京白梨郁閉園樹體結(jié)構(gòu)改造對(duì)冠層光照分布、枝類組成與果實(shí)品質(zhì)的影響

田海青,趙艷艷,梁振旭,劉 軍,魯韌強(qiáng),孫明德,劉松忠

(北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院，北京市落葉果樹工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093)

京白梨(PyrusussriensisMaxim.‘Jingbaili’)是原產(chǎn)于北京地區(qū)的特色水果，因其具有皮薄香脆、果肉細(xì)膩、酸甜適口、風(fēng)味獨(dú)特等品質(zhì)特性，深受消費(fèi)者歡迎。北京地區(qū)京白梨栽培歷史悠久，目前主要分布在門頭溝、房山等區(qū)的丘陵山地與河灘沙地，已成為產(chǎn)區(qū)果農(nóng)收入的主要來源之一。由于普遍采用喬砧密植的栽培方式，加之為確保高產(chǎn)，果農(nóng)在日常修剪過程中修剪量偏輕，修剪方式不科學(xué)，導(dǎo)致一部分成齡京白梨園存在樹冠郁閉、內(nèi)膛光照不足等問題，造成樹體結(jié)果部位外移，果實(shí)產(chǎn)量低、品質(zhì)差，嚴(yán)重影響種植效益。因此，解決京白梨園郁閉問題是生產(chǎn)上亟待解決的問題之一。已有研究表明[1-2]，通過提干、落頭、疏枝等方式對(duì)郁閉果園進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，通過調(diào)節(jié)樹冠的長、中、短枝的比例及其分布，從而達(dá)到解決樹冠郁閉的目的。在郁閉蘋果[3]、柑橘[4]、櫻桃[5]等果園的應(yīng)用結(jié)果證實(shí)，樹體結(jié)構(gòu)改造可有效改善冠層光照條件，提高葉片質(zhì)量和果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)，并且改造后的果園管理方便，從根本上解決了果園光照惡化問題。為解決京白梨果園郁閉問題，本試驗(yàn)選取典型京白梨郁閉果園，采用提干、疏除主枝、回縮等方式進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造，并以農(nóng)民傳統(tǒng)修剪方法為對(duì)照，研究改造對(duì)樹冠內(nèi)的光照分布、枝類組成及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為探討京白梨郁閉園樹體結(jié)構(gòu)改造技術(shù)提供理論依據(jù)和操作方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2017年12月至2018年9月在京白梨原產(chǎn)地—北京市門頭溝區(qū)軍莊鎮(zhèn)東山村(40°0′N，116°8′E)進(jìn)行。供試京白梨樹齡25 a，株行距3.5 m×4.0 m，樹形為自由紡錘形，管理水平中等偏下，樹冠郁閉嚴(yán)重。2017年12月，選擇樹體大小、生長一致的京白梨郁閉樹8株，分為2個(gè)處理，以傳統(tǒng)修剪組為對(duì)照處理，以提干、疏除主枝、回縮等修剪組為結(jié)構(gòu)改造處理。每處理4株樹，單株重復(fù)4次。

1.2 測定方法

2018年8月果實(shí)成熟時(shí)，進(jìn)行樹體光照、枝類組成與果實(shí)品質(zhì)等指標(biāo)測定。

冠層光照 采用樹冠分格法[6]測定。即以樹干為中心，從地面到第一主枝為第一層，向上至最高點(diǎn)每層高0.5 m依次分層，用竹竿將樹冠分成不同層次和方位的50 cm×50 cm× 50 cm立方體方格。果實(shí)成熟期，選擇無云無風(fēng)的晴天(8月27日)，用手持光量子計(jì)分別于8:00、10:00、12:00、14:00、16:00測定每個(gè)方格中心位置的光照強(qiáng)度。以無遮擋的空地光照強(qiáng)度為對(duì)照，相對(duì)光照強(qiáng)度=樹冠內(nèi)光強(qiáng)/對(duì)照光強(qiáng)。

枝類組成與果實(shí)品質(zhì) 首先統(tǒng)計(jì)樹冠各立方體方格內(nèi)長、中、短枝數(shù)量及果實(shí)個(gè)數(shù)。同時(shí)，每個(gè)方格內(nèi)選取大小一致果實(shí)5個(gè)，采樣用于果實(shí)品質(zhì)測定。其中單果質(zhì)量用百分之一天平測定；果實(shí)縱、橫徑用游標(biāo)卡尺測定并計(jì)算果形指數(shù)；果實(shí)硬度和果實(shí)可溶性固形物含量分別用硬度計(jì)、糖度計(jì)測定；果實(shí)糖含量用蒽酮法測定，可滴定酸含量用NaOH中和滴定法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

為便于比較分析改造前后的郁閉樹與透光樹的枝類組成與果實(shí)品質(zhì)，按離地面高度0.5～1.5 m、1.5～2.5 m、2.5～3.5 m將樹冠垂直方向分為上、中、下三層，同一層內(nèi)所有方格的枝類組成與果實(shí)品質(zhì)等數(shù)據(jù)取平均值；水平方向以樹干為中心，劃分為內(nèi)膛(距離樹干小于1.0 m)，中部(距離樹干1.0～2.0 m)和外圍(距離樹干大于 2.0 m)三部分，同一部分內(nèi)所有方格的枝類組成與果實(shí)品質(zhì)取平均值。

采用Excel 2013進(jìn)行整理數(shù)據(jù)，用SPSS 23.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 9.0繪制樹體相對(duì)光照分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 京白梨郁閉樹改造前后冠層相對(duì)光照強(qiáng)度分布

樹冠的光照分布與果樹的枝類組成及分布密切相關(guān)，而冠層的光照強(qiáng)度與分布情況對(duì)枝條生長、開花結(jié)果以及果實(shí)品質(zhì)等均有影響[7]。因此，合理的光照分布在果樹生長發(fā)育過程中非常重要。一般認(rèn)為樹冠內(nèi)相對(duì)光強(qiáng)<30%的區(qū)域?yàn)闊o效光區(qū)，30%≤相對(duì)光強(qiáng)≤80%為適宜光區(qū)，相對(duì)光強(qiáng)>80%的區(qū)域果實(shí)易發(fā)生日灼，影響果實(shí)外觀品質(zhì)[8]。本研究中，郁閉樹改造前后冠層不同高度、內(nèi)外不同層次相對(duì)光照強(qiáng)度分布分別如圖1、圖2所示，各光區(qū)相對(duì)光照強(qiáng)度分布情況見表1。

表1 不同京白梨樹形樹體光照分布

由圖1、圖2光照強(qiáng)度分布來看，京白梨郁閉樹和透光樹光照分布均呈現(xiàn)自下至上由內(nèi)而外逐漸增強(qiáng)的趨勢。但是，郁閉樹冠層光照主要集中在樹冠外圍，下層光照偏弱，內(nèi)膛光照不足；郁閉樹冠層相對(duì)光照強(qiáng)度<30%的無效光區(qū)占樹冠總體積比例達(dá)34.0%，而適宜光區(qū)僅占總體積的55.0%，樹冠郁閉嚴(yán)重。進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造后，冠層光照強(qiáng)度由上而下、由外及內(nèi)逐漸減弱，樹冠下層及內(nèi)膛的光照狀況明顯改善；樹冠無效光區(qū)體積降低為11.0%，較郁閉樹降低23.0%，而適宜光區(qū)體積為71.0%，較郁閉樹提高16.0%，表明通過樹體結(jié)構(gòu)改造，打開了樹冠光路，樹體透光性顯著改善。

圖1 京白梨郁閉樹(左)與透光樹(右)樹冠不同高度相對(duì)光照強(qiáng)度(RLI)分布

圖2 京白梨郁閉樹(左)與透光樹(右)樹冠水平方向相對(duì)光照強(qiáng)度(RLI)分布

2.2 京白梨郁閉樹改造前后枝類組成差異

京白梨郁閉樹改造前后枝類組成見表2、表3。

由表2可見，經(jīng)傳統(tǒng)修剪的京白梨郁閉樹長枝比例占總枝量的比例達(dá)37.0%，短枝比例僅為53.2%；進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造后，透光樹短枝比例較郁閉樹提高32.7%，達(dá)到85.9%，而長枝比例僅占總枝量的7.8%，較郁閉樹降低29.2%；從總枝量來看，透光樹總枝量為13.3×105條/hm2，顯著高于郁閉樹(7.8×105條/hm2)，且增加的枝量中主要是中短枝量大幅度增加。由此可見，郁閉樹進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造，改善了枝類組成，顯著提高了短枝比例，有利于提升果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)。

表2 京白梨郁閉樹與透光樹枝類組成

由表3可看出，樹冠各層次枝類組成差異明顯，在樹冠垂直方向上，樹體結(jié)構(gòu)改造后，透光樹各層次的短枝比例顯著高于郁閉樹，尤其是樹冠下層短枝比例得到大幅度提升；與此同時(shí)，各層次的長枝比例則顯著低于郁閉樹，其中，樹冠中層長枝比例較郁閉樹低19.9%。從樹冠水平方向上看，透光樹短枝比例也顯著高于郁閉樹，而長枝比例也顯著降低。表明通過樹體結(jié)構(gòu)改造打開光路后，樹冠內(nèi)膛和底層光照強(qiáng)度增加顯著促進(jìn)了短枝的形成，同時(shí)也顯著降低了長枝比例，改善了枝類組成結(jié)構(gòu)。

表3 京白梨郁閉樹與透光樹樹冠各層次枝類組成

2.3 京白梨郁閉樹改造前后果實(shí)品質(zhì)差異

從果實(shí)品質(zhì)的測定結(jié)果來看(表4)，總體而言，郁閉樹與透光樹的單果質(zhì)量和果形指數(shù)均差異不顯著，但透光樹果實(shí)可溶性固形物、總糖含量分別比郁閉樹果實(shí)提高0.5%和3.8%，糖酸比提高3.7。同時(shí)，果實(shí)硬度比郁閉樹果實(shí)降低1.4 kg/cm2，可滴定酸也降低0.07%。這表明，通過去主枝、疏枝、回縮等樹體改造措施后，單果質(zhì)量沒有降低，果實(shí)品質(zhì)得到顯著提高。

表4 京白梨郁閉樹與透光樹果實(shí)品質(zhì)

樹冠不同層次的果實(shí)品質(zhì)則呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律(表5)。在垂直方向上，樹冠上、中、下3層的果形指數(shù)沒有差異，同一層次上透光樹與郁閉樹單果質(zhì)量差異不顯著，但均由上而下逐漸顯著減??；兩個(gè)處理的果實(shí)硬度和可溶性固形物也有由上而下逐漸減小的趨勢，但兩個(gè)處理間呈現(xiàn)不同的差異變化；透光樹果實(shí)總糖含量和糖酸比也由上而下逐漸增加，且不同層次間差異顯著，郁閉樹則為樹冠中層果實(shí)總糖和糖酸比含量最高，且顯著高于樹冠上層與下層。在樹冠水平方向上，透光樹與郁閉樹在樹冠內(nèi)膛、中部與外圍果實(shí)的單果重差異不顯著，但兩個(gè)處理均呈現(xiàn)由樹冠內(nèi)膛到外圍單果重增大，且差異達(dá)顯著水平；各個(gè)層次上郁閉樹果實(shí)硬度均顯著高于透光樹；兩個(gè)處理樹冠內(nèi)膛果實(shí)的可溶性固形物顯著低于樹冠中部與外圍，且樹冠外圍的可溶性固形物含量最高；郁閉樹和透光樹果實(shí)可滴定酸含量均呈現(xiàn)內(nèi)膛到外圍逐漸降低的趨勢，且同一層次上郁閉樹果實(shí)的可滴定酸含量均顯著高于透光樹果實(shí)；不同層次間郁閉樹果實(shí)總糖含量差異不顯著，但均低于透光樹果實(shí)總糖含量，這也使各層次上透光樹果實(shí)糖酸比均顯著高于郁閉樹果實(shí)，且透光樹果實(shí)糖酸比由內(nèi)膛到外圍顯著增加。

表5 京白梨郁閉樹與透光樹樹冠各層次果實(shí)品質(zhì)

3 討論與結(jié)論

果樹產(chǎn)量品質(zhì)形成與光照關(guān)系密切，光照影響果實(shí)產(chǎn)量及果實(shí)大小、色澤與風(fēng)味等外在與內(nèi)在品質(zhì)[9-10]。梨作為一種樹冠內(nèi)立體結(jié)果的經(jīng)濟(jì)作物，改善樹冠內(nèi)的光照分布是產(chǎn)量品質(zhì)形成的關(guān)鍵[11]。郁閉果園由于栽植密度大、枝葉生長旺盛，葉面積指數(shù)大而導(dǎo)致葉片之間相關(guān)遮蔽，造成樹冠內(nèi)部透光性差，影響了產(chǎn)量與品質(zhì)[5-6]。因此，郁閉果園進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造的核心是打開樹體光路，改善樹冠內(nèi)部的光照條件。本研究中，郁閉京白梨樹進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造后，樹冠內(nèi)部由上而下、由內(nèi)及外光照條件顯著改善(表1)，樹冠無效光區(qū)體積較郁閉樹降低了23.0%，而適宜光區(qū)提高了16.0%，表明進(jìn)行提干、疏除主枝及回縮等樹體結(jié)構(gòu)改造改善了樹冠內(nèi)部的光照分布，增強(qiáng)了樹體內(nèi)部的透光性，是京白梨郁閉果園改造的有效措施。

樹冠的透光性與樹冠的形狀、枝葉量以及枝條的數(shù)量與分布等均密切相關(guān)[12-13]。本研究中，進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造，改善樹冠內(nèi)部光照條件后，枝梢比例與結(jié)構(gòu)組成發(fā)生了明顯的變化(表2)，其中透光樹短枝比例較郁閉樹提高32.7%，長枝比例則降低29.2%。由于京白梨屬于短枝結(jié)果品種，進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造大幅度提高了短果枝比例，降低了易于造成樹冠郁閉的長枝比例，有利于產(chǎn)量的形成。同時(shí)，由于樹冠內(nèi)部光照條件改善，促進(jìn)了樹冠下層與內(nèi)膛短枝形成更多短枝，有利于樹冠內(nèi)部產(chǎn)量的形成，避免了結(jié)果部位外移。這與宋凱等[2]對(duì)蘋果修剪與產(chǎn)量及品質(zhì)關(guān)系的結(jié)論一致。

已有研究表明，梨產(chǎn)量及單果質(zhì)量、可滴定酸等品質(zhì)指標(biāo)與光照呈正相關(guān)[14-15]。京白梨郁閉樹由于樹冠內(nèi)部光照條件不利于產(chǎn)量品質(zhì)形成，導(dǎo)致果實(shí)硬度大、可滴定酸含量相對(duì)較高，而果實(shí)可溶性固形物、總糖含量及糖酸比則顯著低于樹體結(jié)構(gòu)改造樹。由于低果實(shí)硬度、高糖酸比等指標(biāo)更符合優(yōu)質(zhì)京白梨的果品特性，所以樹體結(jié)構(gòu)改造提升了京白梨的果實(shí)品質(zhì)。由于樹冠內(nèi)部的透光率、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的優(yōu)劣均與樹體的高度、冠內(nèi)層次疏密等有關(guān)[16]，且樹體的透光性影響葉片的光合能力以及光合產(chǎn)物向果實(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)分配[5]，冠層內(nèi)不同光照水平對(duì)果實(shí)品質(zhì)的作用效果也不同[17-18]。因此，郁閉京白梨園進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造后，樹冠內(nèi)部由上而下、由內(nèi)及外均表現(xiàn)出果實(shí)品質(zhì)的一致性顯著由于郁閉果園。

綜上所述，京白梨郁閉園通過提干、疏除主枝及回縮等修剪技術(shù)進(jìn)行樹體結(jié)構(gòu)改造，可顯著改善樹體光照條件、促進(jìn)中短枝形成、提升果實(shí)品質(zhì)。需要指出的是，本試驗(yàn)僅開展了一年的研究，關(guān)于郁閉京白梨園樹體結(jié)構(gòu)改造的長期效果及在此基礎(chǔ)上建立京白梨的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的樹體結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進(jìn)一步探討。