不同栽培模式下玉露香梨和黄冠梨光合特性影响的比较

张晓伟，郝国伟，杨 盛，白牡丹，王燕平

(山西农业大学果树研究所，山西 太原 030031)

梨树是我国第三大果树栽培树种，种植面积和产量占世界梨树总面积和总产量的70%左右，并呈动态稳定逐年增长的趋势[1]。随着人民生活水平的提高，人们对梨的需求量和果品质量的要求也越来越高。目前，梨果生产上普遍存在树体郁闭、病虫害难以控制和管理不便等问题，严重制约了梨果产量与品质的提高。如何通过提高梨树的产量和果实品质从而提升梨产业的经济效益已成为科研工作者面临的问题。而施肥作为维持果树高产的一项常用措施[2-4]，在肥料的使用过程中存在数量不合理、配比失衡、肥料浪费和污染环境等问题，且肥料的过度使用易导致土壤通气性及酸碱度发生劣变[5]。通过优化栽培模式同样可达到增产和提升果实品质的目的，且因具备绿色安全和收效高等优点备受公众关注[6]。

玉露香梨是由山西省农业科学院果树研究所以库尔勒香梨与雪花梨杂交选育的中熟优良新品种，目前是我省果农脱贫致富的支柱产业。但传统的栽培模式存在栽培空间大、管理成本高等问题，是一种低产出和高消耗的栽培模式，栽培模式亟需优化[7-9]。黄冠梨是由河北省农林科学院石家庄果树研究所以雪花梨与新世纪杂交选育而成的优良品种。作为‘玉露香梨’的授粉品种之一在我省的栽培模式以疏散分层形居多。合理的栽培模式可增大叶片光合面积，光合作用效率得以优化。密植式、棚架式等栽培模式优化，不仅利于减少病虫害发生和便于机械化作业，还可实现果树的早果、丰产以及提高经济效益和果实品质等显著优点。我国在苹果等果树栽培模式研究方面取得了长足的进步，但在我国北方梨产区尚处于试验阶段未成规模，关于梨树栽培模式对 果实品质和产量的研究较少且不够深入[10]。栽培模式与光合作用联系密切，其中净光合速率Pn是反映梨树树光合作用大小的直接指标，而净光合速率又与胞间CO2浓度等其他光合参数有密切关系，故本研究拟通过对密植式栽培和棚架式栽培模式下玉露香梨和黄冠梨叶片的光合参数，阐明不同栽培模式下梨树叶片的光合特性，旨在优化梨树栽培模式以应用于生产，为梨树栽培措施的科学管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于山西省农业科学院果树研究所(东经120°32′，北纬37°23′)梨园进行，海拔820～900 m，属暖温带大陆性气候，年降水量400～600 mm，日照2 300 h。试验地较为平整，土层深厚，土壤类型为砂壤土质，肥力中等。试验品种为7年生玉露香梨和7年生黄冠梨，砧木均为杜梨，采用密植栽培模式(株行距1.5 m×4 m)和棚架式栽培模式(株行距4 m×4 m)。

1.2 试验方法

于2020年6月晴朗无云的天气下进行光合测定。选取每株梨树东南西北侧冠外围1年生枝梢头起约第7叶位生长较为一致的叶片进行检测，每个样点进行检测3次。采用Li-6400便携式光合仪(LI-COR公司，美国)测定样品叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、胞间 CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)等指标。

1.3 数据整理与分析

采用SPSS 17.0软件(SPSS Inc, USA)进行统计分析，数据采用Mean±S.D.表示。Levene法进行方差齐性检验；LSD法对试验组进行两两比较，以P< 0.05为差异显著性标准。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨Pn的影响

叶片净光合速率Pn是反映叶片固定CO2快慢的重要生理指标。如图1所示，不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片Pn影响不同。其中，棚架式栽培组玉露香梨叶片Pn值为17.64 μmol·m-2s-1，较密植式栽培组(11.42 μmol·m-2s-1)显著提升54%；棚架式栽培组黄冠梨叶片Pn值为16.79 μmol·m-2s-1略高于密植式栽培组(16.15 μmol·m-2s-1)，但差异不显著。

图1 密植式和棚架式栽培对玉露香梨和黄冠梨叶片Pn的影响注:*为显著性差异 (P<0.05)；下同。

2.2 不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片Ci的影响

叶片Ci是叶片光合作用强度的重要生理标志，该浓度高低直接反映了植物的固碳能力。通过对不同试验组Ci值进行比较发现，棚架式栽培组玉露香梨和黄冠梨叶片分别为283.6 μmol·mol-1和271.13 μmol·mol-1，均显著高于密植式栽培组的193.4 μmol·mol-1和244.5 μmol·mol-1，增高幅度分别为46%和11%，表明采用棚架式栽培的梨树对叶片胞间CO2的利用要优于密植式栽培。

图2 密植式栽培和棚架式栽培对玉露香梨和黄冠梨叶片Ci的影响

2.3 不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片Gs的影响

光合作用除受Ci限制外，还与Gs密切相关，Gs是反映植物叶片气孔调节气体交换强度的重要生理参数。试验结果如图3所示：密植式栽培组的玉露香梨和黄冠梨叶片Gs值分别为0.110.33 mmol·m-2s-1和0.230.33 mmol·m-2s-1，而棚架式栽培组的玉露香梨和黄冠梨的Gs值则达0.33 mmol·m-2s-1和0.29 mmol·m-2s-1，显著高于密植栽培模式，表明采用棚架模式栽培更有利于梨树叶片气体交换。

图3 密植式和棚架式栽培对玉露香梨和黄冠梨叶片Gs的影响

2.4 不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片Tr的影响

蒸腾速率是反映叶片水分丧失速率的重要生理指标。如图4结果显示：棚架式栽培组玉露香梨和黄冠梨叶片Tr值分别为6.33 g·m-2h-1和6.30 g·m-2h-1，均高于密植式栽培组的3.52 g·m-2h-1和5.96 g·m-2h-1，且差异显著(P< 0.05)，表明采用密植栽培模式的梨树叶片蒸腾速率较低，利于水分的保持。

图4 密植式和棚架式栽培对玉露香和黄冠梨叶片梨Tr的影响

2.5 不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片WUE的影响

叶片WUE是反映植物协调碳同化和水分耗散之间关系的的重要指标。如图5所示：密植式栽培组玉露香梨和黄冠梨叶片的WUE值分别为3.26 g/kg和2.72 g/kg，均高于棚架式栽培组，其中玉露香梨组差异显著，表明采用密植栽培模式的梨树对水分的利用更为高效。

图5 密植式和棚架式栽培对玉露香和黄冠梨叶片WUE的影响

3 结论和讨论

叶片是植物进行光合作用的重要器官，是合成有机物质的重要物质来源，其光合效率是果树品质和产量的基础[11]。叶片的光合效率是一个对环境条件变化较为敏感的生理过程，除受自身遗传、温度、二氧化碳和光照等因素影响外，栽培模式等人为干预也较为重要[12-16]。江振斌等[17]研究表明，库尔勒香梨水平棚架形、疏散分层形和自然开心形3种树形光合能力最强的是水平棚架形；王鑫等[18]研究发现大棚栽培条件下梨的净光合速率增加。

通过采用不同栽培模式种植玉露香梨和黄冠梨，分析密植式和棚架式栽培模式下叶片光合特性的变化特点。结果显示，采用棚架式栽培的梨树叶片Pn值均高于密植式栽培。研究认为净光合速率Pn反映了植物的固碳能力的重要指标，与Ci密切相关，Ci是分析Pn变化方向必不可少的判断依据[19]。试验结果显示，密植式栽培组玉露香梨和黄冠梨叶片的Ci值仅为193.4 μmol·mol-1和244.5 μmol·mol-1，而棚架式栽培组的Ci值则升至283.6 μmol·mol-1和271.13 μmol·mol-1，增高幅度分别达46%和11%，与梨树叶片Pn值变化趋势基本一致，表明采用棚架模式栽培的梨树叶片Ci的增大是导致Pn升高的重要因素之一。植物光合作用中CO2分子的吸收由叶片气孔控制，叶片气孔导度增大有利于植物光合所需的CO2等养料的进入以促进光合作用。叶片Ci还与叶片气孔导度Cs密切相关，两者呈正相关性，这与本试验结果基本一致[20]。棚架式栽培组的玉露香梨和黄冠梨叶片Cs值较密植式栽培的增幅分别达200%和26%，表明采用棚架栽培模式可促进气孔导度增大，以利于CO2分子进入梨树叶片进行气体交换达到增强光合作用的效果。叶片气孔还参与了蒸腾作用中水分子的丧失，叶片气孔导度升高可降低叶片同环境间的水蒸气交换阻力，交换量升高的同时也促进了叶片中水分的散失，蒸腾速率的升高和水分利用率的降低可能会导致自身热量的散失及光合能力的降低。

本研究通过分析不同栽培模式对玉露香梨和黄冠梨叶片光合特性，初步探讨了密植式栽培和棚架式栽培模式下梨树叶片光合作用的变化特点，揭示棚架栽培模式有利于增强玉露香梨和黄冠梨树叶片光合作用和有机物质积累，有助于提升果实的品质与产量。