基于電阻抗圖譜法測定桃樹抗寒性

錢稷 張海旺 邸葆 陳海江

摘要：對3個桃樹品種分別進行冷凍處理，采用電解質(zhì)滲透法（EL）、電阻抗圖譜法（EIS）進行抗寒性測定及相關(guān)分析。結(jié)果表明，2種方法測定3個桃樹品種的抗寒性與其生產(chǎn)上表現(xiàn)的抗寒性強弱一致，并且均隨著外界溫度的變化而變化。其中EIS參數(shù)中胞內(nèi)電阻率（ri）法測得的抗寒性和EL法測得抗寒性的相關(guān)性（r=0.890*[KG-*3]*）最高，線性回歸方程為y=0.881 8x-2.280 7（r2=0.807 4）。

關(guān)鍵詞：桃樹；電阻抗圖譜法；抗寒性；電解質(zhì)滲透法；抗寒鍛煉；脫鍛煉

中圖分類號： S662.101文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）11-0102-03[HS）][HT9.SS]

抗寒性是果樹栽培與選育中的主要指標，也是桃樹重要的性能指標，它決定了不同桃樹品種適合栽培的區(qū)域以及溫度要求。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，大約需要10年時間培育驗證不同桃樹品種的抗寒性，長周期會給農(nóng)民帶來較大的經(jīng)濟風險[1-3]。測定植物抗寒性的方法較多，但是快速、準確，又能應(yīng)用在桃樹抗寒性測定的方法鮮有報道。同時應(yīng)用電阻抗圖譜法、電解質(zhì)滲透法測定桃樹的抗寒性，找出2種方法的相關(guān)性，確定電阻抗圖譜法和電解質(zhì)滲透法相關(guān)性最優(yōu)的參數(shù)，以這個參數(shù)來快速測定桃樹的抗寒性[4-6]。本研究以抗寒性不同、生產(chǎn)上常見的3個桃品種為研究對象，利用2種方法（EIS和EL）測定各品種在不同時期枝條抗寒性的變化，并通過冷凍處理，利用分布電路元素（distributed circuit element，DCE）模型[7]，計算不同時期桃樹枝條的電阻抗圖譜（EIS）參數(shù)，然[LL]后將每個EIS參數(shù)和電解質(zhì)滲透率（EL）參數(shù)進行相關(guān)性分析，得出最優(yōu)、最簡便、最準確的體現(xiàn)桃樹抗寒性的參數(shù)，旨在為抗寒性快速評價提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試材料取自河北省辛集市石碑村，分別為生產(chǎn)上抗寒性較強的桃樹品種大久保、抗寒性較弱的桃樹品種21世紀，以及抗寒性中等的桃樹品種北京54號。

2014年9月中旬開始采樣，至第2年5月中旬結(jié)束，其中抗寒鍛煉時間為2014年9月—2015年1月，脫鍛煉時間為2015年1—5月。每個品種選長勢一致的3株植株作為試驗對象，每次采樣從每株桃樹上選擇30～40 cm的枝條作為抗寒性測定對象。

1.2方法

參照張鋼等的方法[8]進行冷凍處理，溫度處理見表1。

定8次重復(fù)，得到EIS中的4個參數(shù)（胞外電阻率re、胞內(nèi)電阻率ri、弛豫時間τ、弛豫時間的分布系數(shù)ψ）。利用Logistic方程，將EIS參數(shù)re、ri、τ、ψ擬合出半致死溫度，得到不同品種桃樹的抗寒性。

[HTK]1.3數(shù)據(jù)處理[HT]

應(yīng)用Excel 2003、SPSS 13.0、SigmaPolt等軟件對所得到的參數(shù)進行處理分析。

2結(jié)果與分析

2.1電阻抗圖譜法測定抗寒性結(jié)果

2.1.1胞外電阻率法測定抗寒性

[JP2]由表2可見，在抗寒鍛煉期間，隨著試驗時間延長，抗寒鍛煉深入，利用re參數(shù)得到3個桃品種的半致死溫度也在升高，抗寒鍛煉后期，各品種抗寒性均達到最強；1月大久保、北京54號的半致死溫度達到最低值，而21世紀在12月達到最低值，其抗寒性總體弱于另外2個品種。在抗寒性鍛煉期間，大久?？购哉w高于其他2個品種，這與生產(chǎn)實踐中的表現(xiàn)相同。[JP3]隨著氣溫轉(zhuǎn)暖，脫鍛煉逐漸深入，[JP2]各品種的抗寒性均在減弱，在5月份達到最弱。大久保、21[JP2]世紀在1月份的半致死溫度分別為-40.09、-23.57 ℃2.1.2胞內(nèi)電阻率法測定抗寒性

表3表明，利用ri得到的3個品種抗寒性與胞外電阻率測得抗寒性變化趨勢一致，在抗寒鍛煉后期抗寒性達到最強，在脫鍛煉末期達到最弱。其中21世紀在抗寒鍛煉末期半致死溫度為-27.67 ℃，明顯高于其他品種，即抗寒性較弱，較不耐寒；大久保在抗寒鍛煉末期半致死溫度為-34.76 ℃，抗寒性最強。[FL）]

2.1.3弛豫時間法測定抗寒性

由表4可以看出，抗寒鍛煉期間和脫鍛煉期間，弛豫時間法測得3個品種抗寒性與胞外電阻率、胞內(nèi)電阻率法測得抗寒性變化趨勢一致。在抗寒鍛煉期間，21世紀的半致死溫度能夠達到-26.82 ℃，比其他品種高，抗寒性差，不耐寒；大久保的半致死溫度最低，達到 -31.91 ℃，在3個品種中表現(xiàn)出最強的抗寒性，這也與實際生產(chǎn)中抗寒性的表現(xiàn)相同。2.1.4弛豫時間分布系數(shù)法測定抗寒性

弛豫時間分布系數(shù)在DCE模型中是根據(jù)弛豫時間得出的另一個參數(shù)，其變化規(guī)律完全和弛豫時間相同，所以利用ψ估測桃樹品種的抗寒性與利用弛豫時間法估測的完全一致。如表5所示，21世紀的半致死溫度在12月份（-20.46 ℃）、1月份（-19.95 ℃）比其他品種高，即抗寒性較弱，較不耐寒；大久保在1月份的半致死溫度為-26.76 ℃，在所有測試品種中最低。

2.2電解質(zhì)滲透率法測定半致死溫度

利用EL方法測得3個品種在抗寒鍛煉期間和脫鍛煉期間的半致死溫度。如表6所示，大久保、北京54號的半致死溫度在1月份達到最低，且前者溫度要低于后者。而21世紀的半致死溫度在2月達到最低值，這也是脫鍛煉的開始，其溫度為-29.43 ℃。所以在抗寒鍛煉期間，大久保表現(xiàn)出最好的抗寒性，而21世紀表現(xiàn)出最差的抗寒性，這也與生產(chǎn)實踐中所得到的結(jié)論一致。

3結(jié)論與討論

前人研究發(fā)現(xiàn)，EIS參數(shù)能用于金葉女貞[11]、蘋果[12]、歐洲赤松[13]、樟子松[14]抗寒性的測定，胞外電阻率re、弛豫時間τ、胞內(nèi)電阻率ri與EL法測定的抗寒性有很高的相關(guān)性。本研究發(fā)現(xiàn)，EL和EIS參數(shù)法測定3個桃樹品種的抗寒性均隨著外界溫度的變化而變化，所測3個品種的抗寒性與生產(chǎn)上抗寒性表現(xiàn)一致。相關(guān)性分析表明，EIS參數(shù)法測定的抗寒性與EL法測定的半致死溫度呈極顯著線性正相關(guān)，其中利用EIS參數(shù)re、ri、τ、ψ測得不同桃樹品種在不同時期的抗寒性與EL法測定的抗寒性相關(guān)系數(shù)分別為0.878、0.899、0.826、0.835。直接通徑系數(shù)越大，即自變量對因變量的影響越大，越能反映出因變量的變化趨勢[2，15]。本研究結(jié)果表明，不同桃樹品種經(jīng)過冷凍處理后，利用EIS法得到胞外電阻率re、胞內(nèi)電阻率ri、弛豫時間τ、弛豫時間分布系數(shù)ψ，能夠很好地表現(xiàn)桃樹的抗寒性，因此re、ri、τ、ψ是快速而簡單測定冷凍處理桃樹枝條抗寒性的重要參數(shù)，其中ri是快速測定桃樹抗寒性的最佳參數(shù)。

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