美国苹果生产和栽培技术概述

赵德英，闫 帅，徐 锴，周江涛，程存刚，张少瑜，张海棠，侯桂学

（中国农业科学院果树研究所，辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室，农业部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁 兴城125100）

美国是世界上仅次于中国的第二大苹果生产国，面积是中国的1/15，产量是中国的1/8。华盛顿州的苹果面积占美国一半以上。美国苹果园规模较大，有的达200 hm2，平均40 hm2。有机栽培受到消费者的追捧，苹果有机生产占总面积的7%左右。苹果采用矮化自根砧带分枝大苗建园，高纺锤形是主要树形，适宜机器人采摘的二维平面树形也开始在生产中应用。规模化生产、集约化管理、机械化作业等技术走在世界前列。笔者曾于2012年到美国华盛顿州等主要苹果产区进行考察和学习，2018—2019年又作为高级访问学者在美国康奈尔大学进行为期一年的工作，参加果园各生产环节的管理和实践。现对美国苹果产业的生产概况和主要技术进行初步的分析，旨在为我国苹果产业的发展提供一些思考和借鉴。

1 美国苹果产业概况

美国2019年苹果栽培面积13.0 万hm2，产量482.1 万t。有7500 家苹果生产商、400 家专门从事苹果产业的公司。美国苹果每年的产值接近40 亿美元，相关下游经济活动带动的产值约150 亿美元。有32 个州进行商业化种植，产量最高的10 个州为华盛顿、纽约、密歇根、宾夕法尼亚、加利福尼亚、弗吉尼亚、北卡罗来纳、俄勒冈、俄亥俄、爱达荷[1]。美国苹果67%用于鲜食，33%用于加工。加工制品中苹果汁占11.9%，罐装占10.6%，制干占2.2%，鲜切片占1.6%，速冻占1.7%，其他产品0.9%。3.6%没有进入市场流通[2]。美国有1/4 的苹果用于出口，主要出口国家或地区是墨西哥、印度、加拿大、台湾、印度尼西亚、越南、阿拉伯联合酋长国、香港、沙特阿拉伯、多米尼加。美国鲜食苹果最主要的进口国家是智利、加拿大和新西兰[3]，大约占总产量的5%。

表1 近十年来美国苹果生产基本情况[4，5]

2 美国苹果主栽品种

美国种植的苹果品种约200 个，在零售店中超过100 个。许多传家宝品种则种植于庭院，在利基市场（Niche Market）、自采农场（U-pick farm）、路边和农场自贸摊位上可以发现。美国主栽的10 个品种有 ‘嘎拉’、元帅系、‘富士’‘蜜脆’‘澳洲青苹’‘金冠’‘粉红女士’‘旭’‘罗马’‘恩派’。元帅系、‘金冠’苹果产量呈逐年下降的趋势，2014年以来元帅系苹果产量下降32%，‘金冠’苹果产量下降43.8%。‘嘎拉’‘粉红女士’‘蜜脆’产量则持续增加，其中‘蜜脆’苹果产量增加77%[6]。美国苹果生产者和食品爱好者致力于持续推出新品种，如‘宇宙脆’（Cosmic Crisp）、‘爵士’（Jazz，Ambrosia）。并且开始种植被消费者遗忘的传家宝品种，如Knobbed Russet、Tennessee Strawberry、Arkansas Black等。这些品种可追溯到15世纪到18世纪，都是世世代代流传下来的珍贵品种，可能不像商品品种表面光滑艳丽，但都具有一些独一无二的特性，且遗传多样性复杂，风味各异，对入侵性昆虫或气候变化适应性强，在美国苹果产业中具有非常重要的意义[1]。

表2 近十年来美国苹果不同品种产量变化情况[7]万t

3 美国苹果有机生产

尽管近年来美国的苹果种植面积和产量下降，但消费者需求刺激了快速增长的有机苹果产业。经过认证的有机苹果生产占美国苹果总面积的7%左右，90%的有机苹果供给鲜食苹果市场。有机苹果的产量低于普通苹果，但零售价格平均比普通苹果高40%。市场上有机苹果产量最高的品种依次为 ‘嘎拉’‘富士’‘蜜脆’。目前，美国约有583 个农场生产有机认证苹果，产量约23.7 万t，产值3.27 亿美元。华盛顿州仍然是最大的有机苹果生产地，产量约占85.3%，产值约占90%。有机苹果生产需生产商向认证机构提交申请，跟踪和记录有机生产过程中所有的管理环节和使用的投入品，必须符合美国农业部USDA 的有机生产标准。认证机构每年进行现场审核，生产者撰写有机农场管理计划书，并每年向公众发布。有机苹果使用的肥料包括堆肥、畜肥、鱼粉饲料、植物残体和其他天然养分。病虫害防控则使用源自植物提取物、发酵酵母、益虫、干扰交配的性信息素和诱捕害虫的系统。杂草通过树盘覆盖和机械刈割的方法控制[1]。

4 砧穗组和评价与筛选

美国苹果矮化砧木的评价与筛选工作主要依托于NC-140 项目开展。NC-140 项目是由美国农业部资助的北中部地区的项目，70年代中期项目正式启动。目前，项目成员美国22 个、加拿大5 个、墨西哥2 个。在此项目启动之前，许多大学和科研单位都开展了砧木评价工作，但由于砧木的来源、接穗品种、试验设计、数据收集和试材管理等方面的差异，导致结果千差万别，很难进行比较。NC-140 项目启动后，通过建立统一的协同试验，除了土壤和环境条件无法统一外，消除了其他的误差影响因素，大大减少砧木评价的年限[8]。

表3 美国评价与筛选的主要矮化砧木性状表现[9，10]

目前美国苹果矮化砧木评价与筛选试验主要集中在如下几个方面。砧木在不同生态环境和栽培模式下树体的生长特性，生物胁迫、非生物胁迫及砧穗互作对树体生长和结果影响的生理过程，利用表型和基因组学选育新砧木品种； 收集全球苹果矮化砧木资源进行评价和利用。M系列矮化砧木（M.9和M.26）是世界上应用最广泛矮化砧木，但在某些地方适应性较差，容易感染细菌性病害火疫病、连作障碍等土传病害，因此限制了在某些地区发展和应用； 而抗火疫病和抗重茬的Geneva系列砧木在美国应用越来越广泛[11]。目前美国主要评价和筛选的矮化砧木有康奈尔大学选育的G系列和CG 系列（G11，G30，G41，G202，G210，G214，G969，G935，G890，CG2034，CG3001，CG4003，CG4004，G214，G969，G935，G890，CG2034，CG3001，CG4003，CG4004，CG4013，CG4214，CG4814，CG5087，CG5222）、英国的M系列的MM系列 （M7，M9，M9-T337，M9-Pajam 2，M9-Nic 29，M26，M27，MM106，MM111）、俄罗斯的Budagovsky系列 （B9，B10，B118，B490，B491，B.62-396，B.64-194，B.67-5-32，B.7-20-21，B.7-3-150，B.7-2-21，B.70-20-20，B.70-6-8，B.71-7-22，）、加拿大的Vineland 系列 （V1，V3，V5，V6，V7）、德国Pillnitzer-Supporter 系列（Piau51-11，Piau9-90，Supporter 1，Supporter 3，Supporter 4）、波兰Polish 系列（P2，P18，P22）、捷克的J-TE-H 系列。评价的苹果品种主要是‘嘎拉’‘富士’‘蜜脆’[9，12]。

5 主要栽培技术

5.1 栽植密度

幼树阶段冠层光截获能力低是限制产量形成的最主要因素。因此，幼树阶段最主要的任务就是形成完整的冠层结构。宽行密株是美国苹果栽培采用的模式，最佳的栽培密度是2 500～3 000 株/hm2。定植后三四年就可以形成完整的冠层结构，第5年即可获得稳定的产量。美国康奈尔大学Robinson 教授研究结果表明，栽植密度500 株/hm2左右的果园往往在定植后7～12年才可以完成树体结构的培养，六七年获得产量，10～12年进入稳产期，见效慢。对于5 000 株/hm2以上的超高密度果园，虽然也可以获得早果丰产，但获得的前期收益不足以弥补购买大量苗木和投入品产生的费用，因此生产中也不予推荐使用。要想获得较高的早期产量和收益，3 000 株/hm2的栽植密度是最好的，但生产中要根据土壤肥力状况、品种的生长势和生态气候条件进行适当的调整[11]。

5.2 树形

5.2.1 高纺锤形

高纺锤形是美国最常见的苹果树形，采用的苗木为矮化自根砧带分枝大苗，苗木距嫁接口30 cm处的直径大于16 mm，带有10～15 个布局合理、长度不超过30 cm的侧枝，最底部的侧枝与地面的距离大于80 cm。采用分枝大苗建园是保证定植后第2～第5年形成产量的基础，由于贮备了丰富的碳水化合物，保证了定植后树体的生长发育。培育分枝大苗通常是采用摘叶处理，或喷施细胞分裂素（6-BA）、生产素抑制剂环丙酸酰胺，促进苗木分枝。高纺锤形树形定植株距0.9～1.2 m，行距3.0～3.9 m。新栽分枝大苗的修剪原则有四个，一是去掉地面以上60 cm之内所有的小分枝和新发的芽体；二是剪掉树体中心干顶部5.08 cm的枝段，剪口芽要壮；三是去掉所有直径大于中心干1/2的分枝，但留2.54 cm的斜橛；四是剪除所有折断的枝条。高纺锤形树体要注意控制好枝条的角度，超过25 cm 侧枝的角度要控制在90°以上；小侧枝无需拉枝，通过结果后下坠的方式控制角度。高纺锤形最典型的特点是强而直立的中心干，树高2.7～3.0 m，没有永久性主枝。采用的修剪方式是更新修剪，每年去掉一二个大侧枝，用更小更弱的小分枝替代，防止结果枝组老化，维持良好的营养长和生殖生长之间的平衡，保证良好的光照分布和果实质量[13]。

5.2.2 2D 平面树形

美国苹果收获季节约有3.5 万～4.5 万工人从事采收工作，多为墨西哥和中美洲季节性移民。随着劳动力成本的上涨和劳动力日益短缺，苹果的树形也由3D 栽培模式（普通的立体结果模式，如纺锤形、主干形）向2D栽培模式（所有的结果部位都在同一平面上）转变，如华盛顿州的V 形双平面树形，纽约州的Bi-axis 双中心干平面树形和多主干平面树形[14]。V 形双平面树形的株距为60～70 cm，双主干树形株距为1.2 m，多主干树形株距为5 m。每隔8 m 设立一个支柱，支柱上至少拉五六根平行的钢丝，用于水平引缚侧生分枝。这种树形更有利于自动化平台的使用，便于机械疏花、修剪和机器人采摘，大大提高劳动效率。2D 树形由于采用平面结果墙模式，树体冠层结构更加简单，光能截获效率更高，化学药剂喷洒更均匀高效，果实的大小、色泽、成熟度和品质更加均匀一致[15]。

5.3 负载量调控

负载量调控是决定苹果园最佳产量和盈利能力最大化的因素之一。每株树留果的数量会直接影响产量、果个和品质，还会影响花芽分化和第2年的产量。美国进行负载量调控的方法主要有4 种，即花前精准修剪、化学疏花疏果、机械疏花疏果和人工疏花疏果[16]。

花前精准修剪是根据不同品种、树龄、树势和管理水平，以主枝的干截面积为基准确定适宜的负载量。通过花前复剪技术，根据预定目标产量选留适宜的花芽。通过花前复剪剪除多余的花芽，可以选择性保留高质量的花芽，减少多余花芽在开花坐果后消耗养分，使选留的花芽能够吸收到更多的养分，从而提高果实大小和品质。花芽选留的数量（每株树的芽数）取决于目标产量、预期果实大小、气候和树体的承载力，还取决于种植者愿意接受的风险水平。一般以目标产量（果实数量）的2 倍花芽量为宜[17]。

化学疏花疏果是负载量调控常用的方法。使用的药剂较为常见的是萘乙酸和西维因，使用时期主要是在盛花期、花瓣脱落期和果径12 mm 大时。但疏花疏果的效果与品种的敏感性（树体开花物候期、果实数量、叶面积、树体生长势）、化学药剂（种类、浓度、施用方法、覆盖率）和环境（温度、湿度、光照）关系密切。美国康奈尔大学开发出用于指导化学疏花疏果的碳水化合物平衡模型和苹果果实生长率模型。碳水化合物模型是用每天的最高和最低温度以及日照量来计算每日的碳水化合物产量，并估算可以供给到树体各器官的碳水化合物量。如果碳水化合物过剩则坐果率高、疏除效果差；如果碳水化合物亏缺则坐果率低、疏除效果强。但碳水化合物模型一般用来预测树体对化学药剂的响应潜力，生产者根据模型来调整处理浓度和时间。但该模型不能用来评估化学药剂使用后的实际效果[18]。果实生长率模型是基于果实生长速率来评估化学疏花疏果效果的一种方法，根据化学药剂喷施后第3 天和第8天果实的直径评价。一般果实直径小于生长最快果实直径50%的小果，无法坐果成功，确定为输掉的果实，根据这类果实所占的百分比来评价疏除效果，从而决定是否需要喷施第2 次化学药剂[19]。目前，美国在苹果生产中同时利用这两个模型来实现负载量的精准调控，利用碳平衡模型在化学药剂使用前来预测树体的营养状况，利用果实生长率模型对化学药剂施用后的疏除效果进行早期评估[16]。