甘肃成县核桃种质资源晚霜冻害调查*

王一峰，赵淑玲，王让军，王明霞，胡继周，郭兴贵，朱福民

（1 陇南师范高等专科学校农林技术学院，甘肃成县742500）（2 成县核桃科技服务中心）（3 甘肃兴丰农林有限责任公司）

核桃作为甘肃省成县的支柱产业，在当地农业产业结构调整及生态农业建设中发挥了重要作用，生产规模日渐扩大。但是，同其他果树一样，核桃容易遭受不同程度的低温伤害，尤其是北方普遍存在的晚霜冻害。近几年，成县晚霜冻害发生频繁，且较为严重[1]，主要发生在4 月上中旬，此时正值大多数核桃品种开花期，对低温敏感性较强，温度低至2 ℃便会引起花芽、叶片受冻脱落，低于0 ℃直接造成幼茎、花芽、幼果等幼嫩组织冻坏、冻死，造成核桃大幅度减产[2]。随着全球气温变暖，近年来春季气温普遍升高，导致核桃萌芽期提前，增加了遭受晚霜冻害的风险[3]。因此，调查和鉴定不同核桃种质资源对晚霜冻害的抗性表现，筛选对晚霜冻害抗性较强的种质资源进行育种，选育并推广抗晚霜冻的优良核桃品种，对核桃产业的健康发展具有重要的支撑作用[4]。

2018 年4 月，甘肃省成县发生了几年不遇的严重晚霜冻害，4 月7 日夜间最低气温降到了-3 ℃。晚霜冻害发生后，本课题组于4 月9—11 日对成县城关镇大路沟国家核桃品种示范园，枣沟核桃种植园、观光园及白马寺核桃良种繁育基地等核桃生产基地所栽培的30 份核桃种质资源受晚霜冻害的情况进行了田间调查鉴定，调查了不同核桃种质资源的顶芽和侧芽萌发情况，计算其萌发率。同时以1年生结果母枝为调查对象，对不同种质资源的1 年生结果母枝、新梢、复叶等不同组织器官的受冻害情况作了观察和现场解剖，计算不同组织器官的冻害指数，并根据各组织器官的冻害指数划分了核桃的冻害等级，以期为成县利用抗晚霜或避晚霜种质资源选育抗晚霜冻核桃品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省南部成县城关镇，地势以川坝和丘陵为主，海拔900～1 000 m，土壤肥沃。属大陆性季风气候，四季分明，年平均气温12.1 ℃，极端最低气温-15.0 ℃，极端最高气温37.3 ℃，无霜期205 d，平均年降水量620 mm，其中5—9 月降水量470.9 mm，占全年降水量的76.0%。另外，成县春季气温回升快，时有寒潮降温影响，伴有西北大风，偶有倒春寒，终霜期的迟早变化较大。

1.2 试验材料

以成县城关镇的大路沟国家核桃品种示范园，枣沟核桃种植园、观光园及白马寺核桃良种繁育基地等核桃生产基地所栽培的30 份核桃种质资源作为试验材料，所有材料为5～8 年生的成龄核桃树，且各生产基地管理水平基本一致。

1.3 调查方法

于2018 年晚霜冻害发生后的第3～5 d（4 月9—11 日）在成县城关镇大路沟国家核桃品种示范园，枣沟核桃种植园、观光园及白马寺核桃良种繁育基地对成县种植的30 份核桃种质的抗寒性进行田间调查与鉴定。每个地点每个品种（系）按不同方位（东、西、南、北、中）随机调查5 株树，每株树在不同方位按三角形选择3 个1 年生结果母枝作为调查单位，对所选调查单株的1 年生结果母枝、新梢、复叶等器官的受冻程度进行观察和现场解剖，同时调查1 年生结果母枝上顶芽萌发率及侧芽萌发率。

1.3.1 结果母枝冻害调查

调查单位结果母枝冻害程度用于调查结果母枝冻害等级，其调查方法是：从被调查1 年生枝条顶端向下用刀割开表皮，观察木质部和韧皮部的颜色，褐化发黑视为受冻，白色视为未受冻；再根据受冻茎段长度占枝条总长度的比率确定冻害等级：全未受冻为0 级，1/3 受冻为1 级，2/3 受冻为2 级，全部受冻为3 级。

1.3.2 当年生新梢冻害调查

调查单位结果母枝上当年生展叶期新梢冻害程度用于调查该结果母枝上当年生展叶期新梢冻害等级，其调查方法是：观察当年生展叶期新梢的颜色，绿色、饱满视为未受冻；黑色、发软视为受冻。再根据受冻幼茎长度占幼茎总长度的比率确定冻害等级：全未受冻为0 级，1/3 受冻为1 级，2/3受冻为2 级，全部受冻为3 级。

1.3.3 复叶冻害调查

调查单位结果母枝上当年生复叶冻害程度用于调查该母枝上核桃叶片冻害等级，其调查方法是：观察叶片的颜色，绿色、鲜嫩视为未受冻；黑色、发软或卷曲视为受冻。再根据复叶上受冻小叶数占小叶总数的比率确定冻害等级，全未受冻为0级，1/3 受冻为1 级，2/3 受冻为2 级，全部受冻为3 级。

1.3.4 核桃冻害分级

根据各器官的冻害分级标准计算它们的冻害指数，每品种（系）各器官的冻害指数取5 株树的平均值。

参照张剑侠[5]对葡萄冻害的分级方法，略作修改，根据调查各品种（系）不同器官的冻害指数将核桃受冻害程度划分为4 个等级，见表1。

表1 核桃冻害分级标准

2 结果与分析

2.1 成县地方核桃品种（系）的抗晚霜冻表现

从表2 可以看出，‘陇南755’、B0802-8、Y1001、Y1102、Y1201 为抗晚霜冻型，‘陇南15’、Y1101 为不抗晚霜冻型，B0803-5、B0803-9、‘陇林29’为极不抗晚霜冻型。

从顶芽和侧芽的萌发率来看，成县核桃地方品种（系）萌芽期普遍较早，4 月初顶芽全部萌发，侧芽萌发率也较高，其中，‘陇南755’侧芽萌发率66.67%，且新梢和复叶的冻害指数均较低，表明‘陇南755’对晚霜冻害有较强的抗性，属于抗晚霜冻型。B0802-8、Y1001 侧芽萌发率较低，表明萌芽较晚，属于避晚霜冻型。‘陇南15’、B0803-5、B0803-9、Y1101、‘陇林29’萌芽较早，且各组织冻害指数较高，属于不抗或极不抗晚霜冻型（表2）。

表2 成县核桃地方品种（系）抗晚霜冻害表现

2.2 成县引种国内品种的抗晚霜冻表现

对成县近几年从国内引种的12 个核桃品种的抗晚霜冻表现进行调查，从表3 可知，除‘辽核4号’和‘辽核7 号’表现为抗晚霜冻外，其他品种全部表现为不抗晚霜冻害，其中，‘香玲’‘元林’‘中林1 号’‘丰辉’‘寒丰’‘辽核2 号’表现为极不抗晚霜冻害。

从顶芽和侧芽的萌发率来看，所引种的国内核桃品种在成县萌芽期均较早，所调查品种在4 月初顶芽全部萌发，侧芽萌芽率也偏高，萌芽率最高的是‘丰辉’和‘中林1 号’，萌芽率最低的为‘鲁林29’和‘辽核7 号’。从复叶和新梢的冻害指数来看，引进国内核桃品种的冻害指数普遍偏高，除‘辽核4 号’‘辽核7 号’冻害指数较低，属于抗晚霜冻品种外，其他品种的复叶冻害指数均大于50%，属于不抗晚霜冻品种（表3）。

表3 成县引种国内核桃品种抗晚霜冻害表现

2.3 成县其他核桃种质的抗晚霜冻表现

对成县近几年引进的国外6 个普通核桃品种、1 种黑核桃及1 种美国长山核桃的抗晚霜冻表现进行了调查，由表4 可知，日本品种中‘福岛2 号’表现为不抗晚霜冻型，而‘清香’表现为抗晚霜冻型；美国品种‘强特勒’‘土莱尔’‘维纳’及‘美国819’全部表现为抗晚霜冻型，其中‘强特勒’达到了高抗水平；核桃属的‘美国黑核桃’及山核桃属的‘美国长山核桃’皆对晚霜冻害表现出了高抗性。

从顶芽和侧芽的萌发率来看，日本核桃品种在成县萌芽较早，‘清香’受冻害指数较低，属于抗晚霜冻型；而美国核桃品种中，‘强特勒’和‘土莱尔’在成县萌芽较晚，能够避开晚霜冻害，属于避晚霜冻型，‘维纳’和‘美国819’萌芽较早，但冻害指数较低，属于抗晚霜冻型；‘美国黑核桃’在成县萌芽较晚，能够避开晚霜冻害，属于避晚霜冻型；‘美国长山核桃’在成县萌芽较早，在4 月初已经全部萌芽，但是受晚霜冻害较轻，属于抗晚霜冻型（表4）。

表4 成县其他核桃品种抗晚霜冻害表现

3 讨论与结论

3.1 核桃晚霜冻害评价标准的建立

晚霜冻害是指植物在生长期遭到0 ℃或0 ℃以下的低温天气，引起植物幼嫩组织遭受伤害的现象[6]，是危害果树的一种重要的自然灾害，已成为限制核桃产业发展的关键因素[7]。晚霜冻害发于早春，此时正值核桃幼茎萌发期和花芽形成期，此时核桃组织器官幼嫩，对低温较为敏感，晚霜冻害会引起核桃幼茎及嫩芽冻伤坏死，对当年产量造成严重影响。而且，核桃是多年生果树，一旦受冻将影响几年乃至终生的产量，比其他作物的损失更严重。对核桃抗寒性的研究，多集中于冬季核桃休眠期的抗寒性鉴定与评价[8-12]，且多是采用抗寒性生理生化指标的测定，间接地评价核桃的抗寒性，对核桃晚霜冻害抗性的田间鉴定与评价的报道不多，且多集中于冻害发生后的冻害程度调查及预防补救措施研究[13-18]，同时对核桃晚霜冻害调查也缺乏统一的冻害分级标准。本研究对现有的核桃晚霜冻害调查方法做了改进，根据晚霜冻害发生后综合核桃不同组织器官的受冻害程度，制定了核桃冻害分级标准，规范了各组织器官的冻害调查方法，统一了标准，增强了核桃晚霜冻害调查方法的可操作性。

3.2 核桃抗晚霜种质资源利用研究

不同核桃品种，由于原产地不同会在品种之间形成内在种质的差异，造成不同核桃种质之间抗寒性的差异[19]，有研究表明，核桃属不同种类、不同种质间的物候期存在较大差异，‘维纳’‘土莱尔’和‘强特勒’等物候期较晚的核桃品种可以避免晚霜冻害[20]。因此，利用这些差异，充分挖掘和利用更多的抗寒资源和避晚霜冻资源，选育出能抗晚霜冻或避晚霜冻的优良核桃品种，可以有效防止晚霜冻害。另外，研究发现，抗寒性在植物中存在超亲遗传现象，利用2 个抗晚霜冻的品种作亲本杂交，会大大提高获得极抗晚霜冻害杂种的几率[21]。因此，利用对晚霜冻害有不同抗性的核桃种质进行杂交，培育高抗晚霜冻害的核桃优良品种，是有效防止晚霜冻害的另一条重要途径。

本研究结果表明，成县核桃种质资源抗晚霜冻的能力和类型存在差异性，既存在抗晚霜冻的种质资源，也存在避晚霜冻的种质资源。其中，国外核桃品种‘强特勒’‘土莱尔’‘美国黑核桃’等种质萌芽较晚，能够避开晚霜冻害，且对病虫害的抗性较强，但是普遍存在坚果较小、果壳较厚且不光滑、出仁率低等不足；成县核桃地方品种多是当地育种机构和科研人员根据早实、个大、壳薄、丰产等育种目标选育的优良品种（系），但是普遍萌芽较早，容易遭受晚霜冻害。因此，可以用成县当地丰产的核桃品种作亲本，与国外核桃品种中萌芽较晚或对晚霜冻害抗性较强的品种杂交，有望获得抗（或避）晚霜冻害的优良核桃品种。另外，本研究发现，部分核桃品种在晚霜冻害发生后，顶花芽虽然受冻，但侧芽萌芽较晚，并未受冻，且在萌发后形成花芽替顶花芽结果，减缓了由于雌花芽受冻造成的损失。因此，在晚霜冻害发生后，剪去受冻枝条，促进侧芽萌发，可有效降低当年的经济损失。