玉米的低温冷害研究与分析

郭志磊

玉米是我国主要的粮食作物，我国的玉米产量和种植面均位列世界第二名。由于玉米是喜温作物，在它的生长发育期内对温度比较敏感。因此，低温冷害是影响玉米生产的主要气象灾害。玉米的质量和产量都受到低温冷害的强烈影响和作用。近年来，多方专家、学者针对低温冷害对于玉米生长发育、生理生化等方面的影响做了大量学术研究，并提出了多种玉米抗冷性的科学措施和积极建议。本文针对玉米的低温冷害研究和分析做出详细综述。

1 玉米的生长发育过程受低温冷害作用与影响

1.1 玉米的呼吸作用与低温冷害

史占忠等人用玉米龙单3号幼苗进行低温冷害处理，把两株二完全叶幼苗分别处于14℃和10℃的低温下持续10天，检测结果表明：两株幼苗的呼吸强度比在18℃常温下分别下降了19.16% 和30.14%；而四完全叶苗分别在15℃、11℃下持续10天比在19℃常温下分别下降了7.11% 和21.14%。李月梅等人用玉米龙单3号二展叶期做比对，在10℃、14℃处理下呼吸强度比对照18℃分别降低36.13% 和22.16%，而在四展叶期、灌浆期11℃、14℃处理后，比对19℃分别降低了35.14% 和25.18%。以上研究结果均表明：低温能明显降低玉米呼吸作用，降低幅度随低温强度和持续时间的增加而增强。

1.2 玉米的生殖生长与低温冷害

低温冷害对玉米生殖生长的影响主要发生在玉米生育的后期。若玉米生育后期遭遇低温冷害， 玉米的生殖生长就会产生严重的受阻，导致最终的玉米产量降低。在灌浆期，低温冷害使得玉米上部叶片光合能力减弱从而导致玉米干物质积累速率降低，灌浆期温度若低于16℃， 玉米的灌浆过程将趋近停止。而低温冷害会对玉米的籽粒产生直接伤害， 由于玉米籽粒比叶片受伤害程度要严重得多，所以这也是导致玉米生育期生殖生长受阻的主要原因。

1.3 玉米的种子发芽与低温冷害

由于玉米原产于热带和亚热带地区，因为玉米种子发芽对温度有较高的要求。低温不仅影响玉米种子的萌发，还影响玉米种子出苗的整齐度，降低成苗率，严重时甚至使种子丧失生活力，出现烂种和粉种的现象。吴绍骥提出玉米种子发芽的最低温度为6℃。如果温度过低，不仅会影响种子的萌发，降低种子发芽势和发芽率，还将影响幼苗的生活力，造成延迟出苗，出现种子发芽进程减缓等现象。龚文娟等在玉米种子发芽下限温度试验中研究发现，当温度低于5℃时，玉米种子不发芽；当温度为6℃，玉米种子开始发芽。李俊娥等以丹玉系列玉米杂交种为材料，在4℃、8℃和25℃的3个温度处理下发芽试验表明，种子的发芽势、发芽率随温度的降低而降低。

我国北方尤其是东北地区玉米受低温冷害现影响严重，而在南方地区特别是西南玉米产区春季低温冷害发生频繁，而此时又正值玉米的播种期和出苗期。因此，低温对玉米的出苗和幼苗生长带来严重的影响，最终都会严重降低玉米产量。

2 玉米的生理生化过程受低温冷害作用与影响

2.1 玉米的核酸含量与低温冷害

核酸是生物体内最重要的组分之一，它与蛋白质一起构成生命的主要物质基础。低温冷害发生时，玉米内部的核酸含量会明显下降。王矛雁（1989）采用田间分期播种和室内电导法鉴定相结合的方法，选出两个抗冷性有明显差别的玉米自交系在幼苗期进行低温处理，发现两个玉米品种体内核酸含量都有所下降，并且随处理时间的延长而减少。相关研究结果表明：低温导致核酸含量减少不但与其合成有关，还可能和它的分解增强有关。

2.2 玉米的脯氨酸含量与低温冷害

脯氨酸与构成蛋白质的其他氨基酸的不同之处在于其含有亚氨基，亚氨基能够促进蛋白质水合作用，使可溶性蛋白质沉淀，对植物具有抗性和保护的作用。研究表明，玉米游离脯氨酸含量与耐寒性呈正相关。高灿红等指出，玉米幼苗中胚轴对低温冷害反应最敏感，其中中胚轴脯氨酸含量变化率与玉米耐寒性关系最密切。王迎春等研究表明，脯氨酸浓度提高显著的玉米品种具有较强的耐寒特性。简令成等研究表明，经过低温锻炼的玉米种苗脯氨酸含量较常温下生长的显著增加，可保护锻炼植株在冷胁迫中膜结构的稳定性。

此外，脯氨酸也可作為膜稳定剂防止细胞冰冻脱水。低温可以明显地增加玉米体内脯氨酸含量，玉米细胞内游离脯氨酸含量的增加可以提高细胞的抗逆能力，增加细胞对不良环境的适应性，从而减轻细胞膜的受害程度。

2.3 玉米对抗低温冷害的方法和措施

研究表明， 多效唑和嘧啶醇合用可有效地防止玉米幼苗受低温胁迫的伤害。经多效唑和嘧啶醇处理的玉米幼苗叶绿素明显增加，幼苗光合效率较对照高17%-26%。高妙真在研究了玉米低温对幼苗生长后期糖代谢及淀粉酶影响的基础上，采用喷施乙烯利和矮壮素的方法防御冷害取得了明显的效果。抗寒剂最先应用于水稻育秧上，王连敏等人将抗寒剂应用于玉米幼苗上。试验表明，玉米幼苗3叶期喷施抗寒剂可以在随后的低温条件下，不同程度地提高叶片的叶绿素含量、单株干重和粗蛋白含量，从而提高幼苗的耐低温能力。另外，作物对低温的抵抗是一个适应锻炼过程，许多植物如预先给予适当的低温处理，以后就可经受更低温度而不会受害。

3 低温冷害

是指0℃以上的低温对植物生长发育造成影响甚至死亡的现象，由于玉米是我国排名前三的粮食作物，玉米种植和生产在我国农业生产中占有非常关键的比重和比例。因此，研究低温冷害对玉米的生育、生理及遗传机制的作用和影响就显得尤为重要。玉米低温冷害的生育、生理及遗传机制非常复杂，涉及呼吸作用，生殖生长与种子发芽，抗氧化胁迫和氨基酸合成等多条代谢途径，因此，今后应进一步加强玉米低温冷害生育、生理和遗传机制方面的研究，为玉米对抗低温冷害提供更多的技术与理论支撑。endprint