蔣林珈,鐘必鳳,林 楊,李文貴,高 佳,羅靜紅,鄧家林,張全軍*

(1.四川省農業(yè)科學院園藝研究所,成都 610066;2.四川省農業(yè)科學院農產品加工研究所,成都 610066)

溫度是植物的生長因子之一,植物的生長的一系列生理生化活動都受到溫度的影響,溫度不僅對果樹的生長發(fā)育有明顯的影響,還會影響到果實的品質、含糖量、果形以及產量[1]。研究溫度變化對于梨果生長發(fā)育的影響,對充分發(fā)揮梨種植的區(qū)位資源優(yōu)勢,增強梨農適應氣候變化的能力,具有十分重要的現實意義。

梨是四川省主栽水果之一,栽培面積6×104hm2以上,占全省水果總面積的17%以上;產量9×104t以上,占四川省水果總產量的16%以上(2021年卷《四川統計年鑒》)。四川盆地和攀西地區(qū)冬無嚴寒,濕度大,熱量高,梨的開花期比我國梨主產省,如：河北、山東、安徽、湖北等早,6月下旬可上市,是我國早熟梨生產的生態(tài)優(yōu)勢區(qū),這些生態(tài)條件在全國都是獨一無二的。成都市地處亞熱帶季風氣候區(qū),熱量充足,雨量豐富,四季分明,雨熱同期(2021年卷《成都年鑒》),溫、光、水等氣象條件非常適宜梨的生長和高產。梨從發(fā)芽到果實成熟的每個生育期都需要特定的溫度,溫度過高會造成梨生理代謝紊亂和細胞損傷,從而影響梨的生長發(fā)育、品質和產量?；ㄆ谑菍Ω邷胤磻蠲舾械臅r期,是梨授粉的關鍵時期,在此期間遭遇高溫天氣致災減產最為嚴重。2022年從梨開花授粉期間就遭遇了異常高溫天氣,貫穿了整個生長期。分析2022年成都市影響梨生長及品質變化的氣候因素,探討梨生長期高溫熱害的特點并施以良種良法,是實現高溫條件下梨穩(wěn)產保產的有效途徑。

全球氣候變暖會為害自然生態(tài)系統的平衡,目前氣候愈發(fā)不穩(wěn)定,近年來多發(fā)極端天氣,嚴重影響作物的生長及產量。水果作為人們生活不可或缺的一部分,也會受到高溫天氣的影響,出現減產、品質下降。現就2022年出現的異常高溫對梨果產生的影響進行探究,了解其對開花、授粉、葉片和果實生長的影響,并就此現象為梨園的管理提供一定的建議,從而避免此類災害造成的不良后果,為未來的減災保產提供一些方法。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗品種

“黃金梨”“翠冠梨”“翠玉梨”“新梨7號”,及本課題組自主選育優(yōu)系品種“5-2”。

1.2 試驗設計與方法

在四川省農業(yè)科學院新都基地梨實驗園區(qū)內,每個品種各選取5株長勢相當的梨樹,在每棵樹上隨機選擇大小適中的6個梨果,以及6片距離葉稍30cm內長勢良好的葉片進行數據調查。首次調查時間為梨開花以后30d,而后每隔7～10d收集1次數據直至果實成熟,調查數據包含果縱徑、果橫徑、葉長和葉寬。

在果實成熟后送往四川省農業(yè)科學院食品加工所實驗室進行可溶性糖和可滴定酸的混樣檢測,可溶性糖采取蒽酮試劑法,可滴定酸采取氫氧化鈉溶液滴定法,參照《果蔬采后生理生化實驗指導》[2]。同時,取5個長勢相當果實進行去皮硬度、可溶性固形物以及果實單重等指標的測量,最終結果取其平均值。

2 結果與分析

2.1 夏季高溫實況與天氣形勢分析

氣象資料顯示,成都市新都區(qū)2022年3月平均氣溫17℃,較往年偏高2～3℃,其中35℃以上的高溫天氣累計3d,最高溫度為36.8℃。4～6月的平均氣溫較往年持平,就高溫天數而言,5月35℃以上高溫天氣有1d,6月累計有6d。7月則出現了異常高溫天氣,平均溫度為28.6℃,高出往年2～3℃,最高溫度達到了41.7℃,35℃以上高溫天氣累計21d。2022年3～7月的月中最高氣溫達到了近4年來的頂峰,而這5個月累計35℃以上的高溫天數達到了31d,高溫天氣強度大,而且持續(xù)時間長,而且在2022年夏天雨季期間干旱少雨,造成了高溫加干旱的局面。

2.2 梨的生長發(fā)育及品質特征

梨的開花適宜溫度為10～15℃,授粉受精適宜溫度為24℃左右。由于氣溫提前升高,據調查,新都區(qū)梨樹普遍開花時間集中在了3月中下旬,較以往提前了約10d,新都基地溫度記錄儀顯示,此時的平均溫度已達到17℃。溫度過高會妨礙梨花受精,影響坐果;高溫縮短了花粉壽命,降低其活性,柱頭易干燥、干枯,不利花粉附著和發(fā)芽生長;花粉在柱頭上分化亦會受影響,使得受精作用被抑制,影響梨的坐果。氣溫變化幅度較大,還會造成梨的落花落果。從觀察來看,梨的坐果率有所下降。梨花授粉受精后,花托和子房下位發(fā)育為果肉,子房發(fā)育成果心,胚珠發(fā)育成種子。梨的果實是由下位子房和花托共同發(fā)育而成,其生長期一般分3個時期：果實快速增大期、果實緩慢增大期和果實迅速膨大期。

果實快速增大期在開花后30～40d,主要是果肉細胞旺盛分裂,子房受精后膨大,幼嫩種子出現。在4月17日進行了第1次的果實調查,調查的5個品種均已長出果實,平均縱徑為24.75mm,平均橫徑為20.03mm,果實縱徑比橫徑增加明顯,幼果呈橢圓形。該時期花托和果心部分細胞迅速分裂,細胞數量迅速增加,使果實體積快速增大。

表1 各品種4月17日果實縱橫徑平均值(mm)

從5月下旬至6月中旬,梨果進入果實緩慢增大期,從自胚出現到胚發(fā)育基本完成為止。根據調查,類比4月17日果實縱徑和橫徑的平均數據,5月20日果實縱徑的生長量為56.94%,而橫徑為87.43%。而6月18日相對5月20日的生長量有所下降,縱徑為51.92%,橫徑為61.02%。這期間主要是胚迅速發(fā)育,胚吸收胚乳逐漸占據種皮內部空間,而果肉和果心部分體積增大緩慢,果實的體積變化形成一個停滯期,果實增長相對緩慢。

表2 各品種果實縱橫徑平均值(mm)

梨果果實迅速膨大期,是從胚占據種皮內全部空間到果實成熟為止。該期主要是果肉細胞體積增大和細胞間隙的容積迅速膨大,從外觀上看果實體積增加明顯,是果重增加最快的時期。這一時期果實橫徑增加大于果實縱徑增加,最終形成品種固有的果形。從調查情況來看,這一時期基本上發(fā)生在6月下旬至7月上旬,比往年提前10d左右。成熟期果實縱徑平均值為67.23mm,橫徑為68.84mm,5個不同品種存在一定差異。果實最大的是我課題自主選育的優(yōu)系品種“5-2”,最小的是“翠冠”“翠冠”和“翠玉”的生育期較短,僅為12周,而“5-2”和“新梨7號”的采摘期在它們后2周,這些早熟梨在南方市場上具備上市早的優(yōu)勢。成熟最晚的是“黃金梨”,生育期為17周。

表3 各個品種成熟果實大小(mm)

如圖1所示,“翠玉”和“翠冠”的成熟最早,在6月中旬其可溶性糖含量達到成熟標準并且種皮已發(fā)黑,進入采收期。雖然其生長期一致,但“翠冠”較“翠玉”果實偏小,單重較輕。從他們的生長曲線看,“翠玉”呈現出變化量先快后慢再快的S曲線,而“翠冠”的變化比較平緩,在5月中旬至6月上旬變化量較大。

圖1 翠玉和翠冠果縱徑變化情況

圖2的兩個品種為7月上旬成熟的“5-2”和“新梨7號”,成熟期較早,“5-2”果實略大于“新梨7號”,兩者生長曲線類似,前期曲線較為平緩,在最后一周生長量較大。

圖2 5-2和新梨7號果橫徑變化情況

圖3是生長周期最長的中晚熟品種“黃金梨”,可以看到在6月下旬到7月上旬其生長量較大,在成熟后期僅在進行糖分積累,果實大小的變化量并不明顯。

圖3 黃金梨果縱徑變化情況

除了果實以外,筆者還研究了各品種葉片的生長情況,在調查期間,葉片的長寬基本沒有明顯變化,平均長度和寬度分別增長了1.9mm和1.5mm(圖4、圖5)?！靶吕?號”的葉片較其他品種整體偏短,平均長度為90.24mm比所調查平均葉長(104.65mm)減少了13.77%。而“翠玉”的葉片最寬,平均值為77.32mm,比所調查葉片平均葉寬增加了14.26%。筆者并沒有發(fā)現其生長與溫度的相關性,在果實生長期間,葉片的主要功能是光合作用為果實提供能量,而從開始調查時,已經處于功能葉階段,自身沒有發(fā)生明顯變化。

圖4 葉片長度變化

圖5 葉片寬度變化

水果的口感風味與總糖、總酸以及糖酸比有一定關系。5個品種的可溶性固形物含量均在12%以上,達到成熟標準,其中“5-2”和“黃金梨”含量較高,均在14%以上。從可溶性糖的檢測結果來看,也是這兩個品種的含量最高,分別達到了11.13%和10.76%,可滴定酸含量(0.39%和0.36%)也略高于其他三個品種。糖酸比大的品種大多甘甜,小的以酸甜或者甜酸為主,本次研究中“新梨7號”糖酸比(35.39)最高,其次是“翠冠”(32.03),這2個品種的口感較好。雖然“翠玉”的生長期不長,但其體積和單重都較大(28.06 g),而“新梨7號”的單重最輕,僅為164g。在硬度方面,“5-2”和“翠玉”的硬度最大,均在10以上,口感較硬,最軟的是“新梨7號”,但口感并不綿軟,較為酥脆。

表4 果實品質一覽表

3 討論

就果實的生長情況而言,受高溫影響,其生育期有所提前,但三個關鍵時期的基本生長規(guī)律沒有因此有太大改變。“翠冠”果實大小沒有受溫度變化的太大影響,縱徑平均值為58.38mm,橫徑60.25mm,基本保持了在新都基地往年的長勢,縱徑平均值為50.69mm,橫徑55.95mm[3]?！靶吕?號”的縱徑為72.99mm,橫徑為65.28mm;在《梨學》中介紹的數據分別為77mm和68mm,總體而言果實大小變化不明顯?！包S金梨”葉片平均長度為10.77cm,與北京市引種表現報道數據基本一致(10.7cm)[4]?！靶吕?號”葉片平均長度為9.02cm,平均寬度為6.16cm;在山東引種表現中,葉長為12.7cm,寬7.62cm[5];在《梨學》介紹中,“新梨7號”葉長為10.3cm,寬6.5cm,比較下來四川的葉片較小。據推測,地里環(huán)境因素對果樹葉片大小有一定影響。

本文調查的5個品種均能達到可溶性固形物含量12%以上的基本標準,影響糖分積累的主要因素是溫差。新都基地的“翠冠梨”,與2012年檢測數據相比,可溶性糖含量從5.19%增加到了9.93%,增長接近50%,可滴定酸從0.73%減少到0.31%[3]。糖酸比大的品種更加甘甜,此次研究的5個品種,甜酸比的差距不大,最高的是“新梨7號”(35.39),最低的是“翠玉”(28.06)。在段敏杰等[6]的實驗中,黃金、“翠冠”和“翠玉”的糖酸比都高于此次試驗值,分析其數據發(fā)現,其可溶性糖量略低于本文數據,但可滴定酸含量遠低于本文數據,導致糖酸比增大。在山東,“黃金梨”的糖酸比為28.08[7],重慶為32.13[6],本文結果為29.89,介于兩者中間,推測糖酸比除了天氣影響外,還會受到地域差異的影響。在2014年新疆試驗的結果發(fā)現,“新梨7號”的糖酸比僅為1.9,其可溶性糖含量為6.35%,可滴定酸為3.51%[8],低于此次試驗結果數據?？梢酝茰y,高溫天氣對糖分的積累是有所幫助的。在平均果實單重方面,“翠玉”234 g比重慶2020年測量的數據(271.7g)下降了13.88%。而“翠冠”則出現了較大降幅42.87%[6],而與2012年新都基地的數據相比也下降了22.9%[3]?！靶吕?號”在新疆測量的平均單重為174.08g,在今年高溫天氣影響下,四川試驗數據為164g,下降5.7%[8];而“黃金梨”,此次測量平均單重為223g,遠低于黃河下游地區(qū)報道的400～500g[9];但與重慶地區(qū)給出的測量結果相差不大(228g)[6]。在果實大小保持了以往年份基本數據的情況下,單重偏低,可能是因為高溫導致其膨大期提前,生育期縮短,提前成熟。而高溫對硬度影響并不明顯,“新梨7號”(5.21kg/cm2)基本保持了原有果實的去皮硬度(5.32kg/cm2)[5]。

就梨果產量而言,2022年成都市梨園產量普遍有所下降,梨果價格上漲,但由于產量下降幅度較大,果農收入欠佳。此次研究也將為果園的生產管理提出一些建議,幫助果農采取一定措施以對抗高溫災害。一是要通過土壤灌溉或者樹體噴水控制果園溫度,避免園內溫度過高;二是在春季修枝時,應多留枝葉以保護果實免受日灼;三是可以選擇在園中植草,改善梨園小氣候,另一方面也幫助土壤達到微生物平衡;四是可以在樹體上噴高嶺土等反光物質,避免日光傷害。

2022年全球已經累計有數十個國家的上百個地區(qū)出現了極端高溫現象。近年來全球氣候系統的不穩(wěn)定已經在加劇,極端天氣氣候事件頻發(fā)[10],不僅直接造成人類死亡,更會導致農作物歉收,造成大量經濟損失[11]。水果產量與糧食作物相比本就偏低,其品質的高低更是至關重要的,這兩者受天氣變化的影響都比較大,目前對于高溫天氣對梨生長及品質影響研究還比較少,如果能掌握其規(guī)律與方法,一方面能為果農的生產管理提供一定的指導與幫助;另一方面也為其他作物關于高溫危害的研究提供了一定基礎。