岳婉婉,靳 娟,阿布都卡尤木·阿依麦提,郝 庆,刘 平,曾 斌,赵婧彤
(1. 新疆农业大学 林学与园艺学院,新疆 乌鲁木齐 830052;2. 新疆农业科学院园艺作物研究所,新疆 乌鲁木齐830091;3. 河北农业大学 中国枣研究中心,河北 保定 071001)
枣(Ziziphus jujubaMill.)属 于 鼠 李 科(Rhamnaceae)枣属(Ziziphus),原产于我国,栽培历史悠久[1]。枣树有花期长、花量大且花叶同期的特点,由于花期营养生长与生殖生长同时进行并相互争夺养分,导致枣树的自然坐果率很低[2-3]。因此,花期喷施保花保果药剂是枣园管理中一项普遍而重要的工作。
生产上常在枣树花期喷施激素、叶面肥[4-6]等保花保果药剂。叶面施肥能快速、有效地供给植物养分,避免因养分被土壤固定而降低肥料利用率。闫威姣等[7]研究发现,不同外源激素+微肥混合处理对骏枣开花坐果及果实品质的影响差异显著,20 mg/L赤霉素(GA3)+50 mg/L 6-苄基氨基嘌呤(6-BA)+2 000 mg/L硫酸锌+2 000 mg/L硼酸+2 000 mg/L磷酸二氢钾处理下,单果质量、果实纵横径、可溶性蛋白含量和糖酸比均表现理想。宋亚伟等[8]研究发现,喷施20~30 mg/L 赤霉素、0.2%硼酸和1 000 倍氨基酸叶面肥有助于提高灰枣植株的光合作用、产量和果实外观品质。杨莉[9]研究了MG-1S型无人机喷施生物制剂对枣果营养成分的影响,结果发现,生物制剂用量减少20%对提高枣果还原糖、维生素C、Ca、Mg、Fe、Zn含量有明显的增效作用。郑强卿等[10]研究表明,施用亚精胺、水杨酸和DA-6(胺鲜酯)复配新型植物生长调节剂可使骏枣单果质量和产量分别提高27.69%和25.18%。
经实践调研发现,新疆南疆地区部分枣园保花保果环节采用农机车+人工辅助的喷施方式,即农户们用农机车拖载容积1~2 t的罐体,将10~20 m 皮质软管一端接于容器出水口,另一端接至带有开关阀门的喷雾杆,进入枣园作业。这种喷施模式通常需要3名工人完成,在园间喷施作业时需要来回拖拽软管,在一定范围内完成喷施后,则需要向前挪动农机车多次才能完成喷施作业,如此反复,该模式操作相对烦琐、耗时。近年兴起的小型无人机具有快速、高效等作业特点,在苹果[11]、柑橘[12]、猕猴桃[13]等果树病虫害防治上已有相关的应用研究,但有关无人机喷施枣树保花保果药剂方面的研究还鲜有报道。鉴于此,分别应用无人机和传统的农机车喷施保花保果药剂,研究不同喷施模式对枣树光合特性、产量及果实品质的影响,以寻求更高效的农业生产方式,同时也为加速枣园机械化生产提供科学依据。
试验在新疆阿克苏地区温宿县核桃林场冰雪蜜脆园二区一农户枣园(41°40′40″N,80°26′75″E,海拔1 189 m)中进行,枣园占地面积约2 hm2,该地属于大陆性干旱荒漠气候。供试枣树品种为骏枣,嫁接繁殖,砧木为酸枣,树龄8~9 a,每年冬季进行重回缩修剪。株行距为1.5 m×0.5 m,树高为1.6~1.7 m,平均冠幅为0.83 m,灌溉方式为滴灌。
试验采用赤霉酸(江西核工业金品生物科技公司)、硼肥(江西核工业金品生物科技公司)、芸苔素内酯(江西立丰生物科技有限公司)、坐果灵(郑州风光农业科技有限公司)等红枣常用保花保果药剂(药剂主要成分和含量见表1),分别采用无人机(型号为天途M8,新疆金农信植保科技有限公司提供)与农机车2种方式喷施。
表1 喷施模式、药剂种类与处理浓度Tab.1 Spray mode,type of agent and treatment concentrationmg/L
喷施试验于2020 年6 月下旬至7 月下旬(枣树花期)进行,选取晴朗无风天气,每7 d 左右喷施1次,共喷施5次,喷施时间为21:30左右。在供试枣园中,划分出无人机、农机车与对照(CK)喷施区域,无人机喷施区域内再划分出3 个处理,试验区域为矩形地块,每个处理小区面积为500 m×20 m。试验设置5个处理,分别为W1、W2、W3、T、CK,每个处理重复3 次,其中W1、W2、W3 采用无人机喷施模式,W1 处理为100%用药量,即175.0 mg/L 赤霉酸+90 mg/L硼肥+70 mg/L芸苔素内酯+200 mg/L坐果灵(该用药量为当地生产实践中的推荐用药剂量,生产实践表明,若无人机的用药量与农机车一致,则与喷施清水无异),W2、W3 处理在100%用药量基础上减量至70%、50%,T 为农机车喷施模式,用药量为15.0 mg/L 赤 霉 酸+12 mg/L 硼 肥+6 mg/L 芸 苔 素 内酯+30 mg/L 坐果灵,以人工喷施清水为对照(CK),各处理使用的具体药剂种类及质量浓度见表1。为避免雾滴漂移引起试验误差,每个处理小区边缘留5 m 作隔离带。依据树冠大小,确定无人机距树冠飞行高度2 m,在行间飞行,飞行速度为3 m/s,喷头流量为3 mL/min,有效喷幅为4 m,喷头数量6个,喷头类型为圆锥形,5次喷施时温度/湿度/风速分别为24.7 ℃/30.2%/2.1 m/s、20.2 ℃/43.3%/2.3 m/s、23.3 ℃/53.3%/2.1 m/s、21.7 ℃/49.1%/2.1 m/s、26.1 ℃/37.8%/2.2 m/s。
1.3.1 光合作用日变化 利用美国LI-COR 公司的Li-6400 便携式光合测定仪于2020 年9 月12 日8:00-20:00,选取长势一致、生长健壮的骏枣植株冠层上方外侧向阳、无遮挡的枝条叶片,每个叶片重复测定3 次,然后取平均值作为光合参数值。测定骏枣叶片的净光合速率[Pn,μmol/(m2·s)]、蒸腾速率[Tr,mmol/(m2·s)]、气孔导度[Gs,mmol/(m2·s)]、胞间CO2浓度(Ci,μmol/mol),同时根据相关参数计算水分利用率(WUE,μmol/mmol),WUE=Pn/Tr。
1.3.2 坐果率与产量 自2020 年6 月20 日(初花期)起,每个处理选取长势一致的3 棵枣树,在东西南北4 个方向的不同层次,随机对长10~15 cm 的枣吊进行挂牌标记,每个处理共标记36处,每5 d调查1 次开花数直至花期结束。待9 月中下旬果实红熟期,统计各处理的坐果数,并计算坐果率,坐果率=坐果数/开花数×100%。果实成熟后,每处理随机选取10 棵枣树,统计单株果实量,同时根据平均单果质量计算单株产量,然后再根据栽培密度计算产量。
1.3.3 果实品质 于2020年10月8日,在各处理枣树不同层次、不同方位随机采摘枣果30 个,测定果实品质。其中,外观品质包括单果质量、含水率、果实纵横径和果形指数(果实指数=果实纵径/果实横径);内在品质包括可滴定酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C、纤维素含量。
试验数据采用Excel 2010 进行分析整理,采用SigmaPlot 12.5 软件进行作图,采用SPSS 26.0 统计软件进行方差分析,显著性水平为P<0.05,结果以平均值±标准误表示。
从图1 可以看出,不同喷施模式处理下,W3 处理骏枣叶片日均Pn最高,T处理最低。W1、W2处理Pn均在14:00达到最高峰,分别为24.40、25.53 μmol/(m2·s),二者分别于12:00、16:00 左右出现明显的光合“午休”现象,叶片气孔的气体交换能力减弱,W3 和T 处理没有出现“午休”现象;18:00 后5 个处理骏枣叶片Pn均急速下降,其中T处理降幅最大。
由图2 可见,不同喷施模式处理骏枣叶片Tr 日变化总体上趋于一致,呈不明显的“M”型。W3处理Tr日平均值较高,W2处理次之。8:00—14:00,CK、W2、W3 处理Tr均呈上升趋势,以CK 最高;而W1、T处理在10:00—14:00 出现下降趋势;W2、W3 处理和CK 均在14:00 出现最高峰,以W3 处理Tr 最高,为12.13 mmol/(m2·s),W1 和T 处理在16:00 达到最高;16:00以后,所有处理均下降。
从图3 可以看出,除CK 外,其他处理骏枣叶片Gs日变化均表现为“单峰型”变化趋势。W3处理日平均Gs 最高,为0.45 mmol/(m2·s),T 处理最低,为0.34 mmol/(m2·s);T 处 理叶片Gs 最高峰出 现在12:00 左右,而W1、W2、W3 处理Gs 均于14:00 达到最高,之后各处理均呈现不同程度下降趋势。
从图4 可以看出,与CK 相比,不同喷施模式处理均能使骏枣叶片日均Ci 升高。其中,W3 处理日均Ci 最高,为291.06 μmol/mol,其次为W2 处理,日均Ci 为290.93 μmol/mol,T 处 理 日均Ci 最 低,为285.31 μmol/mol;12:00 左右W2、W3 处理与CK 在一天中差异达到最大,分别较CK 提高6.7%、6.5%,T 处理较CK 降低3.5%;18:00以后所有处理Ci急剧升高,主要原因可能是随着光合速率降低,CO2消耗量逐渐减小,故Ci升高。从图5可以看出,所有处理骏枣叶片WUE 日变化整体呈现下降趋势,各处理日平均WUE 从大到小依次为W1>W2>W3>CK>T。8:00 左右,以W1 处理WUE 最高,为7.98 μmol/mmol,T 处理最低,为3.35 μmol/mmol;10:00—16:00,除T处理和CK外,其他处理WUE 略有上升后又下降,以W1 处理较高;16:00—20:00除W2处理外,其他处理WUE 均出现第2 次小幅度上升;18:00 左右CK 较高,W1 处理较低,分别为2.80、1.74 μmol/mmol。
由图6 可以看出,喷施不同浓度的保花保果药剂对骏枣坐果率和产量具有显著影响。无人机喷施模式下,药剂浓度不同,各处理坐果率和产量也不同,但均显著高于CK,W1、W2、W3、T处理坐果率较CK 分别提高97.6%、87.2%、130.4%、158.3%,产量较CK 分别提高93.6%、78.6%、108.9%、121.4%。其中,T 处理坐果率与枣果产量均为最高,W3 处理与T处理差异不显著。
2.3.1 外观品质 由表2 可知,与CK 相比,不同喷施模式处理均能提高骏枣的单果质量、纵径、横径及含水率。W1 处理枣果单果质量、纵径、横径均最高,分别较CK 增加49.2%、7.6%、17.5%,但该处理下果形指数最低,为1.44,T 处理果形指数最高,为1.58,与CK差异均不显著。含水率作为制干品质的重要指标,也是果品收购的主要参考标准之一,各处理含水率均较CK 有一定提高,W1 处理枣果含水率最高,为65.97%,较CK增加16.64%。
表2 不同喷施模式对骏枣外观品质的影响Tab.2 Effects of different spraying modes on appearance quality of Jun jujube
2.3.2 内在品质 由表3 可知,不同喷施模式处理的骏枣果实除可溶性淀粉含量差异不显著外,可滴定酸、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C 及纤维素含量均存在显著差异。T 处理可滴定酸含量最高,为0.35%,W1处理可滴定酸含量最低,为0.22%;W1和T处理可溶性糖含量分别较CK 提高10.9%和5.5%,W2、W3 处理可溶性糖含量较CK 降低;W2 处理可溶性蛋白含量较CK 显著提高,而W3 处理维生素C含量较CK 显著降低;与CK 相比,各喷施处理均能显著增加枣果纤维素含量,以W3 处理最高,T 处理最低,分别较CK 增加199.7%、16.9%。综合来看,W2 处理在改善骏枣果实酸度、增加可溶性淀粉和维生素C 含量方面效果较好,W3 处理提高骏枣果实纤维素含量较为显著。
表3 不同喷施模式对骏枣内在品质的影响Tab.3 Effect of different spraying modes on internal quality of Jun jujube
净光合速率可以反映植物有机物的积累,即干物质的积累。净光合速率越高,说明植物积累物质越多,植物生长发育也越旺盛,对作物的产量和品质都会有影响[14]。不同浓度赤霉素和叶面肥对植物光合特性的影响已有报道,曹柳青[15]研究表明,适宜浓度的外源赤霉素可使叶片气孔导度增加,CO2传递速率升高,碳同化底物浓度增加,从而提高光合速率;魏葳[5]研究发现,喷施硼钙肥可以有效提高冬枣叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,增加可溶性固形物和还原糖含量,提高冬枣甜度,改善冬枣品质。本试验中,不同喷施模式处理对叶片光合特性的影响效果不同,W3 处理日平均Pn、Gs、Tr、Ci均高于CK,其中W3和T 处理Pn没有出现明显的“午休”现象,这可能与所测定时期有关。
果实品质决定果实的价值,外观品质的优劣可直接反映果实价值的高低[16]。喷施保花保果药剂可显著提高冬枣的单果质量、果皮的花青素含量以及产量[17]。有研究表明,施用赤霉酸与芸苔素内酯可使骏枣的坐果率和单株产量提高39%和68%[18]。本试验结果表明,不同喷施模式处理下,W1 处理单果质量、纵径、横径和含水率显著高于CK,这与杨莉[9]用无人机喷施生物制剂对枣果营养成分的影响研究结果基本一致。
果实内在品质也会显著影响果实的价值,常用来评价果实内在品质的指标有蛋白质、维生素C、可溶性淀粉、可溶性糖、纤维素、滴定酸含量和糖酸比等[19-21]。史彦江等[22]研究表明,氨基酸叶面肥具有较好的保花保果作用,可使枣果糖酸比相对提高。刘承德等[23]研究发现,骏枣盛花期喷施赤霉素+噻苯隆能极显著提高单果质量、单产以及还原糖和黄酮含量,提高坐果率以及果实的总糖含量和维生素C含量,显著增加果实色泽。呼生春等[24]研究了不同药剂对灵武长枣的影响,结果发现,赤霉素质量浓度为30 mg/L 时坐果数、枣吊比、果实品质和产量最佳。在本试验中,T处理骏枣果实可滴定酸含量最高,为0.35 mg/g,W2 处理骏枣果实蛋白质和维生素C 含量最高,各处理可溶性淀粉含量差异不显著;T处理坐果率、产量分别较CK 显著提高158.3%、121.4%,这与陶陶[25]、马俊青等[26]、赵青华等[27]的研究结果基本一致。
不同模式喷施处理下,W1处理药剂浓度是T处理的10倍左右,理论上可能会对枣花产生一定的药害,但试验结果表明,W1—W3 处理并没有出现药害,可能是因为新疆地区空气本就干燥,且在无人机超细化、超微量喷施后,药液从高空滴落过程中伴有一定程度的蒸发,落至枣花或枣叶上时较实际喷施浓度降低,但W1—W3 处理与T 处理坐果率和枣果产量均较CK 显著增加。综合来看,农机车喷施模式枣果产量高于无人机喷施模式,但无人机喷施模式下W3处理坐果率和枣果产量与其差异不显著,且W3 处理骏枣叶片光合特性最佳。考虑到无人机喷施模式的作业效率与安全性更高,在新疆矮化密植枣园高效栽培管理中优先推荐无人机喷施。