休眠是含有分生组织的植物结构可见生长暂时停止的生理状态，可以主要分为内休眠和生态休眠两个阶段[1]。一般认为落叶果树打破内休眠需要一定量的有效低温，即需冷量。需冷量是果树能否理想生长以及栽培者掌握物候进程规律和品种选择的关键依据。在全球气候变暖、异常天气增多的气候已经导致一些果树品种在原有适种地区无法正常完成物候进程、影响到了果业生产的大环境下，明确落叶果树需冷量规律越来越受到大家的重视。梨作为我国水果重要组成部分，掌握其需冷量规律的重要性不言而喻。梨的需冷量受品种、地区、年际乃至发育阶段等多种因素影响，很难确定一个适合所有地区和品种的估算模型，目前国内常用的需冷量估算模型是≤7.2 ℃模型、0～7.2 ℃模型和犹他模型。由于梨鲜见设施栽培，缺少对设施控温时机确定的需求，国内外对梨需冷量的研究案例以及已有案例的试验样本数量相较于桃、葡萄等水果都较少。李先明等[2]对28份梨品种应用多种模型进行了需冷量评价，认为≤7.2 ℃模型作为梨需冷量的评价标准比较适宜；李文贵等[3]对新泉梨等5个梨品种进行了需冷量测定分析；封雷[4]在南京地区梨需冷量及设施栽培关键技术研究中对37 个梨品种进行了需冷量评价。以上对梨需冷量研究中都是以几个到数十个梨品种为样本，而我国的梨资源丰富，品种繁多，仍有大量的梨品种需冷量评价上的空白。
落叶果树从解除内休眠到开花展叶还需要一定的有效热量积累，即需热量[5]。需热量具有遗传性，不同果树树种、品种间存在差异，在一定程度上影响落叶果树的正常生长发育以及开花展叶等物候进程[6]。落叶果树的需热量研究相较于需冷量而言更为浅显，对梨的需热量评价案例也十分稀少。目前需热量同需冷量一样主要是根据物候学模型估算而非生态生理学模型估算，估算方法常用生长度时数模型[7]和有效积温模型[8]。在探究需冷量与需热量关系方面的研究已有不少，但是多集中在其他落叶果树上，较大样本的梨需冷量与需热量相关性分析还未见报道。
笔者采用3种常用需冷量估算模型和生长度时数模型对国家梨种质资源圃保存的290份梨种质进行了需冷量、需热量评价，对比了梨花芽需冷量与叶芽需冷量之间的关系，筛选出一部分低需冷量梨资源，对需冷量与需热量之间的关系进行了比较分析，以期对梨生产引种、品种选育提供参考依据。
1 材料和方法
1.1 材料
试验于2020 年9 月至2021 年5 月进行，供试的290份梨种质全部来自中国农业科学院果树研究所“国家果树种质梨资源圃”，地处东经120°44′，北纬40°37′，丘陵地带，坡度为3°～7°，海拔120 m左右，土壤属砂壤土，常规管理。
1.2 方法
1.2.1 温度数据记录 2020年9月中旬在资源圃内每隔30 m 放置1 个美国HOBO 蓝牙温度记录仪MX2201，距离地面1.5 m。9月底开始每隔1 h记录1 次该时段内的平均温度，温度记录一直持续到2021年5月上旬花期结束。
1.2.2 枝条离体培养 枝条离体培养在人工智能气候室内进行，温室控制培养条件（参考王力荣等[9]的方法）为：温度（昼/夜）25 ℃/15 ℃，光/暗时数14 h/10 h，光照度2500 lx，空气相对湿度为60%～70%。从落叶期开始，每隔5～7 d，从田间生长健壮的树体上随机选取1 年生枝5～10 条，长度30～40 cm，枝条基部留5 cm左右无芽部分。枝条采回后，立即清洗、剪平枝条基部，插入约3 cm 深的清水中，立即移入到人工智能气候室。每隔3 d换1次水，并将枝条基部剪去2～3 mm，露出新茬。培养3周后进行统计和计算。萌芽标准：最低萌芽标准为叶芽、花芽顶端鳞片开裂、露绿。休眠结束统计标准：如萌芽率为50%～60%，则需冷量统计以本次采样时间为准；若萌芽率为60%～70%，则以该次与上一次采样时间需冷量的平均值为准；若萌芽率＞70%，则需冷量统计以上一次采样时间的需冷量为准。
1.2.3 盛花期和展叶期统计 4月初开始进行盛花期和展叶期统计，每隔1 d 田间统计1 次。盛花期、展叶标准参见《梨种质资源描述规范和数据标准》[10]。
1.2.4 需冷量和需热量的计算方法 试验采用0～7.2 ℃模型[11]、≤7.2 ℃模型[12]和犹它模型[13]对梨需冷量进行估算。≤7.2 ℃模型指自然休眠结束时经历7.2 ℃以下低温的小时数，以秋季连续3 d 日平均温度稳定低于7.2 ℃的日期为有效低温累积的起点。0～7.2 ℃模型指自然休眠结束时经历0～7.2 ℃（不包括0 ℃）低温的小时数，有效低温累积的起点与≤7.2 ℃模型相同。犹他模型为美国Utah 州立大学Richardson 提出的计算需冷量的“冷温单位模型”，该模型规定对破眠效率最高的最适冷温1个小时为1 个冷温单位；而偏离适期适温的对破眠效率下降甚至具有负作用的温度其冷温单位小于1 或为负值。以秋季负累积低温单位绝对值达到最大值时的日期为有效低温累积的起点，确定的低温累积起点为2020年9月30日，单位为C·U。其冷温单位与温度换算见表1。
表1 犹他模型低温转换系数
Table 1 Utah model of low temperature conversion coefficient
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采用生长度时数模型[7]对梨开花展叶所需要的热量进行估算。生长度时数模型：单位为GDH ℃，当温度≤4.5 ℃时，累积1 h需热量为0 GDH ℃；当温度为4.5 ～25.0 ℃时，累积1 h需热量为GDH ℃=t-4.5；当温度≥25 ℃时，累积1 h 需热量为20.5 GDH ℃。
1.2.5 数据统计 试验数据采用SPSS 26.0 软件进行相关性分析和聚类分析，采用Excel、Origin 软件进行作图和统计。
2 结果与分析
2.1 3种需冷量模型低温累计过程的比较
根据温度记录仪数据统计，0～7.2 ℃模型、≤7.2 ℃模型有效低温起点为2020年11月4日，犹他模型起点为2020 年9 月30 日。根据温度记录仪的数据分别应用3 种模型统计从0～7.2 ℃模型、≤7.2 ℃模型有效低温起点至供试品种自然结束休眠期间的有效低温累积量（图1）结果表明，随着时间的推延，3 种模型统计的有效低温累积量均呈上升变化趋势，整体呈现2 种不同的变化趋势。犹他模型、0～7.2 ℃模型有效低温累积量的变化趋势保持一致，且数值差异不显著；7.2 ℃模型累积量在11月15日之后几乎呈直线增长，全过程显著高于其他两种模型。
图1 不同模型有效低温累积量的比较
Fig.1 The comparion of effective accumulation of chilling units among different models
2.2 不同模型估算的需冷量结果
分别应用3种模型对290份梨种质进行估算，结果表明，犹他模型所估算的花芽需冷量范围为292～486.5 C·U，叶芽需冷量范围为347.5～519 C·U；0～7.2 ℃模型估算的花芽需冷量范围为86～324 h，叶芽需冷量范围为176～361 h；≤7.2 ℃模型估算的花芽需冷量范围为94～1052 h，叶芽需冷量范围为321～1120 h。
以花芽需冷量估算结果作为横坐标，叶芽估算结果为纵坐标，作散点图（图2），拟合出线性方程，比较花芽与叶芽需冷量的关系。犹他模型估算的花芽和叶芽需冷量散点趋势线方程为y=0.360 x+311.74，斜率为0.360；0～7.2 ℃模型估算的花芽和叶芽需冷量散点趋势线方程为y=0.156 x+263.31，斜率为0.156；≤7.2 ℃模型估算的花芽和叶芽需冷量散点趋势线方程为y = 0.223 x+778.06，斜率为0.223，表明大部分花芽需冷量低于叶芽。
图2 不同模型花、叶芽需冷量的比较
Fig.2 The comparison of CR between flower and leaf buds among different models
利用SPSS 软件对3 种模型估算结果进行聚类分析，结合频次分布图（图3），可将梨种质按需冷量大小分为以下3类（表2）。
图3 需冷量、需热量分布
Fig.3 The distribution of chilling requirement and heat requirement
表2 3 种模型梨芽需冷量聚类分析分类表
Table 2 Classification of cluster analysis for CR of pear buds among three models
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低需冷量种质，犹他模型估算的花芽需冷量≤366.5 C·U，叶芽需冷量≤414.5 C·U；0～7.2 ℃模型估算的花芽需冷量≤176 h，叶芽需冷量≤247 h；≤7.2 ℃模型估算的花芽需冷量≤442 h，叶芽需冷量≤626 h。
中需冷量种质，犹他模型估算的花芽需冷量371～414.5 C·U，叶芽需冷量417.5～466.5 C·U；0～7.2 ℃模型估算的花芽需冷量188～240 h，叶芽需冷量249～310 h；≤7.2 ℃模型估算的花芽需冷量463～662 h，叶芽需冷量697～934 h。
高需冷量种质，犹他模型估算的花芽需冷量419.5～486.5 C·U，叶芽需冷量469.5～519 C·U；0～7.2 ℃模型估算的花芽需冷量244～324 h，叶芽需冷量311～361 h；≤7.2 ℃模型估算的花芽需冷量686～1052 h，叶芽需冷量952～1120 h。
筛选出花芽3种模型评价分类均为Ⅰ类的低需冷量种质29 份，叶芽3 种模型评价分类均为Ⅰ类的低需冷量种质16份。
以白梨、砂梨、秋子梨、新疆梨、西洋梨等栽培种为基础，结合0～7.2 ℃模型的花芽需冷量评价结果进行统计比较、筛选资源。砂梨需冷量平均值为226 h、变异系数为19.1%、低需冷量种质占比11%，筛选出蒲梨宵、红粉、惠水金盖、嵊县秋白、兴义海子梨、黄皮水、横县蜜等低需冷量品种；白梨需冷量平均值为235 h、变异系数为17.9%、低需冷量种质占比9%，筛选出茌梨、绥中谢花甜、六瓣、青龙甜、八月雪、香椿等低需冷量品种；秋子梨需冷量平均值为211 h、变异系数为21.2%、低需冷量种质占比23.3%、筛选出京白梨、满园香、八里香、兴城谢花甜、新宾山梨1号、哈园所山梨2号、敦煌香水梨等低需冷量品种；西洋梨需冷量平均值为247 h、变异系数为19.8%、低需冷量种质占比21%，筛选出斯伯丁、苏达克、基费拉等低需冷量品种；新疆梨需冷量平均值为236.4 h、变异系数为24.4%、低需冷量种质占比10%，筛选出乃希布特阿木特等低需冷量品种；另外筛选了五九香、华王、罐梨、梧洋豆梨、荆棠17号、车鸣峪山梨4 号等非5 大栽培种低需冷量梨资源。
2.3 花芽需热量估算结果
统计290份梨种质盛花期、展叶期，利用温度记录仪统计以内休眠解除日期开始至盛花期的每小时平均温度，应用生长度时数模型对290 份梨种质花芽需热量进行估算。结果显示生长度时数模型估算的花芽需热量范围为6108～9728 GDH ℃；利用SPSS软件进行聚类分析，花芽低需热量梨种质，需热量≤7278 GDH ℃；花芽中需热量梨种质范围为7316～8210 GDH ℃；花芽高需热量梨种质范围8264～9728 GDH ℃。筛选出低需热量种质65份，高需热量种质27份。
以生长度时数模型的花芽需热量评价结果进行统计比较、筛选资源。砂梨需热量平均值为7934.6 GDH ℃、变异系数为7.2%、低需热量种质占比11.4%、高需热量种质占比21%，筛选出黄盖、苍溪梨、等低需热量品种，幸水、威宁大黄等高需热量品种；白梨需热量平均值为7318.8 GDH ℃、变异系数为6.1%、低需热量种质占比21%，高需热量种质占比4.5%，筛选出圆把、绥中谢花甜等低需热量品种，连云港黄梨等高需热量品种；秋子梨需热量平均值为6761 GDH ℃、变异系数为7.9%、低需热量种质占比80%、中需热量种质占比20%，秋子梨需热量整体表现较低，筛选出满园香、八里香等低需热量品种；西洋梨需热量平均值为7885 GDH ℃、变异系数为9.4%、低需热量种质占比21%，筛选出斯伯丁、乔玛等低需热量品种，高需热量种质占比35%，筛选出苏达克等高需热量品种；新疆梨需热量平均值为7747 GDH ℃、变异系数为7.7%、低需热量种质占比40%，筛选出库尔勒香等低需热量品种，高需热量种质占比10%，筛选到八角梨等高需热量品种。
2.4 低需冷、热量种质
需冷量和需热量共同影响果树的花期，花期越早对梨产期调节越便利，适宜促早栽培。同时，近年来梨花的观赏价值逐渐增加，梨花节盛行，花期的早晚也影响到果树旅游经济的发展。从花芽低需冷量和需热量种质中筛选出满园香、八里香、绥中谢花田、乃希布特阿木提、五九香、新宾山梨1号、哈园所山梨、斯伯丁、罐梨、敦煌香水梨、荆棠17 号双低的梨种质12份（表3）。
表3 需冷量与需热量均低的种质
Table 3 Germplasm with low CR and HR in floral buds
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2.5 花芽需冷量与需热量的关系
利用SPSS 软件对0～7.2 ℃模型和犹他模型估算的花芽需冷量与生长度时数模型估算的需热量值进行相关性分析，比较梨种质需冷量、需热量的关系（表4）。
表4 花芽需冷量与需热量之间的相关关系
Table 4 Correlation of CR and HR in floral buds
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生长度时数模型和犹他模型估算结果之间的相关系数值为0.024，接近于0，并且p 值为0.729＞0.05，表明二者无显著相关性；生长度时数模型和0～7.2 模型估算结果之间的相关系数值为0.126，接近于0，并且p 值为0.062＞0.05，表明二者无显著相关性。相关性分析显示梨花芽需冷量与需热量间无显著相关性。
3 讨 论
3.1 不同需冷量模型对梨的评价
由于对落叶果树打破休眠进程中的生理和遗传特性机制了解较少，现有的需冷量模型是以田间经验观察为基础的，尚未出现可以适用于所有气候和树种的模型。找出某一地区特定气候条件下计算低温累积的标准是需冷量研究的基础。笔者采用的3种模型在本地区表现各异，犹他模型相较于其他模型低温累积早、累积速率慢且变异系数小，所测京白梨、幸水、丰水等品种与前人在南京地区估算值相似[4]；0～7.2模型累积速率呈现一个先快后慢的趋势，但整体增长趋势变化小，估算结果与犹他模型相近，这与姜卫兵等[14]、封雷[4]的结论相似；≤7.2 ℃模型估算结果各种质间数值差距大，变异系数高，整体低温累积速率快，相较于其他模型数值大。笔者认为造成上述差异的原因为各模型的有效低温统计区间差异和东北地区冬季低于0 ℃的温度持续时间长。≤7.2 ℃模型从有效低温累积开始到采样结束期有35 d全天小时温度都在≤7.2 ℃，这会导致需冷量估算结果偏高，中低需冷量种质估算结果误差大。初步认定犹他模型、0～7.2 模型在本生态区稳定性更好、更符合自然规律。
3.2 梨叶芽与花芽需冷量的比较
国内外对梨花芽与叶芽的需冷量比较研究较少，多数研究都未将梨花芽与叶芽的需冷量分开进行研究，通常将花芽或叶芽之一作为研究品种需冷量评价的对象，少数研究将梨花芽、叶芽需冷量分开评价。刘国琴[15]在梨休眠分子生理机制研究中对不同地区的翠冠的花芽、叶芽需冷量进行了比较，结果显示叶芽比花芽的需冷量高；李先明等[2]以叶芽为对象进行研究，对梨需冷量评价模式的适用情况进行了测定；李文贵等[3]对5 个常见梨品种进行了叶芽、花芽需冷量评价，叶芽和花芽需冷量的高低差异随品种不同有差异。上述梨需冷量评价实验中都缺少以大量梨样本为基础，难以阐述梨叶芽、花芽需冷量高低差异的规律。本研究同时对290份梨种质的比较结果显示花芽的需冷量基本小于叶芽，这一结果也符合梨先花后叶减少叶片覆盖，从而提高传粉效率的生长繁殖策略[16]，也佐证了需冷量与开花展叶物候规律具有一定的相关性。
3.3 花芽的需冷量与需热量的关系
目前普遍认为落叶果树休眠期的低温累积和热量累积共同影响了从果树萌芽到开花展叶的进程，在二者的累积情况都良好的前提下，芽才能获得理想的生长，但是二者是否存在关系、存在怎样的关系尚无定论。国内外对需冷量与需热量关系的研究中，由于所试材料以及统计模型的差异导致二者正、负相关以及不相关的结果均有。1985 年就有国外学者研究显示需热量与需冷量存在互补关系，品种内需冷量越高、需热量就越低[17]。郭松涛等[18]在对宁夏设施葡萄需冷量与需热量的研究当中，以3 种需冷量估算模型和6种需热量估算模型分别对二者进行估算，结果显示需冷量与需热量存在负相关的关系。谭钺等[19]为明确设施桃萌芽调控中冷量与热量的关系，以10个低需冷量桃品种为试材进行需冷量与需热量关系研究，结果显示对于花芽，需冷量较低的品种其需热量较高，而需冷量较高的品种其需热量相对较低；对于叶芽需冷量较低的品种其需热量较低，需冷量较高的品种其需热量也相对较高。张明昊等[20]以103 份桃种质进行评价所得结果显示，需冷量与需热量之间无显著相关关系，笔者在本研究中结果与之相符合。除了树种、品种和生态环境等因素影响需冷量与需热量关系的探究外，样本数量也是制约发现二者规律的重要因素，笔者以290 份梨种质为材料进行试验，所试结果具有一定的参考性。
4 结 论
初步认定≤7.2 ℃不适宜作为本地区的需冷估算模型；需冷量与需热量之间无显著相关性；梨叶芽需冷量基本大于花芽；花芽需冷量平均值整体呈现为西洋梨＞新疆梨＞白梨＞砂梨＞秋子梨，需热量平均值整体呈现为砂梨＞西洋梨＞新疆梨＞白梨＞秋子梨。
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