不同防霜?jiǎng)?duì)寧夏灌區(qū)桃花抵御霜凍的效果研究

劉兆宇　張曉煜　南學(xué)軍　胡宏遠(yuǎn)

摘要：為篩選適用于寧夏灌區(qū)桃樹(shù)花期防霜試劑，以5～6年生“秦王”桃樹(shù)為試材，于大蕾期分別噴施清水（CK）、“天達(dá)2116”、“碧護(hù)”、“植符”，兩日后帶枝采回水培，并于人工模擬低溫霜凍試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行-4℃低溫處理，測(cè)定相應(yīng)的生理指標(biāo)。結(jié)果顯示，

噴施防霜?jiǎng)┛梢栽鰪?qiáng)-4℃低溫逆境處理桃花的抗氧化酶活性，減輕膜脂過(guò)氧化，增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力，從而減輕低溫造成的傷害。幾種防霜?jiǎng)┑男Ч来螢椤疤爝_(dá)2116”>“碧護(hù)”>“植符”?！疤爝_(dá)2116”在預(yù)防寧夏灌區(qū)桃樹(shù)花期霜凍上作用顯著，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：桃樹(shù);花期;低溫脅迫;防霜試劑;生理指標(biāo);寧夏

中圖分類(lèi)號(hào)：S662.101：S482.99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）04-0131-05

Abstract In order to screen out the anti-frost reagents applied to the peach tree in flowering period in Ningxia Yellow River irrigation region， the 5～6-year-old Qinwang peach trees in bloom period were used as test materials and treated by spraying water， Tianda 2116， Bihu and Zhifu， respectively. After two days， the treated branches were harvested and hydroponically cultured in a simulated low-temperature frost test chamber at -4℃. After the low-temperature treatment， the corresponding physiological indexes were determined. The results showed that spraying anti-frost reagents could reduce the harm of -4℃?low temperature to peach flowers through enhancing the activity of antioxidant enzymes， reducing membrane lipid peroxidation and increasing osmotic adjustment substances to enhance the osmotic adjustment ability. The effects of the tested anti-frost reagents showed as Tianda 2116 > Bihu > Zhifu. Among them， Tianda 2116 played a significant role in preventing frost on peach tree in flowering period in Ningxia irrigation area， so it was worthy of popularization and application.

Keywords Peach tree; Flowering period; Low temperature stress; Anti-frost reagent; Physiological index; Ningxia

桃產(chǎn)業(yè)在國(guó)家農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、脫貧攻堅(jiān)中發(fā)揮著重要作用。但桃生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地會(huì)遭受一些自然災(zāi)害，近年來(lái)頻發(fā)的春季晚霜凍害對(duì)桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成了嚴(yán)重威脅，引起眾多研究者的關(guān)注[1，2]。

為減輕霜凍給農(nóng)業(yè)造成的災(zāi)害，人們一直在探索并總結(jié)了許多有效方法，主要分為三類(lèi)：物理防霜、化學(xué)防霜、工程防霜。物理防霜是通過(guò)隔絕能量傳導(dǎo)和對(duì)流減少能量損失或通過(guò)能量交換達(dá)到防霜的目的，主要有熏煙法、加熱法、防霜風(fēng)機(jī)空氣擾動(dòng)法等，簡(jiǎn)便、實(shí)用。工程防霜是通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用人工設(shè)施達(dá)到防霜目的，主要有冷空氣疏導(dǎo)防霜工程、防霜火墻等，優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣、應(yīng)急速度快、整體性好，但目前在我國(guó)的應(yīng)用還處于萌芽期[3]。化學(xué)防霜主要為噴施增強(qiáng)樹(shù)勢(shì)、推遲物候期、祛除冰核細(xì)菌的化學(xué)試劑。研究發(fā)現(xiàn)，防霜試劑對(duì)葡萄赤霞珠的幼葉、杏花、小麥、櫻桃花有良好效果[4-8]，可減輕梨幼果過(guò)氧化[9]，也可有效祛除冰核細(xì)菌以預(yù)防霜凍[10，11]。

然而物理防霜和工程防霜在實(shí)際應(yīng)用中具有一定局限性，如物理熏煙不環(huán)保，易發(fā)生火災(zāi)，且對(duì)于平流霜凍效果較差;工程防霜對(duì)于輻射霜凍效果較差，且成本較高，多適用于大規(guī)模農(nóng)場(chǎng)?；瘜W(xué)防霜不僅不受霜凍類(lèi)型的影響，而且價(jià)格低廉，操作方便，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因此化學(xué)防霜試劑的推廣應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

寧夏灌區(qū)桃樹(shù)每年約4月10日開(kāi)花，正值霜凍高發(fā)期，如何降低霜凍危害對(duì)于該地區(qū)桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。但目前有關(guān)該地區(qū)桃樹(shù)花期化學(xué)防霜的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，故本研究選用“天達(dá)2116”、“碧護(hù)”、“植符”三種防霜試劑，比較其對(duì)提高寧夏灌區(qū)桃花抗霜凍的效果，以期為寧夏灌區(qū)桃樹(shù)花期防霜凍提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年4月在寧夏回族自治區(qū)銀川市永寧縣望洪鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)地段海拔1 100 m，年平均氣溫9.6℃，≥10℃積溫3 427.1 ℃·d，年降水量177.2 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 893 h，年平均相對(duì)濕度65%，全年無(wú)霜期167 d。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為灰漠土，占地1 hm2，株行距3 m×4 m，樹(shù)體整形方式為Y型，常規(guī)管理。

試驗(yàn)桃樹(shù)品種為“秦王”，挑選樹(shù)勢(shì)、營(yíng)養(yǎng)狀況一致的5～6年生樹(shù)，于4月15日大蕾期分別噴施防霜?jiǎng)疤爝_(dá)2116”、“碧護(hù)”、“植符”的1 000倍稀釋液，以噴清水為對(duì)照，每個(gè)處理30棵樹(shù)。于4月17日從東、西、南、北四個(gè)方位挑選樹(shù)冠中部長(zhǎng)勢(shì)基本一致的大蕾期短果枝，每個(gè)方向約采4枝，每棵樹(shù)共取15枝左右花枝，混合后插入水培缸中盡快帶回實(shí)驗(yàn)室，并立即進(jìn)行低溫模擬人工霜凍處理。

1.2 低溫處理

試驗(yàn)儀器采用中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院開(kāi)發(fā)的以PID調(diào)節(jié)方式控溫的MSX-2F型模擬霜箱系統(tǒng)。

將培養(yǎng)的桃樹(shù)枝條連同水培缸置于霜凍模擬試驗(yàn)箱中，箱溫（15℃）按圖1所示程序降溫至-4℃，保持2 h，之后以每小時(shí)4℃持續(xù)升溫至4℃，隨機(jī)取樣，測(cè)定其抗低溫相關(guān)生理指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法測(cè)定[12];SOD、POD、CAT均采用南京建成試劑盒測(cè)定（貨號(hào)分別為A001-1、A084-3-1、A007-1）;MDA測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[12];游離脯氨酸測(cè)定采用磺基水楊酸浸提-酸性茚三酮顯色法[12];可溶性蛋白測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)染色法[12];可溶性糖測(cè)定采用蒽酮比色法[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行預(yù)處理和作圖。采用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析顯著水平為α=0.05。

利用隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)防霜效果。首先將噴施不同防霜?jiǎng)┨幚淼拿總€(gè)抗逆指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，然后進(jìn)行分類(lèi)，與抗寒性呈正相關(guān)的指標(biāo)，如脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量及抗氧化酶活性，采用公式（1）計(jì)算隸屬度;而與抗寒性呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)，如MDA含量、電導(dǎo)率，采用公式（2）計(jì)算隸屬度。

式中：Zij表示第i種防霜?jiǎng)┙?jīng)過(guò)處理后第j項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度;Xij表示第i種防霜?jiǎng)┙?jīng)過(guò)處理后第j項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定值;Xmax表示所有參試材料中第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值;Xmin表示所有參試材料中第j項(xiàng)指標(biāo)的最小值。將每種防霜?jiǎng)┨幚淼母黜?xiàng)指標(biāo)隸屬度值累加并計(jì)算平均值，值越大，綜合抗逆性越強(qiáng)，說(shuō)明防霜?jiǎng)┰接行А?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 不同防霜?jiǎng)┨幚淼奶一ㄊ軆銮闆r

低溫處理之前，“秦王”桃花的含水量較高，外觀鮮嫩，花瓣周?chē)鸁o(wú)褐變現(xiàn)象;經(jīng)過(guò)人工霜凍試驗(yàn)箱處理8 h再放置室溫1 h后觀測(cè)，部分花瓣周?chē)拾岛谏?。處理間比較，對(duì)照組花瓣周?chē)肿兟始s為40%，噴施“天達(dá)2116”的花瓣周?chē)肿兟始s為10%，噴施“碧護(hù)”的花瓣周?chē)肿兟始s為15%，噴施“植符”的花瓣周?chē)肿兟始s為20%。

2.2 不同防霜試劑處理對(duì)桃花相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量的影響

植物在逆境下活性物質(zhì)會(huì)大量積累，細(xì)胞膜透性改變，導(dǎo)致電導(dǎo)率升高。如圖2所示，噴施三種防霜?jiǎng)┨幚淼南鄬?duì)電導(dǎo)率均與清水對(duì)照有顯著差異，但三種防霜?jiǎng)┨幚碇g無(wú)顯著差異。噴施“天達(dá)2116”的相對(duì)電導(dǎo)率最低，比對(duì)照降低14.41%;其次為噴施“碧護(hù)”的，相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照降低12.53%;噴施“植符”比對(duì)照降低10.05%。噴施三種防霜?jiǎng)┚袦p輕膜結(jié)構(gòu)受破壞程度的效果。

丙二醛是膜脂過(guò)氧化最終產(chǎn)物之一，隨逆境脅迫增強(qiáng)而升高。對(duì)照桃花遭受低溫脅迫后丙二醛含量升高達(dá)7.3 μmol/gFW，噴施“天達(dá)2116”、“植符”處理與對(duì)照無(wú)顯著差異，但噴施“碧護(hù)”相對(duì)于對(duì)照丙二醛含量顯著降低18.1%（圖2）。

2.3 不同防霜試劑處理對(duì)桃花SOD、POD、CAT活性的影響

植物遭受逆境后活性氧含量升高，相應(yīng)會(huì)促進(jìn)各抗氧化酶（SOD、POD、CAT）協(xié)調(diào)作用以清除活性氧，減輕其對(duì)細(xì)胞的傷害。由圖2可以看出，低溫逆境下，噴施“天達(dá)2116”、“碧護(hù)”、“植符”處理的SOD含量均顯著高于對(duì)照，分別是對(duì)照的1.57倍、1.45倍和1.68倍，其中“植符”與“天達(dá)2116”無(wú)顯著性差異，但“植符”均值較高。

噴施防霜?jiǎng)┨幚淼腜OD活性均高于對(duì)照，其中“碧護(hù)”處理與對(duì)照間差異顯著，其POD活性是對(duì)照的1.1倍，而其余兩處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異。噴施“天達(dá)2116”處理的CAT活性顯著高于其他處理，是對(duì)照的1.84倍;其他兩組防霜?jiǎng)┨幚砼c對(duì)照的CAT活性無(wú)顯著差異。

2.4 不同防霜試劑處理對(duì)桃花可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸含量的影響

低溫逆境后，噴施三種防霜?jiǎng)┑奶幚砜扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴呛烤@著高于對(duì)照（圖4）。噴施“植符”處理的可溶性蛋白含量最高，是對(duì)照的1.43倍，且顯著高于其他兩種處理;噴施“天達(dá)2116”和“碧護(hù)”處理的可溶性蛋白含量分別是對(duì)照的1.26、1.21倍，兩者間無(wú)顯著差異?？扇苄蕴呛縿t以噴布“碧護(hù)”處理的最高，顯著高于其他處理，是對(duì)照的1.36倍;其次為噴布“天達(dá)2116”和“植符”處理，可溶性糖含量分別是對(duì)照的1.29倍和1.26倍，兩者間差異不顯著。

游離脯氨酸是一種植物中廣泛存在的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，遭受逆境脅迫后植物可通過(guò)提高游離脯氨酸含量進(jìn)而增加細(xì)胞液濃度達(dá)到保護(hù)細(xì)胞的作用[12]。低溫逆境下，噴布三種防霜試劑桃花體內(nèi)的游離脯氨酸含量間無(wú)顯著差異，但均顯著高于對(duì)照，其中噴布“天達(dá)2116”處理的脯氨酸含量最高，是對(duì)照的1.73倍。

2.5 應(yīng)用不同防霜試劑的桃花抗霜凍效果評(píng)價(jià)

三種防霜試劑作用機(jī)理不同，噴布后桃花的抗霜凍效果也存在差異，隸屬度均值由高到低依次是“天達(dá)2116”、“碧護(hù)”和“植符”（表1）。

3 討論

植物在遭受低溫逆境時(shí)，生物膜透性發(fā)生變化，電解質(zhì)滲透率增加，而丙二醛作為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，其含量也隨之升高。與對(duì)照相比，噴施三種防霜試劑均可降低相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量，其中，三種防霜?jiǎng)┨幚淼南鄬?duì)電導(dǎo)率均顯著低于對(duì)照，以“天達(dá)2116”處理的最低;噴施“碧護(hù)”處理的丙二醛含量顯著低于對(duì)照，說(shuō)明該防霜?jiǎng)┠苡行p輕桃花細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，保護(hù)膜完整性，減少電解質(zhì)外滲，從而提高桃花的抗冷性。

正常條件下，植物體內(nèi)活性氧的積累與清除處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)遭受逆境時(shí)活性氧積累，從而催化抗氧化酶。SOD是清理活性氧的重要酶類(lèi)[14]，POD通過(guò)轉(zhuǎn)化植物體內(nèi)的碳水化合物成為木質(zhì)素來(lái)增強(qiáng)抵御逆境的能力[15]，CAT也是一種重要的活性氧清除劑，屬于關(guān)鍵的生物防御酶[16]。噴施“碧護(hù)”的SOD、POD顯著高于對(duì)照，但對(duì)于CAT無(wú)顯著性差異，噴施“天達(dá)2116”的SOD、CAT顯著高于對(duì)照，但對(duì)于POD無(wú)顯著差異，噴施“植符”僅SOD顯著高于對(duì)照?？赡芤?yàn)槿N試劑成分不同、作用時(shí)間有差異，所以防御機(jī)理有差別，導(dǎo)致抵御霜凍逆境的途徑不同。

可溶性蛋白、可溶性糖是植物體內(nèi)廣泛分布的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)?？扇苄缘鞍子H水性較強(qiáng)，是植物逆境下的保護(hù)物質(zhì);當(dāng)植物遭受低溫逆境時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量可溶性糖從而調(diào)節(jié)滲透平衡[17，18]。噴施三種防霜試劑的桃花可溶性蛋白、可溶性糖含量均顯著高于對(duì)照，其中，噴施“植符”的可溶性蛋白含量顯著高于其他處理，而噴施“碧護(hù)”的可溶性糖含量顯著高于其他處理，這可能與不同防霜?jiǎng)┑乃巹┏煞趾头烙鶛C(jī)理有關(guān)。

游離脯氨酸的抗性作用是通過(guò)調(diào)節(jié)和維護(hù)結(jié)構(gòu)融凍后原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，增加蛋白質(zhì)的可溶性實(shí)現(xiàn)的[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在低溫處理下，噴施三種防霜試劑的桃花脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照，三者間無(wú)顯著差異。

利用隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)三種防霜試劑對(duì)桃花抵御霜凍的效果，三者的綜合隸屬度為“天達(dá)2116”>“碧護(hù)”>“植符”，表明“天達(dá)2116”對(duì)桃花防霜的效果最好。自然霜凍是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，不僅受溫度高低和持續(xù)時(shí)間的影響，也受光照等條件影響[20]，今后需進(jìn)一步優(yōu)化人工模擬霜凍過(guò)程以增加相關(guān)因子。

4 結(jié)論

綜合分析發(fā)現(xiàn)，在以每小時(shí)2℃的速度降溫到-4℃并持續(xù)2 h、然后以每小時(shí)4℃升溫到4℃的人工模擬霜凍條件下，噴施防霜試劑可以減輕桃花的霜凍逆境，三種防霜?jiǎng)┑木C合效果為“天達(dá)2116”>“碧護(hù)”>“植符”，因此在寧夏灌區(qū)預(yù)防桃樹(shù)花期霜凍的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)優(yōu)先考慮“天達(dá)2116”。

參 考 文 獻(xiàn)：

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