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为探究低温对冬小麦影响，研究人员测定其抗冻临界温度，为种植和减灾提供科学依据。
在全球气候变暖的大背景下，极端天气事件愈发频繁，冬小麦的生长也受到了极大的挑战。冬季的极端低温事件，无论是在入冬前还是返青期，都时有发生。小麦的抗冻温度远低于寒冬时期的低温强度，这使得它在低温环境下极易遭受冻害。而且，随着华北平原气温的变化，冬小麦的种植边界不断北移，其品种也逐渐由强抗寒品种向半冬性甚至弱春性品种转变，这进一步降低了冬小麦的抗冻能力。一旦冬季或返青期出现大幅降温，冬小麦就可能遭受大面积的冻害，导致产量下降，这对全球的粮食供应构成了潜在威胁。
为了应对这一严峻的问题，来自丽水学院生态学院、中国气象局培训中心、中国农业大学资源与环境科学学院以及河南省农业气象保障与应用技术重点实验室的研究人员，开展了一项关于冬小麦抗冻性的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为全球冬小麦的种植结构调整、品种布局优化以及冻害防治提供了重要的技术支持和科学指导。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，在天津市宝坻区气象局进行了定位实验，选用中国农业大学的冬小麦品种农大 211（ND211）作为实验材料。实验设置了不同的低温处理和冷冻天数处理，通过人工气候箱模拟不同的低温环境，精确控制温度变化。同时，在实验过程中，利用温度传感器监测土壤温度，实时记录数据。实验结束后，对冬小麦的分蘖存活情况和产量进行统计分析，以此来评估不同低温条件对冬小麦的影响。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 基于分蘖死亡率（RT）的冻害临界温度测定：研究发现，冬小麦分蘖芽的死亡率会随着低温的严重程度和持续时间的增加而上升，呈现出 S 形曲线。不同冬季休眠阶段对低温的敏感程度不同，表现为初冬＞隆冬＞返青；对低温持续时间的敏感程度则为初冬＞隆冬 = 返青。根据不同的低温时段和持续时间，研究人员确定了冬小麦在不同RT（RT10、RT30和RT50）下的临界冻害温度。例如，初冬时期，1 天低温处理下，RT的临界冻害温度为 - 13.8℃；2 天低温处理下为 - 12.8℃；3 天低温处理下为 - 11.7℃。
- 基于减产率（RY）的冻害临界温度测定：同样，冬小麦在越冬期的RY也会随着低温的严重程度和持续时间的增加而上升，呈 S 形曲线。对低温程度和持续时间的敏感程度排序与基于RT的结果相似，即初冬时期最为敏感。研究人员也确定了不同低温时段和持续时间下，冬小麦在不同RY（RY10、RY30和RY50）的临界冻害温度。比如，隆冬时期，1 天低温处理下，RY的临界冻害温度为 - 15.6℃；2 天低温处理下为 - 14.9℃；3 天低温处理下为 - 14.6℃。
- 基于土壤有效负积温（SENAT）的冻害临界温度测定：当低温持续 1 天，土壤分蘖节的最低温度比空气最低温度高 7.3 - 9.7℃；当低温持续超过 1 天，土壤分蘖节的温度比持续 1 天的情况低 1.8 - 5.4℃。研究还发现，在初冬阶段，冬小麦休眠期的死亡率与土壤有效负积温呈指数函数关系；而在隆冬和返青期，则呈现线性函数关系。根据不同的低温时段，研究人员得出了基于 SENAT 的冻害临界温度，如初冬、隆冬和返青期的临界温度分别为 15.9、56.9 和 131.7℃?h（换算为日数据则分别为 2.2、11.9 和 16.8℃?d ）。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，以往使用 50% 致死温度（RT50）来评估作物冻害风险的方法存在局限性，该指标过于严苛，无法准确评估冻害的程度，也难以区分不同地区的冻害风险等级。而本研究构建的基于分蘖死亡率（RT）、减产率（RY）和土壤有效负积温（SENAT）的冻害指标体系，综合考虑了 10%、30% 和 50% 的临界阈值，能够更有效地指导实际冻害评估和预测，为不同年份和地区之间的冻害风险比较提供了有力的工具。
然而，该研究也存在一些不足之处。例如，实验中的小麦是在自然状态下进行抗寒锻炼，且实验仅模拟了单次低温处理，与实际田间生产中的多次冻害情况有所不同；此外，盆栽种植的密度较高，可能会对实验结果产生一定影响，未来还需要考虑基因型差异对冬小麦抗寒性的影响。尽管如此，这项研究依然为冬小麦的种植和冻害防治提供了重要的参考依据，有助于农业生产中更好地应对气候变化带来的挑战，保障全球粮食安全。
