小麦分蘖期冻害后增施恢复肥的产量挽回效应及其生理机制

李春燕，杨景,2，张玉雪，姚梦浩，朱新开，郭文善

（1扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州 225009；2光明米业（集团）有限公司农业技术中心，上海 202171）

小麦分蘖期冻害后增施恢复肥的产量挽回效应及其生理机制

李春燕1，杨景1,2，张玉雪1，姚梦浩1，朱新开1，郭文善1

（1扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州 225009；2光明米业（集团）有限公司农业技术中心，上海 202171）

【目的】小麦越冬期低温冻害时有发生，影响产量形成，而前人关于越冬期冻害的补救措施报道较少，因此研究分蘖期受冻小麦施用恢复肥挽回产量的效应，探明增施尿素恢复产量的生理原因，可为小麦抗逆栽培提供理论依据。【方法】试验选用小麦品种扬麦16，利用人工智能控温室，设置昼夜温度-2℃/-6℃（2012年）和-2℃/-8℃（2013年），分别处理24、48、72 h，处理结束后5 d调查植株冻害指数。随后一次性增施恢复肥尿素（N 46%）75、150 kg·hm-2（2012）和75、120、180 kg·hm-2（2013）补救，增施尿素后10、20、30 d取主茎展二叶，测定可溶性糖、游离脯氨酸和内源激素含量变化，成熟期测量株高并收获籽粒测产。【结果】分蘖期低温胁迫后扬麦16受冻指数随着胁迫时间的延长由0.2上升到0.5左右。施肥补救后10 d，所有处理植株可溶性糖、游离脯氨酸以及脱落酸（ABA）和玉米素核甘（ZR）含量随胁迫时间延长呈增加趋势，不施肥处理显著高于施恢复肥处理，相同处理时段，随恢复肥施用量增加上述指标呈下降趋势，赤霉素（GA3）含量呈相反变化趋势；增施尿素后20 d，施肥处理可溶性糖和游离脯氨酸含量、ABA和ZR含量较不施肥处理快速下降，GA3含量上升；施肥后30 d，各低温处理的渗透调节物质和内源激素含量已恢复至接近自然对照水平。随低温处理时间延长，小麦产量、基部Ⅰ、Ⅱ节间长度及株高降低，相同处理时段内，基部节间长度、株高及产量恢复和挽回效应随恢复肥施用量增加而提高。【结论】分蘖期受冻小麦根据受冻指数及时适量施用恢复肥能明显缓解低温伤害，表现为植株渗透调节物质含量下降以及激素更趋于平衡，促进新生分蘖发生和基部Ⅰ、Ⅱ节间伸长，一定程度上挽回了产量的损失。研究兼顾产量挽回效应和氮肥偏生产力，提出分蘖期受冻指数为0.2左右的轻度冻害推荐施尿素75 kg·hm-2，受冻指数0.36左右的中度冻害推荐施尿素120 kg·hm-2，受冻指数0.5左右的重度冻害推荐施尿素180 kg·hm-2。

小麦；分蘖期；低温冻害；恢复肥；生理调节

0 引言

【研究意义】长江中下游麦区地处中国气候的南北过渡地带，小麦越冬期间常受到北方寒潮入侵，低温冻害一直是制约小麦分蘖期生长发育的主要障碍因素，在暖冬年型抗寒性弱的春性小麦品种生育进程快，特别是稻秸全量还田质量不高，小麦弱苗偏多，遇寒流受冻率更高[1-2]，如2016年1月21—25日，江苏小麦遭遇寒潮，最低温度已接近历史极值，太湖农区达-8.6℃，里下河农区达-11.3℃，淮北农区达-14.8℃，部分田块旺苗和弱苗受冻严重[3]。因此，开展增施恢复肥缓解低温对麦苗生长发育的伤害以及挽回受冻小麦产量损失的研究，可为小麦抗低温逆境减灾栽培提供理论依据和技术支撑。【前人研究进展】越冬期低温冻害主要影响小麦产量三因素中的穗数，如江淮地区越冬期小麦经持续10 d以上0℃以下低温冻害后，茎蘖和分蘖节受冻，穗数显著减少，产量降低[4-5]。受冻后的小麦在生理上会发生一系列变化，表现为细胞中游离脯氨酸、可溶性糖等有机溶质含量增加，细胞液浓度增大，以维持细胞膜的稳定，提高植株抗寒力[6-9]。大面积生产中不同小麦品种以及不同生育阶段的小麦耐受低温的能力不同。幼穗发育进程慢或低温半致死温度低的小麦品种植株叶片中的可溶性糖和脯氨酸含量均高于抗冻力弱的小麦品种[10-11]。除渗透调节物质外，内源激素在植物适应低温环境中起重要的调控作用[12-13]，如抗寒力强的冬小麦体内赤霉素（GA）含量低于抗寒力弱的冬小麦[14]，脱落酸（ABA）和玉米素核苷（ZR）含量以及ABA/GA比值均高于抗寒性弱的小麦品种，说明激素间的平衡对提高小麦抗寒性更重要[15-17]。低温胁迫条件下施钼处理启动了醛脱氢酶活性，促进了ABA、IAA的合成，增强了小麦抗寒性[18]。以上研究结果说明低温胁迫下小麦植株会产生一系列的生理应激反应，以适应外界温度的变化。【本研究切入点】前人研究较多的是小麦越冬期冻害的防御措施[19-20]，关于冬季冻灾后如何根据小麦受冻严重度确定恢复肥施用量，以及分析增施肥料促进小麦生长恢复的相关生理调节效应的报道不多，尚需要深入研究。【拟解决的关键问题】本试验选用春性小麦品种扬麦16，在分蘖期采用人工智能控温室进行低温处理24、48、72 h，设置增施恢复肥尿素施用量2个（2012）和3个水平（2013），测定小麦植株受冻后增施恢复肥后小麦株高、产量及植株可溶性糖、脯氨酸和内源激素含量的变化，探明基于小麦受冻指数和氮肥偏生产力确定的合理恢复肥用量，并明确其生理机制。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于 2012—2014年在江苏省作物遗传生理重点实验室实验盆钵场（32º39´E，119º42´N）进行。该区属亚热带湿润气候区，年平均温度13.2—16.0℃, 降雨量800—1 200 mm, 日照2 000—2 600 h。试验采用盆栽，每盆装土13 kg，全生育期施300 kg N·hm-2，180 kg P2O5·hm-2，180 kg K2O·hm-2。氮肥运筹为基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥为 5﹕1﹕4，磷钾肥为基肥﹕拔节肥为5﹕5。基肥按目标施肥量计算，采用稀释法与盆土拌均匀，装入盆钵中；壮蘖肥于4叶期追施；拔节肥于叶龄余数2.5叶追施。每盆浇水1 000 mL，土壤沉实后播种，播种后盖土1 cm。2012年10月31日、2013 年11月2日播种，每盆播12粒种子，4叶期定苗，每盆留苗6株，每处理种20盆。

温度处理在人工智能温室（温度控制误差±0.5℃，大气相对湿度设置为70%，控制误差±1%，光量子通量密度800 μmol·m-2·s-1）中进行。

1.2 试验设计

于分蘖期（5.0—6.0叶期）选取麦苗生长基本一致的盆钵，进行昼夜-2℃/-6℃（2013年1月19—21日）和-2℃/-8℃（2014年1月7—9日）低温处理，处理时间设24、48、72 h 3个水平，处理结束后放置自然条件下生长，待冻害症状表现（低温处理结束第5天）一次性增施尿素（N 46%）作恢复肥，2012—2013年度增施尿素量设0、75、150 kg·hm-23个水平，2013—2014年度增施尿素量设0、75、120、180 kg·hm-24个水平，以室外自然生长不施恢复肥为对照。2013年处理期间日平均最低温为1.75℃，日平均最高温为6.75 ℃；2014年处理期间日平均最低温为-1℃，日平均最高温为6.75℃。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 冻害等级和发生率调查 低温处理结束待冻害症状完全显现后（低温处理后第5天），根据全国小麦区域试验冻害5级指标进行冻害严重度调查。冻害5级指标：1级无冻害、2级叶尖受冻发黄不超过1/3、3级叶尖受冻1/3—1/2、4级叶片全枯、5级植株或大部分分蘖冻死。

1.3.2 渗透调节物质测定 施恢复肥后10、20和30 d，分别取各处理植株主茎展二叶（心叶下一叶）待测。其中，参照《植物生理学实验指导》[21]流程，采用蒽酮法测定可溶性糖含量，采用磺基水杨酸提取，酸性茚三酮法测定游离脯氨酸含量，每个处理重复3次。1.3.3 内源激素含量测定 取1.3.2中待测样品测定小麦内源激素含量。其中，采用高效液相色谱法（HPLC）[22]测定内源激素ABA、GA3和ZR。测定的色谱条件为：Dubhe C184.6 mm×250 mm，5 μm；100 mL流动相含乙腈5 mL、甲醇50 mL、0.6%乙酸45 mL，流速1.0 mL·min-1；检测波长254 nm；柱温30 ℃，进样量10 μL。选ABA（Sigma，A1049-250 MG）、GA3（Sigma，48880-250 MG-F）、ZR（Sigma, Z0375-10MG）作为标准样品。

1.3.4 产量及产量结构 成熟期调查穗数、每穗粒数及千粒重（13%水分），按盆计产，重复3次。

1.4 数据统计与分析方法

冻害发生率（%）=达到冻害级别的茎蘖数/总茎蘖数×100

受冻指数=（∑冻害等级（2级及以上）×冻害发生率）/5[23]

产量恢复效应（%）=（施恢复肥处理产量-不施恢复肥处理产量）/不施恢复肥产量×100

产量挽回效应（%）=（施恢复肥处理产量-不施恢复肥处理产量）/自然对照产量×100

氮肥偏生产力（g·g-1）=籽粒产量/总施氮量

本文数据采用Microsoft Office Excel 2003、DPS 6.55、Sigma Plot 10.0等软件进行数据的计算、绘图、统计分析。因2012—2013和2013—2014两年度小麦生长季各项指标变化趋势基本一致，本文重点以2013 —2014年数据进行详细分析。

2 结果

2.1 分蘖期低温对小麦冻害率的影响

2012—2013和2013—2014两年度延长分蘖期低温胁迫时长，小麦植株冻害程度加重（表 1）。胁迫24 h，仅发生2、3和4级冻害，无5级冻害发生，受冻指数0.2左右；胁迫时间延长至48 h，开始发生5级冻害，分别有3.09%和5.39%的茎蘖冻死，3级和4级冻害率增加，受冻指数增加至0.33和0.39；胁迫72 h，冻害程度进一步加重，两年度平均27.43%的茎蘖叶片全枯，7.1%的茎蘖冻死，冻害指数达0.5左右。说明小麦分蘖期随着低温胁迫时间延长，扬麦16植株受冻程度逐渐加重，冻害指数呈逐渐上升趋势。

表1 分蘖期低温胁迫后小麦冻害级别及百分率Table 1 Degree and proportion of freezing injury of wheat plant under low temperature stress at tillering stage

2.2 恢复肥对渗透调节物质的调节效应

2.2.1 可溶性糖 低温胁迫增施尿素后10 d，随着胁迫时间延长，不施肥处理叶片、叶鞘中的可溶性糖含量较自然对照显著上升，同一处理时段，随尿素施用量增加，可溶性糖含量逐渐下降（表2）。施肥后10 d，低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理的叶片和叶鞘中可溶性糖含量比不施恢复肥处理分别低28.90%和24.36%，但仍高于自然对照处理；施肥后20 d，各施恢复肥处理的可溶性糖含量比施肥后10 d进一步下降，低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理的叶片和叶鞘中可溶性糖含量仍较不施肥处理降低19.37%和17.87%，低温72 h 施180 kg·hm-2尿素处理的叶片和叶鞘中可溶性糖含量比不施肥处理下降了 33.00%和 10.77%，均高于自然对照处理。施肥后30 d，3个时段各施肥处理叶片和

表2 分蘖期低温胁迫施恢复肥后小麦叶片、叶鞘中可溶性糖含量的变化（2013-2014）Table 2 Changes of soluble sugar contents in the second leaves and sheaths from the top after urea amendment to wheat under low temperature stress at tillering stage (mg·g-1) (2013-2014)

叶鞘中可溶性糖含量已下降到接近自然对照处理，其中低温24 h施120、180 kg·hm-2尿素的两处理叶片和叶鞘中可溶性糖含量已低于自然对照处理，72 h不同施尿素处理略高于对照，说明施用恢复肥显著促进叶片、叶鞘中可溶性糖含量稳步下降，对受冻小麦植株有加速恢复生长的调控效应。

2.2.2 游离脯氨酸 分蘖期低温胁迫施恢复肥后10 d，胁迫时间越长，展二叶中脯氨酸含量越高，均高于自然生长的对照，以不施恢复肥处理展二叶中脯氨酸含量最高（图 1）。施恢复肥各处理的脯氨酸含量均低于不施肥处理，同一处理时段内，随着尿素施用量增加，脯氨酸含量逐渐下降，但仍显著高于自然生长的对照。其中低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理脯氨酸含量比不施肥处理下降了 9.02%，但仍较对照提高了44.27%，低温72 h施180 kg·hm-2尿素处理的脯氨酸含量比不施肥处理降低 16.47%，仍较对照提高了74.19%。施肥后20 d，各处理脯氨酸含量较10 d前显著下降，施恢复肥处理的脯氨酸含量下降更多，仍略高于自然对照，如低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理脯氨酸含量较对照仅提高了 8.68%，低温 72 h施 180 kg·hm-2尿素处理脯氨酸含量较对照提高了 37.47%。施肥后30 d，除不施恢复肥处理外，3个处理时段各施肥处理之间脯氨酸含量接近自然对照，增施尿素促进植株的快速恢复。

图 1 分蘖期低温胁迫施恢复肥后展二叶游离脯氨酸含量的变化Fig. 1 Changes of proline contents in the second leaf from the top after urea amendment to wheat under low temperature stress at tillering stage

2.3 恢复肥对展二叶内源激素含量的调节效应

2.3.1 ABA含量 低温胁迫施肥后10 d，各处理展二叶ABA含量均高于自然生长对照（图2），随胁迫时间延长，ABA含量呈增加趋势，各施恢复肥处理的ABA含量均低于不施肥处理，其中低温72 h施180 kg·hm-2尿素处理的ABA含量比不施肥处理降幅最大，达25.25%。施肥后20 d，所有处理ABA含量较施肥后10 d显著下降，不施恢复肥处理仍高于施肥处理，其中低温24、48、72 h施180 kg·hm-2尿素处理分别较不施肥处理下降了6.38%、18.83%、19.04%。30 d后所有处理 ABA含量进一步下降接近自然对照，施肥后30 d，低温24、48 h胁迫施肥处理的ABA含量已与自然对照无显著差异，72 h胁迫后施肥处理略高于自然对照。

图2 分蘖期低温胁迫施恢复肥后展二叶ABA含量的变化Fig. 2 Changes of ABA contents in the second leaf from the top after urea amendment to wheat under low temperature stress at tillering stage

2.3.2 GA3含量 低温胁迫施恢复肥后10 d，胁迫时间越长，各处理展二叶GA3含量下降越显著，同一低温处理时段，各处理植株展二叶中GA3含量显著低于自然生长对照（图3），增施尿素处理促进了GA3含量提升，随肥料用量增加，与对照GA3含量差距逐步缩小。低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理展二叶中GA3含量比不施肥处理上升了33.46%，低温72 h施180 kg·hm-2尿素处理展二叶中 GA3含量比不施肥处理显著上升了60.35%。施肥后20 d，所有处理GA3含量均显著回升，胁迫时间越长，回升越慢。施肥后30 d，各处理GA3含量逐渐上升到接近自然对照处理，低温72 h各施肥处理GA3恢复效应慢于低温24 h、48 h等量施肥处理。表明恢复肥促进受冻植株的生长恢复，冻害越重，恢复效应越慢。

2.3.3 ZR含量 由图3可知，低温胁迫施恢复肥后10 d，植株展二叶中ZR含量表现与GA3呈相反趋势。随着低温胁迫时间延长，ZR含量逐渐升高，表现出一定的应激效应。同一处理时段内，随着恢复肥施用量的增加，ZR含量呈下降趋势。施恢复肥后10 d，低温72 h施180 kg·hm-2尿素处理的ZR含量比不施肥处理下降21.17%，施肥后20 d，该处理下降了13.60%。施肥后30 d，各处理展二叶中ZR含量下降到接近正常对照水平。

图3 分蘖期低温胁迫施恢复肥后展二叶中GA3、ZR含量的变化Fig. 3 Changes of GA3and ZR contents in the second leaf from the top after urea amendment to wheat under low temperature stress at tillering stage

2.4 增施恢复肥后的植株形态

扬麦16自然生长条件下株高为87.27 cm（表3），低温胁迫后不施肥处理株高变化范围为 63.01—74.58 cm，较自然对照株高减幅为14.54%—27.80%。施用恢复肥后株高增加3.05—8.69 cm，同一处理时段内，随着恢复肥施用量的增加，株高下降变缓。其中低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理株高最高，比对照下降6.65%。低温72 h施180 kg·hm-2尿素处理株高为71.70 cm，比对照下降17.84%。3个处理时段各施恢复肥处理的植株基部Ⅰ、Ⅱ节间长度均比不施恢复肥处理分别增加 0.5—1.85 cm和 0.34—1.89 cm，而上部IV、V节间长度及穗长比不施恢复肥处理略增，增幅较小。说明胁迫越重，施肥促进株高恢复的效应越明显。

2.5 低温胁迫后增施恢复肥对产量及其结构的恢复效应

在本试验条件下，分蘖期低温胁迫导致小麦产量下降，主要是影响穗数，其次是每穗粒数和粒重（表4），两年度每盆穗数比自然对照分别减少8.5—11.5个和10.5—12.5个，每穗平均粒数分别减少6.83—10.79粒和 6.20—9.72粒，千粒重分别下降5.88—8.06 g和3.7—10.3 g。冻害后增施恢复肥比未施肥处理穗数显著增加，每穗粒数和粒重均略有增加。低温24 h施180 kg·hm-2尿素处理每盆穗数较对照增加了2.5个，低温72 h施180 kg·hm-2处理每盆穗数增加 8.5个，冻害越重，恢复肥促进穗数增加的效应更显著。对增施恢复肥后小麦产量及其构成因素进行通径分析，恢复肥促进穗数的增加是产量增加的主要原因，直接通径系数为 0.5389**，千粒重对产量的直接通径系数为0.4474*，每穗粒数对产量的直接通径系数最小。说明分蘖期小麦冻后增施恢复肥主要促进新生分蘖的发生与成穗，一定程度上挽回产量损失。

综合两年度产量数据表明，分蘖期低温胁迫后，随着胁迫时间的延长，不施恢复肥处理每盆产量呈下降趋势，产量平均降幅为42.56%—57.28%。增施恢复肥后的每盆产量均高于相应不施恢复肥处理，同一处理时段内，施恢复肥处理的产量随尿素用量

的增加而增加，但补救后每盆产量仍显著低于自然对照。产量恢复效应和产量挽回效应均随施肥量增加逐渐提升。24 h低温胁迫后造成的轻度冻害以 75 kg·hm-2尿素处理的氮肥偏生产力最高，每克氮素平均生产籽粒 26.69 g。48 h低温胁迫中度冻害以 120 kg·hm-2尿素处理的氮肥偏生产力最高，每克氮素可生产籽粒24.98 g。72 h低温胁迫重度冻害以180 kg·hm-2尿素处理的氮肥偏生产力最高，每克氮素可生产籽粒22.78 g。

表3 分蘖期低温胁迫及恢复肥施用量下小麦的株高、穗长及节间长度（2013—2014）Table 3 Changes of the length of internode, ear and plant after urea amendment to wheat under low temperature stress at tillering stage (2013-2014)

表4 分蘖期低温胁迫后施恢复肥对产量及其结构的影响Table 4 Effects of remedial fertilizer after low temperature stress on yield formation in wheat at tillering stage

2.6 生理指标与植株形态和产量的关系分析

相关分析表明（表 5），展二叶中的脯氨酸与可溶性糖含量、内源激素ABA和ZR含量与基部I、II节间长度、株高和产量均呈极显著的负相关，GA3含量与基部节间长度、株高及产量呈极显著正相关关系。说明分蘖期低温胁迫后，叶片中高含量的渗透调节物质以及ABA与ZR含量不利于植株生长，表现为胁迫越重营养器官生长受阻越重，基部节间越短，株高降低，最终影响产量的形成。

表5 低温胁迫施恢复肥10 d的小麦生理指标与株高、产量的相关分析Table 5 Correlation coefficients between the mechanism parameters on the 10th day after applying remedial fertilizer and plant height as well as yield

3 讨论

3.1 增施恢复肥对植株形态及产量的恢复效应

冬小麦分蘖越冬期间遭遇低温冻害时有发生，低温对小麦植株茎生长的影响是阻滞茎节间的伸长，使节间变短、株高降低[24]。本试验结果表明，分蘖期低温胁迫后小麦株高减幅为14.54%—27.80%，增施恢复肥处理株高减幅下降为6.23%—23.81%，对受冻植株基部Ⅰ、Ⅱ节间促进伸长的作用比对上部节间更显著，受冻程度越重，恢复肥促进基部节间伸长的作用减小，对株高调节幅度越小。说明分蘖期低温胁迫后增施恢复肥主要促进基部节间的伸长，这可能是因为施肥补救后，有利于加速植株基部茎秆生长恢复正常，使得节间伸长，株高得到部分修复。

前人研究指出冷冬年小麦产量比正常年型减产，主要是由于主茎和大分蘖不同程度死亡，穗数减少所致，轻则减产5%—20%，重则导致绝收[1, 25-26]。本试验结果表明，两年度扬麦16分蘖期低温胁迫后，随着低温胁迫时间延长，受冻指数由0.2左右逐渐增加至0.5左右，减产幅度为42.56%—59.70%。王龙俊等[27-28]研究认为分蘖期冻害发生后，要立即追肥，可以挽回部分产量损失。本试验结果表明，分蘖期相同低温处理时段，随尿素用量的增加促进了高节位分蘖的发生与成穗数，每盆产量增加，产量恢复效应和产量挽回效应较好，但仍显著低于自然生长的对照。说明植株虽受冻较严重，只要分蘖节未冻死，及时施恢复肥，有促进再生高节位分蘖成穗的作用。冻害指数大于0.5的处理，冻后增施恢复肥处理的每穗粒数和千粒重较不施肥处理均增加，恢复肥虽促进穗数的形成，但因穗数增加有限，最终每盆产量低于自然对照。依据本试验结果，建议应根据分蘖期受冻指数合理确定恢复肥的用量，受冻指数为0.2左右的轻度冻害推荐施尿素75 kg·hm-2，受冻指数为0.36左右的中度冻害以120 kg·hm-2尿素处理的恢复效果最好，受冻指数为0.5左右的重度冻害推荐施尿素180 kg·hm-2，既在一定程度上挽回了产量损失，又可提高氮肥偏生产力。

3.2 冻灾后增施恢复肥挽回产量的生理调节效应

低温逆境胁迫下，植物通过渗透调节物质和防脱水剂（游离脯氨酸、可溶性糖）的积累提高抗冷性[10, 29-30]。如果温度降低程度或低温持续时间超过作物的耐受程度，作物将受到低温的伤害[31]。本试验结果表明，分蘖越冬期低温胁迫后，随胁迫时间延长，不施肥处理展二叶游离脯氨酸和可溶性糖含量逐渐增加，表明游离脯氨酸和可溶性糖作为渗透调节物质，通过增加含量来抵御植株所受的低温伤害，这与前人的研究结果较为一致[32-33]。施肥后10—30 d，3个时段各施肥处理之间可溶性糖和游离脯氨酸含量逐渐下降接近自然对照水平。说明施肥能促进植株渗透调节物质快速恢复，为小麦由受冻缓慢生长向正常生长转变起到了推动作用。

随着低温胁迫程度的加剧，叶片内源激素的变化越来越显著。前人研究表明低温胁迫下水稻叶片 GA3的含量下降，ABA的含量升高。抗寒力强的冬小麦体内GA3含量低于抗寒力弱的冬小麦，ZR含量升高[14, 34]。本试验结果，分蘖期随低温处理时间延长，不施肥处理 ABA含量逐渐升高，表现出明显的应激效应，这可能是因为 ABA含量增加促进气孔关闭以保持体内水分平衡，并通过保护膜结构、维护膜功能、启动抗寒基因对环境胁迫做出积极、主动的适应性反应来减少逆境伤害[35-37]。同一处理时段内，随着恢复肥施用量增加，ABA和ZR含量呈下降趋势，GA3含量呈上升趋势，这与前人的研究结果基本一致[15, 34]。增施恢复肥后，GA3含量呈上升趋势，胁迫越重回升越慢，至施肥后30 d，GA3、ABA和ZR含量接近自然对照处理。相关分析表明，叶片中高含量的脯氨酸、可溶性糖、ABA与ZR影响了植株正常生长代谢，叶片光合功能受抑制，导致基部伸长节间的光合产物供应不足，节间缩短，株高变矮，产量下降。通过增施尿素补救，加速了渗透调节物质和内源激素含量向正常水平的恢复，植物生理代谢趋于正常，节间伸长所需养分的供应增加，也促进了新生分蘖的发生和成穗，一定程度上挽回了产量的损失。前人研究指出小麦等植物的低温应答调控网络是非常复杂的，在调控网络中起关键性的蛋白以及相关基因的表达一直是研究的热点[38]，本文中增施恢复肥对相关低温应答蛋白和基因表达的调控机理尚待进一步深入研究。

4 结论

小麦分蘖期低温冻害后及时施用恢复肥，促进了受冻植株渗透调节物质可溶性糖和游离脯氨酸含量、ABA和ZR含量的下降，提高了GA3含量，促进基部Ⅰ、Ⅱ节间分别伸长了0.5—1.82 cm 和0.34 —1.89 cm，新生分蘖增加了2.5—8.5个，极显著促进了穗数的增加，显著提高每穗粒数和粒重，产量恢复效应从 13.54%增加至 68.90%。本研究兼顾产量恢复效应与氮肥偏生产力，提出分蘖期受冻指数为0.2左右的轻度冻害推荐施尿素75 kg·hm-2，受冻指数0.36左右的中度冻害推荐施尿素120 kg·hm-2，受冻指数 0.5左右的重度冻害推荐施尿素 180 kg·hm-2，可实现抗逆减灾。

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（责任编辑 杨鑫浩）

Retrieval Effects of Remedial Fertilizer After Freeze Injury on Wheat Yield and Its Mechanism at Tillering Stage

LI ChunYan1, YANG Jing1, 2, ZHANG YuXue1, YAO MengHao1, ZHU XinKai1, GUO WenShan1
(1Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University/Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou 225009, Jiangsu;2Agricultural Technology Center of Bright Rice(Group) Limited Company, Shanghai 202171)

【Objective】Freeze injury in wheat often happens and affects wheat yield formation during the wintering stage. There was less study on the remedial measures to recover wheat yield after low temperature stress at wintering stage. Hence, effects of remedial fertilizer after low temperature stress on yield recovery in wheat at tillering stage and its mechanism were studied, which will provide a basis for anti-cultivation technology in wheat. 【Method】The spring wheat cultivar Yangmai16 was treated at-2℃/-6℃(day/night, 2012) and -2℃/-8℃ (day/night, 2013) for 24, 48 and 72 h, respectively, using artificial temperature-controlled phytotron system. Then the different remedial urea (N 46%) amounts of 75, 150 kg·hm-2(2012) and 75, 120, 180 kg·hm-2(2013) were all used at a time after low temperature stress. The degree and freezing injury proportion of wheat plant under low temperature stress and the changes of soluble sucrose, proline and endogenous hormone contents in the second leaves from the top on the 10th, 20th and 30th day after applying remedial fertilizer were investigated. Plant height and yield at maturity were also recorded. 【Result】The index of freezing injury increased from 0.2 to 0.5 under longer stress at tillering stage. The contents of soluble sugar, proline, abscisic acid (ABA) and zeatin riboside (ZR) in leaves of the treatment increased under longer stress. These parameters in the treatment without fertilizer amendment were higher than those in the treatment with fertilizer amendment on the 10th day after applying remedial fertilizer. The parameters reduced more rapidly with more applying fertilizer under the same duration time. The content of gibberellines (GA3) decreased gradually with longer stress at tillering stage. The contents of soluble sugar and proline, and the contents of ABA and ZR of these treatments using fertilizer after cold stress gradually declined on the 20th day after applying remedial fertilizer. While the change of GA3contents was opposite to ABA and ZR contents. All these parameters reached the levels of the controlled plants in natural environment on the 30th day after applying remedial fertilizer. Wheat yield, the first and second basal internode length and plant height all lowered with longer cold stress. With increased fertilizer applying amount under the same treatment duration, the length of wheat plants were better restored and the loss of grain yield was lessened.【Conclusion】Cold injury wheat will recover growth after using the right urea amount scientifically in time depending on the cold index at tillering stage. Osmotic adjustment substance contents declining and hormone contents becoming balance, new tillers emergency and the basal internode length becoming longer were the main reason for increasing grain yield at tillering stage after applying the urea. At tillering stage, considering recovery effect and nitrogen partial factor productivity, 75 kg·hm-2urea would be recommended for nitrogen amendment when wheat plants were damaged slightly and the cold index was about 0.2. When the cold index was about 0.36, 120 kg·hm-2urea would be suggested. When the cold index was about 0.50, 180 kg·hm-2urea was recommended for recovering wheat growth after severe cold damage.

wheat; tillering stage; cold injury; remedial fertilizer; regulation effect

2016-10-04；接受日期：2017-03-30

国家重点研发计划（2016YFD0300107）、江苏省自主创新专项（CX（16）1001）、江苏省农业支撑项目（BE2015340）、扬州大学“高端人才支持计划”项目、江苏高校优势学科建设工程资助项目

联系方式：李春燕，E-mail：licy@yzu.edu.cn。杨景，E-mail：1107724580@qq.com。李春燕和杨景为同等贡献作者。通信作者郭文善，Tel：0514-87979339；E-mail：guows@yzu.edu.cn