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在气候变化背景下，特大干旱威胁苹果生产。研究人员以 “Golden Reinders” 苹果树为对象，开展单季特大干旱对其生理响应和死亡率影响的研究。结果表明，Ψstem和 Ψtrunk低于 -3.5MPa 会影响树体，低于 -4.0MPa 持续 27 天会致树死亡，为果园管理提供关键参考。
在全球气候变幻莫测的当下，极端天气事件愈发频繁，特大干旱（megadroughts）这一 “不速之客” 正不断侵袭着地中海气候区。苹果作为欧洲种植最为广泛的水果之一，年产量超 1260 万吨。然而，水分的充足供应是苹果树（Malus domestica Borkh.）茁壮成长和果实高产的关键所在。近年来，意大利、法国、西班牙等欧洲苹果主产国，以及美国加利福尼亚州、南非西开普省、智利中部地区、印度克什米尔谷地等世界其他水果产区，都深受特大干旱的困扰。
在这样的大环境下，果园面临着前所未有的挑战。以往关于苹果对水分胁迫响应的研究，多集中在可控土壤缺水条件下，且多为传统果园，对于现代高密度果园在特大干旱下的应对机制知之甚少。确定土壤和植物水势指标的阈值，以及量化严重水分胁迫对树体的影响，对果农管理果园、保障苹果产业可持续发展至关重要。基于此，来自西班牙农业食品研究与技术研究所（IRTA）的研究人员开启了一项意义重大的研究，其成果发表在《Irrigation Science》上。
研究人员在西班牙莱里达的 IRTA 莫勒鲁萨实验田展开研究。实验对象为 2011 年种植的 “Golden Reinders” 苹果树，这些树嫁接在 “M.9” 砧木上，并采用改良的中央领导干形整枝。研究设置了两个处理组，分别为对照（Control）组和干旱（Drought）组，各有 4 棵树。对照组成天进行灌溉，以满足树体水分需求；干旱组从 2023 年 5 月 7 日起停止灌溉，仅依靠自然降雨。
研究人员利用了多种技术方法。通过气象站获取参考作物蒸散量（ET0）和降雨量数据；借助称重蒸渗仪测定作物蒸散量（ETC）；使用微张力计（microtensiometer）测量树干水势（Ψtrunk）；运用中子探针监测土壤含水量；利用压力室测定正午茎水势（Ψstem）；借助便携式气孔计测量气孔导度；定期采集苹果样本，测定其鲜重和干重。
研究结果
- 干旱胁迫的直观表现：实验初期，两组树体状况良好。但随着实验推进，干旱组苹果树出现叶片下垂、萎蔫、变色等症状，果实小且脱水。到 2024 年春季，干旱组 4 棵树中有 3 棵仅树干下部少量发芽，超过三分之二树体无叶，近乎死亡，而对照组正常生长。
- 蒸散作用：实验期间，ET0累积量为 581.8mm，对照苹果树的 ETC 季节累积量为 504.6mm，与 ET0变化趋势相似；干旱组苹果树的 ETC 累积量仅 168.9mm，随着干旱加剧，ETC 逐渐降至接近 0mm。
- 土壤含水量：对照组土壤含水量稳定在 13.5% - 16%，而干旱组迅速下降，实验开始 40 天后，50% 的土壤水分被消耗，78 天后消耗达 90%。
- 树体水势：Ψstem能快速反映处理差异，对照组其值在 -1.0MPa 至 -1.5MPa 之间波动，干旱组在断水 10 天后从 -0.8MPa 降至 -1.8MPa ，50 天后降至 -3.5MPa 。气孔导度方面，对照组稳定在 0.3 - 0.5mol m-2 s-1，干旱组在断水 60 天后降至 0mol m-2 s-1 ，且雨后无明显恢复。当干旱组树体叶片功能丧失后，Ψtrunk成为重要指标，最终降至接近 -5.0MPa。
- 果实生长：对照组苹果在生长后期鲜重和干重显著增加，而干旱组增加量极少，果实大小和重量远低于对照组。
研究结论与讨论
研究表明，现代高密度苹果园对严重干旱极为敏感。干旱导致土壤含水量下降，树体蒸腾作用减弱，ETC 降低。Ψstem和 Ψtrunk是可靠的树体水势指标，当干旱组树体的 Ψstem和 Ψtrunk降至 -3.5MPa 时，叶片开始萎蔫，树体通过减少功能叶面积避免过度失水；若低于 -4.0MPa 持续 27 天，可能导致树木死亡。此外，气孔导度对干旱响应迅速，但严重干旱时无法有效阻止树体水势下降。
这项研究首次明确了导致成熟苹果树水力衰竭和死亡的干旱胁迫时长与强度，并将其与树体水势和蒸散量的日变化值相关联。确定的 -3.5MPa 这一阈值，对果农在严重灌溉限制下管理苹果园意义非凡。果农可依据此阈值，及时调整灌溉策略，采取有效措施减轻干旱影响，保障苹果园的持续发展，为苹果产业在应对气候变化挑战中提供了关键的科学依据。
