美國梨產(chǎn)業(yè)概況及砧穗組合評價與利用*

趙德英，閆 帥，徐 鍇，張少瑜，張海棠，侯桂學(xué)

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點實驗室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質(zhì)資源利用重點實驗室，遼寧興城 125100）

美國是世界上僅次于中國的第二大梨生產(chǎn)國，面積是中國的2%，產(chǎn)量是中國的5%。由于缺乏以矮砧密植、早果豐產(chǎn)、省力節(jié)本為特征的現(xiàn)代栽培模式，樹體高大，樹冠郁閉，管理費工，經(jīng)濟(jì)回報率較低，栽培面積正在逐年減少。培育致矮性強(qiáng)、早果性好、抗逆和抗病矮化砧木，進(jìn)行矮砧密植栽培，快速收回投資、獲得經(jīng)濟(jì)回報并保持盈利，生產(chǎn)出滿足消費需求的高品質(zhì)梨果，才能提升美國梨產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)國際競爭力。2018—2019 年筆者作為高級訪問學(xué)者在美國康奈爾大學(xué)進(jìn)行了為期1 年的培訓(xùn)，對梨不同栽培模式和矮化砧木進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研和評價，現(xiàn)對美國梨產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)概況和砧穗組合評價與利用進(jìn)行初步的分析，希望對我國梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一些思考和借鑒。

1 美國梨生產(chǎn)概況

2019 年美國梨栽培面積為1.87 萬hm2，產(chǎn)量為80.5 萬t（表1）[1]，主要有6 個州生產(chǎn)梨，分別為加利福尼亞州、密歇根州、紐約州、俄勒岡州、賓夕法尼亞州和華盛頓州。梨商業(yè)生產(chǎn)主要集中在美國西北部，其中華盛頓州和俄勒岡州占總產(chǎn)量的大部分[2]。2019 年華盛頓州的梨產(chǎn)量為36 萬t，俄勒岡州的梨產(chǎn)量為26 萬t，這2 個州占美國梨總產(chǎn)量的77%[3]。2019 年梨出口量增至15 萬t，鮮梨出口目的國包括墨西哥、加拿大、俄羅斯和印度在內(nèi)的頂級市場，腌制梨加工品出口最大市場是加拿大，其次是墨西哥和阿拉伯聯(lián)合酋長國。梨進(jìn)口量達(dá)8萬t，主要來自于阿根廷、韓國和智利[4]。

表1 近年來美國梨產(chǎn)量、消費量和貿(mào)易情況 萬t

美國梨的銷售季節(jié)因產(chǎn)地和品種而異，在加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州，‘巴梨’（Bartlett）的銷售季節(jié)為7—12 月，其他梨品種則是從7 月到翌年6 月。除了以上3 個州以外，其他州梨的銷售季節(jié)為8—11 月。梨種植戶為了增加果品產(chǎn)值，通常采用U-pick 的方式，通過消費者在果園自采，讓消費者感覺更安全，更有產(chǎn)品的獲得感，或者果農(nóng)會在農(nóng)場的攤位提供已經(jīng)采摘的梨果，供給那些沒有時間、不方便或不想自己采摘的消費者[5]。另一種使產(chǎn)品增值的方式是進(jìn)入利基市場（Niche Market），果農(nóng)根據(jù)自己的目標(biāo)市場和消費者的切身需要，拾遺補(bǔ)缺或者見縫插針，有針對性地就消費者的要求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，以“專、精、特”為風(fēng)格，形成自身的競爭優(yōu)勢。近年來，在美國由梨果加工成的各種甜點、沙拉醬、含酒精的梨飲料變得越來越流行[6]。

2 美國梨主栽品種

美國只有10 個主要梨品種在太平洋西北地區(qū)進(jìn)行商業(yè)化種植，占美國鮮梨產(chǎn)量的80%。品種是基于產(chǎn)地的氣候條件和品種本身的質(zhì)量性狀來進(jìn)行選擇的。根據(jù)采收時間的不同，美國栽培的梨品種分為兩大類，一類是夏梨，采收期從8 月初開始；一類是冬梨，從8 月下旬開始采收，一直持續(xù)到9月。夏梨包括‘巴梨’（綠色和紅色）、‘紅茄梨’（Starkrimson）和‘Tosca’，其他歐洲梨都屬于冬梨類。美國還栽培部分亞洲梨，如‘長十郎’（Chojuro）、‘豐水’（Hosui）、‘Ichiban Nashi’‘菊水’（Kikusui）、‘Korean Giant’‘幸水’（Kosui）、‘二十世紀(jì)’（Nijisseiki）、‘新水’（Shinko）、‘新世紀(jì)’（Shinseiki）[7]。年產(chǎn)量高于1 000 t 的梨栽培品種有6 個（表2），分別為‘巴梨’‘安久’（Anjou）、‘博斯克’（Bosc）、‘紅安久’（Red Anjou）、‘考密斯’（Doyenne Du Comice）和‘塞克爾’（Seckel），這6 個品種占美國梨總產(chǎn)量的66.8%[8]。

3 美國梨常用砧木

美國最常用的梨砧木是從‘巴梨’實生苗中選擇的一些優(yōu)系，北美常見的砧木是OH×F 系列。OH 代表Old Home，是俄勒岡州立大學(xué)Reimer F.E.教授在伊利諾伊州發(fā)現(xiàn)的‘巴梨’實生優(yōu)系，抗火疫病，但自交不結(jié)實。F 代表伊利諾伊州的小鎮(zhèn)Farmingdale，Reimer 在該小鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了第2 個‘巴梨’優(yōu)系，它具有抗火疫病的能力，但自交結(jié)實。俄勒岡州的Brooks L.用Old Home 和Farmingdale 進(jìn)行雜交，選育出了抗火疫病、自交結(jié)實、長勢強(qiáng)旺且抗寒的后代OH×F，1960 年發(fā)布并獲得專利[9]。這個系列的砧木主要包括‘OH×F 69’‘OH×F 87’‘OH×F 97’‘OH×F 217’‘OH×F 333’和‘OH×F 513’，其中‘OH×F 87’和‘OH×F 97’應(yīng)用最廣泛。Horner 系列砧木由俄勒岡州立大學(xué)的哥倫比亞中部農(nóng)業(yè)研究和推廣中心（MCAREC）Dave Horner雜交選育而成[10]。華盛頓州立大學(xué)的Katherine Evans博士也開展了梨砧木育種工作，西弗吉尼亞州美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究組織（USDA-ARS）Richard Bell 博士開展了OH×F 和半矮化的抗火疫病品種‘US’系列的雜交選育工作[11]。

美國農(nóng)業(yè)部國家種質(zhì)資源庫（USDA-ARS NCGR）位于俄勒岡州科瓦利斯市，是世界最大的梨資源收集機(jī)構(gòu)，利用現(xiàn)有的分子和基因技術(shù)對梨屬植物和相關(guān)屬種直接作為梨砧木或作為親本種質(zhì)進(jìn)行了專門的深度評價，他們從世界各地收集梨屬植物和相關(guān)屬種資源擴(kuò)充到梨砧木育種計劃中，同時也和民間協(xié)會組織合作，加快種質(zhì)資源的獲取和田間試驗[12]。除美國本土選育的梨砧木外，國際梨砧木育種組織選育的其他砧木也在美國開展了初步試驗，主要包括澳大利亞的西洋梨（P.communis）系列‘BM2000’、法國昂熱的雪梨（P.nivalis）系列Brossier、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的‘Pyriam’、意大利博洛尼亞大學(xué)的西洋梨Fox 系列‘Fox 11’和‘Fox 16’、德國的梨屬植物系列‘Pi-BU 2’和‘Pi-BU 3’、德國的西洋梨優(yōu)系Pyro 2-33 和Pyrodwarf、英國東茂林試驗站選育的QR 系列‘708-36’，以及榅桲系列矮化砧木Adams、BA29、EMC、EMH、Sydo[11]。這些砧木雖然比實生砧更容易被生產(chǎn)者接受，但對樹體大小的控制能力和早果性還不能滿足高密度果園栽植系統(tǒng)的需求，還有許多砧木很難進(jìn)行無性繁殖，不能被苗木生產(chǎn)者所接受[13-14]。苗木生產(chǎn)者要求砧木具備成活率很高、一致性較好、繁殖性能較高、嫁接親和力良好、固地性好和萌蘗較少的特點。

4 美國梨砧木育種及研究重點

美國梨砧木育種計劃聚焦于產(chǎn)量效率、早果性、豐產(chǎn)性和矮化性等方面，其他還包括嫁接親和性、果實品質(zhì)和果個大小、對鹽堿土的耐受性、冬季的抗寒性、對炎熱或低溫的適應(yīng)性、抗旱和抗鹽能力，以及對火疫病、衰退病和黑星病的抗性等方面[15]。因此，從生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)需求角度出發(fā)，需要選育出能夠抵抗各種生物和非生物脅迫的砧木，如抗火疫病、衰退病，適應(yīng)干旱或濕澇土壤、堿性或酸性土壤和抗寒性強(qiáng)的優(yōu)良砧木，能夠生產(chǎn)高效并滿足不同梨產(chǎn)區(qū)的特定要求[16]。

砧木的基礎(chǔ)研究集中在砧木矮化效應(yīng)分析，對樹體結(jié)構(gòu)和結(jié)果習(xí)性的影響，矮化砧木在嫁接親和性、水分運(yùn)輸、養(yǎng)分吸收、光合產(chǎn)物和碳水化合物的合成以及分配、內(nèi)源激素代謝和運(yùn)輸?shù)确矫娴臋C(jī)制研究，關(guān)鍵性狀的遺傳特性和分子標(biāo)記，優(yōu)系的選擇標(biāo)準(zhǔn)（包括樹體結(jié)構(gòu)、早果性、作為砧木性能的預(yù)測指標(biāo)）等方面[17]。

應(yīng)用研究的重點在于砧木的繁殖和果園栽植系統(tǒng)的建立。開發(fā)易于硬枝和綠枝扦插、壓條繁殖的砧木[18]，對于扦插生根能力差的砧木，通過組培快繁提高無性系砧木的成活率和生長勢。目前體細(xì)胞無性系突變體的遺傳轉(zhuǎn)化方面的研究相對較少，已開始相關(guān)研究的砧木是‘OH×F 333’[19]、‘BP10030’[20]、Pyrodwarf[21]和榅桲[22]。研究結(jié)果表明，‘Quince A’的無性系突變體對高pH 和NaCl具有較強(qiáng)的耐受性，但童期延長，生根能力也增強(qiáng)。嵌合體和遺傳不穩(wěn)定也會導(dǎo)致體細(xì)胞突變[23]。

遺傳轉(zhuǎn)化體系目前在美國市場應(yīng)用方面還存在一定爭議。目前僅有提高生根能力的rolB基因轉(zhuǎn)入到‘OH×F 333’砧木和榅桲優(yōu)系Lithuanian 中[20]。正向遺傳技術(shù)（Cisgenics）在梨砧木研究領(lǐng)域具有很好的發(fā)展需求，通過從生物所表現(xiàn)出的性狀出發(fā)來克隆控制該性狀的基因，但這種技術(shù)的成功應(yīng)用取決于對控制樹形、致矮性和早果性的候選基因的識別，目前剛處于起步階段[24]。

5 梨砧穗組合評價與篩選

美國梨砧木的研究主要聚焦于梨砧木在不同地區(qū)（加利福尼亞州、紐約州、俄勒岡州和華盛頓州）的適應(yīng)性評價，以及嫁接不同品種（‘巴梨’‘Golden Russet Bosc’‘Taylors Gold Cormice’‘Concorde’‘D’Anjou’）的性狀表現(xiàn)。砧木評價工作開始于1988 年，30 余年的持續(xù)試驗結(jié)果為苗木和梨果生產(chǎn)者提供了非常好的數(shù)據(jù)資料[25]。目前正在開展的砧木試驗包括俄勒岡州立大學(xué)哥倫比亞中部農(nóng)業(yè)研究和推廣中心的Horner 系列、俄勒岡州立大學(xué)南俄勒岡研究和推廣中心（SORAC）的榅桲和西洋梨實生砧、加利福尼亞大學(xué)和華盛頓州立大學(xué)合作推廣中心的OH×F 系列、康奈爾大學(xué)紐約州日內(nèi)瓦農(nóng)業(yè)實驗站（NYSAES）的OH×F 系列、Pyrodwarf 和Pyro 2-33。砧木、栽植系統(tǒng)、栽植密度和品種之間的組合試驗已經(jīng)在加利福尼亞州、俄勒岡州、紐約州和華盛頓州開展[11]。

梨砧木嫁接品種會影響樹體長勢、早果性、抗病性和抗寒性等。使用OH×F 或‘巴梨’實生砧木，梨樹體比較高大。榅桲用作砧木，樹體趨于矮化且早果性良好，但榅桲與許多梨品種嫁接不親和，如‘巴梨’‘博斯克’‘安久’‘Forelle’‘盤克漢姆’‘Triumph’‘Winter Nellis’和‘Eldorado’等品種，因此榅桲優(yōu)系A(chǔ)dams、BA29、EMC、EMH和Sydo 在商業(yè)果園生產(chǎn)中使用有限，常用作矮化中間砧，雖然可能會增加一定的收益，但苗木生產(chǎn)者和果農(nóng)不愿花更多的時間和成本來嫁接中間砧。目前榅桲砧木Quince BA29 主要用于商業(yè)果園品種‘考密斯’。榅桲系列砧木還有一些不太理想的園藝特征限制了其推廣應(yīng)用，如在太平洋西北部地區(qū)的耐寒性、在加利福尼亞州的生長勢和豐產(chǎn)性，以及對枯萎病和石灰質(zhì)土壤的抗性等[26]。

評價初步結(jié)果認(rèn)為，美國最有發(fā)展前途的梨砧木是OH×F 系列和Pyro 2-33，特別是‘OH×F 87’和‘OH×F 97’，有些地方‘OH×F 69’表現(xiàn)也不錯[27-28]?！甇H×F 87’‘OH×F 69’、Pyro 2-33 和Pyrodwarf 嫁接品種后的樹體大小要高于榅桲系列，Pyro 2-33 和‘OH×F 87’上嫁接‘巴梨’的產(chǎn)量較高。Pyrodwarf 很容易發(fā)生萌蘗，在商業(yè)果園發(fā)展上受到限制。‘OH×F 97’樹體的大小則接近于西洋梨和杜梨的實生砧木，但早果性要更好一些。目前只有Pyro 2-33 有少量的推廣，其他砧木則因為較低的成活率、生長勢太強(qiáng)或太弱、表現(xiàn)出梨衰退病癥狀、嫁接親和力差等因素限制了其發(fā)展[17]。

6 梨砧木在高密度栽培中的應(yīng)用

美國梨生產(chǎn)與蘋果生產(chǎn)相比相對落后，與現(xiàn)代集約化果園存在差距。美國梨園多數(shù)為稀植模式，栽植密度為每公頃500～1 800 株，修剪、疏果和采收方面需要耗費大量的時間和勞動力，藥劑防控方面需要很大的噴霧量才能覆蓋整個樹冠，噴藥效率低下且成本昂貴，因此這種樹體高大、樹冠郁閉的栽培模式獲得的經(jīng)濟(jì)回報率較低，生產(chǎn)者也把梨作為一個長期投資但低盈利的樹種。美國梨園修剪、疏花疏果和采收工作的勞動力來源主要是墨西哥或中美洲的季節(jié)性移民，對勞動力的吸引力方面明顯弱于蘋果、櫻桃和葡萄，蘋果由于矮化砧木的使用降低了樹體高度，很大程度降低了勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率。櫻桃由于矮化砧木、行人果園栽植系統(tǒng)和機(jī)械化的使用勞動效率也顯著提高[11]。

南美洲梨園由于成功利用了無性系矮化砧木‘Beurre Hardy’和‘Old Home’，已實現(xiàn)每公頃栽植3 000 株的高密度栽培，最高栽植密度每公頃超過10 000 株，而高密度果園早果豐產(chǎn)性好，農(nóng)藥漂移減少，利用率也高，節(jié)約農(nóng)藥和水分，投資回報快。果園采用窄冠的V 形或結(jié)果墻栽植系統(tǒng)，栽培管理可以在地面或借助管理平臺、0.6～1.8 m 高的梯子來完成，為工人們創(chuàng)造了一個輕松、便捷和高效的工作環(huán)境。美國的梨產(chǎn)業(yè)界（包括生產(chǎn)者、苗圃和科研機(jī)構(gòu)）都已經(jīng)達(dá)成了廣泛的共識，采用早果豐產(chǎn)的矮化砧木，進(jìn)行高密度栽植，生產(chǎn)者可以很快地收回投資，消費者也可以盡早品嘗到品質(zhì)和性狀獨特的新品種，對于刺激梨果消費、降低成本、實現(xiàn)美國梨果產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和保持美國梨產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)和國際的競爭力至關(guān)重要。

采用高密度栽植大大提高了梨產(chǎn)量和品質(zhì)，但梨樹的早果性無法達(dá)到像蘋果砧木‘M9’那樣在第2 年就開始結(jié)果，大多數(shù)情況下在定植后3～5 年開花結(jié)果，因此早果性仍然是美國梨產(chǎn)業(yè)的主要挑戰(zhàn)之一。采用2 年生帶分枝的大苗建園可以提高梨園的早果性和盈利能力。美國康奈爾大學(xué)Robinson 教授近10 年來致力于梨樹高密度栽培模式的試驗和推廣工作，認(rèn)為‘巴梨’適宜的栽植密度為每公頃5 500 株，‘博斯克’適宜的栽植密度為每公頃1 900株，高密度栽培常用的樹形為高紡錘形（Tall Spindle）、V 形（V trellis）和雙干平面樹形（Bi-Axis）（圖1）。高紡錘形的栽植行株距為3.75 m×1.25 m，每公頃栽植2 133 株，適宜采用的砧木為‘OH×F 87’和Pyro 2-33；V 形的栽植行株距為3.75 m×0.5 m，每公頃栽植5 333 株，適宜采用的砧木為‘OH×F 87’和Pyro 2-33；雙干平面樹形的栽植行株距為3.75 m×1.5 m，每公頃栽植1 779 株，適宜采用的砧木為‘OH×F 87’和‘Sydo Quince’[29]。V 形梨樹產(chǎn)量高，但是需要進(jìn)行大量的初期投資；高紡錘形早果性最好，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率居中；雙干平面樹形使側(cè)生分枝的數(shù)量翻倍，并使其長度減少了一半，更有利于對樹體長勢的控制，減少修剪勞動力投入，便于機(jī)械化疏花疏果、修剪和采收，樹體冠幅和高度降低，優(yōu)化了冠層內(nèi)果實的分布，果實干物質(zhì)積累量增加[30]。

圖1 美國梨主要高密度栽培樹形（從左到右依次為高紡錘形、V 形和雙干平面樹形）

由于梨樹對氣候和土壤具有獨特的適應(yīng)能力，美國梨生產(chǎn)區(qū)域主要集中在西北部的某些州和市，在美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著獨特的歷史、文化和經(jīng)濟(jì)角色。但美國梨產(chǎn)值（4.29 億美元）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蘋果（30.1 億美元），梨種植面積、單產(chǎn)和消費量都呈現(xiàn)下降趨勢，隨著進(jìn)口梨的沖擊，國內(nèi)鮮食梨和加工品（罐頭、果干、果汁）占有份額逐漸減少。隨著梨生產(chǎn)和勞動力成本的快速上漲，生產(chǎn)者采用舊的栽培模式能夠獲得的利潤已經(jīng)很少。選育和利用早果、豐產(chǎn)和抗性強(qiáng)的矮化砧木，進(jìn)行高密度栽植，使生產(chǎn)者能夠迅速收回投資成本，快速獲得經(jīng)濟(jì)回報并保持盈利，生產(chǎn)出滿足消費需求的高品質(zhì)梨果，才能促進(jìn)美國梨產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。否則美國梨產(chǎn)業(yè)將不可避免地走向衰退，并成為小宗果樹作物，從亞洲、澳大利亞、歐洲、新西蘭、南美和南非進(jìn)口的鮮食梨和加工品將進(jìn)一步主導(dǎo)美國市場。