王 瑾,陳淑英,秦德明,盧 磊,尚振江
(新疆伊犁哈薩克自治州林業(yè)科學(xué)研究院,新疆 伊犁 835000)
蘋果矮化密植栽培具有技術(shù)簡便、果品產(chǎn)量高、質(zhì)量優(yōu)等優(yōu)點,利用矮化砧進(jìn)行蘋果矮化密植栽培是蘋果發(fā)展的主要方向[1,2]。由于我國土壤類型、氣候條件、栽培管理技術(shù)和觀念、砧木品種的抗逆性等原因,矮化栽培仍然較少,其推廣仍有很大空間[3]。
果樹的抗寒性既受果樹自身遺傳因素的影響,也與環(huán)境及農(nóng)藝措施密切相關(guān),研究果樹抗寒性對果樹區(qū)劃和發(fā)展果樹生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義[4]。電導(dǎo)法是對植物細(xì)胞膜透性鑒定較為簡便、準(zhǔn)確、快捷的一種方法[5],是以生物膜學(xué)說為依據(jù),通過測定處理前后的離子滲出率評定植物的抗寒性。受低溫脅迫的植物組織,由于細(xì)胞膜不同程度受損,膜透性增大,細(xì)胞內(nèi)含物滲出量相應(yīng)增大,通過測定植物細(xì)胞電解質(zhì)的電導(dǎo)率,衡量植物受害程度,間接推斷出植物抗寒性[6~8]。牛立新[9]等在對28 個蘋果品種或優(yōu)系的抗寒性進(jìn)行測定時應(yīng)用此法,并指出電導(dǎo)法與生長萌發(fā)法在蘋果抗寒性鑒定上具有很好的一致性。Lyons 認(rèn)為,植物受到低溫影響后,細(xì)胞膜透性發(fā)生不同程度的增大,可溶性糖、K+等大量電解質(zhì)外滲[10]。朱根海等[11]認(rèn)為,可以用Logistic方程中拐點溫度來估計植物組織的低溫半致死溫度(LT50),以此作為植物抗寒力的數(shù)量指標(biāo)。羅正榮等[12]對柑橘抗寒力研究表明,細(xì)胞電解質(zhì)外滲率配以Logistic 方程,兩者具有很好的擬合度。
本文以5 個蘋果矮化砧木的一年生休眠枝條為試驗對象,通過低溫處理后枝條電解質(zhì)滲出率的測定及凍害分級情況,初步鑒定5 個蘋果矮化砧木的抗寒能力,為各優(yōu)良砧木在伊犁河谷地區(qū)的應(yīng)用提供參考。
本試驗選用KM23、俄396、俄176、SH1 和M26 等5 個矮化砧木品種的一年生休眠枝作為試驗材料。這些材料均選自伊犁州林科院察布查爾縣科技試驗示范基地,無病蟲害,生長健壯,長勢一致。將枝條剪成長短一致的枝段,分成8 組,綁好,掛上標(biāo)簽,然后用塑料袋包裹,放在冰箱冷藏室貯存。
試驗共設(shè)7 個處理溫度,在超低溫冰箱中進(jìn)行。降溫處理和升溫處理的速度均為4 ℃/h,每當(dāng)降到所規(guī)定的溫度時持續(xù)10 h[13],取出枝條在室溫條件下放置2 h,從中留1/2 第2 天進(jìn)行凍害分級。
將處理后的枝條分別用蒸餾水和雙重蒸餾水沖洗數(shù)次,擦干,避開芽眼剪成0.3 cm 的均勻小段,準(zhǔn)確稱取1.000 g,放入試管中,并加入20 mL 雙重蒸餾水,搖勻,在室溫下靜置10 h,搖勻后測出初電導(dǎo)值(S1)。然后封口,在水浴鍋中煮20 min,取出后涼至室溫,再測出終電導(dǎo)值(S2),每個溫度處理重復(fù)4 次。按照電解質(zhì)滲透率Y(%)=S1/S2×100 計算出電解質(zhì)滲透率[14,15]。
每個品種枝條根據(jù)采樣數(shù)量均勻分配后進(jìn)行不同低溫處理,處理后的枝條從冰箱取出,在室溫條件下放置24 h 進(jìn)行分級。分級標(biāo)準(zhǔn)如下[16]。
0 級(無凍害),苗木正常;Ι 級(輕度凍害),一年生枝髓部輕微變褐可恢復(fù);Π 級(中度凍害),一年生枝髓部嚴(yán)重變褐,木質(zhì)部輕微變褐;Ⅲ級(重度凍害),一年生枝木質(zhì)部嚴(yán)重變褐,韌皮部輕微變褐;Ⅳ級(嚴(yán)重凍害),一年生枝皮層變黑,韌皮部變褐。
同等條件下,電導(dǎo)率越高,則抗寒性越差[17]。低溫處理后各蘋果矮化砧木枝條電解質(zhì)滲透率的變化如圖1,隨著溫度的降低,各砧木品種枝條的電解質(zhì)滲透率變化模式基本呈“S”型上升趨勢。當(dāng)溫度從-16 ℃降到-24 ℃時,各品種的電解質(zhì)滲透率均緩慢上升,其中M26 和SH1 的電解質(zhì)滲透率始終高于其他品種;當(dāng)溫度降至-28 ℃時,電解質(zhì)滲透率變化開始劇增,第1 個拐點出現(xiàn),俄176 和M26 的電解質(zhì)滲出率的變化幅度較大,分別從26.43%和35.89%上升至45.29%和48.62%;當(dāng)溫度降至-36 ℃時,各品種電解質(zhì)滲出率的變化趨勢放緩,第2 個拐點出現(xiàn)。在整個低溫處理過程中,KM23 始終保持最低的電解質(zhì)滲出率,其次是俄396,表明KM23 與其他幾個品種之間的抗寒性有較大的差別。
應(yīng)用Origin 軟件進(jìn)行分析后,用Logistic 方程Y=k/(1+ae-bt)[12]進(jìn)行擬合,并求出拐點的溫度,即LT50。對實驗室內(nèi)測定的在不同低溫處理枝條電解質(zhì)滲透率變化的值進(jìn)行分析后,5 個蘋果矮化砧木品種枝條電解質(zhì)滲透率的相關(guān)系數(shù)為0.86~0.97,均大于相關(guān)系數(shù)顯著臨界值0.708 4[15]。俄396 的半致死溫度為-34.05 ℃,抗寒性低于KM23;俄176 的半致死溫度為-31.62 ℃,SH1的半致死溫度為-30.21 ℃;M26 抗寒性最差,其半致死溫度為-27.87 ℃;而KM23 的半致死溫度為-35.35 ℃,在5 個供試品種中抗寒性最強(表1)。
表1 低溫處理后不同蘋果矮化砧木品種枝條的半致死溫度
對低溫處理的枝條進(jìn)行凍害分級。當(dāng)處理溫度達(dá)到-28 ℃時,各蘋果矮化砧木品種枝條均表現(xiàn)出輕度凍害和中度凍害,尤其是M26 凍害程度最嚴(yán)重,共有10個枝條凍害等級達(dá)到Ⅱ級(表2),占比達(dá)到66.7%;當(dāng)處理溫度達(dá)到-32 ℃時SH1 有26 個枝條凍害等級為Ⅲ級,占比達(dá)到78.8%;M26 則92.9%為Ⅳ級凍害;俄396有10 個枝條凍害等級為Ⅱ級,占比達(dá)到58.8%。當(dāng)處理溫度達(dá)到-36 ℃時,KM23 有10 個枝條凍害等級為Ⅲ級,占比達(dá)到71.4%,俄396 有17 個枝條凍害等級為Ⅳ級,占比達(dá)到68.0%;SH1 有21 個枝條凍害等級為Ⅳ級,占比達(dá)到72.4%,余下的全為Ⅲ級凍害 (占比27.6%);俄176 除了Ⅲ級凍害(占比85.7%),就是Ⅳ級凍害(占比14.3%);M26 除了Ⅲ級凍害(占比57.1%),就是Ⅳ級凍害(占比42.9%)。綜合比較,KM23 表現(xiàn)出較強的抗寒性。
表2 低溫處理后不同蘋果矮化砧木品種枝條凍害分級
新疆伊犁河谷冬季氣溫較低,常出現(xiàn)十年一大凍、五年一小凍的周期性凍害,有些年份會出現(xiàn)-32 ℃以上的極端低溫氣候,蘋果樹體受到凍害侵襲,嚴(yán)重影響來年產(chǎn)量,果農(nóng)的種植積極性受到嚴(yán)重打擊。因此,篩選出適應(yīng)本地生長且耐受低溫的抗寒矮化砧木顯得尤為重要。本研究采用蘋果矮化砧木一年生離體枝條,通過超低溫冰箱處理后,對其電解質(zhì)滲出率進(jìn)行測定,且應(yīng)用Logistic 方程進(jìn)行擬合,5 個供試枝條電解質(zhì)滲出率隨著處理溫度的降低,呈“S”型曲線變化,它們的半致死溫度為-27.87~-35.35 ℃。不同品種間的抗寒能力存在較大差異,結(jié)合凍害分級可以判斷,其抗寒性強弱次序為KM23、俄396、俄176、SH1、M26。人工模擬低溫凍害的方式與自然環(huán)境條件下的凍害還存在差異,雖然不能完全反映復(fù)雜的自然氣候變化,但試驗測定是在同一條件下進(jìn)行的,能夠反映品種間抗寒能力的差異。根據(jù)近3年對各品種在田間生長情況及抗寒能力的調(diào)查發(fā)現(xiàn),它們的抗寒能力與本次測定結(jié)果基本相符。伊犁河谷平原區(qū)可以選擇抗寒性較強的蘋果矮化砧木品種KM23,嫁接抗寒能力強的‘寒富’‘蜜脆’等品種,可以安全越冬。在河谷逆溫帶則可以選擇抗寒能力較弱的俄396、俄176、SH1 和M26 砧木品種。