确保粮食安全和主要农产品稳定供应，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中是国家重大战略需求，要做好、吃好“这碗饭”，需要“粮袋子、菜篮子、果盘子、肉馅子、鱼丸子、油罐子和酒坛子”。把水果盘子牢牢端在中国人手中，就是不依赖进口的国内果品生产与市场销售的内循环，首先能够满足14亿中国人优质水果的周年供应需求，助力健康中国，从而推动农民增收和乡村振兴，保障国家生态安全。实现这一目标，苹果、柑橘、梨、桃和葡萄等大宗水果是主角。
根据我国冷链技术覆盖率还比较低的国情，东部渤海湾和西部黄土高原两个苹果主产区需要培育优质、耐贮、晚熟的主栽品种和特色多样化早、中熟品种，而东北等冷凉地区的寒地苹果需要培育中、早熟的抗寒品种。受国家耕地政策制约，我国东部渤海湾和西部黄土高原两个苹果主产区做增量很困难，进一步做好现有存量是关键，即“一优三提”—优化品种结构，提高单产，提高品质，提高效益；而新时代的东北振兴是国家重大需求，迫切需要在广袤的东北黑土地上大力发展经济效益、社会效益和生态效益三大效益同步提升的寒地苹果，在保障国家生态安全、推动区域经济社会发展和农民增收的同时，为14亿中国人优质苹果的周年供应作出积极贡献。为此，笔者全面总结梳理了寒地苹果发展现状及相关品种和技术，以便更好地助力东北振兴，保障京津冀生态安全。
现有的苹果优生区同样也适宜粮食作物种植，这对稳定粮食安全和确保耕地红线提供了后续保证，而广袤的冷凉地区生态大屏障只能种植林草作物。如何大力推进冷凉地区果树等经济作物健康高质量发展，事关重大。冷凉地区光热能量充沛，土地资源广袤，植树种草是改变和减少荒漠化最有效的办法，植树就栽植经果林，种草就种植蓄根药材。建设生态大屏障、栽植经果林、种植蓄根药材是长治久安的战略谋划。依地换地，林果经济发展可换得粮食安全保障；冷凉地区独特的自然禀赋造就了食品质量高，产品安全。相比之下，冷凉地区经济欠发达，生产设施、基础条件差，当地居民观念、生产技术等跟不上，在冷凉地区相应投入少，尤其是在经果林、蓄根药材等领域研发和创新投入严重不足，适宜当地生产的新品种和新技术匮乏，需要重新规划布局。
寒地苹果生态、气候特点和
果实品质特征
寒地苹果产区生态和气候特点
寒地苹果是苹果发展的处女地，大苹果经济栽培北界，苹果次适宜区，优质抗寒苹果主产区。地理位置在北纬40~46°，多为林地和草场。无霜期100~140d，1月平均气温-14~-10℃，8—9月昼夜温差在10~15℃，年日照时数2600h以上，年最低气温-35℃，年降水量小于400mm；上半年气温低，干旱，风大，春夏升温快，苗木栽植成活率低，生长缓慢。夏秋季的7—8月，进入雨季，光照充沛，生长量大；初霜来得早，天气冷得早，降温快，秋天很短，苹果等果树作物越冬积累准备不足，冬春季幼树容易抽条，易发生冻害。
寒地苹果果实品质特征
广袤的东北等高寒冷凉地区多为林地和草场，农药化肥残留污染极少，土壤健康，环境原生态，生产的产品营养安全。这个地区生长季的日照时数长、光照强度高、8—9月果实成熟季节的昼夜温差大、降水量较少等自然禀赋，导致苹果净光合产物积累多、消耗少，器官日均生长量大，组织结构充实，果实硬度大，肉质致密，可溶性固形物、花青素、维生素C含量高，孕育了独特的多功能营养品质。
苹果抗寒的生理和
分子机制
苹果抗寒的生理机制
果树抗寒机理的研究是抗寒品种选育及抗寒栽培技术研发的重要基础。果树抗寒生理机制研究主要包括细胞膜系统、抗氧化反应以及渗透调节等方面。研究表明，低温胁迫能够对细胞膜结构和功能造成损伤，降低细胞膜的流动性。低温胁迫能够诱导活性氧（ROS）在细胞中的过量积累，从而破坏核苷酸、蛋白质、脂类物质等细胞成分，影响细胞的正常代谢。在苹果中研究表明，随着处理温度的降低，活性氧和自由基的清除剂保护酶如过氧化物酶和超氧化物歧化酶显著升高。抗寒品种的抗氧化酶活性高于抗寒性弱的品种。渗透调节是植物应对低温胁迫的一种重要调节方式。在低温胁迫下，植物细胞通过积累脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等相溶性溶质来提高细胞液的浓度，增加细胞持水组织中的非结冰水，降低细胞质的冰点，增强抗寒性。
苹果抗寒的分子机制
在植物抗寒生理机制研究的基础上，研究人员克隆鉴定了多个低温保护基因，如膜脂相关蛋白基因FAD7、抗氧化酶基因SOD及抗渗透胁迫相关基因COR等，这些基因通过增强膜稳定性、促进抗氧化反应，以及增加渗透调节物质等来增强植物的耐寒性。近年来，研究人员进一步阐明了植物响应低温胁迫的分子机制，研究发现了低温保护基因上游的ICE-CBF转录调控模块。目前已发现CBF调控的抗寒基因至少已有10余种。苹果中的最新研究表明，脱落酸与乙烯均能显著促进ICE-CBF的转录调控途径，清除低温胁迫积累的活性氧，从而增强苹果耐寒性。
苹果抗寒育种和
抗寒品种
抗寒苹果杂交育种工作始于1928年公主岭农事试验场熊岳城分场（辽宁省果树科学研究所前身），中华人民共和国成立后，辽宁省果树科学研究所、东北农学院（沈阳农业大学前身）、吉林省农业科学院果树研究所、新疆八一农学院、 黑龙江农业科学院园艺所、黑龙江农业科学院牡丹江农业科学研究所及新疆奎屯农业科学研究所等单位先后开展了抗寒苹果品种选育工作。截至2019年，经过科研、教学单位几代科研人的共同努力，共选育出抗寒苹果品种78个，形成了我国寒冷地区抗寒苹果品种群，改变了我国寒地苹果品种构成，为我国寒冷地区苹果发展提供了品种支撑。目前，在东北高寒地区栽培表现丰产、优质、抗逆性强、宜栽区域广的品种有15个（表1），其中小苹果7个，分别为金红、龙冠、龙丰、龙红、塞外红、K9（七月鲜）、小帅；大苹果8个，分别为寒富、岳阳红、岳艳、新冠、新苹1号、新苹4号、新帅、龙帅。
寒地苹果栽培区划和
发展现状
寒地苹果栽培区划
在广袤的高寒冷凉高纬度地区，作物生长季的长日照、高光强、大温差、降水少等自然禀赋孕育了寒地苹果独特的多功能营养品质，为我国东北经济欠发达地区巩固脱贫攻坚成果、促进乡村振兴、构建我国北方生态安全大屏障、实现新的特色产业增长模式发挥了积极作用。在东北、华北、西北等高寒冷凉地区发展寒地苹果，单纯从抗寒性角度，品种选择与区划应主要考虑如下2个要素。
（1）抗寒性。选择的品种要有足够的抗寒性，确保年复一年能够正常生长发育，正常落叶休眠，并能正常开花结果，果实充分成熟。
（2）早熟性。选择的品种果实发育期120~140d。果实采收后至少有20d的叶片光合积累期，树体营养液回流归本，促进从芽到枝、干、根的养分积累贮藏，以提高细胞液的浓度，降低细胞质的冰点，增强抗寒性，然后叶片正常落叶休眠。
寒地苹果发展现状
中华人民共和国成立以前，在我国的辽北、吉林、黑龙江、内蒙古、河北坝上、新疆北部、青海、甘肃、宁夏、西藏等高寒地区，只能栽种一些品质和耐贮性较差的中、小型苹果，如中国绵苹果、槟子、花红（沙果）、黄太平和大秋果等。1951—1955年，因苹果品种匮乏，高寒地区科研、教学及生产单位掀起了从辽宁和山东等地引进栽培国光、金冠、元帅等外来品种的第1次高峰期，但因冻害问题，试栽失败。1958—1990年，随着抗寒育种单位自育早、中、晚熟系列抗寒品种的推出，迎来了第2次引种栽培高峰期，代表性主栽品种有甜黄魁、锦红、K9、小帅、金红、冬红、双秋、龙冠、新帅、新冠等。1990—2010年是自育抗寒苹果品种产出的高峰期，也是高寒地区栽培苹果的第3次高峰期，主要栽培品种为龙丰、秋露、龙红、象牙黄、吉早红、新苹1号、新苹4号、寒富、丹光、丹苹、蒙伏红等。2010年至今为第4次引种栽培高峰期，主要品种为紫香、塞外红、岳阳红、岳艳等。上述苹果品种在不同时间节点、不同地区进行大面积推广，甚至成为不同地区的主栽品种。如K9在吉林、黑龙江和内蒙古等我国大苹果栽培的北部地区迅速发展，截至2005年，该品种栽培面积达2.4万hm2，产量达20万t，经济效益和生态效益十分显著；2012年，东北寒地小苹果生产面积约10.1万hm2, 其中黑龙江4.8万hm2、吉林2.0万hm2、内蒙古东部2.3万hm2、辽宁1.0万hm2，产量60万t左右。2018年底，全国寒富苹果栽培面积近20万hm2，仅沈阳地区栽培面积就达2.67万hm2。据宋占宝等报道，截至2020年底，承德市耐寒苹果新品种栽培面积达1.64万hm2，其中，金红苹果 3413hm2，年创效益8.62亿元；塞外红苹果4560hm2，年创效益9.38亿元；寒富苹果6420hm2，年创效益14.26亿元；岳阳红、岳艳等“岳”字号系列苹果 2046hm2，年创效益4.63亿元。据刘颖超等报道，截至2021年底，塞外红苹果在通辽市种植总面积1.73万hm2。上述表明，抗寒品种的育出，形成了我国不同高寒地区适宜的栽培品种群，在不同阶段改变了我国寒地苹果的品种构成，使果实品质和果实大小发生了不同程度的变化，具有寒地特色的苹果产业已成为促进当地经济发展的重要抓手，对果农脱贫致富实现乡村振兴起到了重要的推动作用。
寒地苹果抗寒栽培
技术体系
寒地苹果高效建园技术
为保障苗木栽植成活率，提升建园效率，可选择采取如下措施。
01
秋季起苗，苗木假植或保湿、低温贮藏，根系避光运输，春季栽植前用流动的河水泡苗72h以上。
02
早春（正常栽树前30~40d）利用营养钵对2年生苗木集中抚育管理，初夏春风已过，营养钵苗木新梢生长至30cm以上时，营养钵连同苗木一起运到田间摆放到栽植坑中，然后脱离营养钵，苗木根系带土栽植。
03
采取砧穗分育再组合式建园技术建立果园。建园时，先栽植砧木，成活生长1年后，高位枝接换头技术，入秋控制新梢生长，促进养分回流归本，增强树体抗寒能力。
寒地苹果重茬障碍绿色防控技术
我国苹果主产区老龄果园亟需更新，受土地资源和国家土地政策限制，新品种推广面临重茬栽培。东北高寒冷凉地区虽然多为林地和草场，但历史上也有苹果产业的发展，由于品种及栽培技术相对滞后，也必将面临重茬栽培问题。为此，明确了镰孢菌属是引起我国苹果连作障碍的主要病原菌，根皮苷等酚酸类物质可显著促进镰孢菌生长，而贝莱斯芽孢杆菌及其XC1菌肥以及葱树混作对尖孢镰孢菌有很好的抑制作用，发明了以“冬前开沟、捡除残根、穴施菌肥、葱树混作”为核心的苹果重茬障碍绿色防控技术体系及其配套专利，为寒地苹果新品种大面积推广应用提供了技术支撑。
寒地苹果现代宽行高干省力高效栽培模式
苹果矮化密植集约化栽培是当今世界苹果产业的发展方向。要积极吸收、借鉴我国苹果主产区的成功经验，有效利用抗寒矮化中间砧GM256等资源，积极发展现代宽行高干省力高效栽培模式，推动寒地苹果产业转型升级和高质量发展。
寒地苹果园生草地力培肥技术
近几年国内外大量的调研结果表明，全世界果树生产先进国家的果园都实行免耕生草制，土壤有机质含量为 3%~7%，实现了可持续高质量发展。我国大多数果园依然在清耕除草，土壤有机质含量不足1%，果园基础地力差，果品产量与效益的提升80%靠化肥，从而导致生产成本提高，果农盈利空间降低，果园土肥水涵养能力下降，环境污染加剧，可持续高效生产的能力下降。因此，以土壤有机质含量为核心的果园基础地力差是我国果树产业提质增效面临的瓶颈问题。如何聚焦“一提两减”（提高土壤有机质含量，降低化肥和农药用量），推广果园生草技术，多措并举，实施果园基础地力提升工程，着力提高果园土壤有机质含量和基础肥力，是今后的工作重点。
研究发现，1年生豆科植物长柔毛野豌豆（Vicia villosa Roth.）作为果园生草草种，具有抗逆性强、春天易形成优势草种、生长量大、培肥效果好、耗水量低和无需刈割等6个特点。发明了长柔毛野豌豆与自然生草多年交互生长的果园生草新模式，已在山东、陕西、甘肃、湖北及四川等我国水果主产区大面积推广应用，取得了“培肥、节水、省力”的显著效果。
寒地苹果防冻抗病综合技术
近几年的调研结果表明，苹果树腐烂病是寒地苹果园普遍发生的病害，严重影响果树的产量和寿命。冻害是腐烂病发生的主要因素，而粗放管理、营养不足和树势衰弱等加剧了腐烂病的发生。为此，提出如下3项寒地苹果防冻抗病综合技术。
（1）品种选择。选择抗寒性强的品种，确保年复一年能够正常生长发育，并能正常开花结果。选择果实能够在8月下旬至9月底成熟的品种，以确保果实采收后霜冻到来前树体有足够的营养积累期，以提高细胞液的浓度，降低细胞质的冰点，增强树体抗寒性。
（2）合理负载。寒地苹果由于气候所限，生长发育时间相对较短，除了选择品种的适应性和抗寒性的同时，应特别注意合理负载，采取少水、控肥、限产的省力化果树管理技术，所结果实形成的经济产量完全依赖土壤、叶片和阳光的恩赐；入秋控制新梢生长，促进养分回流归本；确保树体较高的贮藏营养水平和较强的树势，以提高抗病性和抗寒性。
（3）树干涂白。多年的生产实践表明，树干涂白是十分有效的防冻措施。涂白剂配方是：生石灰3kg、热猪油0.25kg、食盐0.5kg、20波美度石硫合剂原液1kg、水15kg；先将石灰乳、油倒入水中，再倒食盐和石硫合剂；幼树主干涂白加绑草把，用稻草把树干、大枝丫杈处包严，重点是树干的南面和大枝丫杈处，10月上旬进行，来年4月中下旬撤除草把。
（4）封冻水与解冻水。寒地苹果栽培区域气候特点是冬、夏季较长，春秋季较短，漫长的冬季过后，春季很短，很快就进入夏季，土壤还没有完全解冻，气温升高，幼龄果树容易出现抽条。夏季过后，秋季很短，树体还没有完全准备好越冬，就到了寒冷季节，土壤结冻，不利于树体营养回流。多年的生产实践表明，在10月中旬浇封冻水1~2次，以表层土壤结冻为准；早春4月表层土壤化冻开始浇化冻水，促进土壤解冻。
高类黄酮苹果酒加工新
设备、新工艺和新产品
目前的抗寒小苹果品种主要为中国绵苹果的杂交后代，多数品种耐贮性较差，采后很快就软化变绵，这是制约鲜食品种高效发展的瓶颈问题之一。今后，一方面，进一步选育耐贮的抗寒苹果新品种；另一方面，对于目前不耐贮的抗寒小苹果，除部分作为鲜食果品投放市场外，可考虑作为加工原料。因此，按照“纯天然、无添加”的新理念，发明了高类黄酮苹果酒加工新设备、新工艺和新产品，既含有苹果类黄酮等营养保健成分和浓郁果香，又具有白酒口感，为减少白酒加工粮食消耗、保障国家粮食安全提供了技术支撑。
声 明：本文摘编自《中国果树》2023年第4期“果树科技面向国家重大需求Ⅳ：寒地苹果助力东北振兴”（陈学森，伊凯，王宝侠，张宇明，王楠，张宗营，毛志泉，胡大刚，姜远茂）。
日期：2023-06-03
