引入伊犁河谷的8个苹果品种抗寒性评价

石 游，陈淑英，2，刁永强，2，吴松梅

（1.伊犁哈萨克自治州林业科学研究院，新疆 伊宁 835000； 2.国家苹果产业技术体系伊犁综合试验站，新疆 伊宁 835000）

苹果是重要的经济林树种[1]，具有较高的经济价值。近年来，新疆伊犁河谷苹果种植面积稳中有升，产量持续增加，已成为当地农民增收致富的主要途径之一。但是，伊犁河谷周期性的低温冻害影响着苹果产业的健康持续发展，严重冻害不仅影响树体的生长发育，还会造成一定的经济损失。抗寒性是植物重要的抗性指标之一，决定了植物的适生区域。而不同苹果品种的抗寒能力存在较大差异[2]，因此，研究不同苹果品种的抗寒性对其引种和栽培均有重要的指导意义。

如何评价苹果的抗寒性，近年来，前人从不同方向进行了深入的研究。罗正荣等[3]指出，利用电导法鉴定植物的抗寒性，可便于不同品种间的相互比较。电导法是测定果树抗寒性的较为准确、直接、简便的一种方法[2]，已在多种果树上普遍应用[4-9]。此方法以Lyons 提出的“生物膜”学说为依据，他认为，植物在受到低温胁迫时，生物膜结构发生改变，膜的通透性增大，导致电解质大量外渗[10]。因此，在相同条件下，电导值越高，抗寒性越差。朱根海等[11]提出，将电导值通过公式换算成电解质渗出率，再拟合Logistic 方程，即可计算出植物组织的半致死温度（LT50）。采用此方法测定，结果可靠，快速简便，这种方法已广泛应用在葡萄[12]、杏[13]、樱桃[14]、草莓[15]等多种植物上。生长法也是测定果树抗寒性的方法之一[2]，牛立新[16]认为，在测定果树抗寒性时，此方法同电导法具有较好的一致性。

为给选择适宜于伊犁河谷地区栽培并大面积推广的苹果品种提供理论依据，以引入伊犁河谷的8 个苹果品种为供试品种，就不同低温处理对其抗寒性的影响情况进行了比较试验，测定了不同低温处理下1年生枝条的电导率，配合Logistic方程求出半致死温度，并结合冻害分级、恢复生长试验及田间冻害调查，对不同苹果品种的抗寒性进行了综合评价，现将研究结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验材料均取自伊犁州林业科学研究院察布查尔县千亩科技示范基地。8 个苹果品种于2016年春季进行高接，2018年12月底（田间气温为1 ～ -10 ℃），树体进入深度休眠后，采集8 个苹果品种1年生休眠枝条为试材，每个品种各采集50根，要求枝条长势一致，无病虫害，粗度为0.5 ～ 0.8 cm，长度为50 cm。以本地主栽品种红富士为对照，引进的8 个苹果品种的基本情况见表1。

表1 引进的8 个苹果品种的基本情况Table 1 Basic situation of eight introduced apple varieties

1.2 材料的前期处理

试验于2019年1月在伊犁州林科院实验室进行。将各品种1年生枝条剪成长为25 cm 的小段，均匀分成8 组，每组10 段，用湿润、干净的纱布包好，装入塑料袋中，做好标记，放入冰箱中4 ℃冷藏以备用。取其中的1 组作为对照，不作低温处理，测定其在室温条件下的电解质渗出率。其余7 组，将试材放入超低温冰箱中进行降温处理，处理温度分别设为-16、-20、-24、-28、 -32、-36、-40 ℃，共设7 个温度梯度，以4 ℃·h-1的速度降温，降至设定的温度后保持12 h，再以同样的速度升温至0 ℃，进行各项指标的测定。

1.3 方 法

1.3.1 电解质渗出率的测定

参照梅立新等[17]采用的试验方法进行测定。将处理后的枝条用双重蒸馏水冲洗干净，滤纸擦干，避开芽眼剪成3 mm 的小段，混合均匀，准确称取1 g，放入试管中，加入双重蒸馏水20 mL，摇匀，室温下浸提10 h，用HANNA-EC215 型电导仪测定初电导值（S1）。然后封住试管口，将其置于沸水浴中煮20 min，取出后凉至室温，测定其终电导值（S2），每个处理重复4 次。根据式（1）计算电解质渗出率：

式中：Y为电解质渗出率；S0为双重蒸馏水的电导值，S1为初电导值，S2为终电导值。

1.3.2 冻害分级

1）实验室低温处理后的冻害分级。将处理后的枝条在室温下放置24 h，两端各剪去5 cm，然后斜剪，观察其冻害程度，其分级标准[18]如下：0 级（无冻害），苗木正常；Ⅰ级（轻度冻害），1年生枝髓部轻微变褐可恢复；Ⅱ级（中度冻害），1年生枝髓部严重变褐，木质部轻微变褐；Ⅲ级（重度冻害），1年生枝木质部严重变褐，韧皮部轻微变褐；Ⅳ级（严重冻害），1年生枝皮层变黑，韧皮部变褐。

2）田间冻害情况的调查。2017—2019年连续3年分别于察布查尔县伊犁州林科院千亩科技示范基地、海努克科技示范基地进行调查，采取实地调查和随机抽样的方法，分别观察嫁接口部位、雪线以上5 cm（距地面40 cm）处和苗木中部、顶端（距顶部5 cm）的受冻情况[18]。田间冻害的分级标准同上。

1.3.3 恢复生长试验

取经低温处理过的枝条（每个品种各取5 ～ 8 根），先用塑料袋包好再置于冰箱中4 ℃冷藏 24 h，待缓慢解冻后，在室温（25 ℃）条件下插入河沙中进行恢复生长试验，每天喷水1 次，40 d后调查枝条的萌发情况。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理枝条电解质渗出率的变化

不同温度处理下不同品种苹果枝条电解质渗出率的变化曲线如图1 所示。由图1 可知，经过低温处理后，不同品种苹果枝条电解质渗出率变化总趋势基本一致，即各品种枝条的电解质渗出率随处理温度的降低均不断增大。当温度为-16 ～ -32 ℃时，其电解质渗出率的变化幅度均不大，说明其细胞质膜受损程度均较轻；当温度继续降低为-32 ～-36 ℃时，其电解质渗出率均急剧增加，说明此时细胞质膜受到伤害的程度加大，电解质大量外渗；当温度低于-36 ℃时，其电解质渗出率的变化均趋平缓，有几个品种缓慢增加，但有几个品种缓慢下降，说明细胞质膜已受到严重伤害。在温度下降初期，即当温度为-16 ～-20 ℃ 时，美味、瑞阳、瑞雪的电解质渗出率突然较早地增加，且在温度为-32 ～-36 ℃时其电解质渗出率均较大，说明这3 个品种的抗寒性均较差，这与陈长兰[19]的研究结果一致。秦脆、西施红、彩虹一号的电解质渗出率均低于其他引进品种及本地主栽品种红富士，说明这3 个品种的抗寒性均较强。当温度为-24 ℃时，各品种的电解质渗出率或下降或变化不明显，这是植物组织处于低温胁迫时自我保护功能的体现。各参试品种苹果枝条电解质渗出率的大小顺序为：秦脆＞西施红＞彩虹一号＞塘木田＞红富士（CK）＞晋十八短枝红富士＞瑞阳＞美味＞瑞雪。

图1 不同温度处理下不同品种苹果枝条电解质渗出率的变化曲线Fig.1 Change curves of electrolyte exudation rates in apple branches from different varieties under different low temperatures

2.2 不同品种苹果枝条的半致死温度

应用电解质渗出率和处理温度拟合Logistic 方程，根据式（2）计算其半致死温度（LT50），计算结果见表2。

式中：Y表示电解质渗出率，t代表处理温度，k为相对电导率的饱和容量；a、b均为方程参数。由表2 可知，8 个引进品种苹果枝条的半致死温度（LT50）为-23.31 ～-28.5 ℃；秦脆、西施红、塘木田与彩虹一号的LT50分别为-29.6、-28.5、-26.47和-28.37 ℃，均低于本地主栽品种红富士的LT50（-26.34 ℃），说明秦脆、西施红、塘木田、彩虹一号的抗寒能力均强于红富士；美味、瑞阳、瑞雪的LT50均较高，分别为-23.68、-23.68、-23.31 ℃，说明瑞雪的抗寒能力相对较差。根据其半致死温度（LT50）可知，各苹果品种抗寒能力的大小顺序为：秦脆＞西施红＞彩虹一号＞塘木田＞红富士 （CK）＞晋十八短枝红富士＞美味＞瑞阳＞瑞雪。

表2 不同苹果品种的半致死温度（LT50）Table 2 Semi-lethal temperatures (LT50) of different apple varieties

2.3 冻害分级

不同低温处理后各品种枝条冻害的综合评级结果见表3。由表3 可知，当处理温度为-16 ℃时，除秦脆外，各品种枝条均出现了轻微可恢复的冻害现象，其中，彩虹一号和塘木田的冻害级别均为0～Ⅰ级，晋十八短枝红富士、西施红、红富士（CK）的冻害级别均为Ⅰ级，美味、瑞阳、瑞雪的为Ⅰ～ Ⅱ级。当温度为-20 ℃时，彩虹一号没有出现冻害现象，晋十八短枝红富士、西施红、秦脆均表现出0 ～Ⅰ级轻微可恢复的冻害现象，而其余品种的冻害级别均为Ⅰ～Ⅱ级。当温度为-24 ℃时，彩虹一号和秦脆的冻害均表现为轻微可恢复的Ⅰ级冻害，而其余品种的冻害级别为Ⅰ～Ⅱ级。当温度为-28 ～-40 ℃时，所有参试品种表现出了不同程度的冻害。根据其冻害等级的综合评价结果可知，秦脆、彩虹一号、西施红的抗寒能力均较强，塘木田、晋十八短枝红富士、红富士（CK）的抗寒能力次之，美味、瑞阳、瑞雪的抗寒能力均相对较差。

表3 不同低温处理后各品种枝条冻害的综合评级结果Table 3 Comprehensive grading result of cold injury of each varieties of branches treated at different low temperatures

2.4 恢复生长试验

不同低温处理后各砧木枝条的萌芽率见表4。由表4 可知，各参试品种苹果枝条的萌芽率均随温度的下降而降低。当处理温度为-16 ～-32 ℃时，各参试品种苹果枝条均萌芽。当处理温度为-16 ℃时，彩虹一号的萌芽率最高，为52.8%；瑞阳的萌芽率最低，为23.4%。当温度为-20 ℃时，秦脆的萌芽率最高，为52.6%，且大部分品种此时的萌芽率都高于-16 ℃时的萌芽率，这在一定程度上说明了适当的低温可促进芽的休眠[20]，此时的温度没有对植物组织造成伤害，所以枝条的萌芽率升高。当温度为-24 ～-28 ℃时，各品种的萌芽率陆续降低。当温度为-32 ℃时，彩虹一号的萌芽率较其他品种的高，为20.3%；而美味的萌芽率却为0。当温度为-36 ～-40 ℃时，各参试品种枝条均未萌芽，说明枝条和芽均受到了不可逆的伤害。从表4 中还可看出，秦脆、彩虹一号、西施红的抗寒能力均较强，且均高于对照品种红富士；晋十八短枝红富士的抗寒能力与对照品种的相当，而其余品种的抗寒能力均不及对照；瑞阳、瑞雪的抗寒能力均较差。

2.5 田间冻害调查

不同试验地在不同低温处理时间的极端最低温见表5。从表5 中可以看出，千亩科技示范基地位于平原区，冬季温度较低；而海努克乡示范基地位于逆温带，冬季温度高于平原区。不同苹果品种在不同年度的冻害情况见表6。由表6 可知，2017年， 海努克乡示范基地的各参试品种均未发生冻害现象；而在千亩科技示范基地，秦脆未发生冻害现象，其余品种均发生了轻微可恢复的冻害现象。 2018年，两个试验基地的各参试品种均出现了不同程度的冻害现象，其中，秦脆、晋十八短枝红富士、彩虹一号的冻害程度轻微，其余品种均出现了Ⅰ～Ⅱ级的冻害现象；当年千亩科技示范基地的最低气温为-33.25 ℃。2019年，只有美味、瑞阳、瑞雪出现了轻微可恢复的冻害现象，而其余参试品种均未发生冻害。田间冻害调查结果表明，秦脆、彩虹一号、西施红的抗寒性均较强，晋十八短枝红富士、塘木田、红富士（CK）的抗寒性次之，美味、瑞阳、瑞雪的的抗寒性均较弱。

表4 不同低温处理后各砧木枝条的萌芽率Table 4 Germination rates of stock branches treated at different low temperatures

表5 不同低温处理时间试验地极端最低温的比较Table 5 Comparison of extremely minimum temperatures at test sites on low-temperature treatment dates

表6 不同苹果品种在不同年度的冻害情况Table 6 Cold injuring status of different apple varieties in different years

3 讨 论

果树的抗寒能力受到品种、地域、栽培条件、水肥管理等因素的综合影响。在受到低温胁迫时，其生理变化过程是错综复杂的，不能单用一两个指标衡量，而要采用多个指标进行综合评估。低温发生的时间、持续的时间、低温温度、升温速度等共同影响果树的冻害程度。

电导法是鉴定植物抗寒性的较为简单、直接、可靠的一种方法，配合Logistic 方程可以确定枝条的半致死温度；恢复生长法可观察不同品种在低温处理后的可逆反应，需选择粗细、长短一致的枝条，以减小误差；田间冻害调查是最直接、简便的方法，可以比较不同品种在同一条件下抗寒能力的差异，此方法应用范围广，但不能进行量化分析[21]。无论是采用电导法鉴定还是运用Logistic 方程计算，在试验过程中都存在不同程度的误差，无法精确地确定某一苹果品种的抗寒性，只能估计其耐受的低温范围，但可以比较不同品种抗寒性的差异。

实验室中人工模拟的气候与外界自然环境下的不同，因此，试验结果还不能真实地反映植物在自然环境条件下的冻害情况，只能根据植物某些生理生化指标和物理指标间接推断供试材料的抗寒性，但实验室里对休眠枝条抗寒能力的测定是在同等条件下进行的，能较客观地反映低温胁迫下各品种间抗寒性的差异。本研究采用室内测定及田间观察相结合的方法，5 种试验方法相互印证，可以综合评价不同苹果品种的抗寒性。

4 结 论

通过低温胁迫处理，室内测定不同苹果品种 1年生枝条的电导值，配合Logistic 方程计算其半致死温度，结合冻害分级、恢复生长试验和田间冻害调查，结果表明，秦脆、彩虹一号、西施红的抗寒能力均较强，塘木田、晋十八短枝红富士、红富士（CK）的抗寒能力次之，美味、瑞阳、瑞雪的抗寒能力均较差。引进的8 个品种中，秦脆、彩虹一号、西施红均适于伊犁河谷地区栽培生产和推广应用。