石 游，陳淑英，2，刁永強，2，吳松梅

（1.伊犁哈薩克自治州林業(yè)科學(xué)研究院，新疆 伊寧 835000； 2.國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系伊犁綜合試驗站，新疆 伊寧 835000）

蘋果是重要的經(jīng)濟林樹種[1]，具有較高的經(jīng)濟價值。近年來，新疆伊犁河谷蘋果種植面積穩(wěn)中有升，產(chǎn)量持續(xù)增加，已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收致富的主要途徑之一。但是，伊犁河谷周期性的低溫凍害影響著蘋果產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，嚴(yán)重凍害不僅影響樹體的生長發(fā)育，還會造成一定的經(jīng)濟損失?？购允侵参镏匾目剐灾笜?biāo)之一，決定了植物的適生區(qū)域。而不同蘋果品種的抗寒能力存在較大差異[2]，因此，研究不同蘋果品種的抗寒性對其引種和栽培均有重要的指導(dǎo)意義。

如何評價蘋果的抗寒性，近年來，前人從不同方向進行了深入的研究。羅正榮等[3]指出，利用電導(dǎo)法鑒定植物的抗寒性，可便于不同品種間的相互比較。電導(dǎo)法是測定果樹抗寒性的較為準(zhǔn)確、直接、簡便的一種方法[2]，已在多種果樹上普遍應(yīng)用[4-9]。此方法以Lyons 提出的“生物膜”學(xué)說為依據(jù)，他認為，植物在受到低溫脅迫時，生物膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，膜的通透性增大，導(dǎo)致電解質(zhì)大量外滲[10]。因此，在相同條件下，電導(dǎo)值越高，抗寒性越差。朱根海等[11]提出，將電導(dǎo)值通過公式換算成電解質(zhì)滲出率，再擬合Logistic 方程，即可計算出植物組織的半致死溫度（LT50）。采用此方法測定，結(jié)果可靠，快速簡便，這種方法已廣泛應(yīng)用在葡萄[12]、杏[13]、櫻桃[14]、草莓[15]等多種植物上。生長法也是測定果樹抗寒性的方法之一[2]，牛立新[16]認為，在測定果樹抗寒性時，此方法同電導(dǎo)法具有較好的一致性。

為給選擇適宜于伊犁河谷地區(qū)栽培并大面積推廣的蘋果品種提供理論依據(jù)，以引入伊犁河谷的8 個蘋果品種為供試品種，就不同低溫處理對其抗寒性的影響情況進行了比較試驗，測定了不同低溫處理下1年生枝條的電導(dǎo)率，配合Logistic方程求出半致死溫度，并結(jié)合凍害分級、恢復(fù)生長試驗及田間凍害調(diào)查，對不同蘋果品種的抗寒性進行了綜合評價，現(xiàn)將研究結(jié)果分析報道如下。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料均取自伊犁州林業(yè)科學(xué)研究院察布查爾縣千畝科技示范基地。8 個蘋果品種于2016年春季進行高接，2018年12月底（田間氣溫為1 ～ -10 ℃），樹體進入深度休眠后，采集8 個蘋果品種1年生休眠枝條為試材，每個品種各采集50根，要求枝條長勢一致，無病蟲害，粗度為0.5 ～ 0.8 cm，長度為50 cm。以本地主栽品種紅富士為對照，引進的8 個蘋果品種的基本情況見表1。

表1 引進的8 個蘋果品種的基本情況Table 1 Basic situation of eight introduced apple varieties

1.2 材料的前期處理

試驗于2019年1月在伊犁州林科院實驗室進行。將各品種1年生枝條剪成長為25 cm 的小段，均勻分成8 組，每組10 段，用濕潤、干凈的紗布包好，裝入塑料袋中，做好標(biāo)記，放入冰箱中4 ℃冷藏以備用。取其中的1 組作為對照，不作低溫處理，測定其在室溫條件下的電解質(zhì)滲出率。其余7 組，將試材放入超低溫冰箱中進行降溫處理，處理溫度分別設(shè)為-16、-20、-24、-28、 -32、-36、-40 ℃，共設(shè)7 個溫度梯度，以4 ℃·h-1的速度降溫，降至設(shè)定的溫度后保持12 h，再以同樣的速度升溫至0 ℃，進行各項指標(biāo)的測定。

1.3 方 法

1.3.1 電解質(zhì)滲出率的測定

參照梅立新等[17]采用的試驗方法進行測定。將處理后的枝條用雙重蒸餾水沖洗干凈，濾紙擦干，避開芽眼剪成3 mm 的小段，混合均勻，準(zhǔn)確稱取1 g，放入試管中，加入雙重蒸餾水20 mL，搖勻，室溫下浸提10 h，用HANNA-EC215 型電導(dǎo)儀測定初電導(dǎo)值（S1）。然后封住試管口，將其置于沸水浴中煮20 min，取出后涼至室溫，測定其終電導(dǎo)值（S2），每個處理重復(fù)4 次。根據(jù)式（1）計算電解質(zhì)滲出率：

式中：Y為電解質(zhì)滲出率；S0為雙重蒸餾水的電導(dǎo)值，S1為初電導(dǎo)值，S2為終電導(dǎo)值。

1.3.2 凍害分級

1）實驗室低溫處理后的凍害分級。將處理后的枝條在室溫下放置24 h，兩端各剪去5 cm，然后斜剪，觀察其凍害程度，其分級標(biāo)準(zhǔn)[18]如下：0 級（無凍害），苗木正常；Ⅰ級（輕度凍害），1年生枝髓部輕微變褐可恢復(fù)；Ⅱ級（中度凍害），1年生枝髓部嚴(yán)重變褐，木質(zhì)部輕微變褐；Ⅲ級（重度凍害），1年生枝木質(zhì)部嚴(yán)重變褐，韌皮部輕微變褐；Ⅳ級（嚴(yán)重凍害），1年生枝皮層變黑，韌皮部變褐。

2）田間凍害情況的調(diào)查。2017—2019年連續(xù)3年分別于察布查爾縣伊犁州林科院千畝科技示范基地、海努克科技示范基地進行調(diào)查，采取實地調(diào)查和隨機抽樣的方法，分別觀察嫁接口部位、雪線以上5 cm（距地面40 cm）處和苗木中部、頂端（距頂部5 cm）的受凍情況[18]。田間凍害的分級標(biāo)準(zhǔn)同上。

1.3.3 恢復(fù)生長試驗

取經(jīng)低溫處理過的枝條（每個品種各取5 ～ 8 根），先用塑料袋包好再置于冰箱中4 ℃冷藏 24 h，待緩慢解凍后，在室溫（25 ℃）條件下插入河沙中進行恢復(fù)生長試驗，每天噴水1 次，40 d后調(diào)查枝條的萌發(fā)情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理枝條電解質(zhì)滲出率的變化

不同溫度處理下不同品種蘋果枝條電解質(zhì)滲出率的變化曲線如圖1 所示。由圖1 可知，經(jīng)過低溫處理后，不同品種蘋果枝條電解質(zhì)滲出率變化總趨勢基本一致，即各品種枝條的電解質(zhì)滲出率隨處理溫度的降低均不斷增大。當(dāng)溫度為-16 ～ -32 ℃時，其電解質(zhì)滲出率的變化幅度均不大，說明其細胞質(zhì)膜受損程度均較輕；當(dāng)溫度繼續(xù)降低為-32 ～-36 ℃時，其電解質(zhì)滲出率均急劇增加，說明此時細胞質(zhì)膜受到傷害的程度加大，電解質(zhì)大量外滲；當(dāng)溫度低于-36 ℃時，其電解質(zhì)滲出率的變化均趨平緩，有幾個品種緩慢增加，但有幾個品種緩慢下降，說明細胞質(zhì)膜已受到嚴(yán)重傷害。在溫度下降初期，即當(dāng)溫度為-16 ～-20 ℃ 時，美味、瑞陽、瑞雪的電解質(zhì)滲出率突然較早地增加，且在溫度為-32 ～-36 ℃時其電解質(zhì)滲出率均較大，說明這3 個品種的抗寒性均較差，這與陳長蘭[19]的研究結(jié)果一致。秦脆、西施紅、彩虹一號的電解質(zhì)滲出率均低于其他引進品種及本地主栽品種紅富士，說明這3 個品種的抗寒性均較強。當(dāng)溫度為-24 ℃時，各品種的電解質(zhì)滲出率或下降或變化不明顯，這是植物組織處于低溫脅迫時自我保護功能的體現(xiàn)。各參試品種蘋果枝條電解質(zhì)滲出率的大小順序為：秦脆＞西施紅＞彩虹一號＞塘木田＞紅富士（CK）＞晉十八短枝紅富士＞瑞陽＞美味＞瑞雪。

圖1 不同溫度處理下不同品種蘋果枝條電解質(zhì)滲出率的變化曲線Fig.1 Change curves of electrolyte exudation rates in apple branches from different varieties under different low temperatures

2.2 不同品種蘋果枝條的半致死溫度

應(yīng)用電解質(zhì)滲出率和處理溫度擬合Logistic 方程，根據(jù)式（2）計算其半致死溫度（LT50），計算結(jié)果見表2。

式中：Y表示電解質(zhì)滲出率，t代表處理溫度，k為相對電導(dǎo)率的飽和容量；a、b均為方程參數(shù)。由表2 可知，8 個引進品種蘋果枝條的半致死溫度（LT50）為-23.31 ～-28.5 ℃；秦脆、西施紅、塘木田與彩虹一號的LT50分別為-29.6、-28.5、-26.47和-28.37 ℃，均低于本地主栽品種紅富士的LT50（-26.34 ℃），說明秦脆、西施紅、塘木田、彩虹一號的抗寒能力均強于紅富士；美味、瑞陽、瑞雪的LT50均較高，分別為-23.68、-23.68、-23.31 ℃，說明瑞雪的抗寒能力相對較差。根據(jù)其半致死溫度（LT50）可知，各蘋果品種抗寒能力的大小順序為：秦脆＞西施紅＞彩虹一號＞塘木田＞紅富士 （CK）＞晉十八短枝紅富士＞美味＞瑞陽＞瑞雪。

表2 不同蘋果品種的半致死溫度（LT50）Table 2 Semi-lethal temperatures (LT50) of different apple varieties

2.3 凍害分級

不同低溫處理后各品種枝條凍害的綜合評級結(jié)果見表3。由表3 可知，當(dāng)處理溫度為-16 ℃時，除秦脆外，各品種枝條均出現(xiàn)了輕微可恢復(fù)的凍害現(xiàn)象，其中，彩虹一號和塘木田的凍害級別均為0～Ⅰ級，晉十八短枝紅富士、西施紅、紅富士（CK）的凍害級別均為Ⅰ級，美味、瑞陽、瑞雪的為Ⅰ～ Ⅱ級。當(dāng)溫度為-20 ℃時，彩虹一號沒有出現(xiàn)凍害現(xiàn)象，晉十八短枝紅富士、西施紅、秦脆均表現(xiàn)出0 ～Ⅰ級輕微可恢復(fù)的凍害現(xiàn)象，而其余品種的凍害級別均為Ⅰ～Ⅱ級。當(dāng)溫度為-24 ℃時，彩虹一號和秦脆的凍害均表現(xiàn)為輕微可恢復(fù)的Ⅰ級凍害，而其余品種的凍害級別為Ⅰ～Ⅱ級。當(dāng)溫度為-28 ～-40 ℃時，所有參試品種表現(xiàn)出了不同程度的凍害。根據(jù)其凍害等級的綜合評價結(jié)果可知，秦脆、彩虹一號、西施紅的抗寒能力均較強，塘木田、晉十八短枝紅富士、紅富士（CK）的抗寒能力次之，美味、瑞陽、瑞雪的抗寒能力均相對較差。

表3 不同低溫處理后各品種枝條凍害的綜合評級結(jié)果Table 3 Comprehensive grading result of cold injury of each varieties of branches treated at different low temperatures

2.4 恢復(fù)生長試驗

不同低溫處理后各砧木枝條的萌芽率見表4。由表4 可知，各參試品種蘋果枝條的萌芽率均隨溫度的下降而降低。當(dāng)處理溫度為-16 ～-32 ℃時，各參試品種蘋果枝條均萌芽。當(dāng)處理溫度為-16 ℃時，彩虹一號的萌芽率最高，為52.8%；瑞陽的萌芽率最低，為23.4%。當(dāng)溫度為-20 ℃時，秦脆的萌芽率最高，為52.6%，且大部分品種此時的萌芽率都高于-16 ℃時的萌芽率，這在一定程度上說明了適當(dāng)?shù)牡蜏乜纱龠M芽的休眠[20]，此時的溫度沒有對植物組織造成傷害，所以枝條的萌芽率升高。當(dāng)溫度為-24 ～-28 ℃時，各品種的萌芽率陸續(xù)降低。當(dāng)溫度為-32 ℃時，彩虹一號的萌芽率較其他品種的高，為20.3%；而美味的萌芽率卻為0。當(dāng)溫度為-36 ～-40 ℃時，各參試品種枝條均未萌芽，說明枝條和芽均受到了不可逆的傷害。從表4 中還可看出，秦脆、彩虹一號、西施紅的抗寒能力均較強，且均高于對照品種紅富士；晉十八短枝紅富士的抗寒能力與對照品種的相當(dāng)，而其余品種的抗寒能力均不及對照；瑞陽、瑞雪的抗寒能力均較差。

2.5 田間凍害調(diào)查

不同試驗地在不同低溫處理時間的極端最低溫見表5。從表5 中可以看出，千畝科技示范基地位于平原區(qū)，冬季溫度較低；而海努克鄉(xiāng)示范基地位于逆溫帶，冬季溫度高于平原區(qū)。不同蘋果品種在不同年度的凍害情況見表6。由表6 可知，2017年， 海努克鄉(xiāng)示范基地的各參試品種均未發(fā)生凍害現(xiàn)象；而在千畝科技示范基地，秦脆未發(fā)生凍害現(xiàn)象，其余品種均發(fā)生了輕微可恢復(fù)的凍害現(xiàn)象。 2018年，兩個試驗基地的各參試品種均出現(xiàn)了不同程度的凍害現(xiàn)象，其中，秦脆、晉十八短枝紅富士、彩虹一號的凍害程度輕微，其余品種均出現(xiàn)了Ⅰ～Ⅱ級的凍害現(xiàn)象；當(dāng)年千畝科技示范基地的最低氣溫為-33.25 ℃。2019年，只有美味、瑞陽、瑞雪出現(xiàn)了輕微可恢復(fù)的凍害現(xiàn)象，而其余參試品種均未發(fā)生凍害。田間凍害調(diào)查結(jié)果表明，秦脆、彩虹一號、西施紅的抗寒性均較強，晉十八短枝紅富士、塘木田、紅富士（CK）的抗寒性次之，美味、瑞陽、瑞雪的的抗寒性均較弱。

表4 不同低溫處理后各砧木枝條的萌芽率Table 4 Germination rates of stock branches treated at different low temperatures

表5 不同低溫處理時間試驗地極端最低溫的比較Table 5 Comparison of extremely minimum temperatures at test sites on low-temperature treatment dates

表6 不同蘋果品種在不同年度的凍害情況Table 6 Cold injuring status of different apple varieties in different years

3 討 論

果樹的抗寒能力受到品種、地域、栽培條件、水肥管理等因素的綜合影響。在受到低溫脅迫時，其生理變化過程是錯綜復(fù)雜的，不能單用一兩個指標(biāo)衡量，而要采用多個指標(biāo)進行綜合評估。低溫發(fā)生的時間、持續(xù)的時間、低溫溫度、升溫速度等共同影響果樹的凍害程度。

電導(dǎo)法是鑒定植物抗寒性的較為簡單、直接、可靠的一種方法，配合Logistic 方程可以確定枝條的半致死溫度；恢復(fù)生長法可觀察不同品種在低溫處理后的可逆反應(yīng)，需選擇粗細、長短一致的枝條，以減小誤差；田間凍害調(diào)查是最直接、簡便的方法，可以比較不同品種在同一條件下抗寒能力的差異，此方法應(yīng)用范圍廣，但不能進行量化分析[21]。無論是采用電導(dǎo)法鑒定還是運用Logistic 方程計算，在試驗過程中都存在不同程度的誤差，無法精確地確定某一蘋果品種的抗寒性，只能估計其耐受的低溫范圍，但可以比較不同品種抗寒性的差異。

實驗室中人工模擬的氣候與外界自然環(huán)境下的不同，因此，試驗結(jié)果還不能真實地反映植物在自然環(huán)境條件下的凍害情況，只能根據(jù)植物某些生理生化指標(biāo)和物理指標(biāo)間接推斷供試材料的抗寒性，但實驗室里對休眠枝條抗寒能力的測定是在同等條件下進行的，能較客觀地反映低溫脅迫下各品種間抗寒性的差異。本研究采用室內(nèi)測定及田間觀察相結(jié)合的方法，5 種試驗方法相互印證，可以綜合評價不同蘋果品種的抗寒性。

4 結(jié) 論

通過低溫脅迫處理，室內(nèi)測定不同蘋果品種 1年生枝條的電導(dǎo)值，配合Logistic 方程計算其半致死溫度，結(jié)合凍害分級、恢復(fù)生長試驗和田間凍害調(diào)查，結(jié)果表明，秦脆、彩虹一號、西施紅的抗寒能力均較強，塘木田、晉十八短枝紅富士、紅富士（CK）的抗寒能力次之，美味、瑞陽、瑞雪的抗寒能力均較差。引進的8 個品種中，秦脆、彩虹一號、西施紅均適于伊犁河谷地區(qū)栽培生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。