西北农林科技大学硕士 王自强

摘要：为满足各个地区不同时间对苹果苗木的需求，需要在苗木出圃后进行贮藏，以达到保持苗木质量，延长苗木供应期的目的。但在贮藏过程中经常会发生苹果苗木根系活力减小、失水和芽萌发等问题，同时容易出现侵染性病害的发生等严重影响苗木质量现象。本试验以一年生矮化自根砧嫁接苗和M9-T337砧木为材料，设置4个处理，包括冷藏高湿(温度1℃，湿度90％)，冷藏高湿+喷施新高脂膜，冷藏高湿+喷施抗蒸腾剂和冷藏+湿锯末覆盖苗木，贮藏时间为105d，期间每隔15d测定苗木各项生理指标，包括根系活力、根系电导率、苗木相对含水量、芽有丝分裂指数和病菌感染状况。以期获得苗木最佳贮藏方式，以及确定评价苗木活力的生理指标，并为苗木贮藏提供理论依据。主要研究结果如下：

在贮藏期间第15d，4种处理苗木的相对含水量略有增加，贮藏期间新高脂膜处理苗木含水量变化最小，同时冷藏湿锯末处理的苗木相对含水量变化平稳，在贮藏期间 相对含水量与冷藏高湿及抗蒸腾剂处理相近，这表明与冷藏高湿相比，冷藏湿锯末覆 盖苗木的贮藏方式更经济，更适合小型农户使用，同时可以结合抗蒸腾剂喷施苗木的 方法，以达到保持苗木含水量的目的。

在贮藏期间苗木生理变化很复杂，冷藏苗木根系活力出现先增加后减少的现象， 这表明在贮藏前期为适应寒冷的逆境环境，表现出一定的抗逆性，以维持自身的正常 代谢，随着贮藏时间的增加，苹果嫁接苗裸根贮藏会使幼苗根系受到一定的伤害，因 此根系活力逐渐下降。而使用湿锯末和新高脂膜贮藏的方式根系活力变化较小，说明湿 锯末以及新高脂膜能够给予根系适宜的环境，减少环境对根系造成的损伤。

贮藏期间根系相对电导率持续缓慢升高，与之对应的是贮藏时病菌感染率也呈现 上升的趋势，而两者之间的相关性达到0.9，所以根系相对电导率可以作为一种评价苗 木活力的生理指标。

贮藏期间冷藏苗木有丝分裂指数在第90d左右开始缓慢升高，且有近两个月的时 间芽有丝分裂指数为0或接近0，但依旧没有达到解除休眠的程度，说明在冷藏状态下可以延长苹果苗木贮藏期，而使用冷藏湿锯末覆盖处理的苗木有丝分裂指数在75d达到最高，并持续缓慢增加，接近第一次测定值，有一个月的时间芽有丝分裂指数为0或接近 0，说明冷藏湿锯末覆盖处理苗木芽休眠状态很不稳定，适合短期贮藏。

苗木贮藏期间病菌感染率在贮藏前一个月为0，随后持续增高，在贮藏30d后开始增加，贮藏期间每隔一个月喷洒一次杀菌剂以降低病菌感染率，并注意清理冷库内的积水。

关键词：贮藏；苹果苗木；根系活力

第一章 引言

1.1 研究背景

苹果是我国第一大水果，中国苹果产量占据全球产量的一半，据农业第三次普查 数据显示，2017年度全国苹果总产量达到了4139.0万吨，种植面积250.96万公顷。苹果矮砧集约化栽培制度是未来中国苹果产业改革的趋势和方向，目前我国有大量的乔化果园需要更新成矮砧集约化种植制度，开展矮砧苹果集约化栽培需要培育大量的矮砧苹果苗木，而苗木质量直接决定了新建果园的产量与品质。

现阶段，在我国苹果种苗的生产中矮化自根苗木生产数量较少，乔化苹果苗较多。农户培育的苗木由于技术限制，苗木整体品质不高，苗木定植后会出现结果较晚且品质差的情况，而由大型果苗生产企业培育的苗木每亩种植数量虽少，但苗木品质较好。在我国，在起苗时期仅有一些大型公司拥有很少的机械起苗机，部分苗圃仍是以人工作业为主。

我国苹果苗木繁育的优势产区之一是黄土高原，其中陕西、山西等省份每年均有大量苗木输出到省外。近几年，我国有大量老果园急需要进行更新换代。以带分枝且质量较好的的矮化自根砧大苗建园，加上其配套的先进设备和管理技术，在生产上能够实现早产、丰产。苗木品质直接决定了苹果生产的发展前景。过去由于苗木繁育成本较高，以及技术不成熟，我国的自根砧带分枝苹果大苗与国外果苗质量差距较大，近几年随着国内苹果产业的更新换代和技术引进，我国苗木繁育的重要技术，例如苹果砧木的繁殖，室内离体嫁接､育苗管理等有了突破性进展。

近几年，我国苹果矮化自根砧宽行密植种植模式发展迅速，自根砧果苗的繁育也 在一步步标准化和规模化。为了满足全国各地区的种植要求，出圃后就要求有很高的 贮藏技术来控制苗木质量，延长贮藏时间，在苗木贮藏环节的研究多见于国外，国内 传统育苗对此很少涉及。目前国外已有大量的研究探索苗木储藏的应答机理以及不同 树种苗木贮藏的最适条件与方法。但是国内对于苗木贮藏的探索多集中在实际生产操 作，研究内容尚停留在对室内外贮藏方式研究的初始阶段，对贮藏期间苗木活力与生 理变化方面的研究亦很少。对于不同树种苗木的最佳贮藏方法与条件的研究更是少之 又少。

长时间以来在苹果苗木贮藏和销售时企业和客户只能通过外观指标来判断苗木质 量，实际上在贮藏期间苗木本身内部生理生化特性在不断变化，外观指标并不能正确 评价苗木质量，决定苗木成活率和活力的是苗木本身的内部生理指标。本试验主要是 通过四种不同处理，测定苹果嫁接苗和苹果砧木苗木贮藏期间理化指标和外观指标， 探讨影响苹果苗木活力下降的原因，以期找到一种评价苗木活力的生理指标，寻找保 持苗木质量的新方法，探讨苗木休眠与贮藏的关系，旨在为苗木贮藏提供理论依据， 并对贮藏过程中苗木病菌感染情况进行观察。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 贮藏方式对苗木活力的研究

泥炭藓泥浆由于其高持水能力和较低的pH值，曾经是一种流行的秧苗包装材料， 但同时也为某些真菌提供了不利的环境。泥炭藓浸泡花费较大的劳动力和成本，会使苗木有感染孢子菌病的风险，导致现在这种包装材料使用较少。过去使用的其他包装材料包括木纤维、毛毡毯、锯末、切碎的干草和海藻等。Lanquist 等曾使用聚乙烯袋包裹黄松和花旗松幼苗，在上世纪90年代以来，超吸收性凝胶产品用于幼苗包装，现在是最常见的做法是在贮藏之前将凝胶应用于苗木根部。

在美国 Kraft-polyethylene(KP)袋捆包或蜡包纸板箱是苗圃中常用的两种苗木包装方法。Kraft-polyethylene是用于防止苗木水分流失，并可以承受水分的增加，在使用粘土浆料和凝胶之前，KP袋中的幼苗可以在没有泥炭苔的情况下冷藏2至3个月。但是当装有>0.5升湿泥炭藓的幼苗可能会导致因袋底的积水，幼苗出现变形和腐烂的现象。苗木包装中幼苗的根系可以用泥浆或凝胶处理和防水纸包裹，这种包装方式最常用于苗木临时冷藏，但需要定期浇水以防止根部失水。在仓库储存的环境下，泥炭藓包装的幼苗需要每2-3天浇水一次，并在1-4周内就要进行外植，以避免植株成活率的降低。以前泥炭藓被包装在根 系之间和周围，从捆包突出的枝条会从潮湿的苔藓获得水分，减少枝条水分的蒸腾，而且能够使捆包内空气流通，但有可能会导致枝条发芽。纸箱包装主要用于容器种植的幼苗，这种包装方式能够减少苗圃堆放托盘的数量。

当苗木数量过多时，应采用冷藏的方式保存幼苗，冷藏温度应保持在1℃～5℃之 间，Carlson研究表明这个温度区间可以减少细胞呼吸，从而降低苗木贮藏期间的碳水化合物，尤其是总非结构性碳水化合物(TNC)的消耗。苗木在秋季短时间的冷藏可能导致重量的下降，并消耗幼苗储备的营养物质。在储存9周后，火炬松幼苗的干生物量减少了3%～10%。在冷藏中保持较高的相对湿度可以保持环境湿润，并有助于减少幼苗失水的风险。然而，高湿冷却器会因气流流通不畅，导致苗木贮藏期间产生霉菌。冷藏是一种常见的处理方法，用于苗木在起苗到种植期间保持幼苗的质量，起苗时期和储存条件下的生理状态，关系到苗木种植后的成活率。因此，贮藏时间对苗木成活率的影响极大，幼苗应该在生理上适应冷藏条件。过早或过晚起苗并储存的幼苗表现出较低的存活率。已经有许多关于冷藏期间幼苗质量变化以及种植后成活的研究。研究表明冷藏会影响幼苗的碳水化合物储量，芽休眠状态和苗木含水量。上述这些参数是衡量幼苗质量的重要指标。如果贮藏期间幼苗没有得到较好的保护，特别是在冷藏中湿度小，可能会导致幼苗产生干燥的现象，干燥的环境条件可能会影响苗木水分含量和幼苗的存活。针叶树幼苗的冷藏通常会消耗大量的可溶性糖。因此，冷藏的持续时间对苗木质量和种植成活率非常重要。

苗木贮藏期间往往会由于贮藏时间过长导致部分苗木会出现失水、霉菌感染和芽 萌发等现象的发生，从而导致苗木活力下降，建园后苗木成活率降低，给企业和农户 带来很大的经济方面的损失。因此，贮藏方法方面的研究得到了广泛重视。不少研究 发现，贮藏的最佳温度为1℃，通过设施条件下低温(0℃~3℃)、高湿(90%~95%)贮藏，可降低金叶莸苗木失水率，延长了金叶莸等苗木休眠期，可延长裸根造林时间60d，苗木成活率可达85%～98%，利于进入生长季节大规模绿化造林。此外，为了防止苗木冻害，苗木在冬季需要冬藏，贮藏期间冷藏库温度和湿度控制在6℃以下和80%以上，可使苗木贮藏到来年5月份，成活率达到90%。由于自根砧苹果大苗休眠后长时间在外有抽 干水分的风险，春季温暖时容易打破休眠，将苗木贮藏在温度0℃~1℃，湿度95%~99% 的环境中可以使苗木充分保湿，且能抑制苗木萌发。苗木贮藏方式因树种而异，低温贮藏和原床越冬后能使侧柏成活率达到100%，而相同条件下油松的成活率只有30%和 90%。

1.2.2 贮藏期间苗木可溶性固形物变化对苗木活力的影响

木本植物中碳水化合物贮存主要形式是淀粉，目前研究发现苗木的造林效果跟苗木碳水化合物含量有密切关系。若在贮藏期间苗木可溶性糖含量增加，苗木抗寒性就会增大，同时苗木可溶性糖的增加还会有利于保持苗木水分含量。在低温贮藏下苗木也会有呼吸作用，以碳水化合物储量的消耗来影响苗木活力。长期冷冻储存可能对幼苗生理有一些不利影响，如水分胁迫和碳水化合物的消耗，苗木贮藏期间这些变化可能导致 种植后幼苗的生长和抗逆性降低，可溶性糖通过充当溶液渗透剂和能量储备对苗木的 抗寒性起到一定作用，因此，人们通常认为在贮藏期间苗木的损伤与冷冻储存期间非 结构碳水化合物浓度的降低有关。针叶松幼苗的组织耐寒性和可溶性糖的绝对浓度之间有密切的对应关系，并且可溶性糖是苗木在冷冻状态下的组织保护剂。Noland等发现， 美国短叶松在贮藏期间根系淀粉含量减少，而新根生长量却在增加，这就直接表明了 碳水化合物的减少有助于促进苗木新根的生长发育。

国内外有诸多研究对苗木质量的研究，Puttonen等对赤松松针中可溶性糖含量的测量中发现当苗木可溶性糖总量小于2%时，可能会导致栽植后苗木成活率的降低。一些研究发现苗木在冷藏中自身的新陈代谢功能仍然正常进行，Canne等研究表明苗圃中苗木非结构性碳水化合物的总浓度保持在100～150mg/g，从9月至次年4月冷藏期间，碳水化合物以每天0.4～0.6mg/g的速度消耗，直到贮藏后期仅有40～50mg/g非结构性碳水化合物。一些研究发现，苗木贮藏期间碳水化合物贮量增加是对抗逆境的一种表现。Ritchie研究表明，随着苗木贮藏时间的增加可溶性糖含量会降低，相应的苗木的抗旱能力也有所下降。

1.2.3 贮藏期间苗木水分变化对苗木活力的影响

水是植物生长发育必须的物质，苗木在贮藏期间需要有一定的含水量以维持自身 的新陈代谢，保持生命活动正常进行，如果贮藏期间苗木自身或环境的含水量太低， 会造成苗木尤其是根系细胞膜结构发生损伤，酶活性也会受到严重影响，且长期持续 下去容易遭受病菌感染，进而影响苗木质量和种植成活率。苗木一般以相对含水量作 为苗木生理含水量的特征指标。有研究发现，苗木造林成活率的高低会受到含水量等 生理指标的影响，含水量越低的苗木栽植成活率也越低，所以含水量对苗木贮藏有较大的影响。Calson等认为，苗木贮藏前的含水量与白云杉苗木造林后的生长表现密切相关。Rose等研究了不同含水量的白云杉苗木冷藏后对休眠和造林表现的影响，结果发现，水分胁迫对冷藏期间苗木休眠没有太大影响，但对造林后的高生长有一定影响。Jiang贮藏过程比较了3年生幼苗水分含量和成活率之间的关系，发现水分胁迫对苗木成活率有显著影响。在苗木种植之前，对暴露于干燥条件下的云杉植物进行了枝条水分含量和根水分含量的评估，发现苗木暴露1小时44分钟后，对随后的存活或生长状况没有影响，但暴露3小时18分钟，苗木两年后存活率降低至68%，苗木高度增长显着减少。Ritchie研究认为，苗木失水后，即使造林成活率不受影响，幼林的生长仍然会减少。西加云杉和花旗在一些立地条件下，苗木含水量和针叶水势同造林成活率和幼林生长密切相关。

1.2.4 贮藏期间苗木根系相对电导率的变化对苗木活力的影响

电导率方法被广泛用作确定针叶树耐寒性研究的可靠方法，植物组织在一定条件下受损伤后，其细胞膜的完整性遭到破坏，会使细胞内的溶质溢出，使细胞外溶液的电解质浓度增大，电导率增加。电导率增加的量与组织受伤的程度成正比，与植物组织生活力成反比。尽管在1℃到3℃贮藏期间，根生长潜力和存活率未受影响，但在储存7天后根系电导率有所增加。尽管长时间的贮藏降低了苗木质量，但电导率在21天贮藏期的最后7-10天内实际上下降了。如果苗木质量受到损伤，电导率会有所增加。贮藏14天后，电导率开始再次下降，这可能是由于植物内电解质的耗尽或重新分布造成的，电 导率的增加通常表明膜功能发生损伤或植物活性水平增加。低温会导致苗木组织酶活性降低，改变苗木新陈代谢，并且降低植物的光合能力。这些变化通常与膜通透性增加和膜完整性降低相关，导致细胞的电解质溶液扩散到周围的质外体中。吕月玲等对油松苗木进行不同时间的晾晒试验，并测定期间苗木的相对电导率，发现根系含水量越高的油松苗木，栽植后成活率越高。王喆等将不同苗木枝条置于密封袋，放入控温冰箱中进行一系列低温处理24h后测定苗木相对电导率，发现相对电导率均随温度降低度而增大，说明低温胁迫使细胞原生质膜受到破坏，膜透性增大，外渗电解质增多。

1.2.5 贮藏期间苗木根系活力的变化对苗木活力的影响

最早采用定性描述TTC法测定植物根系活力的是Roberts等人。Binder等利用TTC 法测定冷藏后白云杉芽对热胁迫的敏感程度，结果发现，在40℃和60℃的胁迫下12h，苗木的酶活性显著下降，但20℃和30℃下，苗木的酶活性变化不大。宋廷茂等研究表明露天晾晒对苗木体内水分状况和根系活力影响很大、苗木体内水分状况、根系活力与新根数量呈显著线性关系，这就说明可以用苗木水势、根系活力来标定苗木的生理品质或苗木质量，张建国等对两种苗木进行了8 种不同方式的贮藏方法的研究，表明不同苗木贮藏方式对根系活力有显著的影响。

1.2.6 贮藏对苗木休眠的影响

休眠是苗木为了顺应自然环境，在进化过程中形成的一种能力。为了能更好的研 究芽的休眠状态，Carlson等开发了芽壁球方法，这是对芽核活动的相对快速的评估。在该方法中，将芽在显微镜载玻片上压扁，染色，并将分裂中的细胞数表示为所有细胞计数的百分比。Grob提出了用压片法可快速测定有丝分裂指数，研究显示不同树种的苗木，有丝分裂指数不同，通常从秋季开始减少，到冬季降到最低，直至为零。据 Macey研究，白云杉的有丝分裂指数与苗木抗寒性密切相关，由此可利用有丝分裂指数预测苗木耐冷藏的能力。Dunsworth和 Kumi发现，有丝分裂指数可以监测花旗松和太平洋冷杉苗木根系活动的季节变化。有丝分裂指数可以与其它苗木生理指标测定结合使用，在苗木的起苗､贮藏和栽植可以评价苗木的质量。张娜等研究用水淹法贮藏杨树苗，结果显示水淹使得冬芽受到了水压的压迫，增加了芽鳞的阻碍力，即使温度有所升高，生长力有所增加，只要不打破芽鳞阻碍力的平衡，冬芽就不能萌发。但未解释是否由于水下氧气供应的减少，阻碍了冬芽的呼吸，降低了生长点和叶原基的生长力所致。Luoranen 等利用立体显微镜检查在2-3度贮藏温度下云杉芽结构，发现芽的发育不受低温贮藏期的影响，贮藏期间芽结构没有发生变化。Krasowski等研究在温室培养中生长的云杉幼苗，显示如果有丝分裂指数(MI)低于1%与少量的叶片损伤密切相关，同时与茎组织损伤显著相关，有丝分裂指数技术可用于起苗日期的确定。

Carlson等观察到秋季花旗松的分生细胞活性逐渐下降，细胞分裂在12月15日基本上变为零，Binder等观察到，对于道格拉斯冷杉，细胞分裂或M1在12月15日左右变为零。Fielde在一项详细的发育研究中使用滨海和内部道格拉斯-冷杉的沉积胚芽，证实了Binder的研究结果。Carlson发现火炬松上的有丝分裂指数在夏天从17%到3%之间变化。O'Reilly和Owens进行研究比较了11月中旬起苗放置在冷藏室中的西部铁杉幼苗与保存在温室中的幼苗相比，他们观察到前者的Ml在12月23日为零，而后者的Ml在1月 13 日为零。

1.2.7 贮藏期间病菌感染率对苗木活力的影响

苗木在起苗前后本身就携带大量病原微生物，腐霉是在苗圃土壤中发现的一种常 见病原体，与苗木立枯病产生有关。出苗前和出苗后的立枯病可能导致苗木芽不萌发或新发的芽在下胚轴萎缩。腐霉可以感染和伤害根系对水和养分吸收，苗木栽植后可能长达数周受到立枯病感染的影响。刘勇用3种不同贮藏方式研究对针叶树苗木感染率对苗木活力和苗木生理的影响，结果显示苗木不同树种所感染的病菌种类不同，侧柏苗在贮藏80天后丝核菌属感染率急剧增加，导致苗木霉烂的主要是镰抱菌属。