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    不同栽培地区甜樱桃需冷量估算

    时间：2023-02-19 18:30:12来源：百花范文网本文已影响人

    赵 彬 刘锡镇 林志刚 杨 祥 白 金 李建才*

    （1.中国农业科学院果树研究所，兴城 125100；
    2.大连泽田农业有限公司，大连 116300；
    3.江西樱乐源生态农业科技有限公司，宜黄 344499；
    4.绥中县农业事务服务中心，绥中 125200）

    甜樱桃（Prunus aviumL.）因其口感佳、风味好、结果早和耐贮运等特点，具有较高的种植效益，在我国的栽培面积与日俱增，栽培面积已达23.33 万hm2以上，甜樱桃产业也被称为果树产业中的“黄金产业”[1]。我国甜樱桃传统主栽地为山东、辽宁等北方地区，随着市场需求增加，经济效益良好，江苏和陕西等省份也纷纷引种试栽，扩大栽培面积。在引种的过程中，发现在部分冬季温度较高的南方地区，甜樱桃表现出芽延期萌发、萌发率低，并引起花器官败育或者畸形等现象。为解决这一问题，前人研究发现，导致樱桃不能按时萌芽的主要原因是甜樱桃的需冷量在冬季温暖地区不能得到满足，进而影响到果实品质、产量达不到预期[2]。

    落叶果树的需冷量得到满足才能解除自然休眠，进入下一个生长阶段，进行一系列的生长发育，开花结果[3-4]。需冷量的确定不仅是休眠研究工作的基础，也是生产中保障果品质量的基础，对甜樱桃设施栽培、促成栽培、延迟栽培和引种试栽都具有重要意义。落叶果树的需冷量是多基因控制的数量性状，不仅树种、品种之间存在差异，同一品种受不同生态环境影响，也会存在差异，除此之外，树体的生长阶段、砧穗组合形式和不同年际间都影响到落叶果树的需冷量[5-8]。由于存在上述种种需冷量影响因素，且尚不清楚解除自然休眠的生理基础，导致需冷量估算的准确性受限于特定的环境。目前，需冷量估算模型都是基于经验观察的物候学模型而非生理生态模型，很难确定一个适合所有树种以及地区的估算模型，常用模型有犹他模型、7.2℃模型、0～7.2℃模型和动力学模型。本文采用犹他模型、7.2℃模型、0～7.2℃模型对不同地区消费市场常见樱桃品种进行需冷量估算，以期明确其需冷量值，对比差异。

    2.1 材料

    本 实 验于2021 年9 月1 日 至2022 年1 月30 日 进行，供试材料为6 个樱桃品种。采自辽宁省葫芦岛市樱桃栽培园（海拔200～500 m，年平均气温9.5～10.5℃）的6 个品种，分别为佳红、红灯、明珠、美国大红、砂蜜豆和美早等；
    采自江西省抚州市（海拔60～100 m，年平均气温16～18℃）樱桃栽培园的4个品种，分别为砂蜜豆、明珠、佳红和美早。

    2.2 方法

    2.2.1 温度记录

    2021 年9 月中旬在栽培园内每隔30 m 放置1 个美国HOBO 蓝牙温度记录仪MX2201，距离地面1.5 m。9 月底开始每隔1h 记录1 次该小时内的平均温度，温度记录一直持续到2022年5月上旬花期结束。

    2.2.2 试材采集

    采样于2021 年12 月7 日至2022 年1 月30 进行，采样周期为7 d，采样时选取长势良好的树体，采集树冠外围生长健壮的1 年生枝条5～10 枝，采样后立即保湿处理，运输。

    2.2.3 材料培养

    枝条离体培养在中国农业科学院果树研究所的人工智能气候室内进行，参考王力荣[9]方法，温室控制培养条件为：温度（昼/夜）25℃/15℃，光/暗时数14 h/10 h，光照强度2500 lx，空气相对湿度为60%～70%。每隔3 d 换1 次水，并将枝条基部剪去2～3 mm，露出新茬。培养3周后进行统计和计算。

    萌芽标准：最低萌芽标准为叶芽、花芽顶端鳞片开裂、露绿。休眠结束统计标准：如萌芽率为50%～60%，则需冷量统计以本次采样时间为准；
    若萌芽率为60%～70%，则以该次与上一次采样时间需冷量的平均值为准；
    若萌芽率大于70%，则需冷量统计以上一次采样时间的需冷量为准。

    2.2.4 需冷量评价模型

    需冷量估算试验采用0～7.2℃模型、7.2℃模型和犹他模型对甜樱桃需冷量进行估算。7.2℃模型以自然休眠结束时经历7.2℃以下低温的小时数为低温累积量，以秋季连续3 d日平均温度稳定低于7.2℃的日期为有效低温累积的起点；
    0～7.2℃模型指自然休眠结束时经历0～7.2℃（不包括0℃）低温的小时数为低温累积量，有效低温累积的起点与7.2℃模型相同；
    犹他模型以秋季负积累低温单位达到最大值，即冷温单位接近或等于0C.U 时的日期为有效低温的起点，以破眠效率最高的最适冷温一个小时为一个冷温单位；
    而偏离适期适温的对破眠效率下降甚至具有负作用的温度其冷温单位小于1 或为负值，以起点日期到解除休眠日期期间累积的冷温单位数为需冷量值（表1）。

    表1 犹他模型低温转换系数Table 1 Utah model of low temperature conversion coefficient

    2.2.5 数据统计分析

    数据采用Excel表格处理并进行分析。

    3.1 低温累积过程

    根据温度记录仪数据统计，葫芦岛地区，0～7.2℃模型、7.2℃模型有效低温起点为2021年11月6日，犹他模型起点为2021 年10 月6 日，犹他模型起点较7.2℃模型早了30 d。抚州地区，0～7.2℃模型、7.2℃模型有效低温起点为2021 年12 月1 日，犹他模型起点为2021 年11 月8 日，犹他模型起点较7.2℃模型早了23 d。

    结果表明，两个地区的3 种估算模型统计的有效低温累积量均呈上升变化，葫芦岛地区0～7.2℃模型和犹他模型上升变化相似，且数值差异不显著，7.2℃模型统计的有效低温累积量增加速度较其他两种模型快，全过程显著高于其他两种模型；
    抚州地区0～7.2℃模型和7.2℃模型上升变化相似，数值差距不显著，犹他模型累积速率高于其他两种模型（图1）。

    图1 不同模型有效低温累积量的比较(a)葫芦岛市数据，(b)抚州市数据Fig.1 The comparison of effective accumulation of chilling units among different models(a)Huludao data,(b)Fuzhou data

    3.2 樱桃需冷量

    3.2.1 葫芦岛地区需冷量

    萌芽结果（图2）显示，总体萌芽率增长符合采样批次越晚，萌芽率越高的规律。其中，除了明珠，其余品种采集的第一批次样品在第一次统计时间（2022年1 月5 日）萌芽率均为0 左右；
    美早萌芽时间最晚，通过对第4 批采集样品的培养才初步萌发。以萌芽率50%为休眠结束判断标准进行解除休眠日期估算，解除时间点从早到晚结果为：明珠（2021 年12 月14 日）、红灯（2021 年12 月20 日）、佳红（2021 年12 月22日）、美国大红（2021年12月28日）、美早（2022年1月1 日）、砂蜜豆（2022 年1 月6 日），最早解除休眠的明珠与最晚解除休眠的砂蜜豆相差了22 d。

    图2 葫芦岛地区甜樱桃萌芽率Fig.2 The germination rate of sweet cherry in Huludao city

    需冷量值结果（表2）显示，葫芦岛地区栽培樱桃品种间需冷量差距较大，不同模型间也存在差异。其中，美国大红需冷量值最高，红灯需冷量值最低，3 种模型中，需冷量大小变化趋势相同；
    7.2℃模型估算绝对值最大，0～7.2℃模型估算绝对值最小。分别计算6个品种在3 种模型下统计值的变异系数，结果显示：明珠变异系数为38%、红灯变异系数为42%、佳红变异系数为44%、美国大红变异系数为51%、美早变异系数为54%、砂蜜豆变异系数为56%，3 种模型估算需冷量值间，明珠需冷量值离散程度最低，砂蜜豆离散程度最高。

    表2 不同模型估算的葫芦岛甜樱桃需冷量Table 2 Chilling requirements of sweet cherries estimated by different models in Huludao

    3.2.2 抚州地区需冷量

    抚州地区进行了4 个甜樱桃品种需冷量估算，萌芽结果（图3）显示，总体萌芽率增长符合采样批次越晚，萌芽率越高的规律，明珠萌芽率采样批次略有波动。其中，除了明珠、美早两个品种，其余品种采集的第一批次样品在第一次统计时间（2022 年1 月28 日）萌芽率均为0左右；
    4个品种萌芽间距较小，第二批采集样品萌芽率都在50%以上。以萌芽率50%为休眠结束判断标准进行解除休眠日期估算，解除时间点从早到晚结果为：砂蜜豆（2021 年12 月15 日）、美早（2021 年12 月20 日）、佳红（2021 年12 月28 日）、明珠（2022年1月3日）。

    图3 抚州地区甜樱桃萌芽率Fig.3 The germination rate of sweet cherry in Fuzhou city

    结果（表3）显示，抚州地区所估算甜樱桃品种间需冷量差距较小，不同模型间也存在差异。其中，明珠需冷量值最高，砂蜜豆需冷量值最低，3 种模型保持相同的变化；
    犹他模型估算值绝对值最大，0～7.2℃估算值绝对值最小；
    分别计算4 个品种在3 种模型下的统计值的变异系数，结果显示：明珠变异系数为32%、佳红变异系数为38%、美早变异系数为48%、砂蜜豆变异系数为60%，3 种模型估算需冷量值间，明珠需冷量值离散程度最低，砂蜜豆离散程度最高。

    表3 不同模型估算的抚州甜樱桃需冷量Table 3 Chilling requirements of sweet cherries estimated by different models in Fuzhou

    3.2.3 两个地区相同品种需冷量差异

    对比两个地区3种模型评价下的4个相同品种估算结果（图4），结果显示每个品种在不同地区所估算的需冷量值均有差异，整体呈现葫芦岛地区栽培品种需冷量大于抚州地区；
    休眠解除日期对比没有明显的规律，其中葫芦岛地区栽培的佳红、明珠两个品种休眠解除日期早于抚州，剩余品种休眠解除日期晚于抚州。对比不同模型的估算结果，数值差距最大的是7.2℃模型，其估算值均是葫芦岛地区品种大于抚州地区，差距最大的品种砂蜜豆两地估算值差达1 113 h，差距最小的品种是明珠，差值为382 h；
    0～7.2℃模型各品种估算结果差距较7.2℃模型小，差值最大的品种是砂蜜豆，其值为344 h，差值最小的明珠，差值为33 h；
    犹他模型各品种间差距最小，抚州地区的明珠需冷量估算值高于葫芦岛地区，其余品种依旧低于葫芦岛地区，差值最大的品种为砂蜜豆，差值为303 C.U。

    图4 同品种甜樱桃在不同地区需冷量对比Fig.4 Comparison of Chilling requirements of the same variety of sweet cherries in different regions

    甜樱桃由于其果型较大、色泽艳丽、风味优美、食用价值和观赏价值较高[10]，且适栽地区广，适应能力强，栽培效益高，近30 年来甜樱桃产业发展迅猛，世界栽培面积和产量都在与日俱增[11]。在甜樱桃产业飞速发展的当下，开展需冷量研究是把握甜樱桃生物学特性规律的关键一步。需冷量不足会导致落叶果树无法正常解除内休眠，引起果树生长发育迟缓，花器官畸形或者败育[12-13]，影响果品质量。有研究报道，上海地区由于其冬季气温高于甜樱桃主栽地区冬季温度3.1～6.8℃左右，引种的甜樱桃在上海地区栽培时出现了花器官发育不正常，进一步影响到开花坐果[2]；
    高华君在对长江中下游地区甜樱桃坐果异常原因研究中发现，有效低温累积不足是影响坐果的重要原因[14]。而需冷量研究是以需冷量估算准确性高为前提的，由于缺乏对落叶果树休眠的生理生态进程了解，目前对需冷量值的确定只能采用物候模型估算，这使得落叶果树需冷量估算值与实际值可能存在着较大误差，为解决这一问题，只有通过应用不同模型对目标树种、品种进行估算。刘聪利[15]应用7.2℃模型、0～7.2℃模型和犹他模型对11 个甜樱桃品种进行需冷量的估算分析后认为，0～7.2℃模型更为适宜作为甜樱桃的需冷量评价；
    Alburquerque[16]等为判断甜樱桃是否能在海平面650 m 左右正常度过休眠，完成生长进程，通过犹他模型和动力学模型对西班牙东南部的7 个甜樱桃品种进行需冷量评价。本文试验结果显示，3 种模型的有效低温累积过程存在差异，葫芦岛地区的有效低温累积起点3 种模型均早于抚州地区，累积速率快，两地区7.2℃模型估算数值差距最大，导致这一现象的原因可能是葫芦岛地区1 月份的温度基本保持全天处于0℃以下。从各模型估算值的离散程度来看，不同模型估算结果还是具有较大差异，采用7.2℃模型估算可能不适宜用于甜樱桃需冷量地区间差异比较，犹他模型更符合樱桃需冷量的实际情况，更适宜用于地区间差异比较，甜樱桃适宜需冷量估算模型尚需结合不同栽培区域进一步研究。由于需冷量估算不仅受限于不同品种和模型，不同地区的生态环境差异也是重要原因，在讨论和探究树种最适需冷量估算模型时，应该以地区为基础，本文采用7.2℃模型、0～7.2℃模型和犹他模型进行两个地区甜樱桃需冷量的估算，通过同一品种在不同地区间需冷量估算值的对比也佐证了这一点。

    同树种或品种的落叶果树需冷量是否因栽培地区生态气候不同而有所差异，前人研究有不同的观点。陈晓丹[17]以64 个不同地区的甜樱桃品种为材料，进行需冷量评价，认为地理位置不是影响甜樱桃需冷量的因素；
    李文贵[18]在研究四川不同地区的‘90-4-33’桃需冷量时发现，3个地区的相同品种桃需冷量值有一定的差值，这与本文通过对比两个地区相同品种甜樱桃需冷量结论相似。不同地理位置的生态环境差异影响基因的表达，调节休眠进程，使得同品种甜樱桃在不同地区需冷量的存在差异，其中起主导作用的环境因子与休眠进程的生理基础尚需进一步探索。

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