不同防寒措施对甜樱桃越冬保护效果评价

王秀梅，张 云，朱甜甜，刘 康

(1.新疆农业大学，乌鲁木齐 830052；2.新疆林业科学院，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

【研究意义】甜樱桃(Cerasusavium(L.)Moench)，又名欧洲甜樱桃，属温带落叶果树，是蔷薇科李亚科樱属的乔木果树，主要分布在我国东三省、云南、四川、甘肃、陕西等地[1]。甜樱桃具有很高的经济价值，近年来，新疆喀什、石河子、伊犁等地区甜樱桃的种植面积逐年增加，而甜樱桃具有喜温，不耐寒的特点，导致甜樱桃幼树在新疆冬季露地栽培很容易发生冻害，因此，研究甜樱桃的越冬能力及有效的防寒措施，对其产业健康发展具有实际意义。【前人研究进展】目前甜樱桃的研究多存在于抗寒种质的筛选[2-3]，引种栽培适应性及区划[4-5]、生物学特性[6-7]以及果实的贮藏[8]等。【本研究切入点】不同防寒措施对生理指标的影响及保护效果的研究较少。对甜樱桃幼树进行8种防寒措施，通过采集枝条测定抗寒相关生理指标，探明不同防寒措施对露地栽培甜樱桃幼树的半致死温度及越冬防护能力。【拟解决的关键问题】研究不同防寒措施下，甜樱桃生理指标含量的变化，并通过主成分分析、聚类分析对防护效果进行综合评价，筛选出最佳防寒措施，对甜樱桃在新疆伊犁地区露地栽培越冬提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于新疆伊犁特克斯县呼吉尔图蒙古乡呼吉尔特村千亩樱桃示范园内进行，该园地处N43°13′0″，E81°49′59″。特克斯县位于逆温带，属温带大陆性气候，年均气温5.3℃，无霜期118 d，年降水量375 mm，日照2 791 h，冬暖夏凉，气候适中。土壤类型属耕作栗钙土，耕作层有机质含量3.4%～5.4%，全氮0.188%～0.575%，碱解氮110.9～220 mg/kg，速效磷10～48 mg/kg， pH值6.5～7.5，土壤耕层结构良好。

供试材料选自2年生甜樱桃移栽苗，树体大小、主干粗细、生长状况基本相同，由陕西引进，甜樱桃品种为美早，砧木为吉塞拉，授粉品种为伊犁当地栽植的酸樱桃，株行距为2 m×5 m，2015年4月下旬移栽，管理水平良好。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

于2015年11月6～8日对2年生甜樱桃的树主干采取以下8种防寒措施，①石灰水：石灰1 kg+水4～9 kg；②涂白剂：采用石硫合剂0.5 kg+石灰3 kg+食盐0.5 kg+水10 kg(先将石灰加水熟化，搅匀，再加入水、石硫合剂、盐)；③塑料薄膜：用剪刀将塑料薄膜剪裁成合适大小(从地面树基部到树主干分支点高度)进行双层包裹，不露出树皮，用尼龙扎带进行捆绑结实；④毛毡：用毛毡从树基部到树主干分支点高度进行双层包裹；⑤草帘：用草帘从树基部到树主干分支点高度进行双层包裹；⑥培土：用铁锹在树基部培土(土堆直径50～80 cm，高30～50 cm)；⑦培土+草帘：用铁锹在树基部培土，并用草帘从树基部到树主干分支点高度进行双层包裹；⑧培土+毛毡：用铁锹在树基部培土，并用毛毡从树基部到树主干分支点高度进行双层包裹；通过以上处理组合，以“清水”CK为对照，每种处理30株，随机区组设计。

在越冬休眠期间，分别于休眠前期2016年1月17日、休眠中期1月27日、休眠后期2月17日三个时间点随机采取1年生休眠枝条，每个处理剪取10根，石蜡封口，聚乙烯薄膜包裹，做好标记密封装好带回实验室，用于测定电导率的枝条带回实验室后，剪去顶部5 cm，用自来水清洗干净，再用蒸馏水冲洗3遍，用滤纸吸干水分，立即测定，试验数据均为3次重复测定的平均值，用于其他生理指标测定的枝条置于(-83℃-68±15)℃低温冰箱中保存。

1.2.2 测定指标

温度观测：利用LASCAR electronics温度自动记录仪，于2015年12月～2016年2月对样地内气温进行观测记录，每隔2 h观测记录一次，计算每日的最高、最低和平均气温。

枝条电解质渗透率及半致死温度的测定：参照梁莉等[9]处理方法。

枝条萌芽率测定：采用恢复生长法[10]。

电导率的测定采用相对电导法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法；脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮显色法；丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法[11]。

1.3 数据处理

试验数据采用EXCEL2013进行整理，用统计软件SPSS20.0进行显著性分析以及对各抗寒指标进行主成分分析，用Origin 7.0进行方程回归分析。

2 结果与分析

2.1 采样地环境温度

采样地2015年12月～2016年2月期间气温显示，12月最低气温出现在12月13日左右，为-18℃，月平均温度为-5.58℃；经历前期低温后，于1月17日第一次采样，当日最低气温为-6℃；1月气温逐渐下降，直至最低气温达-22℃，期间在1月22日出现持续4 d -20℃低温，于1月27日进行第二次采样，当天最低气温为-10℃；2月上旬气温缓中有降，后期缓慢上升的趋势，在2月12日出现最低气温-23℃，于2月17日进行第三次采样，当日最低温度为-13℃，此后气温持续回升，最高低温出现在2月25日12℃，月平均气温回升到-4.48℃。表1

表1 采样地环境温度
Table 1 Sampling ambient temperature

月份Month试验日最高气温Dailymaximumtemperature(℃)试验日最低气温Dailyminimumtemperature(℃)月最高温度Monthlymaximumtemperature(℃)月最低温度Monthlyminimumtemperature(℃)月平均温度Monthlymeantemperature(℃)12月Dec．//9-18-558翌年1月NextJan．-1-62-105-22-615翌年2月NextFeb．-2-1312-23-484

2.2 不同防寒措施处理甜樱桃电导率的变化

研究表明，各防寒措施处理甜樱桃枝条电导率变化趋势相同，随着气温的降低电导率逐渐升高。在1月17日时，各处理的甜樱桃枝条电导率显著低于CK，均低于50%，说明除CK外，各处理甜樱桃枝条细胞膜均未受损(P<0.01)；到1月27日时各处理的甜樱桃枝条电导率明显增高，但增加幅度不同，培土+草帘、培土两种处理下，电导率变化量明显低于其他各处理(P<0.01)，分别为38.30%、40.84%，其余处理的电解质渗出均达到50%以上，说明在经历本月持续4 d -20℃低温及本月最低温-22℃时，细胞膜受损加重；2月17日时，各处理电导率增加幅度不大，仅培土+草帘处理下电导率低于50%，为46.25%。表2

2.3不同防寒措施处理甜樱桃半致死温度比较

研究表明，越冬过程中，各防寒措施处理甜樱桃枝条的半致死温度在-16.64～-23.20℃，耐低温能力由强到弱依次为：培土+草帘<培土<培土+毛毡<毛毡<草帘<塑料薄膜<涂白剂<石灰水

表2 不同防寒措施处理甜樱桃枝条电导率变化
Table 2 Under different cold-proof measures treatment dormant branches change electrolyte leakage rate of sweet cherry(%)

处理Treatment采样时间 Samplingtime2016-01-172016-01-272016-02-17CK5016±010Aa6740±034Aa6778±082Aa石灰水Limewater4729±015Bb6308±063Bb6341±040Bb涂白剂Whitepaint4670±012Bb5900±066Cc6023±086CDc塑料薄膜Plasticmembrane3822±039Cc5804±026CDc6224±053BCb培土+草帘Earthup+Strawscreens2864±013Ef3830±042Ff4625±042Ff毛毡Feltpad3764±024Cc5781±020CDc5847±025DEcd草帘Strawscreens3639±019Dd5643±032DEd5790±051DEd培土Earthup2932±011Ee4084±036Fe5093±037Ff培土+毛毡Earthup+Feltpad3670±021Dd5542±059Ed5600±091Ee

注：同行数据后不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: after the data of different capital letters indicate significant differences(P<0.01)，different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05)

表3 不同防寒措施处理甜樱桃半致死温度比较
Table 3 Comparison of half-lethal temperature of sweet cherry treated with different cold-proof measures

处理Treatment拟合方程Fittingequation半致死温度LT50(℃)拟合度R2CKY=93599/(1+205976e-0320t)-16640990石灰水LimewaterY=88703/(1+129027e-0283t)-17170997涂白剂WhitepaintY=91667/(1+107446e-0250t)-18710986塑料薄膜PlasticmembraneY=88274/(1+215378e-0284t)-18920995培土+草帘Earthup+StrawscreensY=92897/(1+238512e-0236t)-23200969毛毡FeltpadY=88380/(1+78607e-0227t)-19230989草帘StrawscreensY=86032/(1+70913e-0223t)-19110986培土EarthupY=97001/(1+155772e-0226t)-22340978培土+毛毡Earthup+FeltpadY=91068/(1+101740e-0230t)-20100992

2.4不同防寒措施处理甜樱桃可溶性糖含量的变化

研究表明，可溶性糖含量变化出现两种趋势，石灰水、塑料薄膜、CK处理下随着气温的降低枝条可溶性糖含量呈先升后降的趋势，而培土+草帘、培土、培土+毛毡、草帘、毛毡、涂白剂处理却逐渐上升；在1月27日，经历本月-22℃最低温后，各处理间可溶性糖含量增加各异，仅石灰水、塑料薄膜、CK达到最大值，在2月17日，又一次经历低温-23℃后，培土+草帘、培土、培土+毛毡、草帘、毛毡、涂白剂处理可溶性糖达到最大值，其中培土+草帘处理极显著高于培土、培土+毛毡、草帘、毛毡、涂白剂处理(P<0.01)。表4

2.5不同防寒措施处理甜樱桃脯氨酸含量变化

研究表明，涂白剂、石灰水、CK处理下随着气温的降低枝条脯氨酸含量逐渐降低，而培土+草帘、培土、草帘、培土+毛毡、毛毡、塑料薄膜处理下呈先增后降的趋势；在1月17日，涂白剂、石灰水、CK处理的脯氨酸含量达到最大值均在41 μg/g左右；1月27日，经历本月最低气温-22℃后，培土+草帘、培土、草帘、培土+毛毡、毛毡、塑料薄膜处理下脯氨酸含量达到最大值，而涂白剂、石灰水、CK处理呈下降趋势，其中培土+草帘处理明显高于培土、草帘、培土+毛毡、毛毡、塑料薄膜处理(P<0.01)，又一次经历低温-23℃后，在2月17日，各防寒措施处理下甜樱桃枝条的脯氨酸含量都略有下降，在培土+草帘与培土的防护下，枝条脯氨酸含量最高，两者差异不显著(P>0.05)。表5

2.6不同防寒措施处理甜樱桃丙二醛含量变化

研究表明，不同防寒措施处理甜樱桃枝条丙二醛含量呈上升的趋势，且在2月17日经历最低气温-23℃后达到最大值。各处理间丙二醛含量均明显低于CK(P<0.01)，其中培土+草帘与培土处理下，丙二醛含量变化量最小，但两者与草帘、培土+毛毡间差异不显著(P>0.05)，与毛毡、塑料薄膜、石灰水、CK之间呈极显著差异(P<0.01)。表6

表4 不同防寒措施处理对甜樱桃枝条可溶性糖含量变化
Table 4 Changes of soluble sugar content of sweet cherry branches under different cold-proof measures treatments(%)

处理Treatment采样时间Samplingtime2016-01-172016-01-272016-02-17CK365±018Bc556±038Cd431±045Eh石灰水Limewater507±081Bbc917±089BCc897±083Df涂白剂Whitepaint602±030Bb774±042Ccd923±009Def塑料薄膜Plasticmembrane366±022Bc689±072Ccd638±084Eg培土+草帘Earthup+Strawscreens1203±085Aa1541±113Aa2252±023Aa毛毡Feltpad368±016Bc653±175Ccd1064±077CDde草帘Strawscreens623±121Bb735±047Ccd1201±003Cd培土Earthup679±004Bb1320±114Aab1788±004Bb培土+毛毡Earthup+Feltpad558±111Bbc1226±037ABb1603±031Bc

注：同行数据后不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note: after the data of different capital letters indicate significant differences(P<0.01)，different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05), the same as below

表5 不同防寒措施处理甜樱桃枝条脯氨酸含量变化
Table 5 Changes of proline content in sweet cherry branches under different cold-proof measures treatments (μg/g)

处理Treatment采样时间Samplingtime2016-01-172016-01-272016-02-17CK4028±030Ab3465±039Ef3021±042Ef石灰水Limewater4128±041Ab3714±036De3246±072De涂白剂Whitepaint4242±037Aa3758±049De3386±026De塑料薄膜Plasticmembrane3779±046Bc5521±107Cd4572±059ABCbc培土+草帘Earthup+Strawscreens2094±061Eg6537±066Aa4792±050Aa毛毡Feltpad3572±030Bd5715±045BCc4358±059Cd草帘Strawscreens3040±060Ce5793±048Bbc4525±061BCbcd培土Earthup2766±063Df5949±037Bb4650±053ABab培土+毛毡Earthup+Feltpad3121±080Ce5747±142BCc4453±052BCcd

表6 不同防寒措施处理甜樱桃枝条丙二醛含量变化
Table 6 Changes of MDA content in sweet cherry branches treated with different cold-proof measures(μmol/g)

处理Treatment采样时间Samplingtime2016-01-172016-01-272016-02-17CK1308±084Aa2158±019Aa5975±012Aa石灰水Limewater1282±033Aa1764±064ABb4002±048BCb涂白剂Whitepaint1143±161Bab1691±067BCb3149±180CDc塑料薄膜Plasticmembrane1286±072Aa1615±236BCbc4061±679BCb培土+草帘Earthup+Strawscreens821±108Bc1095±078De1833±013Ed毛毡Feltpad1121±040ABab1333±068BCDcde4803±151Bb草帘Strawscreens893±072Bbc1272±118CDde2593±391DEcd培土Earthup878±083Bbc1244±096CDde2019±035DEd培土+毛毡Earthup+Feltpad1144±074ABab1455±007BCDbcd2516±125DEcd

2.7 不同防寒措施处理甜樱桃萌芽率的变化

研究表明，随着气温的下降，枝条萌芽率逐渐降低，各处理在1月17日时采集的枝条萌芽率均在60%以上，无明显差异，到1月27日时由于受到本月持续4 d -20℃低温及最低温-22℃的影响，各处理间萌芽率均有所降低，其中CK的萌芽率为44.44%，而其余处理枝条的萌芽率均显著高于CK(P<0.05)，其中，培土+草帘处理下萌芽率最高为85%，高于CK近两倍左右，其次培土为83.20%，2月17日时，受到最低气温-23℃的影响，各处理萌芽率均略有下降。表7

表7 不同防寒措施处理甜樱桃枝条萌芽率变化
Table 7 Germination rate of sweet cherry under different cold-proof measures treatments(%)

处理Treatment采样时间Samplingtime2016-01-172016-01-272016-02-17CK6667±667Ad4444±801Bc4389±1218Bc石灰水Limewater7167±601Abcd6444±222Bb5476±238ABbc涂白剂Whitepaint6944±278Acd6778±111Aab5595±974ABbc塑料薄膜Plasticmembrane7667±509Aabcd7167±601Aab6500±500ABabc培土+草帘Earthup+Strawscreens9167±833Aa8500±764Aa8333±833Aa毛毡Feltpad8302±166Aabcd7381±496Aab6444±222ABabc草帘Strawscreens8611±735Aabc7381±496Aab5794±483ABbc培土Earthup8857±595Aab8320±420Aa8267±067Aa培土+毛毡Earthup+Feltpad8000±000Aabcd7714±286Aab6944±278ABab

2.8不同防寒措施处理甜樱桃越冬保护效果评价

2.8.1 不同防寒措施处理甜樱桃与各抗寒指标的相关性

不同防寒措施处理甜樱桃与各抗寒指标的相关性分析表明，电导率与丙二醛呈显著的正相关，而与恢复生长率呈显著的负相关，与脯氨酸存在一定的正相关但不显著，与可溶性糖相关性不大；恢复生长率与丙二醛呈显著的负相关，与可溶性糖和脯氨酸存在一定的正相关，表明电导率值越大，丙二醛含量越多，恢复生长率越低，这与不同防寒措施后所测抗寒指标含量变化趋势相吻合。表8

表8 不同处理甜樱桃与各抗寒指标的相关系数矩阵
Table 8 The correlation coefficient matrix of different treatment of sweet cherries and cold indexes

指标Indicator电导率Relativeconductivity可溶性糖含量Solublesugarscontent脯氨酸含量Prolineconcent丙二醛含量MDAconcent恢复生长率Recoveringgrowth电导率Penetratingrateofelectrolyte1可溶性糖含量Solublesugarscontent00061脯氨酸含量Prolineconcent01860371丙二醛含量MDAconcent0672∗∗-0005-01561恢复生长率Recoveringgrowth-0842∗∗03020154-0721∗∗1

注：**在0.01水平上显著相关

Note：**Significant correlation at 0.01 level

2.8.2 各抗寒指标主成分

对露地栽培的甜樱桃在不同防寒措施处理下，对1年生休眠枝条在越冬期测定的各个抗寒指标进行主成分分析，结果表明，以特征值>1作为参考值，确定主成分个数为2。其中第1主成分主要描述抗寒指标中恢复生长率、丙二醛含量、电导率，其贡献率达50.46%；第2主成分主要包括可溶性糖含量、脯氨酸含量，贡献率达28.499%，累积贡献率达78.959%，这2个主成分已经对大多数数据给了充分的概括，因此，这五个抗寒指标对甜樱桃越冬能力评价均有重要作用，较其负荷量大小依次为：恢复生长率>电导率>丙二醛含量>脯氨酸含量>可溶性糖含量。表9

表9 抗寒指标的主成分负荷量，贡献率及累计贡献率
Table 9 Principal component load, contribution rate and cumulative contribution rate of cold resistance index

主成分Component特征根Eigenvalue电导率Relativeconductivity可溶性糖含量Solublesugarscontent脯氨酸含量Prolineconcent丙二醛含量MDAconcent恢复生长率Recoveringgrowth贡献率Contributionrate(%)累计贡献率Cumulativecontributionrate(%)125230893-0221-0130862-0958504650462142503307840830073008284997895930714-0140559-05120330107142859324440262-0206-0147017303780158524798491500750178-0047-0047001701981509100

2.8.3 各防寒措施处理对甜樱桃防护效果分类

将不同防寒措施处理甜樱桃5个指标鉴定结果进行聚类分析，结果表明，根据聚类分析结果，可将8种防寒措施处理下甜樱桃的越冬防护效果分为较好、一般、较差Ⅲ类，第Ⅰ类防护效果较好，为培土+草帘、培土，第Ⅱ类防护效果，为草帘、培土+毛毡，第Ⅲ类防护效果较差，为毛毡、塑料薄膜、涂白剂、石灰水。图1

图1 各防寒措施处理下甜樱桃抗寒指标聚类图
Fig.1 Cluster diagram of cold resistance index of sweet cherry under different cold-proof measures treatments

3 讨 论

3.1不同防寒措施处理对甜樱桃幼树电导率、丙二醛含量及半致死温度的影响

由于植物的细胞质膜是细胞与环境之间的界面，是冻害过程中最敏感的部位，相对电导率的渗出多少，常反映质膜在低温下受伤的严重程度，丙二醛是膜脂过氧化产物[12]；LT50则直接反映植物对温度的临界点，当温度低于LT50，组织水将迅速结冰，导致冻害发生[13]；在试验中，电导率、丙二醛含量、半致死温度均与越冬性和防护效果呈负相关；随着气温的降低，CK的电导率、丙二醛含量最高，半致死温度为-16.64℃，石灰水、涂白剂、塑料薄膜的防护下甜樱桃枝条电导率、丙二醛含量仅次于CK，半致死温度在-18℃左右，表明幼树在无防寒措施或防寒措施较薄弱时，幼树的半致死温度均低于环境温度，出现明显冻害，从而无法安全越冬；而在培土+草帘、培土措施的防护下，电导率、丙二醛含量最低，半致死温度分别为-23.20和-22.34℃，可知在两者的防护下可以抵御当地的低温，结合对当年甜樱桃幼树在田间实际越冬表现，这两种措施虽有轻微冻害情况的发生，但随着后期温度的升高，树体自身恢复能力，使冻害略有缓解[14]。

3.2不同防寒措施处理对甜樱桃幼树脯氨酸、可溶性糖含量的影响

脯氨酸、可溶性糖是重要的渗透调节物质，在很多研究中表明与抗寒性密切相关[15-16]；但也有学者认为可溶性糖的积累与抗寒性并无直接关系[17]；试验中，脯氨酸含量和可溶性糖含量与对甜樱桃幼树的越冬性和防护效果普遍呈正相关，但当遭遇低温时，渗透调节物质的积累具有暂时性和有限性，并不能完全维持整个生理过程，与崔国文[18]研究相一致。在1月17日，CK、石灰水、涂白剂处理下脯氨酸含量较其他处理过早的达到最大值，而在1月27日，CK、石灰水、塑料薄膜处理下可溶性糖含量也出现了最大值；说明在甜樱桃幼树无防寒措施下和防护能力不足的状态下，遭遇低温时，糖分和脯氨酸含量过早的达到积累的极限，以至于后期再遭遇更低温度时只能消耗体内已积累的能量。而培土+草帘、培土两种处理，在甜樱桃遭受同样的低温后，可溶性糖、脯氨酸含量积累的最多且持续时间长，表明两者对甜樱桃幼树在越冬过程中防护效果最好。

3.3不同防寒措施处理对甜樱桃幼树枝条萌芽率的影响

枝条萌芽率是通过恢复生长试验来观察的，在遭受冻害后，枝条萌芽率是评价树木受冻害或能否存活的最直观方法。这种方法已被前人在杏[19]、桃[20]、以及观赏地被植物[21]等不同植物的研究中得到运用。试验中，各防寒措施处理下甜樱桃枝条萌芽率在当年冬季呈逐渐下降趋势，且经受临界温度冻害后，各防寒措施处理中培土+草帘、培土的枝条萌芽较高，依然保持在80%以上；培土+毛毡、塑料薄膜、毛毡处理下萌芽率保持在60%以上；草帘、涂白剂、石灰水、CK处理下萌芽率较低，其中CK最低达43.89%，表明甜樱桃幼树在无防寒措施的保护下，枝条受冻严重，枝条萌芽率小于50%，而在培土+草帘、培土防寒措施的保护下，可有效减轻冻害的发生。

综合各抗寒生理指标变化，结合恢复生长率、半致死温度结果，筛选出甜樱桃幼树期防寒措施为培土+草帘、培土，从保温材料来看，草帘子各草秆之间具疏松多孔的结构，透气性比毛毡和塑料薄膜强，且导热系数比毛毡小[22]，保温能力最强，加上培土可保护树基部减少冻害，两者结合对甜樱桃幼树起到了很好的保护作用；从材料价格来看，毛毡比草帘贵，但效果却不如前者，可见防护效果的好坏与材料价格并无直接关系。但随着树龄及树体长势的增加，幼树抗寒能力逐步增强，最经济、简单有效的防寒措施，有待进一步验证。

4 结 论

4.1 恢复生长率等5个指标可作为判断甜樱桃幼树越冬情况的依据；在防寒措施下: 培土+草帘、培土防护下的半致死温度分别为-23.20和-22.34℃，石灰水等6种措施的半致死温度在-17～-20℃左右；无防寒措施的防护下，甜樱桃幼树耐最低温为-16.64℃，无法在特克斯地区安全越冬。

4.2 不同的防寒措施的防护下对甜樱桃幼树抗寒生理指标影响较大，综合分析，各防寒措施处理防护效果分为Ⅲ类，依次为培土+草帘、培土>草帘、培土+毛毡>毛毡、塑料薄膜、涂白剂、石灰水；根据当地气温，推荐在越冬前使用培土+草帘、培土防寒措施来防护。

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