2009-2010年度气候条件对小麦生长发育影响的分析.doc

20092010年度气候条件对小麦生长发育影响的分析王永华 崔金梅 郭天财 朱云集 王晨阳（河南农业大学/国家小麦工程技术研究中心，郑州，450002）20092010年度小麦生长期间气候条件特殊，最明显的特点是冬季降温早，持续时间长，春季温度回升晚，气温比常年一直偏低，导致小麦各生育时期相应后移，对小麦生长发育造成了较大影响。从2009年10月下旬开始，到2010年6月上旬积温比常年少106.4，比20072008年度和20082009年度分别少297.6和218.5。在小麦生长期间各生育阶段平均日均温均低于常年，致使小麦的成熟期推迟510天，但最终获得了丰产。这在历史上是罕见的。为了探讨在该气候条件下小麦的生长发育特点，我们选用了在河南种植面积较大、具有代表性的品种周麦18号、偃展4110、豫麦49-198系、矮抗58以及种植多年的郑引一号等5个品种，对其幼穗发育进程进行系统观察，并结合所测定的籽粒灌浆数据及其相对应的气候资料进行分段分析，为在不同年份选用相应的技术措施提供理论依据。一、小麦的生育进程（一）幼穗发育进程小麦幼穗发育进程是小麦生育状况的主要标志。从2009-2010年度幼穗发育进程来看，从开始到结束一直晚于其他年份。表1为郑引一号品种在不同年份的幼穗发育进程，19871988年度和19981999年度分别代表自1975年以来发育较慢和发育进程较快的两个不同年份。从表1可以看出，发育慢的19871988年度在11月11日观察，该品种幼穗分化5.3个苞叶原基；发育快的1998-1999年度11月10日观察，已分化8.7年苞叶原基；而据2009年11月13日调查，该品种幼穗分化才5个苞叶原基，较发育慢的19871988年度还少0.3个苞叶原基。进入越冬期，2009年12月26日时其幼穗发育达二棱中期，19871988年度的12月28日也达二棱中期，但19981999年度12月27日调查已达二棱后期；返青之后，2010年2月25日调查幼穗发育达二棱末期，1987-1988年度的2月28日达小花分化期，而发育较快的19981999年度在2月22日调查已到雌雄蕊分化期，比20092010年度早2个发育时期（表1）。从不同品种在不同年份的幼穗发育状况（表2）可以看出，2010年3月23日调查时，周麦18号小麦的幼穗发育达雌雄蕊分化期，比20072008年度和20082009年度均晚12个时期。此时偃展4110小麦品种20072008年度和20082009年度已分别发育到柱头突起和柱头伸长期，比20092010年度早23个发育时期，到开花期20092010年度晚10天左右，如周麦18号较前两年晚68天，偃展4110则晚13天（表4）。上述资料表明，20092010年度小麦幼穗发育进程一直处于较慢状态。（二）籽粒形成与灌浆由于20092010年度开花期推迟，造成小麦籽粒形成、灌浆也相应后延。从图1可以看出，郑引一号品种2010年5月14日粒重达到10克，1999年5月7日已达10克，提早了7天，发育较慢的1988表1 郑引一号品种不同年份幼穗发育进程年度幼穗发育进程开花期（月/日）日期（月/日）叶龄（片）幼穗（时期）日期（月/日）叶龄（片）幼穗（时期）日期（月/日）茎秆（cm）幼穗（时期）日期（月/日）茎秆（cm）幼穗（时期）1987-1988（慢年）11/114.5单棱（5.3苞）12/286.9二棱中2/280.7小花23/246.2雌蕊凹4/301998-1999（快年）11/105.6单棱末（8.7苞）12/277.4二棱后2/225.6雌雄蕊3/235.6雌蕊大凹4/242009-201011/135.3单棱（5苞）12/266.6二棱中2/255.3二棱末3/235.3雌蕊凹5/3表2 不同小麦品种不同年份幼穗发育进程品种20092010年度（3/23）20082009年度（3/27）20072008年度（3/23）茎总长（cm）幼穗发育（时期）茎总长（cm）幼穗发育（时期）茎总长（cm）幼穗发育（时期）周麦18号3.3雌雄蕊211.5雌蕊大凹7.2雌蕊凹豫麦49-198系2.8雌雄蕊216.1柱头突起8.8柱头突起矮抗583.7雌雄蕊311.0柱头突起8.1雌蕊大凹偃展41103.5雌蕊小凹15.7柱头伸长10.1柱头突起注：角码表示中部小穗达到该时期的小花数，如雌雄蕊2表示一个小穗上有两朵小花达到雌雄蕊分化期。测定日期（月/日） 4/20 4/21 5/1 5/2 5/8 5/12 5/22 5/26 5/28 5/30 6/1 6/2 6/4 6/10图1 偃展4110不同年份籽粒灌浆进程（郑州，下位花，播期10月16日）测定日期（月/日）4/27 5/3 5/5 5/8 5/12 5/15 5/22 5/25 5/28 5/30 6/2 6/4 6/10图2 周麦18不同年份籽粒灌浆进程（郑州，下位花，播期10月8日）测定日期（月/日）4/24 4/30 5/3 5/8 5/12 5/23 5/26 5/28 5/30 6/2 6/4 6/10图3 郑引一号不同年份籽粒灌浆进程（郑州，下位花，播期10月16日）年5月12日达到此重量，比2010年早2天。周麦18号品种（图2），2008年5月4日达到10克，而2010年延迟到5月13日，推迟了9天。偃展4110品种（图3），2008年5月3日达到10克，而2010年5月10日才达10克，推迟7天。灌浆停止时间2010年亦明显后移。但两年灌浆进程曲线是平行向上发展，这表明它们的灌浆强度是一致的。这就是2010年虽然成熟期推后，但粒重并不低的原因。二、2009-2010年度气温变化与小麦生长在小麦生长期间20092010年度气温一直偏低，所以本文着重点分析不同时段气温对小麦产量形成的影响，进而探讨导致本年度小麦晚熟而不减产的原因。根据常年小麦在河南的生育进程，将其划分为以下6个时段。（一）播种出苗阶段（10月10日10月31日）从表3可以看出，2009年10月10日到10月31日之间的气温偏高，积温为396.1，比2007年和2008年分别高64.5和17.7，平均日均温为17.8，分别比前两年高2.9和0.8，有利于小麦发芽和出苗。因此，该阶段气温没有导致小麦生长缓慢。（二）冬前（11月1日12月20日）及越冬（12月21日2月9日）阶段2009年该阶段气温突然降低，且在11月1日到11月17日气温起伏较大，由11月1日的日均温13下降到11月2日和3日的4.9和6.2，之后气温有所回升，11月7日日均温度曾达20，但11月9日气温又开始下降，11月11日至11月17日日均温下降到0以下，最低为-1.8。该阶表3 不同年份不同时段的气温变化状况 （月.日， ）年度播种出苗（10.10-10.31）冬前阶段（11.1-12.20）越冬阶段（12.21-2.9）返青起身（2.10-3.15）拔节抽穗（3.16-4.15）抽穗籽粒形成（4.16-5.10）籽粒形成成熟（5.11-5.31）收获前后（6.1-6.10）积温日均温积温日均温积温日均温积温日均温积温日均温积温日均温积温日均温积温日均温20072008331.615.1376.07.574.70.4274.87.8433.914.0495.619.8509.624.3250.025.020082009378.417.2446.88.9126.22.0231.06.8448.214.5495.519.8449.221.4265.926.620092010396.118.0245.94.8107.51.5181.25.1382.112.3467.618.7465.922.2235.923.6图4 近三年逐日日均温变化图图5 不同年份不同生育阶段积温变化段总的温度是偏低的。11月1日到12月20日0以上的积温为245.9，平均日均温为4.8，相邻近的2007年和2008年此阶段的积温分别达到376.0和446.8（表3），且两年度该阶段气温均在0以上，起伏较小；2007和2008两年该阶段积温分别比2009年高130.1和200.9，日均温分别为7.5和8.9，比2009年高2.7和4.1（20082009年度冬春发生严重冻害）。由此可以看出，2009年低温来的早，降的快，起伏大。在这样气温变化的状况下，小麦能较早通过低温阶段，开始由营养生长进入穗的分化时期，缩短了纯营养生长阶段，主茎叶片数减少，如半冬性品种周麦18、矮抗58品种多为12片叶，春性品种郑引一号为11片叶，植株生长缓慢。据进入越冬时（12月27日前后）调查，2009年叶龄分别比2007年和2008年少0.3片和0.8片。冬前的分蘖数相应减少，但在正常播种情况下，麦苗冬前达到5叶一心，单株可有4个分蘖（不含主茎），其中有3个一级分蘖，就能为2010年获得充足的穗数奠定良好基础。但在晚播的情况下，由于气温下降快，分蘖数不足，如10月25日播种（郑州地区）冬前积温只有367.7，主茎可生长3叶一心，单株只能发生一个分蘖，特别在播量不足时，最终单位面积成穗少。今年河南省和黄淮麦区有不少地块就是因为晚播造成穗数不足进而影响最终产量。 另外，从表3可以看出，20092010年度小麦越冬期间0以上积温和日平均温度分别为107.5和1.47，较20082009年度的126.2、2.0减少18.7、0.5，但比20072008年度的74.7分别增加32.8、1.1，且2010年元月中下旬气温均比前两年度高，积温较20072008年度和2008-2009年度分别增加102.2和17.5。因此，20092010年度越冬期间气温亦没有对小麦生长造成负面影响。（三）返青起身阶段（2月10日3月15日）2010年该阶段气温仍然偏低，积温为181.2，同期比2008年少93.6，比2009年少50.2，平均日均温5.1，其中2月10日至2月16日日均温只有-0.4-2.6，而2008年和2009年日均温分别为7.8和6.8。由于该阶段气温持续偏低，致使返青、起身期推迟，直到3月20日之后才进入拔节期，但这对分蘖发生，促进分蘖成穗有利，同时也延长了小花分化和雌雄蕊分化时间。据测定小花分化期平均日均温6.16.8时，该期历时1115天，当日均温提高到10.110.9时历时缩短为68天。这一时期正是每穗小花数不断增加到每小穗中部小花（3、4、5朵小花）发育加快赶下位小花的时期。由于该时期的延长会提高小花结实率，所以不会因温度低而降低穗数和穗粒数（表4）。表4 郑引一号不同年份穗部性状年度每穗结实小穗不孕小穗合计穗粒数备注1987198816.63.319.939.9发育较慢的年份1998199916.82.919.740.3发育较快的年份2009201017.22.519.742.2（四）拔节抽穗阶段（3月16日4月15日）2010年该阶段的气温仍然偏低，积温为382.1，比2008年和2009年同期分别低51.8和66.1；平均日均温12.3，比2008年和2009年分别低1.7和2.2，致使小麦生长发育持续后延。据2010年3月23日调查（表2），周麦18号、豫麦49-198系、矮抗58三个小麦品种发育到雌雄蕊分化期，而2009年同期已发育到大凹柱头突起期，偃展4110品种的发育差距更大，2010年为小凹期时，2009年已到柱头伸长期，相差四个发育时段。正是由于这一时期低温发育缓慢导致2010年小麦成熟后移。尤其是在4月份幼穗发育到柱头伸长至四分体时，又遇到日均温5左右低温，特别是晚霜致使小麦小花受冻，造成穗下部甚至上部小穗不结实，甚至全穗不结实。2010年河南省有些地方和某些品种由于4月11日至4月15日出现低温霜冻导致缺粒现象，穗粒数减少，但大部分地区虽然有降温（郑州地区平均日均温8.3）但不至于使小麦小花受冻，反而会有利于穗下部小穗的发育，减少不孕小穗数（表5）。我们已有研究分析认为，此阶段的积温与穗粒数呈显著的负相关。因此，2010年全省许多地方并没有因此阶段的气温偏低导致穗粒数锐减。表5 不同小麦品种不同年份穗部性状品种2009-2010年度2008-2009年度结实小穗不孕小穗合计穗粒数结实小穗不孕小穗合计穗粒数周麦18号16.83.420.241.817.13.720.841.8豫麦49-198系15.65.421.028.917.83.621.435.0矮抗5816.83.620.437.017.63.821.432.1偃展411014.44.819.231.814.33.718.030.4（五）抽穗籽粒形成阶段（4月16日5月10日）该阶段的气温仍然较低，积温为467.6，平均日均温18.7，比2008和2009年积温分别低28.0和27.9，平均日均温低1.1，温度略低有利于穗下部小穗和小穗上位花的发育，提高穗粒数，但加剧了生育时期的后移，致使开花期一般较常年推迟510天（表6）。表4 不同品种不同年份开花期 （月/日）年份周麦18号豫麦49-198系矮抗58偃展4110200720084/274/274/244/20200820094/254/244/244/20200920105/35/35/25/3（六）籽粒灌浆成熟阶段（5月11日6月10日）进入籽粒灌浆阶段气温开始升高，该阶段积温为465.9，平均日均温22.2，低于2008年，高于2009年，有利于籽粒形成。从图1、2、3可以看出，由于生育时期的推迟，灌浆曲线平行下移，即灌浆期间同一时间，2010年粒重低于往年，如5月22日测定，偃展4110品种2008年粒重为44.9克，达到最终粒重的93.2%，2009年同期粒