郁闭苹果园不同降密方式对冠层微环境以及树体生长和果实品质的影响

陈汝，薛晓敏，王来平，翟浩，聂佩显，王金政

（山东省果树研究所，山东 泰安 271000）

目前山东省苹果栽培面积30万hm2以上，其中大部分果园是20世纪90年代种植的，且90%以上的果园采用乔砧密植栽培模式，现在这些果园已经呈现极度郁闭状态[1]，果园通风透光差、果实品质低、大小年结果严重、树势衰弱、生产管理困难等问题突出，严重制约了苹果生产的优质高效和可持续发展[2]。间伐是改造苹果成龄密闭果园经常采用的措施之一。合理间伐可以降低树冠间的交接率，改善果园的群体结构和通风透光条件，增强树势和树体的光合能力，提高单株产量和果实品质[3～7]。研究郁闭苹果园不同降密方式对冠层微环境以及树体生长和果实品质的影响，旨为成龄苹果乔砧密闭园改造提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在威海市文登区葛家镇苹果园进行。该果园呈郁闭状态，面积12 hm2。苹果主栽品种为10 a生的红富士/海棠，授粉品种为嘎拉，树形为小冠疏层形，株行距3 m×5 m。土壤为砂壤土，pH值6.5，有机质含量1.2%。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 在郁闭苹果园，随机选择树势和树形基本一致的区域，采用隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式进行间伐处理，以不间伐处理作为CK（图1）。

图1 郁闭果园不同降密方式的示意图Fig.1 Schematic diagram of different reduce density methods in closed orchard

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 果园群体结构、树体枝量及枝类组成。采用随机取样法，每小区选择5株，重复3次。用米尺测量干高、干周、冠幅，调查主枝数以及单株叶丛枝、短枝、中枝、长枝和发育枝的数量，计算枝类比、单株枝量、树冠交接率和果园覆盖率。

单株树冠投影面积（m2）=πr2

式中，r为冠幅半径。当单株树冠投影面积＞单株占地面积〔（株距+行距）/4〕时，以单株占地面积计[8]。

果园覆盖率=单株树冠投影面积×栽植株数/植株总占地面积×100%

树冠株间交接率=（冠幅-株距）/株距×100%

树冠行间交接率=（冠幅-行距）/行距×100%

1.2.2.2 树冠透光率。2018年9月底至10月初，选择晴天的8：00～18：00，每隔2 h用方格布法[2]统计1次树体的透光面积，即为树冠内透光率。每处理均测定5株长势基本一致的树体，重复3次。

1.2.2.3 冠层微气候参数、叶片SPAD值以及光合速率。将树冠水平方向分成内膛（距树干＜1.0 m）和外围（距树干＞1.5 m），树冠垂直方向分成上层（距离地面3.0 m）、中层（距离地面2.0 m）和下层（距离地面1.0 m）。

采用随机取样法，每处理选择5株长势基本一致的树体，重复3次，分别测定树冠上、中、下层内膛和外围的光照强度以及温度和湿度等参数。其中，光照强度采用光度计测定，温度采用温度计测定，湿度采用湿度计测定。

随机选取树冠上、中、下层内膛和外围的短枝或中枝上的成熟叶片，每处理选择3株树。用叶绿素仪-502（日本美能达公司）测定叶片SPAD值，每处理测定25片叶，重复3次。应用CIRA S-II型便携式光合系统测定仪（英国PP-Systems公司）测定叶片净光合速率，每处理测定5片叶，重复3次。

1.2.2.4 果实品质指标。果实成熟后，每处理随机采收果实30个。用1/100电子天平称量果实单果重；用数显游标卡尺测量果实的纵径和横径，计算果形指数（果实横径/果实纵径）；用GY-1型果实硬度计测定果实去皮硬度；用数显糖量计测定可溶性固形物含量；根据DB 37/T 056—1990[9]统计优质果率；观察果面着色面积及光洁程度，根据果面着色面积和光洁度分级标准（表1），统计各级果数，分别计算着色指数〔∑（各级果数×代表级值）/（总果数×最高级值）×100〕和光洁度指数〔∑（各级果数×代表级值）/（总果数×最高级值） ×100〕。

表1 红富士苹果果面着色和光洁度分级标准Table 1 Coloring and smoothness grading standards of Red Fuji apple

1.2.3 数据处理 利用Microsoft Excel 2010软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同降密方式对郁闭苹果园群体结构参数、树体枝量及枝类组成的影响

2.1.1 不同降密方式对郁闭苹果园群体结构的影响 调查结果（表2）显示，不同降密方式处理均可降低果园的覆盖率，提高树冠的透光率，其中，隔行去行处理对改善郁闭果园的群体结构效果最好，果园覆盖率较CK降低50%以上，树冠透光率较CK提高近1倍。

表2 不同降密方式对郁闭苹果园群体结构的影响Table 2 Effects of different density reduction methods on the population structure of closed apple orchard

2.1.2 不同降密方式对树体枝量及枝类组成的影响 调查结果（表3）显示，隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式处理均可降低郁闭苹果园的树体枝量并优化枝类组成，其中，单株枝量分别较CK降低了18.96%、12.41%和19.58%，短枝和叶丛枝占总枝量的比例分别较CK提高了17.13个百分点、14.27个百分点和7.37个百分点，长枝和发育枝占总枝量的比例较CK分别降低了24.47个百分点、18.04个百分点和10.79个百分点。可以看出，隔行去行降密方式对于降低郁闭苹果园树体枝量并优化枝类组成效果最好。

表3 不同降密方式对郁闭苹果园树体枝量及枝类组成的影响Table 3 Effects of different density reduction methods on the branches amounts and branch composition of closed apple orchard

2.2 不同降密方式对郁闭苹果园冠层微环境的影响

2.2.1 不同降密方式对冠层温湿度的影响 调查结果（表4）显示，隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式处理均对苹果树冠上、中、下层以及冠层内、外的温度和湿度产生影响。

树冠内、外温度均表现为由上至下逐渐降低，各冠层温度均表现为隔行去行处理＞隔株去株处理＞隔行间株处理＞CK，上下冠层温差表现为隔行去行处理（0.7～1.6℃） ＜隔株去株处理 （1.7～2.3℃） ＜隔行间株处理 （2.1～2.9℃） ＜CK（2.4～3.3℃）。同一冠层内，树冠外围的温度高于内膛，但变化幅度较小。

树冠内、外相对湿度的变化趋势均与温度的变化趋势相反。树冠内、外各层的相对湿度均表现为隔行去行处理＜隔株去株处理＜隔行间株处理＜CK。相对湿度由树冠上层至下层逐渐增大，上下层相对湿度差表现为隔行去行处理（1.8%～1.9%）＜隔株去株处理（2.3%～2.8%） ＜隔行间株处理 （2.7%～3.4%） ＜CK（3.7%～4.2%）。同一冠层内，树冠内膛的相对湿度高于外围，但变化幅度不大。

表4 不同降密方式对苹果冠层温度和相对湿度的影响Table 4 Effects of different density reduction methods on the temperature and relative humidity of canopy

2.2.2 不同降密方式对冠层相对光照强度的影响 调查结果（表5）显示，隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式处理均对苹果树冠上、中、下层以及冠层内、外的相对光照强度产生影响。

树冠内、外相对光照强度均表现为由上至下逐渐降低，各冠层的相对光照强度均表现为隔行去行处理＞隔株去株处理＞隔行间株处理＞CK，并且同一冠层的外围相对光照强度高于内膛。即：冠层上层外围相对光照强度最高，冠层下层内膛相对光照强度最低。

表5 不同降密方式对苹果冠层相对光照强度的影响Table 5 Effects of different density reduction methods on the relative light intensity of canopy （%）

2.2.3 不同降密方式对冠层叶片SPAD值和光合速率的影响 调查结果（表6）显示，隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式处理均对苹果树冠上、中、下层以及冠层内、外的叶片SPAD值和光合速率产生影响。

树冠内、外叶片SPAD值和叶片光合速率均表现为隔行去行处理＞隔株去株处理＞隔行间株处理＞CK，说明降密能够促进叶片生长发育，提高净光合速率。冠层内、外叶片SPAD值和叶片光合速率变化均表现为由上到下逐渐降低，同一冠层的叶片SPAD值和净光合速率均表现为外围＞内膛。

表6 不同降密方式对冠层叶片SPAD值和光合速率的影响Table 6 Effects of different density reduction methods on leaves SPAD value and photosynthetic rate of canopy

2.3 不同降密方式对苹果果实品质的影响

调查结果（表7）显示，不同降密方式处理均可提高果实品质，其中，隔行去行处理的苹果单果重（238.3 g）、着色指数 （89.2）、光洁度指数 （83.2）、可溶性固形物含量（15.1%）和优质果率（82.4%）均高于其他降密处理，分别较CK提高了18.2%、11.4%、5.85%、26.9%和25.2%。

表7 不同降密方式对苹果果实品质的影响Table 7 Effects of different density reduction methods on the fruit quality

3 结论与讨论

合理的群体结构和枝干空间分布以及良好的光照环境等是实现果树优质丰产的关键[10～12]。密闭园改造后，果园覆盖率和冠内透光率都有所改善，为果树优质丰产奠定了基础[2，13]。本研究中，隔行去行、隔株去株、隔行间株3种降密方式处理均可明显降低果园覆盖率，提高树冠透光率，其中隔行去行处理对改善郁闭果园群体结构效果最好。间伐能有效降低果园的总枝量，是改善果园群体结构、解决果园密闭的有效途径[14]。间伐处理后，果园通风透光状况得到改善，果树枝类组成得到优化，新梢生长停止早，有利于花芽分化[15，16]。本研究结果表明，通过不同的降密方式均可明显降低郁闭果园树体枝量并优化枝类组成，提高短枝和叶丛枝的比例，降低长枝和发育枝的比例。这与吴军帅等[13]的研究结果相一致。

苹果树冠层温度和湿度是影响果树生长，决定果实品质和产量的直接因素[17]。本研究结果表明，不同降密方式处理对冠层内温度的影响表现为隔行去行＞隔株去株＞隔行间株＞CK，对冠层内相对湿度的影响表现为隔行去行＜隔株去株＜隔行间株＜CK。冠层温度从上层到下层逐渐降低，同一冠层条件下树冠外围的温度高于内膛温度，树冠相对湿度的变化趋势与温度的变化趋势相反，这与前人研究结果[18，19]相一致。

树冠内光照分布状况与树冠形状、枝叶数量、枝叶密度和不同枝类的空间分布有密切关系，并直接影响花芽形成、果实发育以及果实品质[12]。改善苹果园树冠光照分布状况对于完善苹果配套的丰产稳产栽培管理技术，提高苹果产量和品质具有指导意义[20]。本研究结果表明，不同降密方式处理对冠层内相对光照强度的影响表现为隔行去行＞隔株去株＞隔行间株＞CK，并且相对光照强度分布均呈现出自上而下、由外到内依次降低的规律。

叶片是果树光合作用的重要部位，其生长发育状况是评价果树生长发育状况的重要标志。叶片发育良好可以促进树体生长健壮、代谢活动旺盛，是果树高产、稳产、优质的基础。对成龄密闭园进行间伐后，树体的群体结构和冠层环境得到改善，可以促进叶片生长发育，提高叶片的光合能力[3]。本研究结果表明，不同降密方式处理均能有效改善树体的通风透光条件，促进叶片生长发育，提高叶片的净光合速率。冠层叶片SPAD值和光合速率均表现为上层＞中层＞下层，同一冠层叶片净光合速率表现为树冠外围＞内膛。不同降密方式处理的叶片SPAD值和光合速率均表现为隔行去行＞隔株去株＞隔行间株＞CK。

通过间伐措施对郁闭果园进行结构调整，能够改善冠层的光照条件，显著提高叶片光合能力，从而促进果实品质的提高[5，6]。密闭果园通过间伐直接改善群体结构，通过修剪疏除过密枝等优化树体结构，从而促进苹果单果重、着色指数、光洁度指数、可溶性固形物含量等果实品质指标的提高[6，14]。本研究结果表明，隔行去行处理的苹果园果实单果重、着色指数、光洁度指数、可溶性固形物含量以及优质果率等均高于其他降密方式处理。

综上分析可以看出，采用隔行去行降密方式，对于改善郁闭苹果园的微环境，提高叶片光合效率和果品质量综合效果最好。