陜西蘋果花期霜凍敏感性指標研究

劉 紅，楊愛琴，孫智輝，劉志超，黨曉東，都全勝

(1.安塞區(qū)氣象局，陜西安塞 717400；2.陜西省氣象局秦嶺和黃土高原生態(tài)環(huán)境氣象重點實驗室，西安 710016；3.延安市氣象局，陜西延安 716000；4.子長市氣象局，陜西子長 717300)

陜西為蘋果種植大省，蘋果花期凍害是影響蘋果品質(zhì)和產(chǎn)量的主要氣象災(zāi)害之一。國內(nèi)外對蘋果花期凍害風(fēng)險等級[1-3]、蘋果花器官凍害率[4-5]等方面研究較多。李紅英等[6]運用人工霜箱模擬研究不同蘋果品種花期霜凍敏感性指標，王靜等[7]研究環(huán)境相對濕度對蘋果花器官過冷卻點的影響，姜琳琳等[8]對不同低溫條件下，蘋果花可溶性糖、可溶性蛋白等指標與蘋果花的抗寒性關(guān)系進行研究，李艷莉等[9]開展陜西蘋果種植區(qū)北擴后陜北低溫凍害分析研究。在不同低溫持續(xù)條件下，對陜西蘋果花期遭受低溫凍害的相對電導(dǎo)率和半致死溫度指標的研究甚少。

在正常情況下，植物細胞膜對物質(zhì)具有選擇透性能力。當植物受到逆境影響時，細胞膜遭到破壞，透性增大，從而使細胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，以致植物細胞浸提液的相對電導(dǎo)率增大。相對電導(dǎo)率測定是作物抗逆性栽培、育種上鑒定植物抗逆性強弱的實用方法之一。低溫半致死溫度是指在該溫度時，植物達到半致死狀態(tài)，當溫度繼續(xù)低于該溫度時，植物所受的傷害將不可恢復(fù)甚至死亡。半致死溫度是準確估量植物耐寒性的數(shù)量指標[10]。低溫半致死溫度對抗寒性預(yù)測已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟樹種[11]。本研究開展陜西省富士系晚熟蘋果花期凍害機理分析與試驗，通過人工模擬霜箱試驗、浸泡法測定相對電導(dǎo)率等方法，總結(jié)不同低溫持續(xù)條件下，陜西蘋果花期遭受低溫凍害的受凍率、相對電導(dǎo)率和半致死溫度指標，以期為富士系晚熟蘋果抗逆性栽培、育種鑒定、引種、果業(yè)部門及果農(nóng)防御低溫凍害提供參考，提高凍害防御效果，減輕凍害損失，助力蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點和材料

試驗于2021年4—5月開展，地點選取在陜西省延安市洛川縣蘋果氣象試驗站，以富士系晚熟盛花期蘋果花作為試驗材料。在同一果園蘋果盛花期選取樹齡、長勢一致的果樹，隨機選取大小、粗細相似且同時具有全開類型花的枝條。試驗采用調(diào)節(jié)方式控溫的人工模擬霜箱，箱內(nèi)有11支熱電型電偶溫度傳感器，10支放置于試驗蘋果花的子房部位，用于監(jiān)測蘋果花的溫度變化， 1支測量霜箱內(nèi)溫度。試驗采用雷磁DDS-307A臺式電導(dǎo)率儀測定人工模擬霜箱試驗后受凍蘋果花的相對電導(dǎo)率。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘋果花受凍率 王景紅等[12]在對陜西富士系蘋果花期霜凍災(zāi)害氣象指標的修訂研究中提出，蘋果花期生理凍害的主要判別依據(jù)為子房是否受凍，得出蘋果花過冷卻點[6]在-2.5～-4.0 ℃；根據(jù)果業(yè)技術(shù)員的指導(dǎo)和種植戶多年的種植經(jīng)驗，同樣得出子房受凍才會對蘋果生長產(chǎn)生顯著影響，故選取子房受凍為蘋果花凍害的主要判別依據(jù)，將-2.5～-4.0 ℃作為蘋果花受凍的臨界溫度。利用人工霜箱模擬3組不同低溫持續(xù)條件，測定不同低溫持續(xù)時間下蘋果花受凍率。將溫度傳感器探頭安置在子房部位，溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)和計算機連接，計算機自動連續(xù)記錄分析花器官表面溫度變化，自動繪制溫度變化曲線。達到相應(yīng)低溫處理時間后，從人工霜箱取出試驗蘋果花，常溫下置放2 h后，觀測其受凍情況，以子房呈水浸狀并變褐色為蘋果花受凍的統(tǒng)計標準。同時，摘取3組試驗蘋果花的中心花，用于受凍蘋果花相對電導(dǎo)率的測量。

表1 人工霜箱試驗?zāi)M的不同低溫及其持續(xù)時間

1.2.2 蘋果花相對電導(dǎo)率及半致死溫度 采用浸泡法測定相對電導(dǎo)率[13]，取大小相當?shù)奶O果中心花，用自來水洗凈再用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸干表面水分，將蘋果花剪成適宜大小，快速稱取鮮樣3份，每份0.1 g，分別置于10 ml去離子水的刻度試管中，蓋上玻璃塞置于室溫下浸泡處理12 h，用電導(dǎo)率儀測定浸提液電導(dǎo)率(R1)，然后沸水浴加熱30 min，冷卻至室溫后搖勻，再次測定浸提液電導(dǎo)率(R2)。相對電導(dǎo)率=(R1/R2)×100%[14-15]。根據(jù)朱根海[16]、王永紅[17]、劉坤坤[18]等對植物抗寒性的研究，當相對電導(dǎo)率出現(xiàn)明顯跳躍時，植物組織的半致死溫度出現(xiàn)在相對電導(dǎo)率對應(yīng)的低溫變化區(qū)間，可作為植物抗寒性的一個重要指標。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫持續(xù)時間下的受凍率

分析不同低溫條件下的蘋果花受凍率(見表2)發(fā)現(xiàn)，隨著低溫的不斷下降，蘋果花的受凍時間明顯縮短，受凍率不斷增大。-2.0 ℃持續(xù)3 h內(nèi)蘋果花未受凍，持續(xù)4 h后開始受凍，持續(xù)6 h后中度受凍。-3.0 ℃持續(xù)2 h后重度受凍，-4.0 ℃持續(xù)1 h后受凍率達96.5%，-5.0 ℃持續(xù)1 h后受凍率達100%。

表2 洛川富士系晚熟蘋果花在不同低溫持續(xù)時間下的受凍率 %

2.2 不同低溫條件下的相對電導(dǎo)率

從表3可以看出，富士系晚熟蘋果花相對電導(dǎo)率隨著溫度的降低呈現(xiàn)上升趨勢，低溫與相對電導(dǎo)率之間呈負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.988 3(經(jīng)t檢驗，通過0.05的顯著性檢驗)。低溫初期蘋果花相對電導(dǎo)率上升較為平緩，隨著溫度不斷降低，相對電導(dǎo)率迅速上升，隨后電導(dǎo)率上升又趨緩慢。-3.0 ℃時蘋果花的相對電導(dǎo)率為47.0%，-4 ℃時相對電導(dǎo)率上升至62.8%，出現(xiàn)明顯跳躍。蘋果花的半致死溫度在-3.0～-4.0 ℃之間，陜西富士系晚熟蘋果花的過冷卻點在-2.5～-4.0 ℃[12]，蘋果花的半致死溫度與過冷卻點基本保持一致。

表3 洛川富士系晚熟蘋果花在不同低溫條件下的相對電導(dǎo)率

3 結(jié)論和討論

(1)陜西盛花期的富士系晚熟蘋果花在-2.0 ℃、-3.0 ℃、-4.0 ℃、-5.0 ℃四個低溫指標下，-2.0 ℃持續(xù)3 h內(nèi)未受凍，-3.0 ℃持續(xù)2 h后重度受凍，-4.0 ℃持續(xù)2 h后受凍率達100%，-5.0 ℃持續(xù)1 h后受凍率達100%。

(2)陜西盛花期的富士系晚熟蘋果花相對電導(dǎo)率在38.6%～69.6%之間，隨著溫度的降低相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)平緩—迅速—緩慢上升三個階段，低溫與相對電導(dǎo)率呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.988 3。蘋果花的半致死溫度在-3.0～-4.0 ℃之間。

(3)本研究僅對蘋果花的相對電導(dǎo)率和半致死溫度進行探討，后期可就過氧化物酶、葉綠素總量等生化指標和抗寒性生理等綜合評價指標進行分析研究，更精準地判斷蘋果花的耐寒性。同時，由于蘋果不同品種、不同樹齡、花期不同階段的耐寒性存在一定差異，蘋果花期霜凍指標也有不同。蘋果花現(xiàn)蕾期、露紅期的抗凍性高于開花期。后期還要對不同蘋果品種、花期不同階段等的霜凍指標展開分析研究，不斷完善蘋果花期霜凍指標。