高原藜麥幼苗期抗寒性分析

沈菊　楊起楠　成明鎖

摘要 ? ?為了分析霜凍、低溫凍害等氣象災(zāi)害對(duì)柴達(dá)木盆地高原藜麥在播種期至幼苗期的影響，通過(guò)人工環(huán)境模擬試驗(yàn)和自然環(huán)境播種試驗(yàn)資料以及同期影響其生長(zhǎng)發(fā)育的氣象資料，利用統(tǒng)計(jì)分析法和對(duì)比分析法分析青藜1號(hào)播種至6葉的生長(zhǎng)期與地溫、草溫以及≥0 ℃積溫、<0 ℃負(fù)積溫、最低溫度持續(xù)時(shí)間等低溫強(qiáng)度的關(guān)系。結(jié)果表明，高原藜麥試驗(yàn)田內(nèi)幼苗期生長(zhǎng)的溫度下限達(dá)到-10 ℃，且低于0 ℃的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)在14 h左右時(shí)藜麥幼苗會(huì)進(jìn)入休眠期;最低溫度約低至-14.0 ℃，0 ℃以下的低溫持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)15 h時(shí)會(huì)使藜麥幼苗致死枯萎。

關(guān)鍵詞 ? ?高原藜麥;幼苗期;積溫;負(fù)積溫;抗寒能力

中圖分類(lèi)號(hào) ? ?S512.9;S352.1 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）19-0009-03

Analysis ?of ?Cold ?Resistance ?of ?Quinoah ?at ?Seedling ?Stage ?in ?Plateau

SHEN Ju 1 ? ?YANG Qinan 1 ? ?CHENG Mingsuo 2

（1 Wulan Meteorological Bureau in Qinghai Province， Wulan Qinghai 817100; 2 Sanjiang Fertile Soil Agricultural Ecology Co.， Ltd.， Wulan Qinghai 817199）

Abstract ? ?In order to analyze the influence of meteorological disasters such as frost， low temperature and frost damage on quinoah during sowing to seedling stage in the plateau of Qaidam Basin， based on the data of artificial environment simulation experiment and natural environment simulation experiment as well as the meteorological data affecting its growth and development in the same period， the relationship between the growth period of Quinoa 1 from sowing to six-leaf stage and the low temperature intensity such as ground temperature， grass temperature， accumulated temperature ≥0 ℃， negative accumulated temperature <0 ℃ and minimum temperature duration was analyzed by statistical analysis and comparative method. The results showed that the lower limit of seedling growth in this field reached -10 ℃， the seedlings would enter the dormancy period when the temperature was lower than 0 ℃ for 14 hours， the lowest temperature was about -14.0 ℃， and the seedlings would die when the temperature was lower than 0 ℃ for 15 hours.

Keywords ? ?quinoa in plateau; seedling stage; accumulated temperature; negative accumulated temperature; cold resistance

農(nóng)作物的發(fā)育速度隨著溫度的變化而變化。溫度對(duì)作物發(fā)育的影響是以溫度強(qiáng)度及其持續(xù)時(shí)間來(lái)判斷，超過(guò)高溫或低溫都會(huì)對(duì)作物造成危害[1]。藜麥?zhǔn)且荒晟霓伎齐p子葉植物，序狀花序，自花授粉。作為柴達(dá)木盆地引進(jìn)的新型經(jīng)濟(jì)作物，有學(xué)者研究青海省藜麥作為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的優(yōu)勢(shì)和困境[2]，提出強(qiáng)化青海藜麥產(chǎn)業(yè)針對(duì)性政策建議，進(jìn)行高原有機(jī)藜麥栽培技術(shù)的研究和引進(jìn)后適應(yīng)性鑒定[3-4];有學(xué)者研究認(rèn)為，糖分、谷氨酸和氨基酸總含量是隨著海拔的增高而增加[5];也有學(xué)者分析早播、常規(guī)和晚播處理對(duì)藜麥產(chǎn)量的影響[6]，但鮮有高原藜麥播種期及幼苗期發(fā)育生長(zhǎng)與低溫下限及抗寒性的詳盡研究。本文通過(guò)人工環(huán)境模擬試驗(yàn)和自然環(huán)境播種試驗(yàn)資料及同期氣象資料分析霜凍、低溫凍害等氣象災(zāi)害對(duì)高原藜麥播種至6葉生長(zhǎng)期的影響，以期為烏蘭地區(qū)及整個(gè)柴達(dá)木盆地藜麥播種期氣象服務(wù)提供參考。

1 ? ?資料與方法

1.1 ? ?資料來(lái)源

藜麥適應(yīng)環(huán)境能力較強(qiáng)，能夠適應(yīng)鹽堿[7-8]、干旱和冷寒[9-10]等惡劣環(huán)境。試驗(yàn)藜麥品種采用烏蘭地區(qū)三江沃土生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司提供的在柴達(dá)木盆地相對(duì)穩(wěn)產(chǎn)、抗風(fēng)、抗旱的青藜1號(hào)，生物資料為從播種至6葉的2019年示范種植基地春季藜麥生長(zhǎng)資料及秋季自然環(huán)境播種試驗(yàn)資料，參考2018年春季基地的各生長(zhǎng)期資料。人工環(huán)境模擬試驗(yàn)中溫控箱發(fā)芽試驗(yàn)氣象資料采用該環(huán)境下的實(shí)時(shí)資料。因藜麥屬于頂土能力弱的小粒作物，故播種深度一般為2～3 cm。由于規(guī)模化的藜麥種植示范基地邊緣與氣象站直線距離約500 m，故同期地表溫度、5 cm淺層地溫及距地6 cm草溫等氣象資料直接采用可靠性較高自動(dòng)站數(shù)據(jù)。

1.2 ? ?分析方法

利用對(duì)比分析法和統(tǒng)計(jì)分析法[1]對(duì)青藜1號(hào)播種至6葉生育期內(nèi)大于0 ℃有效積溫、負(fù)積溫、最低溫度及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分析。由于藜麥從播種至幼苗期的生長(zhǎng)期較短，前提條件為土壤墑情無(wú)旱，為了得到精準(zhǔn)的受凍害低溫?cái)?shù)據(jù)，所有氣象資料均采用逐小時(shí)數(shù)據(jù)。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?春季播種的氣象條件分析

春季自播種至6葉普期的各項(xiàng)資料見(jiàn)表1。5月8日播種至5月12日烏蘭地區(qū)出現(xiàn)最低天氣，地面溫度下降至-4.3 ℃，<0 ℃低溫的最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間11 h，但0 cm以下的淺層地溫高于0 ℃，5月13日觀測(cè)時(shí)種子膨脹發(fā)芽。如果種子播種層的溫度取地表與5 cm淺層溫度的平均值，得到5月8—13日的逐時(shí)正、負(fù)積溫分別為1 017.0 ℃和-137.0 ℃，可見(jiàn)當(dāng)青藜1號(hào)發(fā)芽期間負(fù)積溫約占有效積溫15%時(shí)，沒(méi)有影響到發(fā)芽所需的熱量吸收。說(shuō)明積溫是衡量作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所需熱量條件的一種重要指標(biāo)[11-13]。

為了驗(yàn)證青藜1號(hào)大田發(fā)芽所需熱量的誤差，采用人工環(huán)境模擬的溫控箱進(jìn)行發(fā)芽培育試驗(yàn)。溫控箱試驗(yàn)恒溫2 ℃，時(shí)長(zhǎng)為25 h種子吸水膨大但無(wú)胚芽發(fā)育跡象，取出置于無(wú)通風(fēng)、無(wú)光照、常溫20 ℃的室內(nèi)，48 h后葉莖總長(zhǎng)度達(dá)到2 cm。溫控箱和常溫下逐時(shí)累積溫度分別為50 ℃和960 ℃，整個(gè)發(fā)芽期日積溫為42 ℃，相比大田種植發(fā)芽所需時(shí)間較短，可能是因?yàn)樵谑覂?nèi)處于基本恒溫且無(wú)0 ℃以下的低溫?fù)p耗，所積累的溫度全部為有效溫度。由此可見(jiàn)，在其他外界條件一致的情況下，溫度是影響種子發(fā)育的主要因素[14]。

2.2 ? ?秋季播種的氣象條件分析

從表2可以看出，秋季青藜1號(hào)出苗的時(shí)間較春季明顯縮短，但隨著氣溫降低，達(dá)到各生長(zhǎng)普期的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，在4～6葉最為明顯。同樣是6葉的生長(zhǎng)普期，秋季較春季多用近20 d，株高偏低近1 cm。

距地6 cm的草溫在9月26日、27日出現(xiàn)連續(xù)2個(gè)時(shí)次低于生物學(xué)0 ℃的低溫，但藜麥外觀未呈現(xiàn)受凍現(xiàn)象。10月8日達(dá)到4葉普期，10月13日地表開(kāi)始出現(xiàn)<0 ℃的低溫，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)5 h，最低溫度-3.1 ℃，青藜1號(hào)整株幼苗略帶褐色，外形無(wú)明顯受凍枯萎或卷邊現(xiàn)象。至11月3日達(dá)到6葉普期，其間草溫最低至-11.9 ℃，地表溫度最低至-10.3 ℃，0 ℃以下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)14 h，5 cm淺層地溫最低-5.5 ℃，草溫最高35.8 ℃，地表最高溫度38.4 ℃，各層負(fù)積溫與積溫的比例逐漸達(dá)到或超過(guò)1/5，葉子邊緣出現(xiàn)干枯發(fā)黃，整株幼苗褐色加重。說(shuō)明0 ℃是多數(shù)作物生長(zhǎng)的下限溫度[15]，≥0 ℃積溫反映作物所需熱量資源的多少[16]。雖然周邊溫度不一定完全能代表生長(zhǎng)期藜麥的體溫，但能抗-10.0 ℃以下低溫的作物按照相關(guān)規(guī)定[1]可以劃分為中等耐寒作物。初步判斷，藜麥能耐如此低溫或許與白天有一定的熱量吸收和積累有關(guān)，也可能與藜麥有較強(qiáng)的溫周期現(xiàn)象的適應(yīng)能力有關(guān)。

自11月4日起，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)低于生長(zhǎng)下限的溫度使藜麥生長(zhǎng)進(jìn)入休眠期。11月17日出現(xiàn)降雪天氣并伴有降溫，各層最低溫度分別為草溫-15.5 ℃、地表溫度-14.2 ℃、0 ℃以下低溫持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)17 h，且11月4—17日期間的負(fù)積溫占有效積溫的40%～70%，在超強(qiáng)低溫和超長(zhǎng)低溫持續(xù)時(shí)間的共同作用下，青藜1號(hào)幼苗在11月18日完全枯萎。有學(xué)者研究東北糧食種植區(qū)沈陽(yáng)及遼寧地區(qū)淺層地溫與播種期預(yù)報(bào)，也證明地溫與播種及幼苗生長(zhǎng)的相關(guān)性密切[17-18]。

3 ? ?結(jié)論與討論

分析結(jié)果表明，溫控箱試驗(yàn)與大田種植相比較為恒溫，不會(huì)出現(xiàn)溫度低于0 ℃時(shí)種子本身熱量的損耗，故所需有效積溫偏低，在大田播種前應(yīng)該考慮無(wú)效積溫的存在。在大田播種青藜1號(hào)發(fā)芽期間，土壤溫度出現(xiàn)-2 ℃左右的低溫，持續(xù)時(shí)間≤5 h，且負(fù)積溫占有效積溫不超過(guò)15%時(shí)，不會(huì)對(duì)種子的發(fā)芽造成傷害;當(dāng)最低溫度低于-10 ℃，且低于0 ℃的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)在14 h左右時(shí)，藜麥幼苗會(huì)進(jìn)入休眠期，此時(shí)的負(fù)積溫約占有效積溫的1/5;最低溫度低至-14.0 ℃左右，0 ℃以下低溫持續(xù)達(dá)15 h，負(fù)積溫約占有效積溫的40%或以上時(shí)，達(dá)到試驗(yàn)田藜麥的致死溫度，藜麥幼苗進(jìn)入枯萎期。

本結(jié)果僅是柴達(dá)木盆地烏蘭地區(qū)小范圍、小面積的溫度試驗(yàn)，同時(shí)以土壤無(wú)旱和日照正常為前提。但在大面積種植時(shí)還要考慮風(fēng)速、日照、降水、土壤濕度、肥力及播種深度等多方面的影響，特別是光照，能調(diào)節(jié)植物發(fā)育，參與作物光形態(tài)的建成[19-20]。故最低溫度、有效積溫和低溫持續(xù)時(shí)間會(huì)與大面積種植有一定的差異。同時(shí)，相關(guān)研究的參考文獻(xiàn)較少，此次以大田種植和小面積試驗(yàn)田播種為研究對(duì)象的資料僅有一個(gè)發(fā)育期，后期將加大試驗(yàn)次數(shù)以獲取更多最原始的實(shí)時(shí)資料，從而為氣象為農(nóng)服務(wù)提供參考。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 胡毅，李萍，楊建功，等.應(yīng)用氣象學(xué)[M].北京：氣象出版社，2015.

[2] 胡冰.青海藜麥產(chǎn)業(yè)：困境與嬗變[J].青海金融，2018（10）：44-47.

[3] 徐天才，和桂青，李兆光，等.不同海拔藜麥的營(yíng)養(yǎng)成分差異性研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017（17）：125-133.

[4] 康建奎.青海高原有機(jī)藜麥栽培技術(shù)[J].青海農(nóng)技推廣，2018（4）：24-25.

[5] 劉洋，閏殿海，毛玉金，等.藜麥在青海的引種及適應(yīng)性鑒定方法探討[J].青海農(nóng)林科技，2016（2）：61-63.

[6] 任永峰，梅麗，楊亞?wèn)|，等.播期對(duì)藜麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，26（5）：643-656.

[7] KOYRO H W.Effect of salinity on growth，photosynthesis，water relations and solute composition of the potential cashcrop halophyte Plantago coronopus（L.）[J].Environmental and Ex-perimental Botany，2006，56（2）：136-146.

[8] HUCHZERMEYER B，KOYRO H W.Salt and drought stress effects on photosynthesis[M]//PESSARAKLI M.Handbook of Photosynthesis.2nded.New York：CRC Press，2005：751-777.

[9] BOISJF，WINKELT，LHOMMEJP，et al.Response of some Andean cultivars of quinoa（quinoah quinoa Willd.）to tempe-rature：effects on germination，phenology，growth and freezing[J].European Journal of Agronomy，2006，25（4）：299-308.

[10] 宿婧，史曉晶，梁彬，等.干旱脅迫對(duì)藜麥種子萌發(fā)及生理特性的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019（6）：928-932.

[11] 李元華，劉學(xué)鋒，劉莉，等.河北省近50年0 ℃界限溫度積溫變化特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20（4）：12-15.

[12] 王錫穩(wěn)，王毅榮.黃土高原積溫變化的敏感性研究[J].干旱區(qū)地理，2006，29（6）：817-822.

[13] 毛恒青，萬(wàn)暉.華北、東北地區(qū)積溫的變化[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2008，29（3）：1-6.

[14] 田美華，唐安軍，宋松泉.溫度和滲透脅迫對(duì)細(xì)葉鴉蔥種子萌發(fā)的影響[J].云南植物研究，2007，29（6）：682-686.

[15] 胡琦，潘學(xué)標(biāo)，邵長(zhǎng)秀，等.1961—2010年中國(guó)農(nóng)業(yè)熱量資源分布和變化特征[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2014，35（2）：119-127.

[16] 孫蘭東，劉德祥.西北地區(qū)熱量資源對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征[J].干旱氣象，2008，26（1）：8-11.

[17] 童哲，趙玉錦，王臺(tái)，等.植物的光受體和光控發(fā)育研究[J].植物學(xué)報(bào)，2000，42（2）：111-115.

[18] 時(shí)向東，文志強(qiáng)，劉艷芳，等.不同光強(qiáng)對(duì)作物生長(zhǎng)影響的研究綜述植物發(fā)育的機(jī)制[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（17）：4216-4218.

[19] 陳鵬獅，張玉書(shū)，馮銳，等.50年來(lái)遼寧省地溫變化規(guī)律及播種期地溫預(yù)報(bào)研究[J].植物學(xué)報(bào)，2015，29（6）：163-168.

[20] 宋曉巍，李琳琳，李石，等.沈陽(yáng)地區(qū)淺層地溫變化特征及播種期地溫預(yù)報(bào)研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2019，35（4）：93-99.

基金項(xiàng)目 ? 青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2020年開(kāi)放基金項(xiàng)目“高原藜麥關(guān)鍵農(nóng)時(shí)農(nóng)事適宜氣象條件研究”。

作者簡(jiǎn)介 ? 沈菊（1977—），女，青海平安人，副研級(jí)高級(jí)工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)。

收稿日期 ? 2020-05-27