单词 | 低温冷害 |
释义 | 【低温冷害】 拼译:cool damage 在温暖季节,出现比常年显著偏冷的0℃以上低温发生危害而造成减产,称为低温冷害。比较严重的如早稻烂秧、晚稻空壳、秋作物延迟成熟而遭霜害等。我国东北地区1969、1972、1976年3次严重低温冷害,粮食都比一上年减产50亿kg左右;1976、1980、1981年南方双季稻遭受低温冷害,分别减产40~50亿kg。 日本的低温冷害最为频繁。1934年发生严重低温冷害后开始进行系统的研究。低温冷害年与丰产年的根本区别是夏季温度偏低,日照和降水却未必异常。中国1965年对水稻烂秧研究发现它主要发生在扎根扶针期。此时日平均气温连续3d低于10℃(粳稻)或11℃(籼稻),就会发生严重烂秧。以此为指标分析历史气象资料,找出各地不同时段遇到这种低温的频率,为避开烂秧天气提供依据。1960年对晚稻空壳开展了研究,查明它是开花期遭受低温危害的结果。如果在这种有害低温来临之前水稻已抽穗开花,则不会发生大量空壳。1975年上海植物生理研究所发现水稻开花期遇到1~2d低温,颖花会暂停开放,待温度回升后再开花,结实正常,即具有“闭花耐冷”的特性;但如果低温持续3d以上,则颖花将受害而使空壳率增加。不同类型水稻耐冷的能力不同,根据当地的温度条件,合理安排品种和播栽期,就能在一定程度上避开这种有害低温。在旱田作物方面,1963年发现低温是造成东北地区玉米、高粱、大豆减产的主要原因之一。播种后遇低温出苗很慢,常发生粉种、烂种而造成缺苗;幼苗期遇低温使植株瘦弱发黄,生长缓慢,在10~12℃下生长速率为零或非常低;苗期低温还会使玉米主茎的叶片数减少,使大豆的分枝和花数减少,发育速率降低,发育期延迟。不同品种对低温的忍耐能力有很大差别,欧洲的玉米品种在低温下比美国的品种生长势要强。20世纪70年代许多地方频频发生低温冷害,研究逐步深入。造成冷害的低温是大气环流偏离正常情况的结果,一般表现为极地附近气压偏高,冷空气势力偏强,亚洲大陆热低压偏弱,太平洋副热带高压强度较小,向西伸的脊位置偏东或势力较弱。500dPa经向环流较强,超长波低压槽比较稳定,在它控制的地区常常发生低温天气。历史上低温天气的发生有如下特点。(1)阶段性:在温度相对较高的时期(暖期),低温年发生的几率比较低;而在温度相对较低的时期(冷期),低温年发生的几率比较高。(2)准周期性:我国东北地区有22a和3a的周期,长沙有30a和3~4a的周期,百色有明显的4a周期,广东省有5~6a和10~11a的周期。(3)群发性:低温年的出现在时间上的分布是不均匀的,往往有集中于某些年代的倾向。生长季节的低温天气对农作物的危害,按其症状可分为四种类型。(1)延迟型:作物生育期间遇到较长时间低温,致使生育期延迟,尚未成熟就遭霜冻而死,或未熟就必须收割以腾茬种麦。(2)障碍型:在花粉发育和开花时期遇到较强的低温,虽然时间较短,也会使花粉败育或受精不良而造成空壳。(3)混合型:在一个生长季发生上述两种类型。(4)生长不良型:较长时间低温使营养生长不良,叶片少而小,光合势弱,产量下降。中国水稻、玉米、高粱、大豆等都发生过延迟型冷害;南方双季晚稻以障碍型冷害居多,东北地区的东部山区、半山区也发现高粱有障碍型冷害;玉米和大豆还常发生生长不良型冷害。各地区气候不同,冷害发生季节各异。日本北部属海洋性气候,7~8月温度不高,在鄂霍茨克海冷性高气压西伸而影响该地区的年份,盛行偏东风,温度显著偏低而易发生冷害,所以低温冷害常发生于夏季。中国东北地区属大陆性气候,春季升温快,夏季温度高,但秋季降温快,在西伯利亚冷空气较强、秋季侵入较早的年份,农作物易发生灌浆期冷害。长江以南三熟制种植区属季风气候区,由于季风进退早晚的年际变化很大,不仅秋季频发“寒露风”,而且春季也常有“五月寒”。由于地理位置和海拔高度的不同,同一地区的不同地点,低温冷害的发生频率也不同。中国东北地区,水稻孕穗期障碍型冷害的发生频率,黑龙江省北部高达60%,向南逐渐减少;吉林省东部山区最高达40%,随海拔降低而迅速减少,中部及西部基本上不发生。而开花期的低温冷害发生更为频繁,辽宁省和吉林省西部在20%以下;吉林省中部、东部,黑龙江省南部和佳木斯、牡丹江一线以西,在20%~40%之间;三江平原在40%以上;更北的地区频率更高。延迟型冷害以内蒙古自治区东北部高原、小兴安岭、大兴安岭和长白山区发生频率最高,约两年一遇;随纬度和海拔高度降低,频率逐渐降低,辽宁省中、西部及吉林省西部约10年一遇。低温冷害造成减产的程度还与社会因素有关。喜温作物比例过大,晚熟品种种植太多,复种指数过高的生产单位,遇低温年减产较多。为了选择适宜的种植业结构,研究提出了用线性规划确定作物的最优比例,根据积温条件确定主栽品种,用非线性规划寻求防御低温冷害的最佳复种指数等优化方案。为了及时进行冷害诊断,广泛研究了作物对低温的反应,建立各种模式。叶龄是表征作物发育进程的指标。叶片的增加速度不仅受温度左右,而且与叶龄有关,根据其间关系建立了出苗-抽雄期间低温冷害动态诊断模式,根据籽粒灌浆期不同阶段对低温的不同反应,建立了该期冷害的动态诊断模式。为了育出耐冷性强的品种,许多国家用人工气候室进行品种的耐冷性鉴定,筛选出许多耐冷材料。并发现在一个阶段耐冷的品种在另一些阶段可能不耐冷,如IR1317-262-2在灌浆期较耐低温,但是在萌发期和营养生长期是不耐冷的,因此只进行一个生育阶段的鉴定是不够的。在应用耐冷材料培育新品种中发现,用耐冷性强的品种做母本,以推广的高产品种做父本,其后代可能出现具有高产、耐冷的特点。日本育出的“下北”水稻品种,高产、优质而且对生殖生长期和灌浆期的低温有很强的忍耐能力,推广面积很大。法国育出INRA200、INRA258玉米品种,耐冷性很强,在原先不能种玉米的地区广泛栽培。冷害生理的研究已经深入到分子水平。莱昂兹(Lyons)等指出,植物遭受0℃以上低温时,生物膜首先发生相变,进而使膜产生孔道或裂缝,膜内物质外渗。低温持续到一定程度,膜脂发生障碍而使组织受害死亡。简令成等发现作物的抗寒性与细胞膜结构的稳定性有密切关系,进而研制出能提高膜结构稳定性的“抗寒剂”,在水稻育秧上应用能减轻烂秧。乌克兰科学院植物生理所研究表明,合理使用磷钾肥,能提高玉米叶片中抗坏血酸含量及蔗糖酶活性,从而提高耐冷能力。应用人工智能原理,把低温冷害的发生规律、诊断技术和防御措施组成一个系统,建立“低温冷害专家系统”,由计算机模拟人类专家的思维过程,对冷害进行诊断和提出防御措施,为把这方面的研究成果转化成可以广泛应用的技术,提供了新手段。防御低温冷害的难题主要有三:其一是难以事先做出当年是否发生低温的准确预报;其二是难以育出既优质、高产又能避冷、耐冷的品种;其三是要找出既经济有效又能大面积应用的防御技术,还需进行艰难的探索。引起温度显著偏低的异常大气环流,与极地低涡、南亚高压、厄尔尼诺现象、冰雪覆盖面积等的关系,是很有意义的研究课题,将可能为提高低温预报的准确率提供新的方法。研究作物生长、发育和产量形成与遗传特性和环境温度的关系,建立模拟模式,是提高低温冷害诊断正确性和及时提供防御对策的有效途径。虽然植物耐冷机制的研究取得长足进展,但目前仍处初始阶段,远不能在分子水平上回答冷敏和抗冷品种的本质差别。因此,把植物抗冷与基因、酶、生物膜、代谢及它们之间相互调控等有机地结合起来进行探讨,将成为一个活跃的领域。研究品种抗冷性的鉴定方法,从极其丰富的品种资源中筛选出抗冷基因型,应用现代育种技术,培育耐冷品种仍将引起普遍的重视。【参考文献】:1 Lyons J M.Ann.Rev.plant physiol.California:Palo Alto,1973,24:445~4662 上海植物生理研究所人工气候室,植物学报,1975,17:213~2213 Miedema P.Advances in Agronomy,1982,35:93~1284 坪井八十二.气象异常与农业.北京:科学出版社,1983,50~1305 曾韶西,王以柔.植物学报,1987,29(5):506~5126 何维勋,曹永华.计算机农业应用,1991,1:6~167 张养才,何维勋,李世奎.中国农业气象灾害概论.北京:气象出版社,1991,24~1288 曹永华,何维勋.农业系统科学与综合研究,1992,8(1):25~40(中国农业科学院农业气象研究所何维勋研究员撰) |
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