徐淮地區(qū)避雨栽培對(duì)早熟砂梨果實(shí)糖積累和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響

李剛波，張 梅，樊繼德，趙 林，張 婷，藺 經(jīng)，常有宏，楊 峰，*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221121； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014)

我國(guó)是梨生產(chǎn)大國(guó)，梨生產(chǎn)量、栽培面積、品種數(shù)量和出口量均居世界前列[1]。在國(guó)內(nèi)，梨是僅次于蘋果、柑橘的第三大水果產(chǎn)業(yè)，在世界梨產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有重要地位[2]。徐淮地區(qū)主要種植品種包括酥梨、鴨梨等傳統(tǒng)梨品種。近年來(lái)，逐步引進(jìn)翠冠、蘇翠1號(hào)、三水梨、黃冠等早熟砂梨品種。蘇翠1號(hào)屬于早熟砂梨品種[3]，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所用華酥和翠冠雜交選育而成，適應(yīng)性較高，在江蘇、湖南、湖北、山東地區(qū)均適宜種植[4]。

良好的果園生態(tài)環(huán)境不僅可以提高果實(shí)品質(zhì)，同時(shí)還可以有效地防控園區(qū)內(nèi)各種病蟲害，徐淮地區(qū)多年平均降水量為844.6 mm，導(dǎo)致梨樹在該地區(qū)病蟲害發(fā)生程度嚴(yán)重，早熟梨品種特性不能有效發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，優(yōu)果生產(chǎn)率低，嚴(yán)重制約了果農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益的提高。近年來(lái)，避雨栽培在果樹生產(chǎn)管理中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在降雨量大的南方地區(qū)，可有效杜絕病原菌的傳播[5-6]。避雨栽培主要通過(guò)搭建固定薄膜和鋼架形成一種保護(hù)式的避雨栽培環(huán)境，果樹生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境因子如光照強(qiáng)度、溫濕度、土壤溫濕度等受到影響，進(jìn)而調(diào)控樹體的果實(shí)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，避雨栽培可以減輕葡萄病蟲害的發(fā)生程度[8]，提高葡萄果粒醛類化合物的合成量[9]，有效降低大櫻桃果實(shí)的裂果率[10]。桃樹上采用避雨栽培可明顯減少因雨水過(guò)多造成的產(chǎn)量損失，并維持桃果實(shí)較好的綜合品質(zhì)[11]。果樹果實(shí)發(fā)育要經(jīng)歷幼果期、果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期等階段，果實(shí)膨大期和成熟期的環(huán)境變化與果實(shí)品質(zhì)具有密切關(guān)系。通過(guò)避雨栽培改變梨生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)于果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成有重要影響。目前，在葡萄[12]、櫻桃[13]、桃[14]等果樹上已有大量研究，但早熟砂梨避雨栽培研究相對(duì)較少。本文通過(guò)早熟砂梨避雨栽培果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中糖含量動(dòng)態(tài)變化，研究避雨栽培對(duì)果實(shí)糖積累和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響，以期為早熟砂梨避雨栽培在徐淮地區(qū)的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地梨園內(nèi)進(jìn)行。土壤為黏壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量5 g·kg-1，銨態(tài)氮含量45.01 mg·kg-1，硝態(tài)氮含量14.21 mg·kg-1，速效鉀含量195.86 mg·kg-1，速效磷含量35.24 mg·kg-1。太陽(yáng)能年輻射1 393～1 625 kWh·m-2，年日照數(shù)為2 200～3 000 h，標(biāo)準(zhǔn)光照下年平均日照時(shí)間為3.80～4.45 h。

1.2 試驗(yàn)方法

梨園管理水平良好，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的5年生蘇翠1號(hào)和翠冠梨樹，3 m×5 m株行距。避雨棚為生產(chǎn)上常規(guī)的卷膜式連棟鋼架大棚，單棟棚長(zhǎng)寬高為90 m×5 m×5 m，南北走向，棚頂薄膜為透光率為90%的聚乙烯薄膜。日常栽培管理：在無(wú)雨天氣將棚膜卷起，棚頂兩側(cè)同時(shí)向上卷膜，卷膜幅度與水平地平面最大角為80°，降雨前將棚膜放下。其他栽培管理方式避雨栽培(shelter cultivation，SC)與露地栽培(open cultivation，OC)相同。

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，蘇翠1號(hào)和翠冠的避雨栽培處理和露地栽培處理分別用BS、LS、BC、LC表示，以露地栽培作為對(duì)照。將DP99-LX光照強(qiáng)度記錄儀懸掛于梨樹行間無(wú)枝條遮擋的位置，懸掛高度與樹冠冠層中部持平，從6月14日始進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每隔2 h記錄1次數(shù)據(jù)并自動(dòng)存儲(chǔ)，間隔7 d每處理取樹冠外圍30個(gè)果實(shí)以做單果重、糖組分的測(cè)定樣品，共計(jì)5個(gè)時(shí)期，果實(shí)成熟后測(cè)有機(jī)酸含量。果實(shí)采收后隨機(jī)采取樹冠外圍成熟葉片30片，測(cè)定葉片鮮質(zhì)量和干質(zhì)量。落葉后隨機(jī)選取20根一年生枝條測(cè)量新梢長(zhǎng)度與粗度。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 光強(qiáng)與品質(zhì)

利用儀器自帶軟件將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，求光照強(qiáng)度日平均值。采用精度為百分之一的電子天平測(cè)定果實(shí)單果重，糖酸組分測(cè)定參照姚改芳等[15]方法，采用美國(guó)生產(chǎn)的Agilent1260 Infinity高效液相色譜儀測(cè)定，流動(dòng)相為乙腈∶水體積比7∶3，流速0.7 mL·min-1，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量為20 μL。可溶性糖為糖組分含量的和，有機(jī)酸含量為酸組分含量的和。

1.3.2 枝葉指標(biāo)

新梢長(zhǎng)度與粗度采用常規(guī)法測(cè)定獲得。葉片鮮質(zhì)量(mF)測(cè)定：剪取葉片裝入塑料袋中后立即帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，用分析天平稱取鮮質(zhì)量。葉片干質(zhì)量(mD)測(cè)定：將葉片放入溫度為100～105 ℃烘箱殺青10 min，70～80 ℃左右烘干至恒質(zhì)量，取出葉片置于干燥器中冷卻至室溫，稱干質(zhì)量。葉片含水量(%)=(mF-mD)/mF×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，采用Excel 2007軟件作圖，SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)周期內(nèi)日平均光照強(qiáng)度變化

從圖1中可以看出，避雨栽培與露地栽培的光照強(qiáng)度日平均變化趨勢(shì)基本一致，6月14日至7月12日試驗(yàn)周期內(nèi)，避雨栽培光照強(qiáng)度顯著低于露地栽培。6月14日至7月3日，露地栽培光照強(qiáng)度明顯較避雨栽培高；隨著時(shí)間的推移，7月4日至6日進(jìn)入雨水較多天氣，2種栽培模式下的光照強(qiáng)度下降幅度均較大，避雨與露地光照強(qiáng)度基本趨于一致。7月7日光照強(qiáng)度差值較大，避雨栽培比露地低1.25 萬(wàn)lx(圖1)。表明棚膜卷起后仍然對(duì)棚內(nèi)的光照強(qiáng)度有一定影響，即使陰雨天氣避雨栽培內(nèi)光照強(qiáng)度仍然要低于露地栽培。

2.2 避雨栽培對(duì)早熟梨單果重的影響

由圖2可見(jiàn)，6月14日至7月12日果實(shí)膨大中、后期，避雨栽培蘇翠1號(hào)果實(shí)單果重增加速度始終高于露地栽培，而翠冠6月28日露地栽培單果重小于避雨栽培，說(shuō)明從6月14日至6月28日，避雨栽培果實(shí)單果重增加速率高于露地栽培。7月5日露地栽培翠冠單果重大于避雨栽培，7月12日翠冠和蘇翠1號(hào)避雨栽培果實(shí)的單果重均明顯大于露地栽培，分別比露地栽培大18.8、56.75 g。表明避雨栽培有利于果實(shí)單果重的提高。

2.3 避雨栽培對(duì)果實(shí)糖組分積累和總糖含量的影響

蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇是砂梨果實(shí)中主要的可溶性糖組分。自6月14日至7月12日果實(shí)成熟，2種早熟砂梨果實(shí)蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和總糖的積累量各異(表1～表5)。6月14日果實(shí)內(nèi)葡萄糖、果糖和山梨醇積累量較蔗糖高，蔗糖含量最低。由表1可見(jiàn)，2種梨果實(shí)發(fā)育過(guò)程中葡萄糖含量變化趨勢(shì)不同：2種栽培條件下蘇翠1號(hào)均呈先下降后上升再下降趨勢(shì)，7月12日避雨栽培的果實(shí)葡萄糖含量顯著高于露地栽培；避雨栽培下翠冠果實(shí)的葡萄糖含量隨著果實(shí)逐漸成熟發(fā)育逐漸降低，但7月12日時(shí)顯著高于露地栽培。蔗糖含量在6月14日檢測(cè)含量較低，6月21日之后，蔗糖含量迅速上升，7月12日避雨栽培的蘇翠1號(hào)和翠冠果實(shí)蔗糖含量顯著高于露地栽培(表2)。成熟時(shí)果實(shí)蔗糖和果糖含量所占可溶性總糖含量比例較其他糖組分要高，7月12日，蘇翠1號(hào)和翠冠避雨栽培果實(shí)果糖含量分別為42.79、39.40 mg·g-1，占可溶性糖總量比例分別達(dá)41.37%和40.57%，露地栽培果實(shí)果糖含量分別為35.00、35.96 mg·g-1，占可溶性糖總量比例分別達(dá)41.20%和43.69%(表3)。6月14日至6月28日，2種梨果實(shí)內(nèi)山梨醇含量變化趨勢(shì)不一致，蘇翠1號(hào)避雨栽培與露地栽培含量幅度波動(dòng)相反；從6月29日至7月12日，翠冠果實(shí)山梨醇積累量加快，小幅上升后又下降；7月12日果實(shí)成熟時(shí)，2品種梨的山梨醇含量均低于6月14日(表4)。由表5中可知，在果實(shí)發(fā)育期，2種梨避雨栽培果實(shí)在發(fā)育過(guò)程中可溶性糖積累量波動(dòng)不一，但7月12日避雨栽培果實(shí)的可溶性糖含量均顯著高于露地栽培(表5)，說(shuō)明避雨栽培有利于提高果實(shí)的可溶性糖含量。

圖1 日平均光照強(qiáng)度變化Fig.1 Change of diurnal average light intensity

BS，蘇翠1號(hào)避雨栽培；LS，蘇翠1號(hào)露地栽培；BC，翠冠避雨栽培；LC，翠冠露地栽培。下同。BS， Sucui 1 under rain-sheltered cultivation; LS， Sucui 1 under open-field cultivation; BC， Cuiguan under rain-sheltered cultivation; LC， Cuiguan under open-field cultivation. The same as below.圖2 避雨栽培對(duì)果實(shí)單果重的影響Fig.2 Effect of rain-sheltered cultivation on fruit weight of fruit

2.4 避雨栽培對(duì)果實(shí)酸組分和有機(jī)酸含量的影響

果實(shí)有機(jī)酸含量是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。從圖3可知，2個(gè)早熟梨品種避雨栽培果實(shí)有機(jī)酸含量較露地栽培明顯低。蘋果酸、奎寧酸和檸檬酸各占果實(shí)有機(jī)酸總量的比例較高，莽草酸占比例較小，且避雨栽培果實(shí)內(nèi)莽草酸含量與露地栽培無(wú)顯著差異。避雨栽培果實(shí)蘋果酸、奎尼酸和檸檬酸含量與露地栽培差異較大。蘇翠1號(hào)和翠冠避雨栽培果實(shí)蘋果酸含量較露地栽培分別低35.08%、21.05%，檸檬酸含量較露地栽培高，蘇翠1號(hào)避雨栽培果實(shí)內(nèi)奎寧酸含量較露地栽培高16.11%，翠冠避雨栽培果實(shí)奎寧酸含量較露地栽培低30.72%。以上表明，避雨栽培有利于降低果實(shí)有機(jī)酸含量，主要影響蘋果酸、檸檬酸、奎寧酸含量，對(duì)莽草酸影響不明顯，且避雨栽培對(duì)不同品種早熟砂梨果實(shí)酸組分含量之間的轉(zhuǎn)化與積累影響不同。

表1 避雨栽培對(duì)果實(shí)葡萄糖含量的影響

Table1Effect of rain-sheltered cultivation on fruit glucose content

mg·g-1

表中同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Values within a column without the same lower letters indicated significant difference (P<0.05). The same as below.

表2 避雨栽培對(duì)果實(shí)蔗糖含量的影響

Table2Effects of rain-sheltered cultivation on sucrose content in fruits

mg·g-1

表3 避雨栽培對(duì)果實(shí)果糖含量的影響

Table3Effects of rain-sheltered cultivation on fructose content in fruits

mg·g-1

表4 避雨栽培對(duì)果實(shí)山梨醇含量的影響

Table4Effects of rain-sheltered cultivation on sorbitol content in fruits

mg·g-1

表5 避雨栽培對(duì)果實(shí)可溶性糖含量的影響

Table5Effects of rain-sheltered cultivation on soluble sugar content in fruits

mg·g-1

Sa，莽草酸；Qa，奎寧酸；Ca，檸檬酸；Ma，蘋果酸；Oa，有機(jī)酸。Sa， Shikimic acid; Qa， Ouinic acid; Ca， Citric acid; Ma， Malic acid; Oa， Organic acid.圖3 避雨栽培對(duì)果實(shí)酸組分和有機(jī)酸總量的影響Fig.3 Effects of rain-sheltered cultivation on acid components and total organic acids in fruits

2.5 避雨栽培對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響

表6顯示，避雨栽培下2個(gè)品種梨樹新梢長(zhǎng)、新梢粗、葉干質(zhì)量與露地栽培下均無(wú)顯著差異，但葉片鮮質(zhì)量顯著低于露地栽培，翠冠和蘇翠1號(hào)避雨栽培分別較露地栽培低10.15%、8.22%。翠冠避雨栽培葉片含水量較露地栽培低5.10%，蘇翠1號(hào)避雨栽培葉片含水量較露地栽培低5.26%。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果顯示，梨樹果實(shí)在發(fā)育過(guò)程中蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和可溶性糖的積累量各異，成熟時(shí)果糖和蔗糖含量占可溶性總糖含量比例較其他糖組分高，后期果糖含量有所降低。砂梨早期以積累果糖和葡萄糖為主，近成熟時(shí)果糖和葡萄糖含量下降，蔗糖含量迅速增加[16]。王曉慶等[17]研究發(fā)現(xiàn)，大棚栽培有利于提高早期果糖和可溶性糖含量，本研究結(jié)果與此一致，在果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育期果糖與葡萄糖含量較高，進(jìn)入后期蔗糖積累量上升，葡萄糖含量有所下降，而成熟果實(shí)可溶性糖含量的積累量避雨栽培明顯高于露地栽培。光為植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中光合作用、有機(jī)物的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)等一系列生理活動(dòng)提供能源[18-19]。梨光合作用的光飽和點(diǎn)為5萬(wàn)～5.5萬(wàn)lx[20-21]，在光照強(qiáng)度較強(qiáng)的果實(shí)成熟期，露地栽培光合午休時(shí)間較長(zhǎng)，避雨栽培由于棚頂覆膜、鋼架設(shè)施等對(duì)太陽(yáng)光的削弱與遮擋，雖然一定程度上降低了光照強(qiáng)度[22]，但延長(zhǎng)了有效光合時(shí)間，合成了更多的光合產(chǎn)物，可溶性糖含量高于露地栽培[23]。另外，早期避雨棚相對(duì)較低的夜間溫度和溫差也利于糖分積累[17]。避雨栽培營(yíng)造的環(huán)境一定程度上能夠影響果實(shí)內(nèi)同化物代謝與運(yùn)轉(zhuǎn)酶的活性，進(jìn)而影響果實(shí)中碳同化物的分配與積累[24]，從而影響了果實(shí)中蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇含量之間的轉(zhuǎn)化。露地栽培的早生新水和翠冠果實(shí)有機(jī)酸含量高于避雨栽培[17]。本研究結(jié)果與此相同，避雨栽培果肉中有機(jī)酸含量明顯低于露地栽培，避雨栽培主要影響蘋果酸、檸檬酸、奎寧酸含量，進(jìn)而影響有機(jī)酸總量；且避雨栽培對(duì)不同品種早熟砂梨果實(shí)酸組分之間的轉(zhuǎn)化與積累的影響也不同，其影響機(jī)制仍需進(jìn)一步的試驗(yàn)探究與證實(shí)。

表6 避雨栽培對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響

Table6Effects of rain-sheltered cultivation on nutrient growth

品種Varieties處理Treatment新梢長(zhǎng)Length of freshtreetop/cm新梢粗Dimaeter of freshtreetop/cm葉鮮質(zhì)量Leaf freshweight/g葉干質(zhì)量Leaf dryweight/g葉片含水量Watercontent/%蘇翠1號(hào) Sucui 1避雨栽培 Shelter cultivation112.60 a1.13 a2.19 b0.94 a0.57 c露地栽培 Open cultivation113.68 a1.12 a2.37 a0.96 a0.60 b翠冠 Cuiguan避雨栽培 Shelter cultivation85.57 b0.96 a1.97 c0.79 b0.59 bc露地栽培 Open cultivation86.60 b1.08 a2.17 b0.82 b0.62 a

植物體內(nèi)糖與淀粉的儲(chǔ)備對(duì)樹體抗逆能力有重要影響[25]。本試驗(yàn)田間觀察和測(cè)量結(jié)果都表明，避雨栽培下2個(gè)早熟砂梨品種枝條生長(zhǎng)、葉干質(zhì)量與露地栽培均無(wú)顯著差異，葉鮮質(zhì)量和葉片相對(duì)含水量顯著低于露地栽培。