不同防凍劑處理對小麥生理特征和產量的影響

文廷剛， 楊文飛， 王偉中， 杜小鳳， 吳傳萬， 顧大路， 吳雪芬， 錢新民

(江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所，江蘇淮安 223001)

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不同防凍劑處理對小麥生理特征和產量的影響

文廷剛， 楊文飛， 王偉中*， 杜小鳳， 吳傳萬， 顧大路， 吳雪芬， 錢新民

(江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所，江蘇淮安 223001)

[目的]探索春季凍害下防凍劑處理對小麥生理特征和產量等的影響。[方法]以‘淮麥30’和‘濟麥22’為材料，分析防凍劑1號和美洲星對不同抗寒性小麥品種生理特征和產量及其構成因素的影響。[結果]春季凍害下，防凍劑1號和美洲星處理能顯著提高‘淮麥30’和‘濟麥22’的葉綠素和游離脯氨酸含量，增加SOD活性，降低MDA含量，提高品種的抗寒能力。處理間，防凍劑1號和美洲星無顯著差異。同時，‘淮麥30’和‘濟麥22’的穗粒數、千粒重和地上部分生物量均較對照顯著增加，進而提高了小麥的產量和收獲指數。[結論]在春季凍害下，噴施防凍劑1號和美洲星均能提高小麥抗寒性并能提高小麥產量。

防凍劑；小麥；生理特征；產量

春季低溫凍害是農業生產中一種非常嚴重的自然災害，會影響小麥的生長發育最終導致減產，因此提高小麥抗寒能力對于小麥的生長發育具有重要意義[1]。隨著全球氣候變暖，我國出現冬暖春寒的現象更頻繁，從而導致小麥春季凍害不斷發生。“倒春寒”是常見的春季低溫凍害，多發生于3月中旬至4月中上旬，其對小麥穗分化和產量形成有嚴重影響。凍害不僅能引起小麥生理活動障礙，致其生長發育延緩，甚至出現死亡，還對小麥的生長發育和生產管理構成不利影響，嚴重影響小麥的穩產增產[2]。筆者選擇抗寒性不同的2個小麥品種‘淮麥30’(弱春性)和‘濟麥22’(半冬性)，研究了春季低溫凍害下，防凍劑處理對不同抗寒性小麥品種的生理指標、產量及其構成因素的影響，以期為小麥抗低溫逆境生產和凍害后小麥的減災栽培調控提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2014～2015年在淮安市農業科學研究院現代農業高新科技園區內進行。供試小麥品種為‘淮麥30’(弱春性)和‘濟麥22’(半冬性)；供試藥劑為防凍劑1號(由淮安市農科院提供)、美洲星(由安徽省神農農業技術開發有限公司提供)。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設3個處理，分別為防凍劑1號200倍液噴施(處理①)，美洲星300倍液噴施(處理②)和清水對照(CK)，3個重復。藥劑噴施時間為2015年4月6日(冷空氣來前24 h)。小區面積為2 m×7 m，噴藥量為100 ml/m2。防凍劑處理的日平均溫度見圖1。小麥于2014年10月24日播種，基本苗為2.46×106株/hm2。播前深翻并施入純N 120 kg/hm2、P2O560 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2；拔節期追施純N 120 kg/hm2，氮肥為尿素。其他管理同大田高產栽培措施。

1.3 取樣方法與測定項目

小麥處理后，選擇長勢一致、無病蟲危害的單莖進行標記，用于葉綠素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的測定。從處理后5 d開始，每隔10 d取樣并測定相關指標，總共3次。成熟期每小區取樣進行室內考種和產量考查。葉綠素含量：于處理后5、15、25 d，在每小區分別選取5個標記單莖，用丙酮提取法[3]測定小麥旗葉中部的葉綠素含量;脯氨酸含量：于處理后5、15、25 d，在每小區分別選取5個標記單莖，采用磺基水楊酸提取比色法測定[4]；SOD活性：分別在小麥處理后5、15、25 d，每小區選取標記單莖且大小均勻的旗葉5片，用液氮速凍后保存于-40 ℃低溫冰箱，采用氮藍四唑(NBT)法測定[5]；MDA含量：于處理后5、15、25 d，在每小區分別選取5個標記單莖，采用硫代巴比妥酸法測定[6]；小麥成熟收獲前1 d于每小區選取1 m2樣點，從中選取代表性麥穗20個，計算平均穗粒數。收獲時每小區收獲1 m2的樣點5個，計算產量和成穗數。對各樣點曬干的子粒測定千粒重。統計地上部分生物量并計算收獲指數。

1.4 數據分析

利用Excel 2003和SPSS16.0分析軟件進行數據的計算分析并作圖，用LSD(Least significant difference)法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同防凍劑處理對小麥葉綠素含量的影響

由圖2可見，防凍劑處理能顯著增加2個小麥品種的葉綠素含量。處理后5 d和15 d ，防凍劑1號和美洲星處理的‘淮麥30’和‘濟麥22’葉綠素含量均顯著高于對照(P<0.05)。處理后25 d，防凍劑處理的2個小麥葉綠素均有增加，但未達顯著水平。2個處理間效果無顯著差異。表明防凍劑1號和美洲星處理能增加2個小麥品種的葉綠素含量，提高小麥光合作用，增強小麥的抗寒能力。

2.2 不同防凍劑處理對小麥葉片脯氨酸含量、SOD活性和MDA含量的影響

脯氨酸是植物體內一種重要的有機滲透調節物質，在逆境脅迫下能保護植物免受外界脅迫傷害[7]。由圖3可知，2個小麥品種脯氨酸含量均呈逐漸下降的趨勢。防凍劑1號和美洲星處理顯著提高了2個小麥品種葉片中脯氨酸的含量。品種間，‘濟麥22’葉片中脯氨酸含量顯著高于‘淮麥30’，說明前者較后者抗寒性更好。處理間，防凍劑1號和美洲星對2個品種脯氨酸含量的影響無顯著差異。SOD是逆境脅迫下植物重要的抗氧化酶之一，在生物體內具有清除氧自由基的作用，減少活性氧對細胞的傷害[8]。由圖4可知，2個小麥品種SOD活性均呈先增后降的趨勢。防凍劑1號和美洲星處理對2個小麥品種的SOD活性均明顯提高，其中以處理后15 d和25 d增加顯著，而處理間無顯著差異。MDA是植物在逆境脅迫中產生的大量自由基所造成膜脂過氧化的最終產物。MDA含量的大小可以反映出植物抗性強弱[9]。由圖5可知，‘淮麥30’和‘濟麥22’遭凍害脅迫后，葉片MDA含量逐漸增加，而防凍劑處理顯著降低了兩者葉片MDA含量。

可見，防凍劑1號和美洲星處理均能顯著提高2個小麥品種的脯氨酸含量和SOD活性，并降低MDA含量，從而保護小麥免受凍害脅迫傷害，維護體內細胞正常生理活動，提高了抵抗凍害的能力。

2.3 不同防凍劑處理對小麥產量及構成因素的影響

從表1可以看出，防凍劑1號和美洲星處理對2個小麥品種的產量構成因素均有顯著影響。兩防凍劑對‘淮麥30’和‘濟麥22’的成穗數均有增加，但未達顯著水平(P>0.05)，而穗粒數、千粒重、產量和地上部分生物量均較對照極顯著增加(P<0.01)。同時，各處理還顯著增加了2個小麥品種的收獲指數。表明防凍劑1號和美洲星處理能顯著改善‘淮麥30’和‘濟麥22’的產量構成因素，有利于產量增加和收獲指數提高。

表1 不同防凍劑處理對小麥產量及構成因素的影響

注：同列數據后不同大小寫字母分別表示差異達0.01和0.05顯著水平。

3 結論與討論

(1)春季凍害多發生于3月上中旬至4月上中旬，“倒春寒”是指春天氣溫日漸回暖的時候突然出現較強冷空氣，導致外界氣溫突然猛烈降低并持續這種低溫天氣數天的現象[10]。該試驗中，2014年4月7日最低氣溫達到0 ℃，低溫持續了3 d，達到了生理意義上的低溫。根據天氣預報在低溫發生前的24 h進行了防凍劑處理。

(2)該試驗中，防凍劑1號和美洲星均顯著增加了‘淮麥30’和‘濟麥22’的葉綠素含量，表明防凍劑處理能夠促進2個小麥品種葉綠素的合成，增強葉片光合作用，提高小麥植株抗寒能力，減少小麥遭受凍害的損傷。此外，該研究結果表明，防凍劑1號和美洲星處理能顯著提高2個小麥品種葉片中脯氨酸含量和SOD活性，并顯著降低葉片中MDA含量。因此，防凍劑處理能通過提高2個小麥品種葉綠素和游離脯氨酸含量、SOD活性，并降低MDA含量，顯著增強小麥抵抗凍害脅迫的能力，維護體內細胞正常生理活動，減少低溫凍害對小麥植株的損傷。

(3)該試驗結果還顯示，防凍劑1號和美洲星處理能增加2個小麥品種的成穗數、穗粒數、千粒重、地上部分生物量，從而提高產量和收獲指數，表明防凍劑能增強小麥植株抵御凍害的能力，保持植株正常的生長發育。因此，在小麥實際生產中，通過提前噴施防凍劑可顯著增加小麥葉綠素含量、游離脯氨酸含量和SOD活性，降低MDA含量，從而提高小麥的抗寒能力。

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[3] 高海濤，王育紅，孟戰贏，等.超高產小麥產量及旗葉生理特性的研究[J].麥類作物學報，2010，30(6)：1080-1084.

[4] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000.

[5] 劉艷陽，李俊周，陳磊，等.低溫脅迫對小麥葉片細胞膜脂質過氧化產物及相關酶活性的影響[J].麥類作物學報，2006，26(4)：70-73.

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[9] 康國章，岳彩鳳，彭慧芳，等.凍害脅迫對小麥葉片抗寒生理生化指標的影響[J].河南農業科學，2011，40(12)：56-60.

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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

淮安市科技支撐計劃(農業)項目(SN13067)；國家小麥產業技術體系項目(CARS-3-2-13)；公益性行業(農業)科研專項(201203033-07)；江蘇省農業三項工程[SXGC(2013)341]。

文廷剛(1983- )，男，重慶人，助理研究員，碩士，從事植物生長調節劑研發及作物栽培與生理研究。*通訊作者，研究員，從事植物生長調節劑研發及作物栽培與生理研究。

2015-11-20

S 482.8+99

A

0517-6611(2015)35-032-03