避雨栽培对猕猴桃园小气候环境及主要病害的影响

刘 飘，林立金，宋海岩，陈 栋，孙淑霞， 李 靖，徐子鸿，刘春阳，江国良，涂美艳*

(1. 四川省农业科学院园艺研究所/农业农村部西南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，四川 成都 610066；2. 四川农业大学园艺学院，四川 成都 611130；3. 达州市农业农村局果茶站，四川 达州 635000)

【研究意义】猕猴桃(ActinidiachinensisPlanch)隶属于猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(ActinidiaL.)，是多年生落叶藤本果树。我国是世界猕猴桃原产地和野生猕猴桃种质资源分布中心[1]，四川是世界首个红肉猕猴桃(Actinidiachinensisvar.chinensisf.rufopulpaC.F. Liang and R.H.Huang)品种‘红阳’的选育地和全球最大红肉猕猴桃种植区[2]。据统计，2020年，四川省猕猴桃种植面积约5万hm2，产量46万t，产值80亿元以上，其中‘红阳’‘东红’等红肉品种栽培面积占70%以上。然而长期生产实践发现，我国红肉主栽品种生长势普遍较弱，对褐斑病、溃疡病等抗性差[3]，造成平均单产较低，严重制约产业健康持续发展。【前人研究进展】果树设施栽培也称果树保护地栽培，是指将某些果树置于人工保护设施之内创造适宜果树生长的小气候环境，使其不受或少受自然季节的影响而进行果树生产的方式[4-5]。目前，设施栽培在草莓[6-7]、葡萄[8-9]、桃[10-11]、李[12]和樱桃[13]等果树上应用广泛，并且成为许多果树产区的主推技术之一。我国猕猴桃的设施栽培起步较晚，已有研究表明避雨设施栽培下猕猴桃溃疡病病情指数显著低于露地栽培[14]，但避雨栽培对猕猴桃园环境及病害发生的影响缺乏系统研究，尤其是防控溃疡病的机制尚不清楚，避雨条件下的配套管理技术不成熟，生产上因盲目盖棚造成的栽培技术问题日益凸显。【本研究切入点】比较连栋钢架拱型棚(MS)和夯链复膜屋脊棚(RS)两种栽培条件下猕猴桃果园的空气温湿度、树冠上下光照强度、0～20 cm土层化学性质以及秋季褐斑病、春季溃疡病发生情况。【拟解决的关键问题】探究不同避雨栽培方式与露地栽培猕猴桃园的小气候环境差异，为今后科学制定避雨栽培条件下红肉猕猴桃配套栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

本试验地位于都江堰市胥家镇金胜社区(31°1′32″N，103°43′2″E，海拔654 m)，园区地势平坦，年均气温15.2 ℃，年均降雨量1200 mm，年均无霜期280 d。试验园总面积1.55 hm2，栽植品种为‘红阳’，定植时间为2007年3月，砧木为野生美味猕猴桃，株行距2 m×3 m，雌雄株比例为8∶1，架型为水平棚架，“一干两蔓”树形为主，棚内外均安有喷灌设施。2016年春季，园区内开始出现溃疡病，2017年春季，全园发病株率为35%以上。2018年起园区内开始采取避雨栽培设施防控猕猴桃溃疡病，首次安装连栋钢架拱型棚(Multi-story steel frame arch shed，以下简称MS)面积0.89 hm2；2019年春季再次安装夯链复膜屋脊棚(Rammed chain compound film roof shed，以下简称RS)面积0.36 hm2，剩余露地栽培区0.30 hm2。

1.2 试验处理

本试验共设3个处理，包括MS栽培、RS栽培和露地栽培(CK)。试验期间，在各处理地块的中部位置选取长势基本一致的猕猴桃雌株各50株，重复3次(共150株)，作为田间采样和调查植株。试验园内的植株修剪、花果管理、病虫害防治、全年施肥量等基本一致，但棚内浇水次数较棚外多10～15次。

1.3 试验方法

1.3.1 猕猴桃园小气候环境指标测定 2019年5月7日至8月30日，每隔半个月于10：00 am采用希玛AS823照度计同时测定不同栽培条件下，‘红阳’猕猴桃树冠上(距离地面2 m)、树冠下(距离地面0.5 m)的光照强度，重复3次。2019年4月26日至8月29日间，用SL-U20型号温湿度自动记录仪每2 h记录1次不同栽培条件下猕猴桃植株树冠下方的空气温湿度，并测算当日平均值和每7 d平均值。分别于2019年4月25日、5月30日、6月29日、7月29日和8月30日在不同处理区域内随机选择试验植株取根际周边0 ～ 20 cm深度土样，每个处理重复3次，用于测定土壤pH值和养分含量。

1.3.2 猕猴桃褐斑病和枝干溃疡病发病率 病情指数统计见表1，于2019年9月9日对各处理试验植株的叶片褐斑病发生情况进行观测[15]。于2020年4月13日对各处理试验植株的枝干溃疡病发生情况进行观测[16]。发病株率=病株数/试验株数×100%；病情指数=Σ(病级株数×代表级数值)/(总株数×发病最高代表级数值)×100。

2 结果与分析

2.1 避雨栽培对猕猴桃园小气候环境的影响

2.1.1 避雨栽培对猕猴桃园光照强度的影响 由表2可知，露地栽培条件下猕猴桃植株树冠上、下光照强度均高于MS栽培和RS栽培，以MS栽培最低，其中，MS栽培下猕猴桃树冠上光照强度较露地减少29.53%～56.76%，树冠下光照强度较露地减少5.36%～67.66%，RS栽培下猕猴桃树冠上光照强度较露地减少0.67%～46.22%，树冠下光照强度较露地减少2.86%～67.55%。说明避雨后受棚膜遮光影响，棚内光照强度较棚外有显著下降。综合表2和图1可知，避雨栽培对树冠上、下光照强度差值影响也较大，其中：MS栽培树冠上下光照强度差值范围为：0.42×104～1.03×104lx，RS栽培树冠上下光照强度差值范围为：0.30×104～1.55×104lx，CK树冠上下光照强度差值范围为：0.71×104～1.97×104lx。

2.1.2 避雨栽培对猕猴桃园空气温度的影响 由图2～3可知，避雨栽培对猕猴桃树冠下的日、周平均空气温度影响较大，但变化趋势与露地栽培基本一致，不同处理的园区内周平均气温总体表现为露地栽培>RS栽培>MS栽培。但4月26日至5月16日，MS和RS栽培的猕猴桃树冠下的周平均空气温度较露地(CK)高，而5月17日至8月29日，露地栽培的猕猴桃树冠下的周平均空气温度逐渐高于MS和RS栽培，这可能与盖棚后，冬春季节棚内温度上升早且快，而夏秋季节棚内植株生长茂盛枝叶有一定遮阴降温效果有关。

图1 不同处理的树冠上下光照强度差值变化规律Fig.1 Variation of light intensity difference between canopies up and down under different treatments

表1 猕猴桃褐斑病和溃疡病分级标准

表2 避雨栽培对光照强度(×104 lx)的影响

图2 避雨栽培对周平均空气温度的影响Fig.2 Effect of rain-shelter cultivation on weekly average air temperature

图3 露地栽培与两种避雨栽培的日平均空气温度的差值变化规律Fig.3 The variation law of daily average air temperature difference between open cultivation and two rain-shelter cultivations

2.1.3 避雨栽培对猕猴桃园空气相对湿度的影响 由图4～5可知，MS栽培和RS栽培周平均空气相对湿度与露地栽培变化趋势相同，不同处理的园区内周平均空气相对湿度总体表现为MS栽培>露地栽培>RS栽培。值得注意的是，MS栽培空气相对湿度范围为70.8% ～ 99.9%，其周平均空气相对湿度在不同时期较CK高0.50 ～ 5.00个百分点，这可能是由于MS栽培为连栋钢架大棚，其通透性较露地栽培和RS栽培差，阻挡了棚内水分向外散发，且棚内由于没有自然降雨、灌溉次数比露地栽培较多所导致的。

图4 避雨栽培对周平均空气相对湿度的影响Fig.4 Effect of rain-shelter cultivation on weekly average air humidity

图5 露地栽培与两种避雨栽培的日平均空气湿度的差值变化规律Fig.5 The variation law of daily average air humidity difference between open cultivation and two rain-shelter cultivations

2.2 避雨栽培对猕猴桃园土壤化学性质的影响

2.2.1 避雨栽培对猕猴桃园土壤pH值的影响 由图6可知，在猕猴桃果实生长期内，MS栽培的土壤pH值呈逐渐增加趋势，其土壤pH值总体较CK增加了0.07 ～ 1.48，且夏季高温期(6月29日和7月29日)MS栽培的土壤pH值与CK间差异显著(P<0.05)。而RS栽培与露地栽培土壤的pH值变化趋势基本一致，均呈先升后降再升变化规律，RS栽培土壤pH值在多个时期高于露地栽培，但两者间差异不显著，这可能与RS栽培的盖棚时间较MS短有关。

图6 避雨栽培对土壤pH的影响Fig.6 Effect of rain-shelter cultivation on soil pH

2.2.2 避雨栽培对‘红阳’猕猴桃园土壤养分含量的影响 由图7～8可知，不同时期MS栽培、RS栽培和露地栽培条件下猕猴桃园土壤全氮含量变化幅度不大，仅在4月25日第一次测定时发现露地栽培的土壤全氮含量显著(P<0.05)高于RS栽培，但与MS栽培处理差异不显著。而不同处理的土壤碱解氮含量变化趋势不一致，其中MS和RS栽培土壤碱解氮含量在5月30日和6月29日期间较CK有所增加，而在7月29日和8月30日较CK所有下降，说明棚内夏季枝梢和果实旺长期(5、6月)土壤中氮的有效性较露地有所增加，这对促进植株和果实生长具有重要作用，而在果实品质形成期(7、8月)土壤中氮的有效性较露地低，这对控制后期枝梢旺长、提高果实品质具有促进作用。

由图9～10可知，不同时期MS栽培、RS栽培和露地栽培条件下猕猴桃园土壤全磷含量变化幅度不大且变化规律相似，4个时期的3个处理间差异都不显著。不同处理土壤中有效磷含量均呈现先上升后略微下降最后显著上升的趋势，由图11可知，4月25日至8月30日MS栽培土壤有效磷含量呈先增加后降低再增加变化趋势，并在8月30日最后一次测定时达到最高值，其中6月29日MS栽培土壤有效磷含量显著(P<0.05)低于CK，降低了25.6%；8月30日RS栽培土壤有效磷含量显著(P<0.05)高于CK，增加了22.3%，表明RS栽培可能有利于果实发育后期(7、8月)土壤中有效磷的转化与积累。

图7 避雨栽培对土壤全氮含量的影响Fig.7 Effect of rain-shelter cultivation on soil total nitrogen content

图9 避雨栽培对土壤全磷含量的影响Fig.9 Effect of rain-shelter cultivation on soil total phosphorus content

由图11～12可知，不同时期MS栽培、RS栽培和露地栽培条件下猕猴桃园土壤全钾和速效钾的含量变化幅度不大且变化规律相似，但5月30日MS栽培和RS栽培处理的土壤全钾含量均显著(P<0.05)低于CK，分别比对照降低了6.67%和3.00%。

2.3 避雨栽培对猕猴桃园病害发生情况的影响

2.3.1 避雨栽培对猕猴桃园褐斑病发生情况的影响 由表3可知，避雨栽培能显著(P<0.05)降低猕猴桃园的褐斑病发病株率和病情指数，但MS栽培和RS栽培之间差异不显著。其中，2019年秋季调查数据表明MS栽培植株叶片褐斑病发病株率较CK显著(P<0.05)降低了20个百分点，病情指数较CK降低了62.4%。RS栽培植株叶片褐斑病发病株率较CK降低了18个百分点，病情指数较CK降低了6.54%。

图8 避雨栽培对土壤碱解氮含量的影响Fig.8 Effect of rain-shelter cultivation on soil alkali hydrolyzed nitrogen content

图10 避雨栽培对土壤有效磷含量的影响Fig.10 Effect of rain-shelter cultivation on soil available phosphorus content

图11 避雨栽培对土壤全钾含量的影响Fig.11 Effect of rain-shelter cultivation on soil total potassium content

图12 避雨栽培对土壤速效钾含量的影响Fig.12 Effect of rain-shelter cultivation on soil available potassium content

表3 避雨栽培对褐斑病发生的影响

表4 避雨栽培对溃疡病发生的影响

2.3.2 避雨栽培对猕猴桃园溃疡病发生情况的影响 由表4可知，避雨栽培能显著(P<0.05)降低猕猴桃园溃疡病发病株率和病情指数，但MS栽培和RS栽培之间差异不显著。2019年春季调查数据表明MS栽培未发生溃疡病，RS栽培枝干溃疡病发病株率较CK降低了16个百分点，病情指数较CK降低了64.1%。

3 讨 论

3.1 避雨栽培对猕猴桃果实发育期果园小气候环境的影响

避雨栽培能够改变果园内的光照条件、空气温度、土壤和空气湿度等气候因子，从而改变果园的小气候环境[17]。吴磊[18]、曹锰[19]、李崇高[20]和王紫寒[21]等人分别对避雨栽培条件下的桃、葡萄和猕猴桃果园小气候环境开展了研究，均表明避雨棚内光照强度比棚外光照强度低，避雨栽培甚至通过改变光质从而影响桃果实品质的形成。避雨栽培降低棚内光照强度主要是因为避雨棚会遮挡部分光照，有研究表明避雨栽培对光照抑制效率高达25%～50%[18]。本试验地位于都江堰市，属于高湿寡日照生态区，盖棚后棚膜易受雨水、灰尘等影响，透光率大大下降，因此MS栽培和RS栽培猕猴桃植株树冠上下的光照强度均较CK明显下降。生产上，果农为了及时改善棚内光照条件，每年会洗膜1次，并3年左右更换1次薄膜。

本试验中，MS栽培和RS栽培猕猴桃园在5—8月的周平均空气温度与露地栽培的变化趋势一致，不同处理的园区内周平均气温总体表现为露地栽培>RS栽培>MS栽培。出现这种变化的原因可能是由于避雨栽培减弱了棚下光照强度，一方面直接减弱了叶幕层的有效光合辐射，另一方面在避雨栽培条件下猕猴桃植株更倾向于营养生长，棚内植株长势旺盛，蒸腾作用强烈，从而导致MS栽培处理的空气温度比CK更低，而RS栽培避雨栽培由于建棚高度较低，叶幕层上下的散热条件比MS栽培处理较差，从而导致RS栽培空气温度略高于MS栽培。崔舜等人[22]和王紫寒[21]的研究结果也表明在避雨栽培条件下，葡萄园棚内空气温度较露地低1～2 ℃。而郭靖[23]对不同避雨栽培模式对夏黑葡萄果园小气候的研究结果表明，避雨栽培设施内空气温度不仅低于露地和避雨窄棚，避雨宽棚和连栋避雨棚随着避雨面积和建棚高度的增加，棚内日均温下降幅度逐步增大，这与本试验中2种不同建棚方式对棚内温度的影响结果一致。

通常避雨栽培能够增加设施内的空气湿度，提高空气中的水势，减少设施内土壤水分的蒸发[24]。黄涛[25]对‘红阳’猕猴桃大棚栽培条件下的研究结果表明，设施大棚能在冬季提升棚内温度，打破猕猴桃休眠，且棚内平均相对湿度高于露地栽培；郭书艳[26]在研究避雨栽培对‘红阳’猕猴桃生长时发现，在花后25 d到采果后35 d内，棚内平均空气相对湿度均大于露地。本试验中MS栽培处理的空气相对湿度高于CK，这与两位学者的研究结果一致；而RS棚的通透性较好，有利于棚内水分向外散发，从而使得RS栽培处理的空气相对湿度较CK更低。

3.2 避雨栽培对猕猴桃果实发育期果园园土壤化学性质的影响

大棚土壤理化性质随耕作和管理方式及其他环境的改变而改变，且有别于露地栽培[27]。有研究结果表明，大棚菜园的土壤与露地农田的土壤相比较，大棚内的各类养分指标均有所增大，且随着种植年限的递增，这种现象尤其明显[28]。本试验中，MS栽培、RS栽培土壤pH值总体显著(P<0.05)高于CK，能够有效的缓解试验果园土壤酸化现象，其原因可能是避雨棚遮挡雨水，从而降低了雨水对土壤的淋溶作用；但碱性土壤园区避雨设施栽培后应在夏季采取果园生草、松针覆盖和増施土壤调理剂等措施，减缓土壤盐碱化趋势，避免出现黄化现象。此外，MS栽培和RS栽培能够显著增加猕猴桃园的有效磷含量，而对土壤全氮、碱解氮、全磷、全钾及速效钾含量的影响无明显变化趋势，这与李新梅等人[29]对避雨栽培葡萄园的研究结论一致。但陈小明等人[30]对避雨栽培梨园土壤化学性质与酶活性的研究中却发现避雨后土壤速效磷均显著低于露地栽培土壤，这表明避雨栽培对果园土壤矿物质养分的影响较为复杂，今后需要通过积累多年试验数据并综合分析后才能得到可靠的结论。

3.3 避雨栽培对猕猴桃园两大重要病害发生情况的影响

避雨栽培是南方夏季湿热、冬季湿冷地区果园减少病害侵袭的一种有效栽培措施。有研究表明，避雨栽培改善葡萄园的微环境，并提高栽培内的通风条件及透光度，加强树体抗病能力，从而显著降低黑痘病、白腐病、炭疽病、霜霉病等葡萄重要病害的发生情况[31-35]。本试验结果表明，MS栽培和RS栽培的猕猴桃叶片褐斑病以及溃疡病的发病株率和病情指数均显著低于CK。这可能是由于一方面避雨栽培通过改善棚内小气候环境，适宜的生长环境增强了猕猴桃植株的抗病性，另一方面避雨栽培能够阻挡雨水进入棚内，减轻了猕猴桃园夏季湿热、冬季湿冷等适宜病菌传播的特殊环境条件，从而降低了猕猴桃病害的发生率。但在试验过程中发现，避雨设施栽培后叶螨、叶蝉和蚧壳虫等虫害有加重趋势，应提早做好虫害监测和防控工作。

4 结 论

综上所述，连栋钢架拱形棚(MS)栽培和夯链复膜屋脊棚(RS)栽培在5—8月棚内光照强度和空气温度均低于CK，说明避雨设施栽培更有利于促进植株的营养生长和叶幕形成，可有效降低高温日灼对红肉猕猴桃的为害几率；减轻雨水对果园土壤的淋溶作用，从而减缓试验园土壤酸化趋势，保持矿物质养分含量的相对稳定；改变病菌传播的环境条件，降低猕猴桃褐斑病和溃疡病的发病株率和病情指数。避雨栽培有望成为我国红肉猕猴桃产区改善果园生态环境、降低农业生产风险的重要栽培措施，但在生产应用过程中还需要根据果园立地条件逐步完善其配套栽培技术。