异常高温天气对成都平原梨生长和品质的影响

蒋林珈,钟必凤,林 杨,李文贵,高 佳,罗静红,邓家林,张全军*

(1.四川省农业科学院园艺研究所,成都 610066;2.四川省农业科学院农产品加工研究所,成都 610066)

温度是植物的生长因子之一,植物的生长的一系列生理生化活动都受到温度的影响,温度不仅对果树的生长发育有明显的影响,还会影响到果实的品质、含糖量、果形以及产量[1]。研究温度变化对于梨果生长发育的影响,对充分发挥梨种植的区位资源优势,增强梨农适应气候变化的能力,具有十分重要的现实意义。

梨是四川省主栽水果之一,栽培面积6×104hm2以上,占全省水果总面积的17%以上;产量9×104t以上,占四川省水果总产量的16%以上(2021年卷《四川统计年鉴》)。四川盆地和攀西地区冬无严寒,湿度大,热量高,梨的开花期比我国梨主产省,如：河北、山东、安徽、湖北等早,6月下旬可上市,是我国早熟梨生产的生态优势区,这些生态条件在全国都是独一无二的。成都市地处亚热带季风气候区,热量充足,雨量丰富,四季分明,雨热同期(2021年卷《成都年鉴》),温、光、水等气象条件非常适宜梨的生长和高产。梨从发芽到果实成熟的每个生育期都需要特定的温度,温度过高会造成梨生理代谢紊乱和细胞损伤,从而影响梨的生长发育、品质和产量。花期是对高温反应最敏感的时期,是梨授粉的关键时期,在此期间遭遇高温天气致灾减产最为严重。2022年从梨开花授粉期间就遭遇了异常高温天气,贯穿了整个生长期。分析2022年成都市影响梨生长及品质变化的气候因素,探讨梨生长期高温热害的特点并施以良种良法,是实现高温条件下梨稳产保产的有效途径。

全球气候变暖会为害自然生态系统的平衡,目前气候愈发不稳定,近年来多发极端天气,严重影响作物的生长及产量。水果作为人们生活不可或缺的一部分,也会受到高温天气的影响,出现减产、品质下降。现就2022年出现的异常高温对梨果产生的影响进行探究,了解其对开花、授粉、叶片和果实生长的影响,并就此现象为梨园的管理提供一定的建议,从而避免此类灾害造成的不良后果,为未来的减灾保产提供一些方法。

1 试验材料与方法

1.1 试验品种

“黄金梨”“翠冠梨”“翠玉梨”“新梨7号”,及本课题组自主选育优系品种“5-2”。

1.2 试验设计与方法

在四川省农业科学院新都基地梨实验园区内,每个品种各选取5株长势相当的梨树,在每棵树上随机选择大小适中的6个梨果,以及6片距离叶稍30cm内长势良好的叶片进行数据调查。首次调查时间为梨开花以后30d,而后每隔7～10d收集1次数据直至果实成熟,调查数据包含果纵径、果横径、叶长和叶宽。

在果实成熟后送往四川省农业科学院食品加工所实验室进行可溶性糖和可滴定酸的混样检测,可溶性糖采取蒽酮试剂法,可滴定酸采取氢氧化钠溶液滴定法,参照《果蔬采后生理生化实验指导》[2]。同时,取5个长势相当果实进行去皮硬度、可溶性固形物以及果实单重等指标的测量,最终结果取其平均值。

2 结果与分析

2.1 夏季高温实况与天气形势分析

气象资料显示,成都市新都区2022年3月平均气温17℃,较往年偏高2～3℃,其中35℃以上的高温天气累计3d,最高温度为36.8℃。4～6月的平均气温较往年持平,就高温天数而言,5月35℃以上高温天气有1d,6月累计有6d。7月则出现了异常高温天气,平均温度为28.6℃,高出往年2～3℃,最高温度达到了41.7℃,35℃以上高温天气累计21d。2022年3～7月的月中最高气温达到了近4年来的顶峰,而这5个月累计35℃以上的高温天数达到了31d,高温天气强度大,而且持续时间长,而且在2022年夏天雨季期间干旱少雨,造成了高温加干旱的局面。

2.2 梨的生长发育及品质特征

梨的开花适宜温度为10～15℃,授粉受精适宜温度为24℃左右。由于气温提前升高,据调查,新都区梨树普遍开花时间集中在了3月中下旬,较以往提前了约10d,新都基地温度记录仪显示,此时的平均温度已达到17℃。温度过高会妨碍梨花受精,影响坐果;高温缩短了花粉寿命,降低其活性,柱头易干燥、干枯,不利花粉附着和发芽生长;花粉在柱头上分化亦会受影响,使得受精作用被抑制,影响梨的坐果。气温变化幅度较大,还会造成梨的落花落果。从观察来看,梨的坐果率有所下降。梨花授粉受精后,花托和子房下位发育为果肉,子房发育成果心,胚珠发育成种子。梨的果实是由下位子房和花托共同发育而成,其生长期一般分3个时期：果实快速增大期、果实缓慢增大期和果实迅速膨大期。

果实快速增大期在开花后30～40d,主要是果肉细胞旺盛分裂,子房受精后膨大,幼嫩种子出现。在4月17日进行了第1次的果实调查,调查的5个品种均已长出果实,平均纵径为24.75mm,平均横径为20.03mm,果实纵径比横径增加明显,幼果呈椭圆形。该时期花托和果心部分细胞迅速分裂,细胞数量迅速增加,使果实体积快速增大。

表1 各品种4月17日果实纵横径平均值(mm)

从5月下旬至6月中旬,梨果进入果实缓慢增大期,从自胚出现到胚发育基本完成为止。根据调查,类比4月17日果实纵径和横径的平均数据,5月20日果实纵径的生长量为56.94%,而横径为87.43%。而6月18日相对5月20日的生长量有所下降,纵径为51.92%,横径为61.02%。这期间主要是胚迅速发育,胚吸收胚乳逐渐占据种皮内部空间,而果肉和果心部分体积增大缓慢,果实的体积变化形成一个停滞期,果实增长相对缓慢。

表2 各品种果实纵横径平均值(mm)

梨果果实迅速膨大期,是从胚占据种皮内全部空间到果实成熟为止。该期主要是果肉细胞体积增大和细胞间隙的容积迅速膨大,从外观上看果实体积增加明显,是果重增加最快的时期。这一时期果实横径增加大于果实纵径增加,最终形成品种固有的果形。从调查情况来看,这一时期基本上发生在6月下旬至7月上旬,比往年提前10d左右。成熟期果实纵径平均值为67.23mm,横径为68.84mm,5个不同品种存在一定差异。果实最大的是我课题自主选育的优系品种“5-2”,最小的是“翠冠”“翠冠”和“翠玉”的生育期较短,仅为12周,而“5-2”和“新梨7号”的采摘期在它们后2周,这些早熟梨在南方市场上具备上市早的优势。成熟最晚的是“黄金梨”,生育期为17周。

表3 各个品种成熟果实大小(mm)

如图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达到成熟标准并且种皮已发黑,进入采收期。虽然其生长期一致,但“翠冠”较“翠玉”果实偏小,单重较轻。从他们的生长曲线看,“翠玉”呈现出变化量先快后慢再快的S曲线,而“翠冠”的变化比较平缓,在5月中旬至6月上旬变化量较大。

图1 翠玉和翠冠果纵径变化情况

图2的两个品种为7月上旬成熟的“5-2”和“新梨7号”,成熟期较早,“5-2”果实略大于“新梨7号”,两者生长曲线类似,前期曲线较为平缓,在最后一周生长量较大。

图2 5-2和新梨7号果横径变化情况

图3是生长周期最长的中晚熟品种“黄金梨”,可以看到在6月下旬到7月上旬其生长量较大,在成熟后期仅在进行糖分积累,果实大小的变化量并不明显。

图3 黄金梨果纵径变化情况

除了果实以外,笔者还研究了各品种叶片的生长情况,在调查期间,叶片的长宽基本没有明显变化,平均长度和宽度分别增长了1.9mm和1.5mm(图4、图5)。“新梨7号”的叶片较其他品种整体偏短,平均长度为90.24mm比所调查平均叶长(104.65mm)减少了13.77%。而“翠玉”的叶片最宽,平均值为77.32mm,比所调查叶片平均叶宽增加了14.26%。笔者并没有发现其生长与温度的相关性,在果实生长期间,叶片的主要功能是光合作用为果实提供能量,而从开始调查时,已经处于功能叶阶段,自身没有发生明显变化。

图4 叶片长度变化

图5 叶片宽度变化

水果的口感风味与总糖、总酸以及糖酸比有一定关系。5个品种的可溶性固形物含量均在12%以上,达到成熟标准,其中“5-2”和“黄金梨”含量较高,均在14%以上。从可溶性糖的检测结果来看,也是这两个品种的含量最高,分别达到了11.13%和10.76%,可滴定酸含量(0.39%和0.36%)也略高于其他三个品种。糖酸比大的品种大多甘甜,小的以酸甜或者甜酸为主,本次研究中“新梨7号”糖酸比(35.39)最高,其次是“翠冠”(32.03),这2个品种的口感较好。虽然“翠玉”的生长期不长,但其体积和单重都较大(28.06 g),而“新梨7号”的单重最轻,仅为164g。在硬度方面,“5-2”和“翠玉”的硬度最大,均在10以上,口感较硬,最软的是“新梨7号”,但口感并不绵软,较为酥脆。

表4 果实品质一览表

3 讨论

就果实的生长情况而言,受高温影响,其生育期有所提前,但三个关键时期的基本生长规律没有因此有太大改变。“翠冠”果实大小没有受温度变化的太大影响,纵径平均值为58.38mm,横径60.25mm,基本保持了在新都基地往年的长势,纵径平均值为50.69mm,横径55.95mm[3]。“新梨7号”的纵径为72.99mm,横径为65.28mm;在《梨学》中介绍的数据分别为77mm和68mm,总体而言果实大小变化不明显。“黄金梨”叶片平均长度为10.77cm,与北京市引种表现报道数据基本一致(10.7cm)[4]。“新梨7号”叶片平均长度为9.02cm,平均宽度为6.16cm;在山东引种表现中,叶长为12.7cm,宽7.62cm[5];在《梨学》介绍中,“新梨7号”叶长为10.3cm,宽6.5cm,比较下来四川的叶片较小。据推测,地里环境因素对果树叶片大小有一定影响。

本文调查的5个品种均能达到可溶性固形物含量12%以上的基本标准,影响糖分积累的主要因素是温差。新都基地的“翠冠梨”,与2012年检测数据相比,可溶性糖含量从5.19%增加到了9.93%,增长接近50%,可滴定酸从0.73%减少到0.31%[3]。糖酸比大的品种更加甘甜,此次研究的5个品种,甜酸比的差距不大,最高的是“新梨7号”(35.39),最低的是“翠玉”(28.06)。在段敏杰等[6]的实验中,黄金、“翠冠”和“翠玉”的糖酸比都高于此次试验值,分析其数据发现,其可溶性糖量略低于本文数据,但可滴定酸含量远低于本文数据,导致糖酸比增大。在山东,“黄金梨”的糖酸比为28.08[7],重庆为32.13[6],本文结果为29.89,介于两者中间,推测糖酸比除了天气影响外,还会受到地域差异的影响。在2014年新疆试验的结果发现,“新梨7号”的糖酸比仅为1.9,其可溶性糖含量为6.35%,可滴定酸为3.51%[8],低于此次试验结果数据。可以推测,高温天气对糖分的积累是有所帮助的。在平均果实单重方面,“翠玉”234 g比重庆2020年测量的数据(271.7g)下降了13.88%。而“翠冠”则出现了较大降幅42.87%[6],而与2012年新都基地的数据相比也下降了22.9%[3]。“新梨7号”在新疆测量的平均单重为174.08g,在今年高温天气影响下,四川试验数据为164g,下降5.7%[8];而“黄金梨”,此次测量平均单重为223g,远低于黄河下游地区报道的400～500g[9];但与重庆地区给出的测量结果相差不大(228g)[6]。在果实大小保持了以往年份基本数据的情况下,单重偏低,可能是因为高温导致其膨大期提前,生育期缩短,提前成熟。而高温对硬度影响并不明显,“新梨7号”(5.21kg/cm2)基本保持了原有果实的去皮硬度(5.32kg/cm2)[5]。

就梨果产量而言,2022年成都市梨园产量普遍有所下降,梨果价格上涨,但由于产量下降幅度较大,果农收入欠佳。此次研究也将为果园的生产管理提出一些建议,帮助果农采取一定措施以对抗高温灾害。一是要通过土壤灌溉或者树体喷水控制果园温度,避免园内温度过高;二是在春季修枝时,应多留枝叶以保护果实免受日灼;三是可以选择在园中植草,改善梨园小气候,另一方面也帮助土壤达到微生物平衡;四是可以在树体上喷高岭土等反光物质,避免日光伤害。

2022年全球已经累计有数十个国家的上百个地区出现了极端高温现象。近年来全球气候系统的不稳定已经在加剧,极端天气气候事件频发[10],不仅直接造成人类死亡,更会导致农作物歉收,造成大量经济损失[11]。水果产量与粮食作物相比本就偏低,其品质的高低更是至关重要的,这两者受天气变化的影响都比较大,目前对于高温天气对梨生长及品质影响研究还比较少,如果能掌握其规律与方法,一方面能为果农的生产管理提供一定的指导与帮助;另一方面也为其他作物关于高温危害的研究提供了一定基础。