夏樹讓
摘要:本文概述了北方果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)的栽培現(xiàn)狀,從果樹休眠、低溫需求、花芽分化等方面分析了其能成功栽培的生態(tài)適應(yīng)性及理論根據(jù),總結(jié)了北方水果在該地區(qū)栽培的重要技術(shù),為溫帶發(fā)展葡萄、大棗等北方水果在熱帶,亞熱帶地區(qū)的進(jìn)一步加快發(fā)展提供了理論根據(jù)。
關(guān)鍵詞:北方果樹;栽培;生態(tài)適應(yīng)性
1、北果南種在熱帶、亞熱帶地區(qū)的栽培現(xiàn)狀
隨著園藝栽培技術(shù)的進(jìn)步,不少北方葡萄,紅棗在熱帶、亞熱帶地區(qū)引種成功,而且發(fā)展迅速,僅廣西、云南、四川葡萄達(dá)100多萬(wàn)畝,紅棗也達(dá)10多萬(wàn)畝,引起人們的關(guān)注。1982年在德國(guó)漢堡舉行的國(guó)際園藝會(huì)議上成立了熱帶、亞熱帶地區(qū)溫帶果樹工作組,并于1983年底在亞的斯亞貝巴舉行了第1次工作組專題討論會(huì),其后在委內(nèi)瑞拉、美國(guó)加州、巴西和泰國(guó)等地都舉行了會(huì)議,得到了世界各國(guó)的廣泛支持。
葡萄、桃、棗、李、梅、柿和杏等北方水果近20年來在熱帶、亞熱帶發(fā)展迅速,產(chǎn)量迅速增長(zhǎng),熱帶、亞熱帶地區(qū)的有些國(guó)家更加注重了果品質(zhì)量和無公害化生產(chǎn),還出口到溫帶果樹生產(chǎn)大國(guó)創(chuàng)匯。近年來,南美各國(guó)溫帶水果產(chǎn)量穩(wěn)步上升,不少原來進(jìn)口溫帶水果的國(guó)家如委內(nèi)瑞拉、厄瓜多爾、哥倫比亞、玻利維亞和巴拉圭等都利用高山地區(qū)來發(fā)展溫帶果樹。在秘魯,蘋果主栽在安第斯山脈西坡的沿海山谷和平原地帶,多數(shù)果園一年收獲兩次,有的甚至達(dá)3次。泰國(guó)在北緯18°、海拔1400m的Angkhang研究站試種日本杏、桃、亞洲梨、紅棗和柿等多種溫帶果樹取得成功。而鮮食葡萄已成功種植多年,并育出一年兩熟的品種。印度尼西亞在平均氣溫23~24℃、年降水量800~2241mm的地區(qū)栽培紅棗,一年收兩季,全年產(chǎn)量達(dá)4500kg/667m2。
從生態(tài)地理上看,世界多種溫帶果樹栽培已不斷向低緯度地區(qū)擴(kuò)展,例如蘋果的栽培已從傳統(tǒng)主產(chǎn)區(qū)所在北緯35°以北的濕帶地區(qū)迅速擴(kuò)展到低緯度的亞熱帶、熱帶直至赤道,在亞洲、中南美洲、非洲、大洋洲的20多個(gè)熱帶、亞熱帶國(guó)家和地區(qū)有經(jīng)濟(jì)栽培。中國(guó)海南,云南、四川、湖南近30年來大量引種葡萄、紅棗均告成功,也是過去不可信的。
2熱帶亞熱帶地區(qū)溫帶果樹栽培的生態(tài)適應(yīng)性及理論基礎(chǔ)
對(duì)果樹生存起決定作用的環(huán)境因素是溫度。為了解除芽的休眠,溫帶果樹在自然情況下必須經(jīng)過一定時(shí)間的低溫才能使芽發(fā)生質(zhì)變一萌芽,進(jìn)入新的枝梢生長(zhǎng)和開花結(jié)果。這一定時(shí)間的低溫稱冷溫需求量(chilling requirement,又稱冷量),有冷溫小時(shí)數(shù)(chilling hours,CH)和冷溫單位(chilling unit,CU)兩種度量方法。果樹需冷量具有遺傳性,不同樹種、品種的需冷量存在差異,同一樹種、品種在年際間也存在差異,不同緯度地區(qū)之間差異更大。這可能與植物本身的生態(tài)適應(yīng)性有關(guān),不同的地區(qū)有不同的氣候環(huán)境,環(huán)境因子影響相關(guān)基因的表達(dá)程度和進(jìn)程,影響樹體內(nèi)部的生理代謝,進(jìn)而影響植物體本身的生物學(xué)特性和對(duì)不同緯度地區(qū)的生態(tài)適應(yīng)性。隨著現(xiàn)代溫帶果樹的栽培區(qū)域從溫帶推移到熱帶、亞熱帶生態(tài)區(qū),不同品種需冷量的生態(tài)適應(yīng)性潛在基因作用得以表達(dá)或發(fā)生適應(yīng)性變化。從分子生物學(xué)業(yè)角度講,蘋果、桃等溫帶果樹的冷溫需求量是多基因控制的,如“Anna”蘋果的冷溫需求量低,由一個(gè)顯性基因控制,幾個(gè)次要基因協(xié)控。
研究表明,事實(shí)上果樹生長(zhǎng)發(fā)育自身并不絕對(duì)需要冷溫,如果在低溫地區(qū)的生態(tài)環(huán)境下為適應(yīng)低溫而進(jìn)入休眠,就需要一定的冷溫時(shí)數(shù)(CH)來解除休眠,特別是需冷量強(qiáng)的品種則更需要較高的冷溫時(shí)數(shù)(CH)。如果在沒有低溫的生態(tài)環(huán)境下,植株無需用休眠來適應(yīng)環(huán)境,仍能正常生長(zhǎng)發(fā)育。已知植物內(nèi)至少存在兩套對(duì)溫度敏感的系統(tǒng):其一可被5℃激活,其二則在25℃左右。各種逆境脅迫(如低溫、高溫、干旱、冷害、去葉等)可代替或降低冷溫需求量而解除芽的休眠。
2.1休眠的機(jī)制傳統(tǒng)理論認(rèn)為,若溫帶落葉果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)栽培的需冷量不足,則不能打破樹體的休收藏(dormancy),表現(xiàn)為:葉芽萌發(fā)延遲、雄蕊和雌蕊不能進(jìn)行正常分化、授粉受精不良、大量落花落芽、開花期參差不齊、果實(shí)成熟期延遲等不良現(xiàn)象。這正是南方學(xué)術(shù)界共同的論調(diào),大大制約了“北果南種”。
休眠過程分為誘導(dǎo)(induction),休眠維護(hù)(maintenance),啟動(dòng)(trigger)和萌牙(germination)4個(gè)階段。休眠期各階段不易區(qū)分,因?yàn)椴煌A段并無明顯生理標(biāo)志。對(duì)休眠的劃分是人為的,休眠并非必需,如桃樹、蘋果、葡萄在低緯度地區(qū)保持常綠并可常年結(jié)果。通常認(rèn)為,休眠由激素控制,休眠的起始、終止和調(diào)控以及休眠各階段的轉(zhuǎn)變受激素調(diào)節(jié),環(huán)境因素也通過影響激素的合成與運(yùn)輸來影響休眠。GAs可促進(jìn)休眠的解除。但不是解除休眠的必要因素而是芽生長(zhǎng)的必需因素,CTKs能克服存在于芽?jī)?nèi)阻止萌芽的抑制因子,并可促進(jìn)芽的生長(zhǎng),ABA被認(rèn)為是休眠激素(dormancyhormone),但其對(duì)芽休眠的作用并未確定,一般認(rèn)為,芽深休眠期芽?jī)?nèi)ABA含量最高,萌發(fā)時(shí)含量最低。乙烯被認(rèn)為是影響芽休眠的主要抑制物質(zhì)。高溫?zé)峒ぁ⑷毖?、二硝基化合物、礦物油等措施可能就是因抑制乙烯蝗產(chǎn)生而有利于消除休眠,但是,休眠現(xiàn)象或休眠解除與激素平衡有關(guān),而不是某一類激素單獨(dú)起作用。另外,短日照誘導(dǎo)休眠、抑制生長(zhǎng),而長(zhǎng)日照或邊疆光照可解除休眠、促進(jìn)生長(zhǎng),由于熱帶亞熱帶地區(qū)具有相對(duì)較長(zhǎng)的日照長(zhǎng)度,因而不會(huì)完全抑制樹體的生長(zhǎng)而進(jìn)入休眠。研究發(fā)現(xiàn),高溫也能打破樹體休眠,即熱激效應(yīng)(hcateffection)。若平均最低溫度不低于20℃則葡萄芽幾乎不進(jìn)人體眠,即使進(jìn)入也極淺,在熱帶低緯度地區(qū)因氣溫較高葡萄保持常綠并可常年結(jié)果。蘋果的芽8月開始進(jìn)入休眠期,氣溫若過高(43I;)可打破休眠,把桃,蘋果休眠短枝浸泡于45℃水浴中可解除休眠,把葡萄枝條于50℃熱水中放30min也具破眠效果??梢娫诔嗟赖途暥鹊貐^(qū)的高溫國(guó)不僅不是溫帶果樹休眠的障礙,反而有利于其解除休眠。
從分子生物學(xué)的角度講,蘋果、桃等休眠受多基因控制,但有一個(gè)主要的控制基因觸發(fā)休眠。總之,溫帶落葉果樹芽的休眠是一個(gè)十分復(fù)雜的現(xiàn)象,受許多相互交叉的途徑控制,而芽的萌發(fā)包含著極其復(fù)雜的生理過程,涉及萌發(fā)的啟動(dòng)、貯藏物質(zhì)的代謝及其產(chǎn)物的定向運(yùn)輸、核酸和蛋白質(zhì)的合成等。不同的刺激(包括低溫)可啟動(dòng)不同的基因組,只要一條途徑暢通,萌芽即可啟動(dòng),影響休眠和低溫積累的因素主要有4個(gè):芽體內(nèi)的激素平衡、水分狀態(tài)、生物膜的結(jié)構(gòu)和生化合成勢(shì)。如果在沒有低溫的生態(tài)環(huán)境下,植株無需用休眠來適應(yīng)環(huán)境,仍能正常生
長(zhǎng)發(fā)育。
2.2花芽分化理論果樹花芽分化歷來是果樹生理學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容,也是果樹發(fā)育生物學(xué)的熱點(diǎn)之一,是一個(gè)高度復(fù)雜的生理生化和形態(tài)發(fā)生過程?;ㄑ糠只枪麡溟_花結(jié)果的重要基礎(chǔ),溫帶落葉果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)進(jìn)行正常的花芽分化是其能在該地區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)栽培的必需條件。現(xiàn)代研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明:花芽分化與體內(nèi)各種激素(如GAs、ABA、IAA、CTK、ETH等)、多胺類生理活性物質(zhì)的含量及其比例(特別是(ITK/GAs、ABA/GAs)有關(guān),是各穗激素在時(shí)間,空間上的相互作用產(chǎn)生的綜合結(jié)果,而與低溫幾乎無直接關(guān)系。很多溫帶果樹的花芽分化都在夏秋季節(jié),正值全年溫度相對(duì)較高的時(shí)期,在熱帶、亞熱帶地區(qū)由于光、溫、水資源豐富,樹體光合作用旺盛,根系活動(dòng)劇烈,碳水化合物積累多,蘋果、葡萄等一年可進(jìn)行多次花芽分化,可見花芽分化不一定需要低溫休眠。從分子生物學(xué)角度講,花芽分化是植株在一定條件下,接受環(huán)境信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)物質(zhì)。運(yùn)輸?shù)角o端分生組織,啟動(dòng)成花控制基因,并在許多基因的相互作用和許多代謝途徑的制約下,最后使莖端分生組織成花。
根據(jù)果樹休眠和花芽分化的理論可知:果樹休眠主要是對(duì)低溫等不良條件的生態(tài)適應(yīng),就果樹的根、枝、葉、芽、花和果等器官生長(zhǎng)發(fā)育的生理所需來看,卻是以較高的溫度為適宜。如紅棗、梨等的新梢生長(zhǎng)、花芽分化、果實(shí)發(fā)育成熟等皆大體與年周期中的高溫生長(zhǎng)季相一致,萌芽開花也要求達(dá)到一定的有效積溫。溫帶果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)的栽培正是適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)氣候條件,充分利用該地區(qū)豐富的光溫水資源,打破了休眠對(duì)低溫的絕對(duì)需求,并充分積累光和產(chǎn)物,順利進(jìn)行花芽分化而開花結(jié)果。
3、熱帶、亞熱帶地區(qū)北方水果栽培主要技術(shù)
雖然多數(shù)溫帶果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)可不通過絕對(duì)的低溫誘導(dǎo)解除休眠,進(jìn)入花芽分化而正常開花結(jié)果,但結(jié)合該地區(qū)特殊的生態(tài)氣候條件,根據(jù)不同果樹種類、品種采取相應(yīng)的栽培措施以獲得溫雖基醚在熱帶、亞熱帶地區(qū)的優(yōu)質(zhì)、高效栽培。
3.1選擇適宜的地區(qū)和樹種根據(jù)適地適栽的原理,要在熱帶、亞熱帶地區(qū)成功地種植溫帶果樹就要選擇適宜的地區(qū)和樹種或品種。在低緯度低海拔地區(qū)種植較困難,而在低緯度(赤道)高海拔、中亞熱帶地區(qū)種植相對(duì)較為容易,在埃及、南美的波利維亞、哥倫比亞、秘魯和委內(nèi)瑞拉高地,亞洲熱帶、亞熱帶地區(qū)的泰國(guó);菲律賓的碧瑤和棉蘭老島只能種植冷溫需求量相對(duì)較低的樹種和品種。目前栽植的有在熱帶亞熱帶生態(tài)環(huán)境下培育出的新品種,如蘋果中的Anna、Ein、Shemer、DorsettGolden、Deliciadevissas、Pachacamac等,也有原產(chǎn)溫帶引到熱帶、亞熱帶表現(xiàn)良好生態(tài)適應(yīng)性的老品種如瑞光、祥玉等蘋果品種。還有在熱帶亞熱帶栽培產(chǎn)生的芽變新品種如元帥系蘋果的GrowerⅠ、GrowerⅡ、Mercier、Redchief、DIxieredDie等,以及利用低需冷量品種作親本培育出來的熱帶甜桃,葡萄,油桃、山東紅棗、油桃等。
3.2破除休眠、促進(jìn)花芽分化的措施印度尼西亞在南緯8°生產(chǎn)蘋果,委內(nèi)瑞拉在北緯10°生產(chǎn)桃和葡萄,泰國(guó)在北緯14°和印度在南部生產(chǎn)葡萄,這些商品性生產(chǎn)都是在缺少適當(dāng)?shù)蜏氐臈l件下,采取了特殊措施才取得成功的,其栽培措施的共同機(jī)理是:通過抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)來促進(jìn)花芽分化;通過落葉來避免休眠和促進(jìn)枝梢萌發(fā),并實(shí)現(xiàn)開花結(jié)果,通過對(duì)包括開花結(jié)果在內(nèi)的生長(zhǎng)周期的科學(xué)調(diào)節(jié),充分利用熱帶地區(qū)溫度資源的優(yōu)勢(shì)來實(shí)現(xiàn)1年多次采收果實(shí)。
3.2.1終止枝梢生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的停頓或暫時(shí)停止是果樹花芽分化的基本條件。在熱帶、亞熱帶地區(qū),特別是在熱帶地區(qū)溫帶果樹的枝梢整年都能生長(zhǎng),無法積累足夠的養(yǎng)分供花芽分化所用。生產(chǎn)上常用控制水分即干旱脅迫、施用生長(zhǎng)抑制劑(B9、PP333、CCC等)、培養(yǎng)合適的樹形等來抑制樹體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),促進(jìn)花芽分化。ABA也可明顯造成營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的停止。葡萄用20×10-6-80×10-PP333噴施,紅棗用20×10-6-80×10-6689噴施,效果十分明顯。對(duì)葡萄采收后降低水位促進(jìn)其花芽分化。還通過對(duì)氮肥適時(shí)和合理使用,或用覆蓋作物來抑制根的生長(zhǎng),以達(dá)到抑制樹體生長(zhǎng)的目的。在熱帶地區(qū)常把紅棗枝條拉至水平,終止生長(zhǎng),促進(jìn)側(cè)芽萌發(fā),增加短果枝,形成頂花芽而利于結(jié)果。廣西拉枝后掛果3次。
3.2.2強(qiáng)迫落葉在熱帶地區(qū),在釆果后3~4周采取強(qiáng)迫落葉的方法防止進(jìn)入休眠,回避對(duì)冷溫的需求,使芽立即轉(zhuǎn)入新的生長(zhǎng)周期。但落葉處理的時(shí)間十分重要,過早不利于花芽分化,過遲則對(duì)新梢萌發(fā)不利。落葉后芽組織內(nèi)ABA(抑制物質(zhì))含量下降,GA、CTK含量上升,尤以GA含量上升最多,強(qiáng)迫落葉已是菲律賓、秘魯、墨西哥等赤道——熱帶生態(tài)型區(qū)蘋果栽培廣泛采用的技術(shù),并由人工摘葉發(fā)展到化學(xué)脫葉,被認(rèn)為是溫帶果樹在熱帶地區(qū)栽培的重要措施,除葉可使葡萄在廣西、云南地區(qū)1年多次結(jié)果,紅棗也可1年收獲2季甚至3季,化學(xué)脫葉的樹比人工摘葉的萌芽要早而整齊,常用藥劑有:10%尿素,4%~6%硫酸銅,1%~2%石灰氮,二硝基一油劑化合物等。我們用2%的氯酸鈉脫除棗葉片;湖南用10%尿素脫除紅棗葉片,葡萄則在采果后4周進(jìn)行修剪去葉,保留基部側(cè)芽。
3.2.3促進(jìn)萌發(fā)如果落葉時(shí)間恰當(dāng),一般落葉后1~4周就會(huì)萌發(fā)新芽,若適當(dāng)配以肥水供應(yīng)則新梢萌發(fā)量多且同步。目前常用于既可打破休眠,又能促進(jìn)新芽萌發(fā)的化學(xué)藥劑有:礦物油類、二硝基化合物類(DONe和DNSBP)、硝酸鉀、硫脲、氰酸化合物和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)(BA和GA)等。廣西和云南高地紅棗用DNOC油劑效果好,葡萄在修剪前1 0d噴乙烯利或修剪后噴石灰氮均能促進(jìn)芽的萌發(fā);云南元謀縣用它提前上市18~20天,價(jià)格高一倍,近年來,在多種溫帶棗樹上噴施1%~3%石灰氮能有效地促進(jìn)新梢萌發(fā),硝酸鉀對(duì)促進(jìn)棗花芽,硫脲對(duì)促進(jìn)棗葉芽萌發(fā)都有效。
在熱帶地區(qū)還采用除去芽鱗片來促進(jìn)芽的萌發(fā),一般認(rèn)為萌芽抑制物質(zhì)產(chǎn)生于葉片,并輸送到芽的鱗片,在摘葉之前適當(dāng)除去鱗片,有利于芽的萌發(fā)。另外,在生長(zhǎng)季節(jié)適度控水可控制淵生長(zhǎng),提高細(xì)胞液濃度、CAT及POD酶的活性和體內(nèi)氨基酸水平,有利于花芽分化和芽的萌發(fā),
值得注意的是,在亞熱帶、中亞熱帶地區(qū)(如我國(guó)南方地區(qū)),對(duì)溫帶棗樹不能進(jìn)行脫葉處理,而必須保葉。保葉是溫帶棗樹在亞熱帶地區(qū)栽培必須采取的措施。大量功能葉和長(zhǎng)的葉片保留期與光合生產(chǎn)期,是落葉棗樹早果豐產(chǎn)的基礎(chǔ),是葡萄樹利用超長(zhǎng)枝、多次枝和腋花芽結(jié)果的基本保證。如果采取脫葉或由于病蟲害或生理原因過早落葉,合成的IAA量減少,抑制了新梢的生長(zhǎng)和芽的充實(shí),同時(shí)(CTK/IAA的比值增高,利于花芽分化,但此時(shí)碳水化合物積累不足,而即將到來的低溫不利于開花和果實(shí)的發(fā)育,因而開出的秋花沒有意義,不僅不能獲得收獲,反而浪費(fèi)了樹體營(yíng)養(yǎng),降低了來年的產(chǎn)量。因此,保葉成為亞熱帶區(qū)溫帶落葉果樹優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。
3.3加強(qiáng)土肥水管理,注重夏季修剪在亞熱帶地區(qū),特別是亞熱帶常綠闊葉季雨林型區(qū),多種溫帶棗樹生長(zhǎng)旺盛,根系活動(dòng)劇烈,新梢生長(zhǎng)發(fā)育快,易造成樹體郁閉。通風(fēng)透光性不良。所以改革以前高稀栽培制度,采取籬架密植、早果豐產(chǎn)、短周期栽培,幼樹以生長(zhǎng)期修剪為主,綜合利用拉枝、摘心、扭梢等方法調(diào)節(jié)樹體生產(chǎn)量、長(zhǎng)勢(shì)和節(jié)奏,并根據(jù)該地區(qū)的生態(tài)、氣候條件,加強(qiáng)上肥水、人工授粉、疏花疏果來管理,特別是在濕熱生態(tài)條件下,容易滋生各種病蟲害的防治尤為重要,堅(jiān)持以防為重,周期防治。
小結(jié)
北方果樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)的成功栽培是20世紀(jì)果樹栽培在傳統(tǒng)理論觀念、產(chǎn)業(yè)技術(shù)、生態(tài)地理區(qū)域和市場(chǎng)格局上的重要變革,熱帶、亞熱帶地區(qū)發(fā)展北方水果不僅是在傳統(tǒng)理論的豐富,不但能減少對(duì)這些水果的進(jìn)口而且還能利用熱源上的優(yōu)勢(shì)使果實(shí)早成熟、早上市,甚至一年多熟來調(diào)節(jié)市場(chǎng)。隨著栽培技術(shù)的不斷發(fā)展,北方葡萄、棗樹在熱帶、亞熱帶地區(qū)的種植前景看好。生產(chǎn)實(shí)踐證明,在熱帶、亞熱帶地區(qū)溫帶落葉果樹不僅能進(jìn)行高產(chǎn)栽培,而且具有產(chǎn)量高、鮮果供應(yīng)期長(zhǎng)(有的甚至可周年供應(yīng))、果實(shí)早熟、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)。我國(guó)擁有廣闊的熱帶、亞熱帶氣候帶,應(yīng)充分利用這一優(yōu)勢(shì),結(jié)合現(xiàn)代無公害果晶生產(chǎn)的要求,抓住人世契機(jī),大力發(fā)展溫帶果樹栽培,促進(jìn)我國(guó)水果業(yè)發(fā)展。所以“北果南種”不僅成功,而且要迅速發(fā)展,廣西葡萄發(fā)展已近20多年擴(kuò)大到30萬(wàn)畝,棗樹由于管理粗放、市場(chǎng)價(jià)高、農(nóng)民致富快,預(yù)計(jì)3~5年可超過100萬(wàn)畝,將來一旦上千萬(wàn)畝發(fā)展,那是千億收入,將是東南亞、港、澳最大加工和出口基地,是北方難以相比的。