王 帆,張蓓蓓,暢博奇,石曉鑫,史勇峰,劉雅慧,季 蘭
(1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,太谷030800)(2 晉中市太谷區(qū)氣象局)
榛子,又名榛樹(shù),屬樺木科(Betulaceae)榛屬(Corylus)植物[1],是重要的木本糧油作物。平歐雜種榛是由平榛(Corylus heterophyllaFisch.)和歐榛(Corylus avellanaL.)種間雜交選育出的新品種(系),具有高產(chǎn)、抗寒、耐瘠薄、果仁風(fēng)味佳等優(yōu)良特性,是我國(guó)退耕還林的優(yōu)選樹(shù)種。截至2020年,我國(guó)大果榛子栽培面積在9.67 萬(wàn)hm2左右[2],榛子產(chǎn)業(yè)具有良好的發(fā)展前景。
近幾年,山西省大規(guī)模引進(jìn)了平歐雜種榛樹(shù)進(jìn)行栽植,栽培面積已達(dá)1 333.3 hm2[3]。雜種榛樹(shù)常會(huì)發(fā)生不同程度的抽條現(xiàn)象。抽條又稱(chēng)凍旱、生理干旱,表現(xiàn)為越冬期樹(shù)體供水失衡,枝干失水皺縮,最終干枯死亡的現(xiàn)象[4]。蘋(píng)果、核桃、杏、梨、櫻桃、黑穗醋栗、扁桃、葡萄等果樹(shù)都有發(fā)生,尤以幼樹(shù)較為嚴(yán)重。平歐雜種榛在越冬期抗寒能力強(qiáng),但抗低溫干旱能力較弱,抽條較嚴(yán)重,發(fā)生范圍較廣。遼寧、北京、山西等地區(qū)的雜種榛樹(shù)都存在不同程度的抽條現(xiàn)象。輕度抽條會(huì)導(dǎo)致部分1 年生枝抽干失活,重度抽條則使整株榛樹(shù)抽干致死,嚴(yán)重影響了榛子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
抽條常發(fā)生于冬春交際時(shí)期。平歐雜種榛為淺根性樹(shù)種,根系集中分布在0~50 cm 土層[5],雜種榛樹(shù)開(kāi)花期早,樹(shù)液流動(dòng)較早,因而在早春易發(fā)生抽條現(xiàn)象。抽條發(fā)生的直接原因是枝條過(guò)度失水,當(dāng)平歐雜種榛枝條的含水量低于臨界含水量(30%~35%)時(shí),極易發(fā)生抽條[6]。
據(jù)研究,中國(guó)北方地區(qū)的果樹(shù)在越冬期常常有一個(gè)枝條失水的敏感期。北京地區(qū)平歐雜種榛的枝條失水集中在2 月上旬至下旬,枝條含水量在2 月下旬降到最低[6]。趙擎宇[7]研究發(fā)現(xiàn),懸鈴木含水量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),2014 年4 個(gè)物種的懸鈴木(美桐、英桐、法桐和速生法桐)枝條失水主要集中在2 月19 日至3 月1 日之間。汪海艦等[8]研究得出,2018—2019 年在保定地區(qū),構(gòu)樹(shù)、錦帶花、榆樹(shù)和金鐘花休眠期枝條失水主要集中在1 月30日至2 月19 日。劉長(zhǎng)永等[9]也有相似的試驗(yàn)結(jié)果。梁志等[10]得出2 月上旬至中旬是吐魯番地區(qū)甜櫻桃枝條發(fā)生抽條的關(guān)鍵時(shí)期。
確定果樹(shù)的失水關(guān)鍵期即抽條敏感期具有重要的實(shí)踐意義。在失水關(guān)鍵期之前及時(shí)噴施抗抽條的試劑,將有效地降低果樹(shù)的抽條指數(shù)。王鑫等[4]研究發(fā)現(xiàn),在甘肅省河西地區(qū),2 月上旬和3 月中旬噴施2 次液態(tài)地膜可以有效降低梨幼樹(shù)的抽條指數(shù)。李春牛[11]在遼寧省彰武縣對(duì)雜種榛抽條的防護(hù)劑進(jìn)行篩選后發(fā)現(xiàn),在2 月下旬噴施高脂膜并于3月上旬補(bǔ)噴的防治效果最佳。因此確定各地雜種榛的抽條敏感期極為重要。但目前對(duì)于平歐雜種榛抽條時(shí)期的確定尚不明確,尚未見(jiàn)到有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的系統(tǒng)研究。
我們?cè)?020—2021 年的越冬期,對(duì)6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)1 年生枝進(jìn)行動(dòng)態(tài)取樣,2021 年4 月對(duì)樣枝進(jìn)行水培處理,并測(cè)定了這些枝條含水量等生理指標(biāo),以期初步確定6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)1 年生枝抽條的生理敏感期,為適時(shí)地對(duì)榛樹(shù)噴施抗抽條防護(hù)劑,以及實(shí)施樹(shù)體適時(shí)補(bǔ)水等其他抗抽條措施提供參考依據(jù)。
山西農(nóng)業(yè)大學(xué)榛種質(zhì)資源圃栽植有平歐雜種榛樹(shù)58 個(gè)品種(系)。資源圃地處山西省晉中市太谷區(qū),東經(jīng)112°28′,北緯37°12′,海拔800 m。年平均氣溫9.8 ℃,2020 年極端最高氣溫37.7 ℃,極端最低氣溫-19.6 ℃,年降水量539.2 mm,無(wú)霜期176 d。土壤為沙壤土,土壤pH 值為7.54,灌溉條件良好。
試驗(yàn)材料取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)榛種質(zhì)資源圃,分別為82-7、達(dá)維、85-73、遼榛2 號(hào)、遼榛8 號(hào)、83-50。
2020 年12 月31 日、2021 年1 月12 日、2021年2 月2 日、2021 年2 月23 日、2021 年3 月8 日、2021 年3 月23 日各取樣1 次,每株樹(shù)剪取外圍中部長(zhǎng)約15 cm 的健康1 年生枝20 個(gè)(東、南、西、北、中各4 個(gè)),其中10 個(gè)立即用濕鋸末填充,塑料薄膜包裹,放入0 ℃冷庫(kù)中保存,用于測(cè)定水培萌芽率;另10 個(gè)用自封袋封口后放入-20 ℃的冷庫(kù)中保存,用于測(cè)定生理指標(biāo)。單株小區(qū),3 次重復(fù)。
(1)田間調(diào)查。2021 年4 月中旬調(diào)查資源圃取樣的6 個(gè)品種(系)榛樹(shù)抽條情況,1 年生枝抽條級(jí)別判定標(biāo)準(zhǔn)參考李春牛[11]的方法:0 級(jí),1 年生枝全部萌發(fā);1 級(jí),1 年生枝3/4 以上萌發(fā);2 級(jí),1 年生枝1/2~3/4(含1/2)萌發(fā);3 級(jí),1 年生枝1/4~1/2(含1/4)萌發(fā);4 級(jí),1 年生枝1/4 以下萌發(fā)。
(2)枝條含水量。剪取1 年生枝放入干燥的培養(yǎng)皿中,稱(chēng)取枝條鮮重(M1)。稱(chēng)好的枝條放入烘箱中,在105 ℃殺青30 min,在90 ℃烘6 h 至恒重,冷卻后稱(chēng)枝條干重(M2)。
(3)枝條水培萌芽率。參照李春牛等[6]的方法,4 月上旬從冷庫(kù)中取出1 年生枝,小心除去外包裹薄膜及鋸末,在23 ℃的溫室里水培約25 d,每日分別于7:00、14:00、21:00 換水,水培結(jié)束后調(diào)查萌芽率。
(4)枝條可溶性糖含量、電導(dǎo)率和脯氨酸含量。參考薛俊宏[12]的方法,可溶性糖含量采用硫酸蒽酮比色法測(cè)定,電導(dǎo)率使用DDS-307 型電導(dǎo)率儀測(cè)定,脯氨酸含量采用磺基水楊酸比色法測(cè)定。
(5)氣象數(shù)據(jù)的收集及處理??諝鉂穸?、土壤濕度由試驗(yàn)地Watch Dog 2000 Series 小型氣象站2900ET 記錄,使用SpecWare 9.0 軟件采集數(shù)據(jù)。空氣溫度、土壤溫度、風(fēng)速由山西省晉中市太谷區(qū)氣象局提供。
使用Excel 作折線圖。使用SAS8e 對(duì)1 年生枝的生理指標(biāo)與試驗(yàn)樹(shù)的抽條指數(shù)作相關(guān)分析。
6 個(gè)平歐雜種榛樹(shù)體田間抽條情況為:82-7、達(dá)維、85-73 均未發(fā)生抽條,遼榛8 號(hào)、83-50、遼榛2 號(hào)抽條指數(shù)均較高,分別為65.39%、76.52%和64.91%,抗抽條能力較弱。
2.2.1 枝條含水量
6 個(gè)雜種榛品種(系)不同取樣時(shí)期1 年生枝含水量的變化趨勢(shì)如圖1。在2021 年1 月12 日至2 月2 日,6 個(gè)品種(系)1 年生枝的含水量都有明顯下降。其中,83-50 和遼榛8 號(hào)下降幅度最大,分別從42.99%、41.70%降至37.52%、36.59%。2月2 日之后,83-50 的1 年生枝已不能復(fù)水,枝條含水量直線下降,直至抽條干枯;其余5 個(gè)品種(系)的枝條含水量有逐漸恢復(fù)的趨勢(shì),但遼榛8 號(hào)和遼榛2 號(hào)枝條的復(fù)水程度明顯低于其他3 個(gè)抗抽條能力強(qiáng)的品種(系)。因此,在晉中市太谷區(qū),雜種榛越冬期失水很可能主要集中在1 月12 日至2 月2日。
圖1 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)越冬期不同時(shí)間取樣的1年生枝含水量的變化
2.2.2 枝條水培萌芽率
6 個(gè)雜種榛品種(系)不同取樣時(shí)期1 年生枝水培萌芽率變化趨勢(shì)如圖2。12 月31 日取樣的1年生枝萌芽率均較高,達(dá)維和82-7 分別高達(dá)98.23%、93.88%。1 月12 日取樣的枝萌芽率有所降低。2 月2 日,遼榛8 號(hào)、83-50、遼榛2 號(hào)的萌芽率急劇下降,分別從83.57%、85.16%、86.21%驟降至46.39%、46.41%、52.76%;82-7、85-73 和達(dá)維的1 年生枝萌芽率變化幅度較小,且3 個(gè)品種(系)的萌芽率在整個(gè)越冬期均保持在80%以上。由此可知,枝條萌芽率劇烈降低的時(shí)期是1 月12日至2 月2 日。
圖2 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)越冬期不同時(shí)間取樣的1年生枝水培萌芽率的變化
2.2.3 枝條可溶性糖含量
從圖3 可以看出,6 個(gè)雜種榛品種(系)1 年生枝越冬期可溶性糖含量變化波動(dòng)較大。1 月12 日85-73 和達(dá)維可溶性糖含量相對(duì)較高,分別達(dá)2.42%和2.11%;83-50 在3 月的變化波動(dòng)較大,3 月8日可溶性糖含量高達(dá)2.74%,又在3 月下旬迅速下降至1.53%。遼榛8 號(hào)前期除1 月12 日明顯下降外,其他時(shí)期變化不大,但在3 月下旬迅速下降至最低。
圖3 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)越冬期不同時(shí)間取樣的1年生枝可溶性糖含量的變化
2.2.4 枝條電導(dǎo)率
從圖4 可以看出,6 個(gè)雜種榛品種(系)1 年生枝的電導(dǎo)率在越冬期具有一定的變化特點(diǎn)。2020年12 月下旬電導(dǎo)率較低,從2020 年12 月31 日至2021 年1 月12 日,電導(dǎo)率迅速升高,隨后又逐漸下降。在2 月2 日以后,雜種榛各品種(系)1 年生枝電導(dǎo)率均有不同程度的升高,其中,83-50、遼榛2 號(hào)和遼榛8 號(hào)升高最為明顯,遼榛2 號(hào)在2月23 日的電導(dǎo)率高達(dá)77.58%;83-50 在2 月23 日的電導(dǎo)率為71.52%;而82-7、85-73 和達(dá)維在越冬期的電導(dǎo)率相對(duì)較低。
圖4 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)越冬期不同時(shí)間取樣的1年生枝電導(dǎo)率的變化
2.2.5 枝條脯氨酸含量
從圖5 可得,在整個(gè)越冬期,82-7 的1 年生枝脯氨酸含量均為最高,82-7 在6 個(gè)品種(系)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗抽條能力。其他5 個(gè)品種(系)脯氨酸含量相差不大。
圖5 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)越冬期不同時(shí)間取樣的1年生枝脯氨酸含量的變化
從表1 可以看出,雜種榛1 年生枝水培萌芽率與抽條指數(shù)在2 月2 日、2 月23 日均達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)。這表明,2 月2 日和2 月23 日的萌芽率越低,抽條指數(shù)越高,抽條越嚴(yán)重。萌芽率是衡量平歐雜種榛1 年生枝抽條嚴(yán)重程度的直接指標(biāo)。
表1 6 個(gè)平歐雜種榛品種(系)生理指標(biāo)與抽條指數(shù)的相關(guān)系數(shù)
2021 年1 月12 日和2021 年2 月2 日枝條含水量與榛樹(shù)抽條指數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān),即枝條含水量越低,抽條指數(shù)越高,說(shuō)明這2 個(gè)時(shí)期的枝條含水量顯著影響榛樹(shù)的抽條程度。含水量是確定敏感期的重要參考指標(biāo)(表1)。
2020 年12 月31 日和2021 年1 月12 日枝條電導(dǎo)率與抽條指數(shù)的相關(guān)性均達(dá)顯著水平,2021 年2月2 日枝條電導(dǎo)率與抽條指數(shù)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。說(shuō)明1 年生枝電導(dǎo)率越高,抽條指數(shù)越高。電導(dǎo)率也是確定敏感期的重要參考指標(biāo)(表1)。
2.4.1 氣溫和地溫
從圖6-A 可以看出,榛種質(zhì)資源圃所在地太谷2021 年1 月7 日氣溫最低,為-19.6 ℃。1 月12 日至2 月2 日期間,日最高氣溫在0 ℃以上,日最高氣溫與日最低氣溫的溫差逐漸增大,1 月29 日溫差高達(dá)21.4 ℃。較大的溫差使榛樹(shù)地上部的蒸騰量加大,枝條水分散失較多。
圖6 試驗(yàn)地2021 年1—3 月氣溫和地溫的變化
1 月8 日整個(gè)榛種質(zhì)資源圃0~40 cm 土層處于凍結(jié)狀態(tài),圃地土壤深20 cm 處溫度最低,為-2.8 ℃(圖6-B),根系吸水困難,難以向地上部運(yùn)輸水分,導(dǎo)致枝條失水。從2 月19 日開(kāi)始,土壤溫度逐漸上升,榛樹(shù)根系恢復(fù)吸水活力,枝條含水量上升,出現(xiàn)復(fù)水現(xiàn)象。上述結(jié)果表明,枝條失水時(shí)間在1 月12 日至2 月2 日,與圃地氣溫和地溫關(guān)系較密切,較大的日溫差和較低的土壤溫度是導(dǎo)致枝條急劇失水的主要原因之一。
2.4.2 濕度和風(fēng)速
從圖7-A 可以看出,太谷1 月12 日至2 月2日有27 d 日空氣相對(duì)濕度在50%以下,1 月28 日至2 月6 日空氣相對(duì)濕度連續(xù)低于30%,2 月2 日的日最低空氣相對(duì)濕度僅8.6%,僅有3 d 的日空氣相對(duì)濕度超過(guò)了50%??諝鉂穸鹊某掷m(xù)降低,使枝條中的水分極易通過(guò)皮孔擴(kuò)散到空氣中。
圖7 試驗(yàn)地2021 年1—3 月空氣相對(duì)濕度、土壤濕度和風(fēng)速的變化
從圖7-B 可以看出,1 月12 日至2 月2 日資源圃深20 cm 處平均土壤濕度僅0~2%,土壤中的低含水量使得根系吸水困難,無(wú)法傳輸水分至地上部,故枝條容易干枯抽條。
從圖7-C 可以看出,1 月5 日至2 月6 日大風(fēng)天數(shù)較多,有13 d 在4 級(jí)以上(4 級(jí)風(fēng)力最大為7.9 m/s),1 月27 日最大風(fēng)速已達(dá)6 級(jí)強(qiáng)風(fēng),為11.9 m/s。持續(xù)的大風(fēng)天氣,圃地空氣濕度和土壤濕度較低,枝條含水量下降,造成抽條。
枝條的水分含量與果樹(shù)越冬抽條有密切關(guān)系。李春牛等[6]指出,平歐雜種榛的抽條是由于冬春時(shí)期枝條含水量降低至臨界含水量以下,枝條不能復(fù)水造成的結(jié)果。梁鎖興等[13]表示,抗抽條能力強(qiáng)的品種枝條含水量高,且在早春(2 月下旬至3 月上旬)表現(xiàn)出“下降-上升”的趨勢(shì),而不抗抽條的品種含水量則呈現(xiàn)一直下降的趨勢(shì)。由此推斷:榛樹(shù)抽條敏感期往往就是榛樹(shù)枝條的失水關(guān)鍵期。
李春牛[11]于2010 年發(fā)現(xiàn)北京市昌平區(qū)的平歐雜種榛的抽條敏感期為2 月7—23 日,張頎[14]和薛俊宏[12]分別于2012 年和2014 年初步測(cè)定山西省晉中市太谷區(qū)雜種榛的抽條敏感期在1 月下旬。該測(cè)定結(jié)果與同一試驗(yàn)地張頎[14]、薛俊宏[12]的測(cè)定結(jié)果接近。同一試驗(yàn)地3 個(gè)年份的試驗(yàn)結(jié)果表明,雜種榛抽條的敏感期基本上都是集中在1 月下旬至2 月上旬,因此,初步認(rèn)為晉中市太谷區(qū)雜種榛的抽條敏感期在1 月12 日至2 月2 日之間。
越冬期試驗(yàn)地的氣候條件對(duì)雜種榛抽條有著重要影響,如果能夠找到顯著影響抽條的氣象因子,就可及時(shí)采取相關(guān)的防護(hù)措施,從而有效地降低雜種榛的抽條現(xiàn)象。徐國(guó)良等[15]指出,蘋(píng)果幼樹(shù)抽條是由于地溫和氣溫的變化導(dǎo)致樹(shù)體內(nèi)部水分失調(diào)所造成的。吳正保等[16]指出,在高海拔地區(qū),早春大風(fēng)頻繁,初春溫度回升快,氣溫不穩(wěn)定而導(dǎo)致榛子抽條。趙常勝[17]研究表明,早春風(fēng)大且空氣干燥導(dǎo)致自由水快速蒸發(fā),使得枝條失水,并提出生長(zhǎng)季適當(dāng)摘心、適時(shí)噴施葉面肥等措施提高枝條營(yíng)養(yǎng)積累,從而防控抽條。
本研究對(duì)太谷的氣象指標(biāo)分析得出,在1 月12日至2 月4 日,每日的最高氣溫普遍偏高,但平均氣溫和地溫均保持在低溫狀態(tài)。這種溫度特點(diǎn)易使空氣中水分散失量大,枝條的蒸騰量升高,導(dǎo)致枝條干枯甚至抽條死亡。同時(shí),在1 月下旬至2 月上旬,試驗(yàn)地空氣濕度和土壤濕度均保持在較低水平。除此之外,較多的大風(fēng)天氣也加劇了空氣濕度和土壤濕度的降低。證明在此期間,較低的空氣濕度和土壤濕度造成了試驗(yàn)地氣候干燥,空氣濕度下降,根系無(wú)法從土壤中吸收水分運(yùn)輸至地上部,導(dǎo)致了枝條含水量下降,1 年生枝抽條。
通過(guò)確定榛樹(shù)的抽條敏感期,采取相應(yīng)措施提高榛樹(shù)的抗抽條能力,是榛樹(shù)工作者一直致力于研究的課題。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)榛課題組從2008 年開(kāi)始,在榛種質(zhì)資源圃開(kāi)展了越冬抽條致因和防抽條措施的試驗(yàn)。2011 年5 月張頎[14]對(duì)達(dá)維幼樹(shù)進(jìn)行了3個(gè)處理(早春灌水、去雄和對(duì)照),結(jié)果發(fā)現(xiàn)摘除雄花序的幼樹(shù)在翌年2 月的枝條含水量持續(xù)較高,摘除雄花序處理和早春灌水顯著降低了抽條指數(shù)。
雜種榛樹(shù)的早春抽條往往伴隨著更嚴(yán)重的雄花序枯死現(xiàn)象。山西省永濟(jì)市種植戶陳小黑以張頎和薛俊宏的試驗(yàn)結(jié)果作為參考,于2018 年1 月下旬對(duì)雜種榛樹(shù)噴施了高脂膜,結(jié)果1 年生枝均未抽條,且90%以上的雄花序沒(méi)有受到傷害。因此,建議在不同地區(qū)栽培雜種榛時(shí),可以進(jìn)行抽條敏感期的測(cè)定,在敏感期發(fā)生以前及時(shí)噴施適量的抗抽條防護(hù)劑,能夠顯著地提高雜種榛樹(shù)抗抽條能力。
在山西省晉中市太谷區(qū),2021 年平歐雜種榛越冬期的抽條敏感期在1 月12 日至2 月2 日。
越冬期低溫不是引起雜種榛抽條的關(guān)鍵因子,早春溫差大、空氣和土壤的持續(xù)低濕和較多的大風(fēng)天氣是造成平歐雜種榛多數(shù)品種(系)抽條的主要生態(tài)因子。