不同防霜劑對寧夏灌區桃花抵御霜凍的效果研究

劉兆宇　張曉煜　南學軍　胡宏遠

摘要：為篩選適用于寧夏灌區桃樹花期防霜試劑，以5～6年生“秦王”桃樹為試材，于大蕾期分別噴施清水（CK）、“天達2116”、“碧護”、“植符”，兩日后帶枝采回水培，并于人工模擬低溫霜凍試驗箱內進行-4℃低溫處理，測定相應的生理指標。結果顯示，

噴施防霜劑可以增強-4℃低溫逆境處理桃花的抗氧化酶活性，減輕膜脂過氧化，增加滲透調節物質含量，增強滲透調節能力，從而減輕低溫造成的傷害。幾種防霜劑的效果依次為“天達2116”>“碧護”>“植符”。“天達2116”在預防寧夏灌區桃樹花期霜凍上作用顯著，值得推廣應用。

關鍵詞：桃樹;花期;低溫脅迫;防霜試劑;生理指標;寧夏

中圖分類號：S662.101：S482.99文獻標識號：A文章編號：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

桃產業在國家農業結構調整、脫貧攻堅中發揮著重要作用。但桃生產過程中不可避免地會遭受一些自然災害，近年來頻發的春季晚霜凍害對桃產業發展造成了嚴重威脅，引起眾多研究者的關注[1，2]。

為減輕霜凍給農業造成的災害，人們一直在探索并總結了許多有效方法，主要分為三類：物理防霜、化學防霜、工程防霜。物理防霜是通過隔絕能量傳導和對流減少能量損失或通過能量交換達到防霜的目的，主要有熏煙法、加熱法、防霜風機空氣擾動法等，簡便、實用。工程防霜是通過系統應用人工設施達到防霜目的，主要有冷空氣疏導防霜工程、防霜火墻等，優點是覆蓋面廣、應急速度快、整體性好，但目前在我國的應用還處于萌芽期[3]。化學防霜主要為噴施增強樹勢、推遲物候期、祛除冰核細菌的化學試劑。研究發現，防霜試劑對葡萄赤霞珠的幼葉、杏花、小麥、櫻桃花有良好效果[4-8]，可減輕梨幼果過氧化[9]，也可有效祛除冰核細菌以預防霜凍[10，11]。

然而物理防霜和工程防霜在實際應用中具有一定局限性，如物理熏煙不環保，易發生火災，且對于平流霜凍效果較差;工程防霜對于輻射霜凍效果較差，且成本較高，多適用于大規模農場。化學防霜不僅不受霜凍類型的影響，而且價格低廉，操作方便，持續時間長，因此化學防霜試劑的推廣應用越來越廣泛。

寧夏灌區桃樹每年約4月10日開花，正值霜凍高發期，如何降低霜凍危害對于該地區桃產業發展具有重要意義。但目前有關該地區桃樹花期化學防霜的研究鮮見報道，故本研究選用“天達2116”、“碧護”、“植符”三種防霜試劑，比較其對提高寧夏灌區桃花抗霜凍的效果，以期為寧夏灌區桃樹花期防霜凍提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與試驗設計

試驗于2019年4月在寧夏回族自治區銀川市永寧縣望洪鎮進行。試驗地段海拔1 100 m，年平均氣溫9.6℃，≥10℃積溫3 427.1 ℃·d，年降水量177.2 mm，年平均日照時數2 893 h，年平均相對濕度65%，全年無霜期167 d。試驗地土壤類型為灰漠土，占地1 hm2，株行距3 m×4 m，樹體整形方式為Y型，常規管理。

試驗桃樹品種為“秦王”，挑選樹勢、營養狀況一致的5～6年生樹，于4月15日大蕾期分別噴施防霜劑“天達2116”、“碧護”、“植符”的1 000倍稀釋液，以噴清水為對照，每個處理30棵樹。于4月17日從東、西、南、北四個方位挑選樹冠中部長勢基本一致的大蕾期短果枝，每個方向約采4枝，每棵樹共取15枝左右花枝，混合后插入水培缸中盡快帶回實驗室，并立即進行低溫模擬人工霜凍處理。

1.2 低溫處理

試驗儀器采用中國農業科學院開發的以PID調節方式控溫的MSX-2F型模擬霜箱系統。

將培養的桃樹枝條連同水培缸置于霜凍模擬試驗箱中，箱溫（15℃）按圖1所示程序降溫至-4℃，保持2 h，之后以每小時4℃持續升溫至4℃，隨機取樣，測定其抗低溫相關生理指標。

1.3 測定項目與方法

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

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010進行預處理和作圖。采用SPSS進行統計分析，方差分析顯著水平為α=0.05。

利用隸屬函數法評價防霜效果。首先將噴施不同防霜劑處理的每個抗逆指標進行無量綱化處理，然后進行分類，與抗寒性呈正相關的指標，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）計算隸屬度;而與抗寒性呈負相關的指標，如MDA含量、電導率，采用公式（2）計算隸屬度。

式中：Zij表示第i種防霜劑經過處理后第j項指標的隸屬度;Xij表示第i種防霜劑經過處理后第j項指標的測定值;Xmax表示所有參試材料中第j項指標的最大值;Xmin表示所有參試材料中第j項指標的最小值。將每種防霜劑處理的各項指標隸屬度值累加并計算平均值，值越大，綜合抗逆性越強，說明防霜劑越有效。

2 結果與分析

2.1 不同防霜劑處理的桃花受凍情況

低溫處理之前，“秦王”桃花的含水量較高，外觀鮮嫩，花瓣周圍無褐變現象;經過人工霜凍試驗箱處理8 h再放置室溫1 h后觀測，部分花瓣周圍呈暗黑色。處理間比較，對照組花瓣周圍褐變率約為40%，噴施“天達2116”的花瓣周圍褐變率約為10%，噴施“碧護”的花瓣周圍褐變率約為15%，噴施“植符”的花瓣周圍褐變率約為20%。

2.2 不同防霜試劑處理對桃花相對電導率、丙二醛含量的影響

植物在逆境下活性物質會大量積累，細胞膜透性改變，導致電導率升高。如圖2所示，噴施三種防霜劑處理的相對電導率均與清水對照有顯著差異，但三種防霜劑處理之間無顯著差異。噴施“天達2116”的相對電導率最低，比對照降低14.41%;其次為噴施“碧護”的，相對電導率比對照降低12.53%;噴施“植符”比對照降低10.05%。噴施三種防霜劑均有減輕膜結構受破壞程度的效果。

丙二醛是膜脂過氧化最終產物之一，隨逆境脅迫增強而升高。對照桃花遭受低溫脅迫后丙二醛含量升高達7.3 μmol/gFW，噴施“天達2116”、“植符”處理與對照無顯著差異，但噴施“碧護”相對于對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，相應會促進各抗氧化酶（SOD、POD、CAT）協調作用以清除活性氧，減輕其對細胞的傷害。由圖2可以看出，低溫逆境下，噴施“天達2116”、“碧護”、“植符”處理的SOD含量均顯著高于對照，分別是對照的1.57倍、1.45倍和1.68倍，其中“植符”與“天達2116”無顯著性差異，但“植符”均值較高。

噴施防霜劑處理的POD活性均高于對照，其中“碧護”處理與對照間差異顯著，其POD活性是對照的1.1倍，而其余兩處理與對照無顯著性差異。噴施“天達2116”處理的CAT活性顯著高于其他處理，是對照的1.84倍;其他兩組防霜劑處理與對照的CAT活性無顯著差異。

2.4 不同防霜試劑處理對桃花可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸含量的影響

低溫逆境后，噴施三種防霜劑的處理可溶性蛋白和可溶性糖含量均顯著高于對照（圖4）。噴施“植符”處理的可溶性蛋白含量最高，是對照的1.43倍，且顯著高于其他兩種處理;噴施“天達2116”和“碧護”處理的可溶性蛋白含量分別是對照的1.26、1.21倍，兩者間無顯著差異。可溶性糖含量則以噴布“碧護”處理的最高，顯著高于其他處理，是對照的1.36倍;其次為噴布“天達2116”和“植符”處理，可溶性糖含量分別是對照的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節物質，遭受逆境脅迫后植物可通過提高游離脯氨酸含量進而增加細胞液濃度達到保護細胞的作用[12]。低溫逆境下，噴布三種防霜試劑桃花體內的游離脯氨酸含量間無顯著差異，但均顯著高于對照，其中噴布“天達2116”處理的脯氨酸含量最高，是對照的1.73倍。

2.5 應用不同防霜試劑的桃花抗霜凍效果評價

三種防霜試劑作用機理不同，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2116”、“碧護”和“植符”（表1）。

3 討論

植物在遭受低溫逆境時，生物膜透性發生變化，電解質滲透率增加，而丙二醛作為膜脂過氧化產物，其含量也隨之升高。與對照相比，噴施三種防霜試劑均可降低相對電導率和MDA含量，其中，三種防霜劑處理的相對電導率均顯著低于對照，以“天達2116”處理的最低;噴施“碧護”處理的丙二醛含量顯著低于對照，說明該防霜劑能有效減輕桃花細胞膜脂質過氧化，保護膜完整性，減少電解質外滲，從而提高桃花的抗冷性。

正常條件下，植物體內活性氧的積累與清除處于動態平衡，當遭受逆境時活性氧積累，從而催化抗氧化酶。SOD是清理活性氧的重要酶類[14]，POD通過轉化植物體內的碳水化合物成為木質素來增強抵御逆境的能力[15]，CAT也是一種重要的活性氧清除劑，屬于關鍵的生物防御酶[16]。噴施“碧護”的SOD、POD顯著高于對照，但對于CAT無顯著性差異，噴施“天達2116”的SOD、CAT顯著高于對照，但對于POD無顯著差異，噴施“植符”僅SOD顯著高于對照。可能因為三種試劑成分不同、作用時間有差異，所以防御機理有差別，導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廣泛分布的主要滲透調節物質。可溶性蛋白親水性較強，是植物逆境下的保護物質;當植物遭受低溫逆境時，會產生大量可溶性糖從而調節滲透平衡[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”的可溶性糖含量顯著高于其他處理，這可能與不同防霜劑的藥劑成分和防御機理有關。

游離脯氨酸的抗性作用是通過調節和維護結構融凍后原生質與環境的滲透平衡，增加蛋白質的可溶性實現的[18]。本試驗結果表明，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照，三者間無顯著差異。

利用隸屬函數法評價三種防霜試劑對桃花抵御霜凍的效果，三者的綜合隸屬度為“天達2116”>“碧護”>“植符”，表明“天達2116”對桃花防霜的效果最好。自然霜凍是一個復雜過程，不僅受溫度高低和持續時間的影響，也受光照等條件影響[20]，今后需進一步優化人工模擬霜凍過程以增加相關因子。

4 結論

綜合分析發現，在以每小時2℃的速度降溫到-4℃并持續2 h、然后以每小時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，三種防霜劑的綜合效果為“天達2116”>“碧護”>“植符”，因此在寧夏灌區預防桃樹花期霜凍的實際應用中應優先考慮“天達2116”。

參 考 文 獻：

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