Sebbene le basse temperature di congelamento a metà inverno siano un importante parametro limitante nelle regioni temperate ad alta latitudine marginali per la coltivazione del ciliegio, le temperature di congelamento durante l’acclimatazione in autunno, la de-acclimatazione in primavera e la fioritura sono anch’esse fortemente associate alla perdita di raccolti di ciliegie dolci e acide. I danni da congelamento possono essere causati da diverse situazioni climatiche, come il raffreddamento radiativo, advettivo ed evaporativo, e i danni dipendono dall’intensità, dalla velocità di diminuzione della temperatura e dalla durata dell’evento di congelamento. Il danno effettivo è causato principalmente dalla formazione di ghiaccio intracellulare, mentre la formazione di ghiaccio extracellulare può non causare danni. Un evento di congelamento extracellulare lento produrrà un gradiente di potenziale idrico che farà uscire l’acqua dalle cellule, abbassando così il contenuto di acqua e riducendo il rischio di formazione di ghiaccio intracellulare. Eventi di congelamento improvviso e rapido non lasciano il tempo di abbassare il contenuto di acqua intracellulare e quindi spesso producono danni maggiori alle gemme. Un grave disseccamento durante una lunga esposizione a temperature molto basse può causare la coagulazione delle membrane cellulari e la morte delle cellule, ma la maggior parte dei danni da congelamento è causata dalla formazione di cristalli di ghiaccio che distruggono le membrane cellulari e i componenti intracellulari. I diversi tessuti dei boccioli fiorali possono avere una diversa sensibilità alla formazione di ghiaccio, potenzialmente causata da disconnessioni fisiche tra i tessuti, da differenze nel potenziale idrico dei tessuti o dalla presenza o meno di nucleatori di ghiaccio nei tessuti. Durante la fioritura, tali differenze sembrano molto più ridotte rispetto alla metà dell’inverno, quando le gemme sono ancora in ecodormienza. Le conseguenze a lungo termine della formazione di ghiaccio dipendono dal tipo di tessuto interessato e dal numero di cellule coinvolte. I danni all’ovulo stesso e allo stilo sono di solito dannosi, mentre i danni superficiali locali all’ovario o ai tegumenti possono essere riparati parzialmente, ma provocano uno sviluppo anomalo del frutto.

La nucleazione del ghiaccio normalmente si diffonde rapidamente nei tessuti vicini e la transizione di fase dell’acqua in ghiaccio produce un’esotermia nelle gemme che può essere misurata mediante analisi termica differenziale con termocoppie, termografia a infrarossi o calorimetria a scansione differenziale accoppiata a un video termico a infrarossi. In genere vengono misurate un’esotermia ad alta temperatura e un’esotermia a bassa temperatura. La capacità di superraffreddare l’acqua nei germogli è estremamente importante per evitare la formazione di ghiaccio e i danni, e questa capacità dipende dal contenuto di acqua.

L’imbrunimento ossidativo dei tessuti è un sintomo molto comune di danno a seguito di gravi danni da gelo, e la valutazione topografica dell’estensione e dell’intensità di questo fenomeno nelle gemme è importante come metodo per valutare il danno tissutale. La rottura della membrana provoca anche una perdita di elettroliti dal tessuto, che può essere misurata in test standardizzati per quantificare l’entità del danno, anche se come media del tessuto analizzato. Il danno può essere valutato immediatamente dopo il congelamento, con dissezione dei boccioli floreali per individuare i sintomi. In alternativa, i rami possono essere coltivati a temperature controllate o i boccioli asportati possono essere coltivati su terreno di agar per un periodo che consenta il normale germogliamento e lo sviluppo dei fiori o il deterioramento del tessuto floreale.

I boccioli dei fiori di ciliegio possono essere danneggiati dalle temperature di congelamento dall’autunno a dopo la fioritura e durante lo sviluppo dei primi frutti in primavera. Il ciliegio acido è generalmente considerato leggermente più resistente al gelo rispetto al ciliegio dolce, ma esiste un’ampia sovrapposizione che dipende dalla variazione tra le cultivar e dall’interazione con i climi regionali.

In autunno, i danni si verificano spesso quando un periodo caldo è seguito da un rapido calo delle temperature di congelamento. Per le ciliegie acide dell’emisfero settentrionale, ciò avviene tipicamente a novembre. In generale, in pieno inverno, le ciliegie sono normalmente resistenti a temperature comprese tra -20 e -25°C, ma ciò varia significativamente a seconda della cultivar e del clima regionale.

Nelle ciliegie acide, un danno significativo ai germogli si è verificato a temperature invernali di -12°C.

Le evidenze hanno suggerito quattro fasi di cambiamento della tolleranza al gelo nel ciliegio durante la de-acclimatazione in primavera: (i) durante la dormienza, quando i boccioli dei fiori hanno la capacità di super-raffreddare; (ii) un periodo di transizione in cui i boccioli iniziano a gonfiarsi e il super-raffreddamento viene progressivamente perso: (iii) prima dell’emergenza della punta dei petali; e (iv) dopo l’emergenza dei petali, durante il quale fiori e frutti sono molto sensibili al gelo. I danni da gelo primaverile possono verificarsi anche dopo la fioritura, durante lo sviluppo dei primi frutti.

I primi periodi di caldo che si verificano subito dopo il rilascio dell’endodormienza in inverno o all’inizio della primavera possono portare a una transitoria de-acclimatazione e all’attivazione delle gemme; se seguiti da basse temperature e da un rapido congelamento, le gemme possono essere danneggiate. Le cultivar con un basso CR possono iniziare la de-acclimatazione prima se le temperature sono elevate. Le cultivar con una bassa temperatura di base per la de-acclimatazione e/o una HR breve sono spesso più soggette a danni da gelo.

Durante la fioritura, la resistenza dei germogli è molto limitata e anche un gelo poco intenso (-2°C) può danneggiare alcuni germogli. L’epoca di fioritura ha quindi un forte impatto sul rischio di danni da gelo nelle diverse cultivar. Gli studi più citati e tuttora ampiamente utilizzati sulla resistenza al gelo a bassa temperatura delle gemme di ciliegio dolce e acido indicano che le temperature che possono causare danni al 10% e al 90% delle gemme per ogni stadio di sviluppo.

Nel ciliegio acido, hanno studiato l’inizio e la durata delle diverse fasi fenologiche e la tolleranza al gelo in ciascuno di questi periodi in Lituania. Nelle fasi iniziali prima e durante la meiosi (germoglio rigonfio, verde laterale, punta verde e grappolo stretto), non sono stati riscontrati danni a -8°C. Dopo queste fasi, tuttavia, i test a -4°C hanno rivelato le prime lesioni agli ovari e agli stili durante le fasi di sviluppo del primo bianco, della piena fioritura e del germe del frutto. Alcuni hanno riscontrato quasi il 100% di danni nei fiori completamente aperti a -2,5°C in ‘Érdi Bőtermő’, ‘Érdi Nagygyümölcsu’ e ‘Meteor Korai’.

Recentemente, la ricerca ha utilizzato l’analisi termica differenziale e test di congelamento con dissezione al microscopio delle gemme per aggiornare queste conoscenze e ha dimostrato i cambiamenti nelle temperature letali per uccidere il 10 (LT10), il 50 (LT50) o il 90% (LT90) di una popolazione di gemme da fiore in tre cultivar di ciliegio dolce, durante il periodo che va dall’autunno alla fioritura in primavera. I valori di LT10 per le gemme dormienti erano di circa -20°C, mentre allo stadio di grappolo stretto l’LT10 era di soli -6°C. La de-accelerazione è stata particolarmente rapida a partire dalla fine di febbraio a Washington, negli Stati Uniti, in seguito al rilascio dell’endodormienza. La de-acclimatazione e l’attivazione della crescita dipendono fortemente dalla temperatura e, a temperature basse e costanti, l’ecodormienza viene mantenuta, ritardando così l’ulteriore sviluppo dei germogli. Dalla punta verde alla piena fioritura in marzo, la LT10 era di soli -5-2°C. Per la maggior parte del periodo da novembre a marzo, la differenza tra LT10 e LT90 era di circa 7-10°C, il che suggerisce una differenza abbastanza grande nella resistenza delle singole gemme. Questa differenza è scesa a soli 1-3°C in aprile, in prossimità della fioritura, dimostrando che il rischio di danneggiare un’ampia porzione di germogli è molto più elevato durante le gelate primaverili che in inverno. Risultati simili con ‘Burlat’ e ‘Sunburst’ hanno dimostrato che la differenza di temperatura per il 10% e il 90% di danni era trascurabile durante la fioritura, e riscontrato l’82-100% di fiori danneggiati in cultivar di ciliegio dolce a -2,5°C durante la piena fioritura, mentre quasi nessun danno si è verificato alla stessa temperatura nello stadio a palloncino. La conoscenza dei valori attuali di LT nei boccioli secondo i test può, insieme alle previsioni meteorologiche locali, fornire informazioni sui rischi di danni da gelo da utilizzare per avviare attività di protezione dal gelo nei frutteti.