桃树主干形和开心形冠层结构特征与果实质地关系的研究

李永红，王召元，常瑞丰，张立莎，陈 湖，徐金涛，韩继成，刘国俭

(河北省农林科学院 昌黎果树研究所，河北 昌黎 066600)

桃树主干形和开心形冠层结构特征与果实质地关系的研究

李永红，王召元，常瑞丰，张立莎，陈 湖，徐金涛，韩继成，刘国俭*

(河北省农林科学院 昌黎果树研究所，河北 昌黎 066600)

以大久保主干形和开心形2种树形为研究对象，应用 CI-110冠层分析仪分析了2种树形的冠层结构特点和果实质地之间的差异及其相关性，结果表明: 主干形的光斑值、光合有效辐射和林隙分数显著低于开心形，而叶面积指数和平均叶倾角显著高于开心形；开心形内聚性、胶着性和咀嚼性分别比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均达到极显著水平；而粘性则低64.1%。开心形树冠不同部位果实质地一致性优于主干形。冠层特征参数与果实质地参数间存在显著相关性,其中叶面积指数与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性之间呈极显著的负相关，与粘性呈极显著正相关；平均叶倾角与弹性和咀嚼性呈极显著负相关；林隙分数与粘性呈极显著负相关，与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性之间呈极显著的正相关。由此可知，叶面积指数、平均叶倾角和林隙分数可初步作为冠层分析的主要指标，冠层分析仪的应用可能成为果树树形评价的新方法和提供理论依据。

桃树；主干形；开心形；果实质地

好的树形不仅营养分配合理，而且具有良好光照体系的冠层结构，是生产优质果实的基础[1]。目前，国内外关于果树冠层的研究，主要集中在测定树冠内不同部位的相对光照强度与果实常规品质方面[2-8]。

冠层分析仪作为一种冠层研究的新方法，已在林地[9-11]和农作物[12-18]上开始应用，在果树上虽有研究[19],但关于果树冠层特征参数与冠内不同方位果实质地关系的研究尚未见相关报道。本试验以常规品种大久保(PrunspersicaL. Okubo)为试材，研究主干形和开心形桃树的冠层特征参数和果实质地的差异以及两者的相关性，冠层分析仪的应用可以为果树树形评价提供新方法和科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015和2016年6月中旬进行，在河北省昌黎县孔庄试验示范基地桃园进行(39°45′ N，119°12′ E)。试验材料为大久保，南北行向栽植，树龄为7年生，株行距2 m×4 m，树形为主干形和开心形；砂壤土，灌水条件较好，管理水平比较高，管理方法一致，常规管理进行冬季和夏季修剪。

1.2 试验方法

冠层图片的拍摄：分别在2015和2016年7月份进行拍摄，此时冠层结构已经稳定，采用CI-110型冠层分析仪(CID公司,USA)对树冠进行拍摄。单株小区，3次重复，每棵树在树冠下距主干50 cm处，于东南、西南、西北、东北4个方位，以45°对角线进行定点拍摄。采用CI-110的专业分析软件，分析叶面积指数(LAI)、平均叶倾角(MLA)、光合有效辐射(PAR)、散射辐射透过系数、林隙分数等冠层特征参数。

果实质地的测量：2015和2016年7月底采摘果实，采用CT3-4500质构仪(Texture Profile Analysis，CID，USA)的TPA模式测量果实质构参数，参考李永红等[20]的测定方法。选取硬度、粘性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性作为质地评价参数，这些参数可直接由物性分析仪的分析软件计算得出。

利用Excel 2003和SPSS 20.0软件对试验结果进行相关处理和分析。

2 结果与分析

2.1 冠层分析

不同树形冠层参数间存在显著差异。由表1可知，主干形的光斑值、光合有效辐射和林隙分数显著或极显著低于开心形，而叶面积指数和平均叶倾角显著或极显著高于开心形。开心形的林隙分数比主干形的高10.29%，且树下光合有效辐射是主干形的2.61倍。两者的散射辐射透过系数差异不显著。

表1 桃树2种树形主要冠层结构特点指标的比较

注：同列数据后的不同大、小写字母者分别表示在0.01、0.05水平上的差异显著性。下同。

2.2 质地分析

桃树开心形的内聚性、胶着性和咀嚼性分别比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均达到极显著水平；而粘性则低64.10%。果实硬度和弹性指标没有显著差异(表2)。

表2 桃树2种树形果实质地的比较

从表3可以看出，主干形桃树果实的粘性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性均以西北下层最低，东南及东北上层最高；而果实硬度则相反，表现为西北下层最高，东南及东北方向上层最低，两者相差较大。在上层东南、东北、西南方向，主干形桃树果实硬度、粘性、内聚性、胶着性上差异不显著，在其下层东北和西南方向粘性、内聚性、胶着性、咀嚼性上差异亦不显著。

表3 主干形桃树不同方位果实质地的比较

从表4可以看出，开心形桃树果实各个方位的硬度、粘性、胶着性、咀嚼性差异不显著，但总体表现为西北下层偏低，东北上层偏高一些，而硬度则相反，表现为西北下层偏高，东北下层偏低，但变化幅度不大；内聚性和弹性在部分方位间存在差异。

总体来说，与开心形相比较，主干形桃树不同方位各个参数之间差异较为显著，表现在咀嚼性上为上层果实优于下层果实，东北上层和东南上层果实品质较好而西北下层最次，果实成熟度不一致。

表4 开心形桃树不同方位果实质地的比较

2.3 冠层特征参数与果实质地参数的关系

由表5可知，将2种树形的冠层测定结果与果实质地参数进行相关性分析，结果发现，冠层参数与果实质地参数之间存在一定的相关性。叶面积指数与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著的负相关，相关系数r分别为-0.924**、-0.920**、-0.968**、-0.944**，与粘性存在极显著正相关(r=0.948**)；平均叶倾角与弹性、咀嚼性均呈极显著负相关(r=-0.921**、r=-0.918**)；林隙分数与粘性呈极显著负相关(r=-0.938**)，与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著的正相关，相关系数r分别0.931**、0.918**、0.975**、0.948**。

表5 冠层指标与果实质地参数之间的相关性分析

注：注：“*”、“**”分别表示在0.05、0.01水平(双侧)上显著相关。

由此可知，叶面积指数、平均叶倾角和林隙分数可初步作为冠层分析的主要指标。主要冠层参数与果实质地参数咀嚼性之间存在显著的相关性，说明植物冠层分析仪用于桃树冠层分析数据具有一定的可靠性。

3 讨论

本文应用美国CID公司生产的CI-110冠层分析仪进行冠层图片的拍摄，植物冠层分析仪也叫植物冠层数字图像分析仪，其携带轻便、操作简便、测量灵活，是能够非破坏性的对植物冠层进行测量的一种途径[21]。由于冠层研究和树形评价以往都比较繁琐，存在一定的困难，所以希望通过冠层分析仪对冠层特征的分析，找到一定的规律，用于桃树树相监测、树形标准的制定、建模等方面的应用，同时希望能找出一条树形评价的新途径。

通过对桃树主干形和开心形2种树形冠层数据的分析发现，光斑值、光合有效辐射和林隙分数显著低于开心形，而叶面积指数和平均叶倾角显著高于开心形。主干形桃树果实的内聚性、胶着性和咀嚼性显著低于开心形，而粘性则显著高于开心形。树冠不同方位果实质地的一致性开心形要优于主干形。由此可知，开心形更适合桃树的栽培生产，同时对树形的研究具有更重要的意义。单位面积光斑值大、光合有效辐射高、林隙分数大、冠层开度大是开心形果实质地高的主要原因，而叶面积指数高和平均叶倾角大可能是主干形质地偏低的直接原因。

本文还对冠层指标与果实质地参数的相关性进行了研究，发现冠层参数与果实质地参数之间存在一定的相关性。叶面积指数(2.07～3.95范围内)与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著的负相关，与粘性呈极显著正相关；平均叶倾角(15.3°～19.55°)与弹性和咀嚼性呈极显著负相关；林隙分数(0.67～0.75范围内)与粘性呈极显著负相关，与内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性之间呈极显著的正相关。叶面积指数和平均叶倾角与果实质地参数的关系类似平均叶倾角与叶面积指数呈显著负相关；而光合有效辐射与林隙分数关系类似。

综上所述，叶面积指数、平均叶倾角、林隙分数和光合有效辐射可初步作为冠层分析的主要指标，但是在生产栽培中由于树种不同，品种不同是不是取值有差异，还有就是理论上每个参数都应该有一个最佳阈值，这些都有待于更深入的研究。

林隙分数作为主要冠层特性指标，与开度呈显著正相关,开度越大林隙分数越高，与冠层特性指标叶面积指数和平均叶倾角呈显著负相关,树冠下光合有效辐射则直接反映冠层光照水平[22]。本研究中的冠层分析结果显示，林隙分数与光合有效辐射趋势一致，与叶面积指数和平均叶倾角的变化趋势相反，这与王安柱等[23]的研究结果相类似。冠层分析仪测叶面积指数比以前使用方框取样法测量的叶面积指数具有更快捷、准确、一致性更好的特点[24]。开心形的叶面积指数低于主干形，这可能与开心形主枝多而粗有关系，营养分配比较均衡，缺少主干形直立生长的优势，一致性比较好有一定关系，而主干形垂直方向叶厚而密，树势比较直立，叶角小，叶面积也小，相互遮掩，影响果实发育，所以果实质地与开心形相比较一致性不好。

冠层结构影响光照的分布，而光照又直接或间接的影响果实的品质。本试验表明，开心形桃树不同冠层方位果实硬度、粘性、胶着性和咀嚼性间差异不显著，仅内聚性和弹性存在一定的差异，表现为东北上层最大，西北下层最小，其他方位差异不大。而主干形桃树不同冠层方位果实的硬度、粘性、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性之间的差异较大。与开心形桃树相比较，主干形桃树上层和下层参数间差异明显。综上所述，果实质地是衡量果树生产水平的重要指标，开心形桃树果实质地优于主干形，主要原因是一方面是光照条件好；另一方面是养分的分配和运输的差异。开心形由于缺少中心干,树体的顶端优势受到控制,抑制了树体枝干生长的营养消耗，更有利于营养向果实的运输[25]。生产上应调整留果位置，合理修剪，借助不同部位叶片的光合能力和果实的不同着生部位来提高果实的品质，实现栽培目的。选择合适的树形、营建合理的冠层结构、增加树体养分供应等对生产优质桃也具有重要的作用。

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(责任编辑：曾小军)

Characteristics of Canopy Structure and Its Relationship with Fruit Texture of Main-trunk-type and Open-central-type Peach Tree

LI Yong-hong, WANG Zhao-yuan, CHANG Rui-feng, ZHANG Li-sha,CHEN Hu, XU Jin-tao, HAN Ji-cheng, LIU Guo-jian*

(Changli Fruit Research Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Changli 066600, China)

The characteristics of canopy structure of main-trunk-type and open-central-type “Okubo” peach trees were studied by using CI-110 plant canopy analyzer, and the relationship between canopy structure and fruit texture was analyzed. The results showed that the sunfleck value, photosynthetically active radiation and gap fraction of main-trunk-type peach trees were significantly lower than those of open-central-type peach trees, while the leaf area index and mean leaf dip angle of the former were significantly higher than those of the latter. The cohesiveness, gumminess and chewiness of open-central-type peach trees were respectively 24.00%, 28.68% and 27.31% higher than those of main-trunk-type peach trees, and the differences all reached a very significant level. Whereas, the adhesiveness of open-central-type peach trees was 64.1% lower than that of main-trunk-type peach trees. The consistency of fruit texture in different positions of open-central-type peach trees was better than that of main-trunk-type peach trees. The significant correlations were found between the canopy characteristics parameters and fruit texture indexes, for example: the leaf area index was very significantly negatively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly positively correlated to the adhesiveness; the mean leaf dip angle had a very significantly negative correlation with the springiness and chewiness; the gap fraction was very significantly positively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly negatively correlated to the adhesiveness. Therefore, leaf area index, mean leaf dip angle and gap fraction can initially be used as the main indicators of canopy analysis.

Peach tree; Main-trunk type; Open-central type; Fruit texture

2016-08-23

河北省省级预算项目(F17R06006)；国家现代桃产业技术体系项目( CARS-31-Z-03)；河北省农林科学院昌黎果树研究 所青年科技基金(cgs-07)。

李永红(1983─)，女，助理研究员，硕士研究生，主要从事果树栽培和育种方向的研究。*通讯作者：刘国俭。

S662

A

1001-8581(2017)03-0066-04