引入伊犁河谷的8個蘋果品種抗寒性評價

石 游，陳淑英，2，刁永強，2，吳松梅

（1.伊犁哈薩克自治州林業科學研究院，新疆 伊寧 835000； 2.國家蘋果產業技術體系伊犁綜合試驗站，新疆 伊寧 835000）

蘋果是重要的經濟林樹種[1]，具有較高的經濟價值。近年來，新疆伊犁河谷蘋果種植面積穩中有升，產量持續增加，已成為當地農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業的健康持續發展，嚴重凍害不僅影響樹體的生長發育，還會造成一定的經濟損失。抗寒性是植物重要的抗性指標之一，決定了植物的適生區域。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，利用電導法鑒定植物的抗寒性，可便于不同品種間的相互比較。電導法是測定果樹抗寒性的較為準確、直接、簡便的一種方法[2]，已在多種果樹上普遍應用[4-9]。此方法以Lyons 提出的“生物膜”學說為依據，他認為，植物在受到低溫脅迫時，生物膜結構發生改變，膜的通透性增大，導致電解質大量外滲[10]。因此，在相同條件下，電導值越高，抗寒性越差。朱根海等[11]提出，將電導值通過公式換算成電解質滲出率，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，結果可靠，快速簡便，這種方法已廣泛應用在葡萄[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，此方法同電導法具有較好的一致性。

為給選擇適宜于伊犁河谷地區栽培并大面積推廣的蘋果品種提供理論依據，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年生枝條的電導率，配合Logistic方程求出半致死溫度，并結合凍害分級、恢復生長試驗及田間凍害調查，對不同蘋果品種的抗寒性進行了綜合評價，現將研究結果分析報道如下。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料均取自伊犁州林業科學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，處理溫度分別設為-16、-20、-24、-28、 -32、-36、-40 ℃，共設7 個溫度梯度，以4 ℃·h-1的速度降溫，降至設定的溫度后保持12 h，再以同樣的速度升溫至0 ℃，進行各項指標的測定。

1.3 方 法

1.3.1 電解質滲出率的測定

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 型電導儀測定初電導值（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，測定其終電導值（S2），每個處理重復4 次。根據式（1）計算電解質滲出率：

式中：Y為電解質滲出率；S0為雙重蒸餾水的電導值，S1為初電導值，S2為終電導值。

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，其分級標準[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；Ⅱ級（中度凍害），1年生枝髓部嚴重變褐，木質部輕微變褐；Ⅲ級（重度凍害），1年生枝木質部嚴重變褐，韌皮部輕微變褐；Ⅳ級（嚴重凍害），1年生枝皮層變黑，韌皮部變褐。

2）田間凍害情況的調查。2017—2019年連續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查，采取實地調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]。田間凍害的分級標準同上。

1.3.3 恢復生長試驗

取經低溫處理過的枝條（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生長試驗，每天噴水1 次，40 d后調查枝條的萌發情況。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理枝條電解質滲出率的變化

不同溫度處理下不同品種蘋果枝條電解質滲出率的變化曲線如圖1 所示。由圖1 可知，經過低溫處理后，不同品種蘋果枝條電解質滲出率變化總趨勢基本一致，即各品種枝條的電解質滲出率隨處理溫度的降低均不斷增大。當溫度為-16 ～ -32 ℃時，其電解質滲出率的變化幅度均不大，說明其細胞質膜受損程度均較輕；當溫度繼續降低為-32 ～-36 ℃時，其電解質滲出率均急劇增加，說明此時細胞質膜受到傷害的程度加大，電解質大量外滲；當溫度低于-36 ℃時，其電解質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，說明細胞質膜已受到嚴重傷害。在溫度下降初期，即當溫度為-16 ～-20 ℃ 時，美味、瑞陽、瑞雪的電解質滲出率突然較早地增加，且在溫度為-32 ～-36 ℃時其電解質滲出率均較大，說明這3 個品種的抗寒性均較差，這與陳長蘭[19]的研究結果一致。秦脆、西施紅、彩虹一號的電解質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。當溫度為-24 ℃時，各品種的電解質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。各參試品種蘋果枝條電解質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

應用電解質滲出率和處理溫度擬合Logistic 方程，根據式（2）計算其半致死溫度（LT50），計算結果見表2。

式中：Y表示電解質滲出率，t代表處理溫度，k為相對電導率的飽和容量；a、b均為方程參數。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果見表3。由表3 可知，當處理溫度為-16 ℃時，除秦脆外，各品種枝條均出現了輕微可恢復的凍害現象，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。當溫度為-20 ℃時，彩虹一號沒有出現凍害現象，晉十八短枝紅富士、西施紅、秦脆均表現出0 ～Ⅰ級輕微可恢復的凍害現象，而其余品種的凍害級別均為Ⅰ～Ⅱ級。當溫度為-24 ℃時，彩虹一號和秦脆的凍害均表現為輕微可恢復的Ⅰ級凍害，而其余品種的凍害級別為Ⅰ～Ⅱ級。當溫度為-28 ～-40 ℃時，所有參試品種表現出了不同程度的凍害。根據其凍害等級的綜合評價結果可知，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果Table 3 Comprehensive grading result of cold injury of each varieties of branches treated at different low temperatures

2.4 恢復生長試驗

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。當處理溫度為-16 ～-32 ℃時，各參試品種蘋果枝條均萌芽。當處理溫度為-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的低溫可促進芽的休眠[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。當溫度為-24 ～-28 ℃時，各品種的萌芽率陸續降低。當溫度為-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，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，冬季溫度較低；而海努克鄉示范基地位于逆溫帶，冬季溫度高于平原區。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， 海努克鄉示范基地的各參試品種均未發生凍害現象；而在千畝科技示范基地，秦脆未發生凍害現象，其余品種均發生了輕微可恢復的凍害現象。 2018年，兩個試驗基地的各參試品種均出現了不同程度的凍害現象，其中，秦脆、晉十八短枝紅富士、彩虹一號的凍害程度輕微，其余品種均出現了Ⅰ～Ⅱ級的凍害現象；當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、瑞雪出現了輕微可恢復的凍害現象，而其余參試品種均未發生凍害。田間凍害調查結果表明，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雜的，不能單用一兩個指標衡量，而要采用多個指標進行綜合評估。低溫發生的時間、持續的時間、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；恢復生長法可觀察不同品種在低溫處理后的可逆反應，需選擇粗細、長短一致的枝條，以減小誤差；田間凍害調查是最直接、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，此方法應用范圍廣，但不能進行量化分析[21]。無論是采用電導法鑒定還是運用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境下的不同，因此，試驗結果還不能真實地反映植物在自然環境條件下的凍害情況，只能根據植物某些生理生化指標和物理指標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。本研究采用室內測定及田間觀察相結合的方法，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 論

通過低溫脅迫處理，室內測定不同蘋果品種 1年生枝條的電導值，配合Logistic 方程計算其半致死溫度，結合凍害分級、恢復生長試驗和田間凍害調查，結果表明，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栽培生產和推廣應用。