倒春寒天氣對晉南小麥產量的影響

李世平，靖金蓮，安曉東，黃麗波

（1.山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農業委員會，山西襄汾041500）

倒春寒天氣對晉南小麥產量的影響

李世平1，靖金蓮1，安曉東1，黃麗波2

（1.山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農業委員會，山西襄汾041500）

采用山西南部中熟冬麥區2012—2015年小麥產量和3月下旬及4月上中旬最低氣溫資料，分析了倒春寒對小麥產量的影響。結果表明，倒春寒是晉南頻繁而嚴重的自然災害之一；不同年份4月上旬最低氣溫與后期的產量顯著正相關，其次為4月中旬，而3月下旬最低氣溫對后期產量沒太大影響；任何品種在其參試的2 a里產量均遵循2014年＞2015年＞2012年＞2013年的變化規律，基因型之間倒春寒抗性差異對產量的作用小于倒春寒對整個小麥群體的影響。

小麥；倒春寒；產量

小麥是山西省的主要糧食作物，其種植面積和總產量僅次于玉米，居第2位。中華人民共和國成立以來，隨著生產條件的改善和栽培水平的提高，山西省小麥生產發展迅速，產量大幅度上升，“八五”時期創歷史最高紀錄，總產達29.51億kg，是解放初期6.08億kg的4.85倍，單產由634.5 kg/hm2提高到2000年的3 058.5 kg/hm2[1]。但是統計山西省小麥產量仍可看出，年際之間產量波動明顯，造成某些年份產量大幅度減產的主要原因是氣候災害。春季低溫，又叫倒春寒、春霜凍等[1-3]，發生在3—4月，正是小麥產量形成的關鍵時期，較強的倒春寒天氣會使正在孕穗的小花停止發育，幼穗凍死，正在抽穗的穗頭變白，結實率明顯降低，影響產量形成[4-6]。有關倒春寒對小麥生產的影響，前人對凍害類型劃分及凍害記載方法[3，5]、倒春寒的發生特點[7-8]、凍害與密度關系[5]、凍害與葉溫關系[9]、凍害對小麥產量的影響[4，6]、不同品種類型對凍害敏感性[10-11]、霜凍防御技術[12-16]、基因型抗性差異[10]、小麥抗冬凍與抗春凍關系[17]、抗春霜凍遺傳控制[18-20]等做了許多研究，但倒春寒在晉南麥區的發生情況及對產量的影響研究相對較少[21]。山西地處黃土高原，境內地形、氣候極為復雜，立體氣候形成的立體農業十分明顯，倒春寒天氣對小麥種植區凍害影響也不同。

本研究根據2012—2015年晉南倒春寒易發期的3月下旬及4月上中旬的氣象數據和當地不同小麥品種產量變化及其相關性，分析倒春寒對當地小麥產量的影響，以期為抗逆育種及栽培提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及主要氣象災害

1.1.1 試驗地概況試驗于2012—2015年（文中的年份均為收獲年份）在山西省農業科學院小麥研究所韓村試驗基地進行。試驗地海拔498.0 m，年平均氣溫12.2℃，≥0℃積溫4 715.4℃，≥10℃積溫4 168.5℃，土壤質地為黏壤土，地勢平坦，灌溉便利。試驗地離建筑物及其樹木較遠，受環境影響較小。

1.1.2 主要氣象情況本研究中的氣象數據均由臨汾市氣象局提供，2013年3月下旬氣溫正常，到4月6日最低氣溫降到0.2℃，對起身拔節期的小麥造成一次凍害，4月8日最低氣溫回升到10.3℃，但是到9日又驟降到3.1℃，對小麥又造成一次凍害，進入4月中旬，就在倒春寒警戒期快要結束時，4月19日白天下起零星小雪，夜間最低溫度降到2.7℃，對處于孕穗期的小麥又造成一次凍害，其中最后一次凍害最為嚴重，造成多數品種受凍，一些品種抽穗不暢，后期小穗缺位，嚴重影響小麥產量。2015年3月下旬最低溫度為3.5℃、4月上旬最低溫度為3.8℃，4月14日的低溫（3.3℃）對小麥形成倒春寒凍害，試驗地的多數品種受凍，造成葉片褪綠轉黃。相反，2012，2014年是罕有的未受任何倒春寒凍害影響的年份。這4 a的氣象資料對研究倒春寒對小麥品種產量的影響極為有利。

1.2 試驗材料

參試材料為96份（次）國家冬小麥品種試驗黃淮北片水地組參試品種（系），2012—2015年參試品種分別為21，22，28，25個。每材料設3次重復，小區面積為13.3 m2。其對照品種均為良星99，所以，良星99是唯一每年都參試的一個品種。2012，2013年所用品種有3個相同，2013，2014年所用品種有12個相同，2014，2015年所用品種有7個相同。

2 結果與分析

2.1 2012，2013年倒春寒對參試材料產量的影響

由表1可知，2012，2013年這2a的3月下旬溫度均未對小麥造成凍害，2012年4月上中旬日最低氣溫均未對小麥造成任何凍害，使小麥安全度過了起身拔節孕穗的發育時期，2013年3月下旬最低溫度已上升到4.3℃，旬日最低氣溫平均7.0℃，較2012年的4.7℃同比升高2.3℃。由于積溫的提高，2013年生育進程比2012年早些。到4月6日最低氣溫降到0.2℃，對起身拔節期的小麥造成一次凍害，4月8日最低氣溫回升到10.3℃，但到9日又驟降到3.1℃，對小麥又造成一次凍害，進入4月中旬4月19日最低氣溫降到2.7℃，對處于孕穗期的小麥又造成一次凍害，造成當年小麥嚴重減產。當然，小麥產量還與許多其他因素有關，但倒春寒凍害造成的減產是一個很大原因。2013年參試材料邯05-5092、鑫麥296和良星99分別比2012年減產5.8%，10.6%和12.2%，尤其是黃淮區試對照品種良星99比2012年大幅減產。

表1 倒春寒易發期不同階段最低氣溫及旬平均最低氣溫值℃

2.2 2013，2014年倒春寒對參試材料產量的影響

從表1可以看出，2014年3月下旬和4月上中旬的最低氣溫分別為1.8，7.5，10.9℃，每旬日最低氣溫平均值分別為8.9，10.1，12.3℃，不僅小麥沒有受到任何倒春寒凍害，而且早春積溫高，有利于光合產物的積累和器官的形態建成。2014年同期氣溫除3月下旬最低氣溫（1.8℃）低于2013年同期（4.3℃）外，其余各溫度均高于2013年。從這2a后期高溫和干熱風脅迫情況來看，除2014年5月 30日最高氣溫33.7℃、風速2.5 m/s有形成干熱風的條件外，其余天氣均未對小麥形成熱脅迫，其余栽培措施2 a均相同，由此可見，這2 a的產量差異主要由早期倒春寒凍害引起。

從產量情況來看，2014年12個參試材料的產量均比2013年12個參試材料的產量高，平均增產34.5%，增產幅度在21.0%～41.1%，說明2013年倒春寒易發期內連續幾次的凍害造成較正常年份減產30%左右（表2）。

表2 2013，2014年試驗中小麥品種產量kg/hm2

2.3 2014，2015年倒春寒對參試材料產量的影響

從2014，2015年氣象資料（表1）看，2014年對倒春寒而言是個正常年，2015年3月下旬最低溫度為3.5℃、4月上旬最低溫度為3.8℃，其溫度正常，4月14日從之前的日最低溫度10.7℃驟降至3.3℃，而且風速達2.3 m/s，造成2015年度參試的25份材料中除3份未受任何凍害外，其余均不同程度受凍，葉片褪綠轉黃。從7個參試材料的2 a產量來看，2015年產量均比2014年不同程度地下降，平均減產11.6%，品種間減產幅度為7.4%～17.5%，結合2.2的分析可以看出，2015年倒春寒對小麥凍害程度要明顯輕于2013年（表3）。

表3 2014，2015年試驗中小麥品種產量kg/hm2

2.4 2012—2015年倒春寒易發期最低氣溫與小麥產量關系

根據前人研究[12]和筆者近年來的觀察，3月下旬和4月上、中旬的倒春寒凍害臨界溫度分別大約為0，2，4℃，根據這一溫度結合表4可以看出，3月下旬的氣溫4 a均未對小麥造成凍害，4月中旬只有2013年小麥發生過凍害，再根據詳細氣象資料，2013年4月中旬日最低氣溫在2℃以下的有2 d，分別為4月6日和9日。4月中旬對小麥形成凍害的年份有2013，2015年，分別發生在4月19日和4月14日。再從每年參試品種的平均產量和同一對照品種良星99的4 a產量情況來看，二者的不同年份變化趨勢在很大程度上存在一致性，它們產量變化趨勢都是2014年＞2015年＞2012年＞2013年。參試品種產量的這種變化規律與4月上旬最低氣溫及這三旬最低氣溫平均值的年際間變化是一致的，說明每年4月上旬的最低氣溫對最后小麥產量起著重要的作用，其相關性達顯著水平（表5）。

在4 a中，2014年是個豐產年，早春既無倒春寒凍害，日最低氣溫也較其他年份高，對光合物質的積累及器官形態的建成極為有利，對形成后期高產奠定了一定的生物基礎。2015年雖遭遇了倒春寒凍害，小麥受到一定的凍害影響，但凍害較2013年凍害輕得多，恢復起來快。再與2012年的三旬最低氣溫平均值相比，2015年的3.5℃略高于2012年的3.1℃，這對2015年小麥相對有利，再有降水、后期高溫情況等因素影響，使得2015年盡管受倒春寒凍害，但較2012年相比仍是豐產年。2012年和2014年都是未受到倒春寒影響的年份，倒春寒易發期內2012年3月下旬及4月上、中旬的最低氣溫0.1，3.1，6.0℃都遠低于2014年同期的1.8，7.5，10.9℃，這對生物量及可溶性碳水化合物的積累不利。2013年由于受到倒春寒的頻繁危害，其產量在4 a中為最低。

再從2012—2015年3月下旬以及4月上、中旬的最低氣溫及這三旬的最低氣溫平均值與后期小麥產量之間的相關性來看（表5），4 a的3月下旬最低氣溫與產量之間相關性為負相關，但相關系數很小，加之這4a的3月下旬最低氣溫均未達到0℃以下，沒有對小麥造成明顯凍害。可見，3月下旬在沒有倒春寒凍害的情況下，最低氣溫的高低對后期產量沒有太大的影響。4月上旬的最低氣溫與后期產量顯著正相關，而且良星99的顯著性達極顯著水平。說明4月上旬倒春寒凍害的有無及最低氣溫的高低對小麥產量的形成存在較大的影響。而4月中旬最低氣溫與產量之間也表現為正相關，但未達顯著水平，這也說明4月中旬最低氣溫對后期產量起一定的調控作用，但其作用程度要明顯小于4月上旬最低溫度的作用。

再從三旬最低氣溫平均值與產量間的相關性來看，2種產量的相關性均達顯著水平，說明倒春寒易發期內最低氣溫的累積程度也對小麥產量有一定的影響，這種影響是通過溫度調控小麥生育進程及光合產物的積累、促進器官形態的建成發育等途徑來實現的。

表4 倒春寒易發期不同階段最低氣溫及小麥產量

表5 倒春寒易發期不同階段最低氣溫與小麥產量相關性

3 討論

小麥倒春寒在山西全省都有發生，但以晉南中熟冬麥區凍害威脅最重，幾乎每年局部地區都有不同程度的發生，嚴重年份大面積減產。這與鐘秀麗等[22]認為山西為倒春寒少發地區的觀點不太一致。歷史上晉南麥區發生嚴重倒春寒的年份有1953，1954，1960，1990，2010，2013年等[1]。

1953年晉南發生嚴重倒春寒，僅臨汾市統計受凍麥田19.49萬hm2，占小麥總面積的58.5%。接下來的1954年又發生嚴重倒春寒天氣，臨汾、運城小麥受凍面積達45%，其中，臨汾市重災區受災面積達76%，受災較重地塊凍死苗率達20%。20世紀80年代后，晉南大氣有變暖跡象，但倒春寒凍害并沒有明顯減輕的趨勢，1990，2010，2013年晉南麥區都有較重的倒春寒凍害，2013年臨汾倒春寒發生3次，其中，最后一次在4月19日，倒春寒不僅發生頻繁，而且最后一次發生時間晚，給處于孕穗期的小麥造成巨大凍害，致使小麥抽穗不暢，后期小穗嚴重缺位，造成小麥明顯減產。

以往的研究認為，山西南部麥區終霜期在3月底、4月初，而本研究則認為，3月下旬的倒春寒對小麥的影響并不大，晉南麥區的倒春寒警戒期在4月上、中旬，其中，4月上旬的倒春寒危害最重，其次為4月中旬。4月上旬的最低氣溫變化對后期小麥產量的高低產生重要影響。從2012—2015年參試品種的產量年際間變化情況來看，任何品種其產量均遵循2014年＞2015年＞2012年＞2013年的變化規律，可見，基因型間抗倒春寒性差異還未突破倒春寒對整個小麥群體的影響，小麥產量的豐欠年型主要由氣候決定，尤其受倒春寒的有無及大小影響。

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Effect of Late Spring Coldness on the Winter Wheat Yield in Southern Shanxi

LI Shi-ping1，JINGJin-lian1，ANXiao-dong1，HUANGLi-bo2
（1.Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China；2.Xiangfen CountyAgricultural Committee in Shanxi Province，Xiangfen 041500，China）

The lowest temperatures in late March,early and middle of on April from 2012 to 2015 in Linfen were collected from Linfen Meteorological Bureau，and wheat yield from the regional testing in the northern area ofHuang Huai Plain at the same time.These data were used toanalyze the effect oflate spring coldness on the wheat yield.The results indicated that the late spring coldness occurred frequently and severely in southern Shanxi province.The lowest temperature in early April between different years existed significantly positive correlation with the latest yield,and followed by the middle April.And the lowest temperature differences in late March between different years didn't have much impact to the yield.All variety in this test followed the change rule that the yield of some varieties of 2 years followed 2014＞2015＞2012＞2013.The impact of resistance difference of late spring coldness on wheat yield between genotypes was less than the impact ofthe late springcoldness tothe yield ofall varieties.

winter wheat;later springcoldness;yield

S512.1

A

1002-2481（2016）03-0357-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.21

2016-12-10

山西省科技攻關項目（20130311001-2）；山西省農業科學院攻關項目（YGG1421）

李世平（1965-），男，山西襄汾人，副研究員，主要從事小麥遺傳育種研究工作。