高原藜麦幼苗期抗寒性分析

    沈菊　杨起楠　成明锁

    

    

    摘要 ? ?为了分析霜冻、低温冻害等气象灾害对柴达木盆地高原藜麦在播种期至幼苗期的影响，通过人工环境模拟试验和自然环境播种试验资料以及同期影响其生长发育的气象资料，利用统计分析法和对比分析法分析青藜1号播种至6叶的生长期与地温、草温以及≥0 ℃积温、<0 ℃负积温、最低温度持续时间等低温强度的关系。结果表明，高原藜麦试验田内幼苗期生长的温度下限达到-10 ℃，且低于0 ℃的持续时长在14 h左右时藜麦幼苗会进入休眠期;最低温度约低至-14.0 ℃，0 ℃以下的低温持续时长达15 h时会使藜麦幼苗致死枯萎。

    关键词 ? ?高原藜麦;幼苗期;积温;负积温;抗寒能力

    中图分类号 ? ?S512.9;S352.1 ? ? ? ?文献标识码 ? ?A

    文章编号 ? 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

    农作物的发育速度随着温度的变化而变化。温度对作物发育的影响是以温度强度及其持续时间来判断，超过高温或低温都会对作物造成危害[1]。藜麦是一年生的藜科双子叶植物，序状花序，自花授粉。作为柴达木盆地引进的新型经济作物，有学者研究青海省藜麦作为产业经济发展面临的优势和困境[2]，提出强化青海藜麦产业针对性政策建议，进行高原有机藜麦栽培技术的研究和引进后适应性鉴定[3-4];有学者研究认为，糖分、谷氨酸和氨基酸总含量是随着海拔的增高而增加[5];也有学者分析早播、常规和晚播处理对藜麥产量的影响[6]，但鲜有高原藜麦播种期及幼苗期发育生长与低温下限及抗寒性的详尽研究。本文通过人工环境模拟试验和自然环境播种试验资料及同期气象资料分析霜冻、低温冻害等气象灾害对高原藜麦播种至6叶生长期的影响，以期为乌兰地区及整个柴达木盆地藜麦播种期气象服务提供参考。

    1 ? ?资料与方法

    1.1 ? ?资料来源

    藜麦适应环境能力较强，能够适应盐碱[7-8]、干旱和冷寒[9-10]等恶劣环境。试验藜麦品种采用乌兰地区三江沃土生态农业有限公司提供的在柴达木盆地相对稳产、抗风、抗旱的青藜1号，生物资料为从播种至6叶的2019年示范种植基地春季藜麦生长资料及秋季自然环境播种试验资料，参考2018年春季基地的各生长期资料。人工环境模拟试验中温控箱发芽试验气象资料采用该环境下的实时资料。因藜麦属于顶土能力弱的小粒作物，故播种深度一般为2～3 cm。由于规模化的藜麦种植示范基地边缘与气象站直线距离约500 m，故同期地表温度、5 cm浅层地温及距地6 cm草温等气象资料直接采用可靠性较高自动站数据。

    1.2 ? ?分析方法

    利用对比分析法和统计分析法[1]对青藜1号播种至6叶生育期内大于0 ℃有效积温、负积温、最低温度及持续时间进行分析。由于藜麦从播种至幼苗期的生长期较短，前提条件为土壤墒情无旱，为了得到精准的受冻害低温数据，所有气象资料均采用逐小时数据。

    2 ? ?结果与分析

    2.1 ? ?春季播种的气象条件分析

    春季自播种至6叶普期的各项资料见表1。5月8日播种至5月12日乌兰地区出现最低天气，地面温度下降至-4.3 ℃，<0 ℃低温的最长持续时间11 h，但0 cm以下的浅层地温高于0 ℃，5月13日观测时种子膨胀发芽。如果种子播种层的温度取地表与5 cm浅层温度的平均值，得到5月8—13日的逐时正、负积温分别为1 017.0 ℃和-137.0 ℃，可见当青藜1号发芽期间负积温约占有效积温15%时，没有影响到发芽所需的热量吸收。说明积温是衡量作物生长发育过程中所需热量条件的一种重要指标[11-13]。

    为了验证青藜1号大田发芽所需热量的误差，采用人工环境模拟的温控箱进行发芽培育试验。温控箱试验恒温2 ℃，时长为25 h种子吸水膨大但无胚芽发育迹象，取出置于无通风、无光照、常温20 ℃的室内，48 h后叶茎总长度达到2 cm。温控箱和常温下逐时累积温度分别为50 ℃和960 ℃，整个发芽期日积温为42 ℃，相比大田种植发芽所需时间较短，可能是因为在室内处于基本恒温且无0 ℃以下的低温损耗，所积累的温度全部为有效温度。由此可见，在其他外界条件一致的情况下，温度是影响种子发育的主要因素[14]。

    2.2 ? ?秋季播种的气象条件分析

    从表2可以看出，秋季青藜1号出苗的时间较春季明显缩短，但随着气温降低，达到各生长普期的时间越来越长，在4～6叶最为明显。同样是6叶的生长普期，秋季较春季多用近20 d，株高偏低近1 cm。

    距地6 cm的草温在9月26日、27日出现连续2个时次低于生物学0 ℃的低温，但藜麦外观未呈现受冻现象。10月8日达到4叶普期，10月13日地表开始出现<0 ℃的低温，持续时长5 h，最低温度-3.1 ℃，青藜1号整株幼苗略带褐色，外形无明显受冻枯萎或卷边现象。至11月3日达到6叶普期，其间草温最低至-11.9 ℃，地表温度最低至-10.3 ℃，0 ℃以下持续时间长达14 h，5 cm浅层地温最低-5.5 ℃，草温最高35.8 ℃，地表最高温度38.4 ℃，各层负积温与积温的比例逐渐达到或超过1/5，叶子边缘出现干枯发黄，整株幼苗褐色加重。說明0 ℃是多数作物生长的下限温度[15]，≥0 ℃积温反映作物所需热量资源的多少[16]。虽然周边温度不一定完全能代表生长期藜麦的体温，但能抗-10.0 ℃以下低温的作物按照相关规定[1]可以划分为中等耐寒作物。初步判断，藜麦能耐如此低温或许与白天有一定的热量吸收和积累有关，也可能与藜麦有较强的温周期现象的适应能力有关。

    自11月4日起，长时间持续低于生长下限的温度使藜麦生长进入休眠期。11月17日出现降雪天气并伴有降温，各层最低温度分别为草温-15.5 ℃、地表温度-14.2 ℃、0 ℃以下低温持续时长达17 h，且11月4—17日期间的负积温占有效积温的40%～70%，在超强低温和超长低温持续时间的共同作用下，青藜1号幼苗在11月18日完全枯萎。有学者研究东北粮食种植区沈阳及辽宁地区浅层地温与播种期预报，也证明地温与播种及幼苗生长的相关性密切[17-18]。

    3 ? ?结论与讨论

    分析结果表明，温控箱试验与大田种植相比较为恒温，不会出现温度低于0 ℃时种子本身热量的损耗，故所需有效积温偏低，在大田播种前应该考虑无效积温的存在。在大田播种青藜1号发芽期间，土壤温度出现-2 ℃左右的低温，持续时间≤5 h，且负积温占有效积温不超过15%时，不会对种子的发芽造成伤害;当最低温度低于-10 ℃，且低于0 ℃的持续时长在14 h左右时，藜麦幼苗会进入休眠期，此时的负积温约占有效积温的1/5;最低温度低至-14.0 ℃左右，0 ℃以下低温持续达15 h，负积温约占有效积温的40%或以上时，达到试验田藜麦的致死温度，藜麦幼苗进入枯萎期。

    本结果仅是柴达木盆地乌兰地区小范围、小面积的温度试验，同时以土壤无旱和日照正常为前提。但在大面积种植时还要考虑风速、日照、降水、土壤湿度、肥力及播种深度等多方面的影响，特别是光照，能调节植物发育，参与作物光形态的建成[19-20]。故最低温度、有效积温和低温持续时间会与大面积种植有一定的差异。同时，相关研究的参考文献较少，此次以大田种植和小面积试验田播种为研究对象的资料仅有一个发育期，后期将加大试验次数以获取更多最原始的实时资料，从而为气象为农服务提供参考。

    4 ? ?参考文献

    [1] 胡毅，李萍，杨建功，等.应用气象学[M].北京：气象出版社，2015.

    [2] 胡冰.青海藜麦产业：困境与嬗变[J].青海金融，2018（10）：44-47.

    [3] 徐天才，和桂青，李兆光，等.不同海拔藜麦的营养成分差异性研究[J].中国农学通报，2017（17）：125-133.

    [4] 康建奎.青海高原有机藜麦栽培技术[J].青海农技推广，2018（4）：24-25.

    [5] 刘洋，闰殿海，毛玉金，等.藜麦在青海的引种及适应性鉴定方法探讨[J].青海农林科技，2016（2）：61-63.

    [6] 任永峰，梅丽，杨亚东，等.播期对藜麦农艺性状及产量的影响[J].中国生态农业学报，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，史晓晶，梁彬，等.干旱胁迫对藜麦种子萌发及生理特性的影响[J].云南农业大学学报（自然科学版），2019（6）：928-932.

    [11] 李元华，刘学锋，刘莉，等.河北省近50年0 ℃界限溫度积温变化特征分析[J].干旱区资源与环境，2006，20（4）：12-15.

    [12] 王锡稳，王毅荣.黄土高原积温变化的敏感性研究[J].干旱区地理，2006，29（6）：817-822.

    [13] 毛恒青，万晖.华北、东北地区积温的变化[J].中国农业气象，2008，29（3）：1-6.

    [14] 田美华，唐安军，宋松泉.温度和渗透胁迫对细叶鸦葱种子萌发的影响[J].云南植物研究，2007，29（6）：682-686.

    [15] 胡琦，潘学标，邵长秀，等.1961—2010年中国农业热量资源分布和变化特征[J].中国农业气象，2014，35（2）：119-127.

    [16] 孙兰东，刘德祥.西北地区热量资源对气候变化的响应特征[J].干旱气象，2008，26（1）：8-11.

    [17] 童哲，赵玉锦，王台，等.植物的光受体和光控发育研究[J].植物学报，2000，42（2）：111-115.

    [18] 时向东，文志强，刘艳芳，等.不同光强对作物生长影响的研究综述植物发育的机制[J].安徽农业科学，2006，34（17）：4216-4218.

    [19] 陈鹏狮，张玉书，冯锐，等.50年来辽宁省地温变化规律及播种期地温预报研究[J].植物学报，2015，29（6）：163-168.

    [20] 宋晓巍，李琳琳，李石，等.沈阳地区浅层地温变化特征及播种期地温预报研究[J].气象与环境学报，2019，35（4）：93-99.

    基金项目 ? 青海省防灾减灾重点实验室2020年开放基金项目“高原藜麦关键农时农事适宜气象条件研究”。

    作者简介 ? 沈菊（1977—），女，青海平安人，副研级高级工程师。研究方向：农业气象服务。

    收稿日期 ? 2020-05-27