樹形對巴旦木‘小軟殼’冠層結構和果實產(chǎn)量及品質的影響

毛金梅，韓宏偉，劉鳳蘭，劉泉鑫，翟飛飛，祖力甫努爾·阿不都克力木

（1.新疆林業(yè)科學院 經(jīng)濟林研究所，新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆農業(yè)大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊830052；3.河南理工大學 建筑與藝術設計學院，河南 焦作 454000；4.喀什地區(qū)林業(yè)技術推廣站，新疆 喀什 844000）

巴旦木Amygdalus communis屬薔薇科Rosaceae李亞科Prunoideae桃屬Amygdalus扁桃亞屬Subgen.Amygdalus落葉喬木，是世界著名的優(yōu)質木本油料和干果樹種。巴旦木堅果仁營養(yǎng)價值極高，富含維生素E、單不飽和脂肪酸及多種礦質營養(yǎng)元素，主要被用于食品工業(yè)；巴旦木油不但是化妝品制造業(yè)的重要原料，而且因其具有明目、健腦、健胃的功效，也是治療冠心病、高血壓的藥物成分，對肺炎、支氣管炎療效顯著。此外，巴旦木仁的提取物還具有防癌、治癌的功效[1-2]。新疆喀什地區(qū)莎車縣具有適宜巴旦木生長的氣候、生態(tài)條件，是世界巴旦木的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一。然而，由于受傳統(tǒng)種植生產(chǎn)模式的長期影響，新疆巴旦木整體栽培管理水平不高。巴旦木喜光，發(fā)枝力強，葉片多，容易造成樹冠郁閉，內膛光照不足。樹形是果樹優(yōu)質栽培的基礎[3]，適宜的樹形形成合理的冠層結構和冠層枝葉分布[4-5]，可有效改善冠層內的光照條件，對提高果實產(chǎn)量及品質具有重要意義。王剛等[6]研究了錐栗不同樹形對冠層光照條件和堅果產(chǎn)量及品質的影響，結果表明開心形樹冠整體光照條件良好，各冠層光照分布均勻，無效光區(qū)比例較低，堅果產(chǎn)量及品質高，增產(chǎn)潛力大，是合理樹形。譚岷山等[5]通過研究‘華寧大砂殼核桃’3 種樹形的樹體結構、冠層特性和單株產(chǎn)量的差異及相關性，得出主干分層形植株的葉面積指數(shù)最高，該樹形樹冠層截獲的總輻射能較開心形和自然圓頭形分別增加了9.9%和9.2%，單株平均產(chǎn)量顯著高于開心形和自然圓頭形。龔鵬等[7]對扁桃3 種主要樹形的光合特性及堅果產(chǎn)量進行了比較研究，結果表明扁桃修剪后樹體的光合能力增強，主干分層形增幅最大，產(chǎn)量最高，是理想的豐產(chǎn)樹形。

目前，有關巴旦木豐產(chǎn)栽培技術及果實品質的研究報道較多[7-11]，也有關于巴旦木豐產(chǎn)樹形的研究報道[12-14]，但有關樹形對巴旦木堅果產(chǎn)量和品質影響的研究報道較少。本研究中以3種樹形（疏散分層形、開心形和自然圓頭形）的巴旦木為研究對象，通過對3 種巴旦木樹形的枝量及枝類空間分布、冠層葉功能性狀（葉綠素含量、葉形指數(shù)、葉厚及干物質含量）、果實質量（單果質量、果形指數(shù)）及果實品質（脂肪、蛋白質、可溶性糖、還原糖、維生素E 的含量）的對比分析，研究適宜南疆巴旦木產(chǎn)業(yè)發(fā)展的樹形結構，旨在為南疆巴旦木合理樹形的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于新疆喀什地區(qū)莎車縣吾達力克鄉(xiāng)巴旦木園。該地區(qū)屬暖溫帶大陸性干旱氣候，夏季高溫干燥少雨，日照長，水分蒸發(fā)量大。年平均氣溫11.4 ℃，氣溫日較差12 ～15 ℃，年日照2 965 h，年無霜期220 d 左右，年平均降水量56.6 mm，具有得天獨厚的種植巴旦木的自然條件。試驗地土壤類型為土質良好的砂壤土。該巴旦木園主栽品種‘小軟殼’，東西行向栽植，樹齡7 a，株行距3 m×7 m，灌溉方式為溝灌，年灌水量10 500 m3/hm2，其他施肥、整形修剪等措施采用當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式。

1.2 試驗材料

選取疏散分層形、自然圓頭形和開心形3 種樹形的7年生‘小軟殼’植株作為樣樹，每種樹形重復5 次，共15 株，分別掛牌標記。所選各樹形樣樹的樹形相對一致，生長健壯，結果穩(wěn)定，栽培管理方式相對一致。

1.3 指標測定方法

1.3.1 樹體指標

用鋼卷尺測量每株樹的樹高、主干高、干徑、冠幅，計算平均值。

1.3.2 枝量和枝類組成

將樹冠垂直分為3 層，即下層（距地面小于1.5 m）、中層（距地面1.5 ～3.0 m）和上層（距地面大于3.0 m）。將枝條分為3 類，長枝為長度大于30 cm，中枝為長度15 ～30 cm，短枝為長度小于15 cm[1]。分別統(tǒng)計各樹形冠層的枝量和枝類。

1.3.3 葉片指標

2019年6—7月，選擇天氣晴朗的上午，使用便攜式葉綠素計（SPAD-502 Plus）測定各冠層葉片的相對葉綠素含量（SPAD）。選取3 種樹形每株樹各冠層東、南、西、北4個方向各20 片葉，使用直尺測量每枚葉片的最長長度（Ll）和最寬寬度（Wl），使用數(shù)顯游標卡尺測定葉片厚度，每指標各重復5 次。然后將葉片置于水中，在5 ℃的黑暗環(huán)境中放置12 h，取出后迅速用吸水紙吸去表面水分，稱量葉飽和鮮質量（mfs）；最后將葉片置于105 ℃烘箱內殺青20 min，85 ℃烘干至恒質量后，使用電子天平（精度0.000 1 g）稱量葉干質量（md）[14]。計算葉形指數(shù)（I）、葉干物質含量（ωdm）。

I=Ll/Wl。

ωdm=(md/mfs)×100%。

1.3.4 果實產(chǎn)量和外觀品質

2019年8月中旬，分別采收15 株樣株的堅果，稱量單株堅果質量，計算單粒質量（堅果質量除以堅果數(shù)量）；每株選20 粒果實，使用游標卡尺測量堅果及仁的縱橫徑和厚度。

1.3.5 果實內在品質

巴旦木果仁脂肪含量的測定參照文獻[15]，蛋白質含量的測定參照文獻[16]，可溶性糖含量的測定參照文獻[17]，還原糖含量的測定參照文獻[18]，維生素E 含量的測定參照文獻[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010 軟件整理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為5 次重復的“平均值±標準誤”。使用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計檢驗。

2 結果與分析

2.1 巴旦木不同樹形植株的基本特征

巴旦木3 種樹形植株的基本特征見表1。

表1 巴旦木3 種樹形植株的基本特征Table 1 Basic characteristics of three tree shapes of almond

2.2 巴旦木不同樹形植株各冠層的枝量和枝類空間分布

巴旦木3 種樹形植株各冠層的枝量和枝類組成見表2。由表2 可知，3 種樹形各冠層的枝量和枝類的空間分布有一定差異。從不同樹形各冠層枝量的分布比例來看，3 種樹形的枝量主要集中在上層，自然圓頭形樹冠上層枝量最多，占69%，疏散分層形和開心形樹冠上層枝量占51%～55.3%；其次，樹冠中層枝量分布較多，占26%～34%；樹冠下層枝量最少。從不同樹形的總枝量來看，疏散分層形單株總枝量最多，達3 240，分別是開心形、圓頭形總枝量的1.15、1.63 倍。從枝類分布來看，短枝所占比例最大，占90.9%～94.3%，中枝占3.3%～4.0%，長枝占2.3%～2.5%。各冠層不同類型枝條的數(shù)量由高到低均為短枝、中枝、長枝。

表2 巴旦木3 種樹形植株各冠層的枝量和枝類組成?Table 2 The branch number and species composition of three tree shapes for almond

從巴旦木冠層間枝量來看，在樹冠上層，開心形、疏散分層形、圓頭形植株長枝數(shù)量分別為32、19、11，開心形植株長枝量分別是疏散分層形和圓頭形的1.68、2.90 倍，三者具有差異顯著（P＜0.05）。在樹冠上層，圓頭形植株中枝數(shù)量最少（34），與之相比，疏散分層形樹冠上層中枝增多9.80%，開心形樹冠上層增多35.29%，三者之間差異顯著（P＜0.05）。在樹冠上層，圓頭形植株短枝數(shù)量為1 336，與之相比，疏散分層形樹冠上層短枝增多19.54%，開心形樹冠上層增多11.17%，三者之間差異顯著（P＜0.05）。

在巴旦木樹冠中層，疏散分層形與開心形植株的長枝、短枝數(shù)量的差異均不顯著，但與圓頭形植株的長枝、短枝數(shù)量均具有顯著差異。圓頭形植株樹冠中層的短枝數(shù)量為455，疏散分層形和開心形植株樹冠中層的短枝數(shù)量分別比圓頭形植株顯著增多69.74%和56.60%（P＜0.05）。在樹冠中層，3 種樹形的中枝數(shù)量具有顯著差異，開心形植株樹冠中層的中枝數(shù)量為17，疏散分層形植株為53，圓頭形植株為38，疏散分層形和圓頭形植株樹冠中層的中枝數(shù)量分別是開心形植株的3.12、2.24 倍（P＜0.05）。

巴旦木樹冠下層枝量所占比例最少，3 種樹形植株的長、中、短枝數(shù)量均具有顯著差異，枝量由大到小依次為疏散分層形、開心形、圓頭形。

2.3 巴旦木不同樹形植株各冠層葉片的功能性狀

不同樹形植株冠層間光照分布的差異會直接影響葉片的功能性狀。巴旦木3 種樹形植株各冠層葉片的功能性狀見表3。葉形指數(shù)是反映葉片功能特征的一個重要指標，可以用來研究葉片的生長狀況及生長規(guī)律[20-21]。由表3 可知，巴旦木3 種樹形植株各冠層的葉形指數(shù)值由高到低依次均為自然圓頭形、開心形、疏散分層形，且疏散分層形和開心形植株的葉形指數(shù)與自然圓頭形植株有顯著差異，但疏散分層形和開心形植株兩者之間差異不顯著。與自然圓頭形相比，疏散分層形和開心形植株樹冠上層的葉形指數(shù)分別降低了18.97%、14.94%，樹冠中層分別降低了19.20%、12.20%，樹冠下層分別降低了19.47%、15.63%（P＜0.05）。巴旦木各冠層葉片的厚度略有差異，由高到低大致依次為上層、中層、下層。自然圓頭形植株3個冠層的葉片厚度均最小，在樹冠下層疏散分層形植株的葉片厚度比開心形植株略厚，在樹冠上、中層疏散分層形植株的葉片厚度與開心形植株無顯著差異。

葉干物質含量可以反映植物獲取資源的能力。由表3 可知，在巴旦木樹冠上層，開心形植株的葉干物質含量比疏散分層形和自然圓頭形植株分別高13.64%和11.57%（P＜0.05）；在樹冠中層，開心形植株的葉干物質含量高于疏散分層形和自然圓頭形植株，但不顯著（P＞0.05）；在樹冠下層，疏散分層形和開心形植株的葉干物質含量分別比自然圓頭形高14.54%、13.27%（P＜0.05），但疏散分層形和開心形植株兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。

表3 巴旦木3 種樹形植株各冠層葉片的功能性狀?Table 3 The canopy leaves functional traits of three tree shapes for almond

葉綠素是植物進行光合作用的主要載體，其相對含量是反映植物營養(yǎng)脅迫、光合作用能力和植物發(fā)育階段的主要指標。SPAD 值是衡量植物葉片葉綠素相對含量及綠色程度的重要參數(shù)[20,22]。在巴旦木3 種樹形中，自然圓頭形植株的葉片SPAD值最小，疏散分層形和開心形植株葉片SPAD 值的差異不顯著。從各冠層的4個方向來看，疏散分層形和開心形植株樹冠東部的中、下層及西、南部上層的葉片SPAD 值顯著高于自然圓頭形植株（P＜0.05）。

綜上所述，自然圓頭形植株的葉形指數(shù)最大，葉片厚度、SPAD 值和葉干物質含量最小，葉片品質最差；開心形植株樹冠上、中層的葉干物質含量最大；疏散分層形植株的葉形指數(shù)最小，樹冠中、下層葉片厚度略高。

2.4 巴旦木不同樹形植株果實的產(chǎn)量和品質

2.4.1 巴旦木不同樹形植株果實的產(chǎn)量

巴旦木3 種樹形植株果實的產(chǎn)量見表4。

表4 巴旦木3 種樹形植株果實的產(chǎn)量?Table 4 Yield of three tree shapes in almond fruit

由表4 可知，3 種樹形植株的單株產(chǎn)量由高到低依次為開心形、疏散分層形、圓頭形。疏散分層形、開心形、圓頭形植株的單株產(chǎn)量分別為1.18、1.34、0.96 kg，與圓頭形植株相比，疏散分層形和開心形植株的單株產(chǎn)量分別顯著增高了23.02%和40.25%（P＜0.05）。開心形植株的單株產(chǎn)量高于疏散分層形植株，但兩者之間無顯著差異（P＞0.05）。巴旦木3 種樹形植株的單位面積產(chǎn)量由高到低依次為開心形、疏散分層形、圓頭形。開心形植株的單位面積產(chǎn)量（643.60 kg/hm2）比疏散分層形植株（564.50 kg/hm2）顯著增大了14.01%（P＜0.05），比圓頭形植株（459.31 kg/hm2）顯著增大了40.12%（P＜0.05）。

2.4.2 巴旦木不同樹形植株果實的外在品質

巴旦木3 種樹形植株果實的外觀品質見表5。由表5 可知，疏散分層形和開心形植株的單果質量和仁質量與圓頭形植株的這2 指標均具有顯著差異。與圓頭形植株相比，疏散分層形和開心形植株的單果質量分別顯著增長20.56%和25.82%（P＜0.05），仁質量分別顯著增長22.11%和23.73%（P＜0.05），開心形植株的單果質量略大于疏散分層形植株（P＞0.05）。3 種樹形植株堅果縱徑的差異不顯著，橫徑的差異顯著，縱橫徑由大到小依次均為開心形、疏散分層形、圓頭形（P＜0.05）。圓頭形植株堅果的厚度最小，與開心形植株有顯著差異（P＜0.05），疏散分層形與開心形植株堅果厚度的差異不顯著（P＞0.05）。疏散分層形和開心形植株堅果仁的縱橫徑比圓頭形植株顯著增大（P＜0.05），但疏散分層形和開心形植株兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。3 種樹形植株堅果仁的厚度無顯著差異。綜上所述，圓頭形植株果實的外在品質劣于疏散分層形和開心形植株；開心形植株的單果質量和仁質量略高于疏散分層形植株，但不顯著，開心形植株的堅果橫徑大于疏散分層形植株。

表5 巴旦木3 種樹形植株果實的外觀品質?Table 5 Appearance quality of three tree shapes in almond fruit

2.4.3 巴旦木不同樹形植株果實的內在品質

巴旦木3 種樹形植株果實的內在品質見表6。由表6 可知，3 種樹形植株果仁的可溶性糖、還原糖、脂肪和維生素E 的含量之間無顯著差異（P＞0.05）；疏散分層形與開心形植株果仁的蛋白質含量無顯著差異（P＞0.05），但均顯著高于圓頭形植株。

表6 巴旦木3 種樹形植株果實的內在品質?Table 6 Internal quality of three tree shapes in almond fruit

3 結論與討論

良好的樹形和樹體結構是巴旦木優(yōu)質豐產(chǎn)的必要條件。本研究結果表明在3 種巴旦木樹形中開心形樹形最合理。開心形巴旦木植株的主枝數(shù)少，樹冠開張，枝量總數(shù)僅次于疏散分層形，葉干物質含量最多。按照果實單位面積產(chǎn)量、株產(chǎn)、單果質量、仁質量和堅果橫徑由高到低排序，3 種巴旦木樹形依次均為開心形、疏散分層形、圓頭形。美國等巴旦木生產(chǎn)出口大國在生產(chǎn)中主要采用開心形樹形。該樹形上、中、下部各類枝條分布相對合理，樹冠通風透光，利于堅果正常生長和成熟開裂，另外樹體高度適中，便于人工和機械修剪等生產(chǎn)管理，為巴旦木優(yōu)質豐產(chǎn)創(chuàng)造了良好的樹體結構和空間環(huán)境條件[6]，與本研究中得出的結論基本一致。目前，新疆巴旦木產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)中以開心形、疏散分層形樹形居多，圓頭形樹形較少。根據(jù)本研究結果并結合產(chǎn)區(qū)實際，建議今后巴旦木生產(chǎn)中宜推廣應用開心形樹形。

3.1 冠層結構對巴旦木枝量和枝類分布的影響

不同樹形果樹的冠層結構也不相同，冠層結構影響果樹枝量和通風透光，因此合理的冠層結構是果園豐產(chǎn)的必要條件[23-25]。本研究結果表明，3 種樹形的巴旦木植株各冠層總枝量分布比例由高到低依次均為上層、中層、下層，3 種樹形植株的總枝量由大到小排序依次為疏散分層形、開心形、圓頭形；從枝類分布來看，短枝所占比例最高，3 種樹形的上、中、下冠層中按比例由高到低排序依次均為短枝（93.36%～94.34%）、中枝（3.29%～4.03%）、長枝（2.28%～2.62%）。樹形結構與枝葉分布密切相關。疏散分層形樹體高大，主枝數(shù)量最多，分布在樹冠上、中、下三層，枝量最多，但枝葉茂密，透光性不足；開心形植株的主枝數(shù)量相對最少，樹冠開張，樹體通風透光狀況良好，枝量主要集中分布在樹冠上、中層，枝量總數(shù)僅次于疏散分層形；圓頭形植株的主枝數(shù)量略大于開心形，但枝量主要分布在冠層上部，中部有少部分枝條，下層幾乎無枝條，所以圓頭形植株總枝量最少。這與江振斌等[3]和王剛等[6]的研究結果一致。因此，通過合理修剪，可有效改善樹體枝量及其空間分布，改善樹冠內通風透光狀況，為果樹增產(chǎn)提供條件。

3.2 冠層結構對巴旦木葉片品質的影響

樹體的光照水平與葉片品質密切相關。葉形指數(shù)、葉干物質含量、葉綠素含量等是葉片發(fā)育和生理功能狀況的重要指標[25]。同時，樹體的光合性能對干物質積累和產(chǎn)量有重要影響[26]。本研究結果顯示，在3 種樹形中，疏散分層形植株樹冠上、中、下層葉片的葉形指數(shù)均最小，在樹冠中、下層的葉片略厚，但葉片SPAD 值與開心形植株無顯著差異（P＞0.05），樹冠東部中、下層和西、南部上層葉片的SPAD 值顯著高于自然圓頭形植株（P＜0.05）。這可能是由于東向和南向光照足，枝葉生長繁密[27]。此外，疏散分層形植株樹冠上、中層葉片的干物質含量顯著小于開心形植株，下層葉片的干物質含量顯著高于自然圓頭形植株（P＜0.05）；自然圓頭形植株葉片的葉形指數(shù)最大，葉片最薄，葉片SPAD 值和葉干物質含量最?。≒＜0.05）。3 種樹形植株的葉片品質由優(yōu)到劣排序依次為開心形、疏散分層形、自然圓頭形。在冠層各區(qū)域光照強度的差異顯著，南向平均光照強度最高，且同一冠層條件下，西向和北向的光照強度均小于東向和南向，夏季應適當對東、南方向的枝葉進行修剪，保證樹體受光均勻[22]。

3.3 冠層結構對巴旦木果實產(chǎn)量及品質的影響

果樹栽培管理水平和整形直接影響果實的產(chǎn)量和品質。按照單位面積產(chǎn)量、株產(chǎn)、單果質量、仁質量和堅果橫徑由高到低排序，3 種巴旦木樹形依次為開心形、疏散分層形、圓頭形。3 種樹形果仁的可溶性糖、還原糖、脂肪和維生素E 含量之間無顯著差異（P＞0.05），疏散分層形和開心形植株果仁的蛋白質含量顯著高于圓頭形植株（P＜0.05）。王剛等[6]通過研究發(fā)現(xiàn)，3 種樹形錐栗的單粒質量、可溶性糖含量、還原糖含量及淀粉含量與光照分布規(guī)律相似，按冠層呈現(xiàn)自上而下逐漸降低的趨勢。本研究中，3 種樹形巴旦木植株果實內在品質的差異不大，可能是與試驗期短或果實采收未按冠層采收有關。龔鵬等[7]的研究結果表明，在主干分層形、開心形和自然生長樹形3 種扁桃樹形中，主干分層形植株的株產(chǎn)和單位面積產(chǎn)量增幅最大，這與本研究結果有所不同，可能與研究側重角度、巴旦木品種類型、栽培及施肥管理水平、樹勢等有關。

影響果樹果實產(chǎn)量和品質的因素較多，如施肥管理水平、整形修剪標準化程度等。本試驗僅開展了1年，為了達到更準確的效果，應補充光照強度等相關指標，連續(xù)多年進行試驗。