東北地區農作物低溫冷害研究

裴永燕 岳紅偉

摘要 農作物低溫冷害是我國主要農業氣象災害之一,并以北方地區特別是我國東北地區發生得最為頻繁和嚴重。近些年,由于氣候變暖的趨勢比較明顯,基本沒有發生大范圍的嚴重延遲型低溫冷害,但區域性和階段性的低溫冷害仍然時有發生,而且由于氣候異常的事件增多,年內氣溫波動幅度加大,都使作物障礙型低溫冷害有頻繁和嚴重的趨勢,因此,防御低溫冷害仍然是東北各地農業生產的重要工作內容之一。

關鍵詞 東北地區;農作物;低溫冷害;研究

中圖分類號 S429文獻標識碼 A 文章編號1674-6708(2009)08-0016-02

1 低溫冷害的概念

關于低溫冷害的定義,不同年代、不同地區的學者有過不同的說法,但基本的內涵是一致的。從低溫冷害形成機理角度出發,同時綜合各家的看法,我們把低溫冷害定義為:在作物生長發育期間,盡管日最低氣溫在0oC以上、天氣比較溫暖,但出現較長時間的持續性低溫天氣,或者在生殖生長期間出現短期的墻低溫天氣過程,日平均氣溫低于作物生長發育適宜溫度的下線指標,影響農作物的生長發育和結實而引起減產的農業自然災害。

2低溫冷害對東北農業的影響

東北地區是我國重點糧食生產基地之一,目前每年生產糧食700億kg左右,約占全國的14%,其年產量波動直接影響著全國糧食的供給。由于熱量資源不足等原因,低溫冷害是東北地區主要農業氣象災害之一,嚴重冷害減產20%以上,是造成產量不高、不穩的主要因素之一。近40年來,東北各地糧豆一般冷害和嚴重冷害發生頻率都比較高。一般冷害年出現頻率,遼寧省大部分為15%以下;吉林省中、西部和黑龍江省南部為15%~25%,黑龍江省北部及吉林省西南部在5%以下;吉林省中部及黑龍江省南部為5%~10%;吉林省半山區及黑龍江省中部為10%~15%;黑龍江省北部及吉林省東部山區為15~25%,也就是說,東北糧食主產區每隔3~5年有一次一般性低溫冷害,每隔5~10年有一次嚴重冷害。水稻障礙型冷害發生頻率,遼寧省大部在15%~20%之間,東北地區中部多為25%~40%,吉林省東部山區較高海拔地帶及黑龍江省北部在40%~60%左右,即東北地區大部每隔2~3年就有一次較明顯障礙型冷害,冷害年減產20%以上。

3 低溫冷害對農作物生長發育的危害

3.1低溫對水稻的危害

水稻是對低溫反應比較敏感的喜溫作物,低溫、寡照是水稻空秕率偏高的重要原因。我國北方地區氣溫不高,熱量不足,即使在夏季7~8月也常出現低溫天氣過程,因而易發生水稻低溫冷害。水稻生產除了經常發生延遲型冷海外,還經常發生障礙型冷害,即因生殖生長關鍵期出現明顯低溫天氣,導致結實不良。近20多年來,雖然大范圍延遲型冷害發生較少,但區域性水稻障礙型冷害頻繁而嚴重。如1980年、1982年、1986年、1988年、1993年、1998年、2001年和2003年,東北地區的延邊和牡丹江等地均發生嚴重障礙型冷害,減產都在20%以上,部分縣市損失過半,年損失糧食達數10萬t。水稻栽培以水利灌溉為基礎,受降水影響不大,其產量豐歉及品質好壞主要是看是否發生低溫冷害,這是北方地區水稻生產最大的風險性因素。

水稻生殖生長階段對低溫反應敏感的時期有3個,即幼穗分化期、花粉母細胞減數分裂期、抽穗開花期。我國北方障礙型低溫冷害的敏感期強調前兩個時期,多數人認為減數分裂期是造成結實障礙的主要時期。水稻生殖生長期受到低溫影響會產生障礙型冷害。水稻生殖器官形成和發育的臨界溫度比營養生長期要高,因而它們對低溫的反應比營養生長敏感。在遇到降溫時,水稻莖葉尚無反應,而正在發育的的幼穗或花粉卻已受害。由于障礙型冷害直接破壞穗和花的發育,所以是形成籽粒空秕的主要原因,也是導致我國水稻遭受低溫減產的主要原因。一般認為是低溫導致減數分裂期生理機能紊亂,使花粉不能正常發育,形成空殼或畸形粒;抽穗開花期遇低溫,則抑制花粉粒正常生長,物質代謝失常,這種受害的花粉粒有的雖然仍可完成發芽和受精過程,但受精后的谷粒不能進一步發育,后期仍形成空殼。

3.2低溫對高粱的危害

低溫對高粱的危害主要有兩個方面:一是表現在雜交高粱的小花敗育;二是表現在灌漿期低溫影響正常成熟。所謂小花敗育,是指花器官的雌蕊或雄蕊發育不正常,使雌蕊無受精的能力,雄蕊發育不正常,使雄蕊無受精的能力,雄蕊無花粉或花粉甚少,這種現象是制種田不育系經常遇到的問題。小花敗育的關鍵時期是孕穗前8~10天,內部幼穗分化正處于雌雄分化期,外部形態是打苞中、后期,這一時期稱為小花敗育的敏感期。高粱灌漿成熟期要求天氣晴朗,日照充足,日平均溫度23~25oC為宜,如氣溫低于20oC則影響灌漿的正常進行,導致空殼或千粒重降低,因此高粱灌漿期易受低溫的危害。

3.3低溫對玉米的危害

低溫對玉米的影響也分延遲型和障礙型兩類,前者發生在營養生長期,后者發生在開花授粉期。由于玉米生殖器官的形成和發育過程對低溫的反應遠不如水稻和高粱敏感,因此,人們關注最多的是玉米延遲型低溫冷害。東北地區低溫對玉米生長發育速度的影響很大,正常水分條件下,播種出苗間氣溫降低1oC,出苗期推遲3天左右,出苗速度降低17%左右;出苗至抽雄期間氣溫降低1oC,發育期推遲6天左右,生育速度降低18%;玉米抽雄至成熟期間氣溫降低會延遲抽穗,使整個玉米生育期向后推遲。

低溫對玉米開花授粉的影響也比較明顯。在抽雄開花時期平均氣溫要求為24~25oC,低于20oC的低溫陰雨天氣會妨礙花藥的開裂,并影響雌雄的發育,低溫時間延長,則易發生空稈。

低溫對玉米灌漿影響也比較大,在吐絲至完熟期間,相對積溫減少10%,相對百粒干重降低13%左右。玉米在灌漿成熟期間,要求日平均氣溫為20~24oC,低于20oC玉米灌漿緩慢,溫度低于16oC,則影響淀粉酶的活性,使籽粒不飽滿。

低溫對玉米生長發育的影響最終要體現在對產量的影響。在水分基本適應的條件下,出苗至成熟期間積溫減少100oC,玉米單產降低6.3%左右,抽雄至成熟期平均氣溫降低1oC,公頃產量減少550kg左右。東北地區玉米抽雄至成熟期間氣溫在22oC以上,干燥度在0.75~0.90之間玉米產量最高,低溫和干燥都將使玉米單產明顯下降。

總之,由于導致作物低溫冷害的因素比較多,而且是自然和人為因素共同作用的結果,因此,綜合評價各地防御冷害的能力、效益及差別是困難的,這與農業結構的復雜性及冷害防御技術的多樣性、綜合性有關。隨著人們對作物冷害認識的提高及冷害防御體系及專門技術研究的深入,各地作物低溫冷害的防御能力都會有較大提高。

參考文獻

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浙江省科協研討新形勢下工作思路

11月12~13日,浙江省科協召開黨組理論學習中心組會議,以黨的十七屆四中全會精神為指導,探討新形勢下科協工作的創新發展,認真研究明年科協工作思路。此前,黨組理論學習中心組已多次組織學習黨的十七屆四中全會和省委十二屆六次全委會精神,黨組成員和各部門負責人分別深入基層作了調研。

與會人員根據黨的十七屆四中全會和省委全委會精神,結合調研情況,圍繞新時期科協組織的工作定位、科協工作“有所為、有所不為”、學會的創新發展、扎實推進科普工作、建設科技工作者之家、整合科協資源、加強自身隊伍建設等問題,各抒己見,在深入研討的基礎上初步形成了明年工作思路。

在討論中,大家認為,胡錦濤總書記在紀念中國科協成立50周年大會的重要講話,對科協工作作了充分肯定,對新時期科協的地位、作用作了深刻闡述,對廣大科技工作者和科協干部提出了新的要求,是指導科協工作創新發展的綱領性文件。黨的十七屆四中全會又對加強和改進新時期黨的建設提出了新要求,作出了新部署。我們要自覺地把科協工作納入其中,堅定不移地貫徹落實科學發展觀,進一步認清科協組織的政治屬性、科技屬性和社團屬性,推進科協事業的創新發展。

大家認為,中國科協在實踐中探索形成的“三服務一加強”的工作定位、“搭建平臺、資源共享”的工作思路,以及“大聯合、大協作”的工作方式,是符合新形勢對科協工作新要求的。“三服務”要突出為科技工作者服務這條主線,全心全意為科技人員服務是科協組織永恒的主題,科協的一切工作都應該為此而展開。要做好這項工作,就要從基礎工作做起,比如正在開展的科技人員狀況調查要常態化、制度化、規范化,從而動態地了解掌握科技工作者的需求變化,增強科協服務科技人員的針對性和有效性。有些同志認為,要進一步加強與對中青年科技人員的聯絡,加大培育和支持力度,為他們健康成長營造環境,創造條件。

會議對大家提出的意見建議進行梳理歸納,提出了明年工作的大致思路:以科學發展觀為指導,深入貫徹落實黨的十七屆四中全會和中國科協、省有關會議精神,堅持“三服務一加強”的工作定位,著力在鞏固、完善、提高、創新上下功夫,團結帶領全省廣大科技工作者和科協干部,深入開展“我為‘兩創做貢獻”活動,扎實推進“五項工程”,突出重點、注重特色,打造品牌、形成亮點,提升能力、務求實效,為推動浙江省經濟社會又好又快發展作出新成績。

根據這一思路,明年,浙江省科協在做好日常工作的同時,將舉辦2010浙江科協年會、長三角科技論壇、全國科普日、全省科協領導干部讀書會和創辦科技新論壇等系列重大活動。

浙江省科協黨組書記魯善增在會上強調,明年是浙江省經濟繼續企穩回升、加快轉型升級、扎實推進“兩創”總戰略實施的關鍵年,是浙江省“十二五”規劃的編制之年,也是本屆科協創新發展的重要一年。做好明年的科協工作,意義重大。在明確任務的基礎上,必須講究方法、轉變作風、狠抓落實。要圍繞中心,服務大局;要量力而行,盡力而為;要整合資源,形成合力;要真抓實干,務求實效;要以身作則,勤政廉政。

浙江省科協副主席虞龍寶、隗斌賢,秘書長董克軍,副巡視員吳惠林、吳高盛,以及省科協機關、各直屬事業單位副處以上領導干部參加了會議。

(浙江省科協)