹏，等. 播期对优质小麦籽粒灌浆特性及产量构成的影响［J］. 山东农业科学，2005，1（5）：22-24，28.
	YIN W J， LIU X， NI D P， et al.. Effect of sowing time on grain filling characteristics and grain yield components of high quality wheat cultivars ［J］. Shandong Agric. Sci.， 2005， 1（5）：22-24，28.
29	李素真，周爱恋，王霖，等. 不同播期播量对不同类型超级小麦产量构成因子的影响［J］. 山东农业科学，2005，1（5）：12-15.
	LI S Z， ZHOU A L， WANG L， et al.. Effect of different sowing time and seed dosage on yield of different genotypes of super wheats ［J］. Shandong Agric. Sci.， 2005， 1（5）：12-15.

序号 Number	日期 Date	低温指标 Low temperature/℃
1	拔节前4 d 4 d before jointing	-4.2
2	拔节后1～5 d 1～5 d after jointing	-3.5
3	拔节后6～10 d 6～10 d after jointing	-2.5
4	拔节后11～15 d 11～15 d after jointing	-1
5	拔节后16～20 d 16～20 d after jointing	0

序号 Number	日期 Date	低温指标 Low temperature/℃
1	拔节前4 d 4 d before jointing	-4.2
2	拔节后1～5 d 1～5 d after jointing	-3.5
3	拔节后6～10 d 6～10 d after jointing	-2.5
4	拔节后11～15 d 11～15 d after jointing	-1
5	拔节后16～20 d 16～20 d after jointing	0

品种 Cultivar	播期 Sowing date （m/d）	冬前≥0℃积温 ≥0℃ accumulated temperature before winter/℃	冬前叶龄 Leaf age before winter	冬前分蘖数Tillering No. before winter	拔节期 Jointing （m/d）	拔节期推迟天数 Delay days of jointing compared with October 5/d
济麦22 Jimai 22	10/05	616.3	7.0±0.85 a	4.0±0.56 a	03/21	—
	10/20	390.1	5.0±0.61 b	1.9±0.29 b	03/26	5
	11/05	186.9	2.2±0.30 c	—	04/01	11
	11/15	107.7	—	—	04/05	15
	11/25	62.9	—	—	04/06	16
周麦18 Zhoumai 18	10/05	616.3	7.0±0.40 a	4.0±0.36 a	03/19	—
	10/20	390.1	5.0±0.36 b	2.0±0.30 b	03/25	5
	11/05	186.9	2.2±0.53 c	—	03/30	9
	11/15	107.7	—	—	04/03	12
	11/25	62.9	—	—	04/04	14
西农529 Xinong 529	10/05	616.3	7.0±0.36 a	4.0±0.70 a	03/17	—
	10/20	390.1	5.0±0.41 b	2.0±0.46 b	03/23	6
	11/05	186.9	3.0±0.35 c	—	03/29	13
	11/15	107.7	—	—	04/01	17
	11/25	62.9	—	—	04/03	18

品种 Cultivar	播期 Sowing date （m/d）	冬前≥0℃积温 ≥0℃ accumulated temperature before winter/℃	冬前叶龄 Leaf age before winter	冬前分蘖数Tillering No. before winter	拔节期 Jointing （m/d）	拔节期推迟天数 Delay days of jointing compared with October 5/d
济麦22 Jimai 22	10/05	616.3	7.0±0.85 a	4.0±0.56 a	03/21	—
	10/20	390.1	5.0±0.61 b	1.9±0.29 b	03/26	5
	11/05	186.9	2.2±0.30 c	—	04/01	11
	11/15	107.7	—	—	04/05	15
	11/25	62.9	—	—	04/06	16
周麦18 Zhoumai 18	10/05	616.3	7.0±0.40 a	4.0±0.36 a	03/19	—
	10/20	390.1	5.0±0.36 b	2.0±0.30 b	03/25	5
	11/05	186.9	2.2±0.53 c	—	03/30	9
	11/15	107.7	—	—	04/03	12
	11/25	62.9	—	—	04/04	14
西农529 Xinong 529	10/05	616.3	7.0±0.36 a	4.0±0.70 a	03/17	—
	10/20	390.1	5.0±0.41 b	2.0±0.46 b	03/23	6
	11/05	186.9	3.0±0.35 c	—	03/29	13
	11/15	107.7	—	—	04/01	17
	11/25	62.9	—	—	04/03	18

品种 Cultivar	播期 Sowing date （m/d）	拔节期Jointing （m/d）	3月下旬 Late March（03/21—03/31）			4月上旬 Early April（04/01—04/10）
品种 Cultivar	播期 Sowing date （m/d）	拔节期Jointing （m/d）	可承受的低温范围 Low temperature range/℃	冻害发生风险 Risk of freezing injury/%	平均Average/%	可承受的低温范围 Low temperature range/℃	冻害发生风险 Risk of freezing injury/%	平均Average/%
济麦22 Jimai 22	10/05	03/21	-3.4～-1.0	3.33～23.33	13.33±14.14 a	-0.7～1.9	10.00～30.00	20.00±14.14 a
	10/20	03/26	-4.3～-2.2	0.00～10.00	5.00±7.07 a	-2.0～0.4	6.67～13.33	10.00±4.71 a
	11/05	04/01	-5.1～-3.6	0.00～3.33	1.67±2.36 a	-3.4～-1.2	6.67～10.00	8.33±2.36 a
	11/15	04/05	-5.5～-4.3	0.00	0.00	-4.0～-2.2	0.00～6.67	3.34±4.72 a
	11/25	04/06	-5.6～-4.4	0.00	0.00	-4.3～-2.4	0.00～3.33	1.67±2.36 a
周麦18 Zhoumai 18	10/05	03/19	-3.0～-0.5	3.33～33.33	18.33±21.21 a	-0.2～2.6	10.00～30.00	20.00±14.14 a
	10/20	03/25	-4.0～-2.0	0.00～13.33	6.67±9.43 a	-1.7～0.7	6.67～13.33	10.00±4.71 a
	11/05	03/30	-4.8～-3.2	0.00～3.33	1.67±2.36 a	-3.0～-0.7	0.00～10.00	5.00±7.07 a
	11/15	04/03	-5.3～-3.9	0.00	0.00	-3.8～-1.7	0.00～6.67	3.34±4.72 a
	11/25	04/04	-5.4～-4.1	0.00	0.00	-3.9～-2.0	0.00～6.67	3.34±4.72 a
西农529 Xinong 529	10/05	03/17	-2.4～0.1	13.33～36.67	25±16.5 a	0.4～3.2	13.33～30.00	21.67±11.79 a
	10/20	03/23	-3.8～-1.5	0.00～13.33	6.67±9.43 a	-1.2～1.3	10.00～20.00	15.00±7.07 a
	11/05	03/29	-4.7～-3.0	0.00～3.33	1.67±2.36 a	-2.6～-0.5	3.33～10.00	6.67±4.72 a
	11/15	04/01	-5.1～-3.6	0.00～3.33	1.67±2.36 a	-3.4～-1.2	0.00～10.00	5.00±7.07 a
	11/25	04/03	-5.3～-3.9	0.00	0.00	-3.8～-1.7	0.00～6.67	3.34±4.72 a