不同栽培设施对冬枣叶片生理特性与果实品质的影响

刘 毅，牛 艳，安晓宁，秦国杰

(山西农业大学 园艺学院，山西 太原 030031)

冬枣Ziziphus jujubacv.Dongzao为鼠李科枣属落叶小乔木，是公认的无刺枣树优良鲜食品种[1]。其中，‘沾冬2号’以其树体抗逆性强和果形美观、果实产量高且营养丰富等特点，已在华北多个枣产区推广种植，为果农带来了可观的经济效益，也深受消费者的喜爱[2]。

与传统的露地栽培模式相比，利用设施栽培模式种植果树，虽然前期投入较大，机械化作业能力偏低，田间管理成本较高，却能改善果树生长的微环境，减少病虫害的发生率，在一定程度上可以提高果实的内在品质及商品率[3]。栽培设施的应用不仅影响果实的果形、着色、产量等外在品质，对果实的糖酸比、可溶性蛋白、酚类物质等内在品质指标也有一定的调控作用[4]。曾少敏等[5]的研究结果表明，避雨栽培条件下，梨果实外观品质得到改善，且其总糖含量有所增加，而总酸含量有所降低，锈果率显著降低；吴大军等[6]的研究结果表明，大棚覆盖有助于提高水蜜桃果实中可溶性固形物的含量，提高果实产量和优质果率。因此，随着果树设施栽培面积的逐年扩大，设施栽培技术的不断优化，设施栽培品种的更加合理化，设施栽培必将成为我国现代果树种植技术发展的重要趋势。

枣果成熟期正值北方雨季，裂果、烂果现象普遍发生，严重影响了冬枣的产量和品质。有关研究者发现，设施栽培能有效降低果树的裂果率[7]。蔡伟鹏[8]研究了避雨栽培对枣树光合特性和枣果品质的影响情况，结果发现，避雨栽培的金丝枣和冬枣其裂果率远低于露地栽培的，而其枣果品质却高于露地栽培的；杜艺璇[9]对避雨棚中栽培的壶瓶枣果实发育及品质的研究结果显示，避雨棚能显著降低壶瓶枣的裂果率和裂果指数，与露地栽培的相比，其裂果率和裂果指数分别降低了14.36%和0.146。然而，目前关于不同类型的栽培设施对冬枣树体营养和果实品质的影响情况的研究报道较少。为给沾化冬枣理想栽培设施的研究与筛选提供理论参考依据，本研究以‘沾冬2号’为试验材料，以露地栽培的为对照，选用3种不同类型的大棚进行栽培试验，对不同设施条件下栽培的冬枣叶片与枝条的营养状况和成熟冬枣的果实品质进行了测定和分析，现将测定结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在山西省永济市开张镇中农乐有机冬枣示范园内进行。试验地的气候属暖温带大陆性气候。年平均气温13.8 ℃，最高气温43.1 ℃，最低气温-21.5 ℃，温差大；无霜期年平均值216 d，最大值272 d。季节变化明显，干旱少雨，年均降水量535 mm。当地的气候条件十分适宜于冬枣的栽培，所产冬枣具有成熟期早、品质优等特点。

1.2 试验处理

试验设3个设施栽培处理，即分别利用连栋圆拱塑料薄膜冷棚、单栋圆拱冷棚、砖墙日光温室这3种设施进行冬枣栽培试验，其处理编号分别为T1、T2、T3，以露地栽培冬枣为对照（CK），共计4个试验处理。不同设施栽培处理所用大棚的基本结构如图1所示。其中，连栋冷棚的跨度36.0 m，顶高4.5 m，肩高2.5 m，棚内面积约5 000 m2；单栋冷棚的跨度12.0 m，顶高5.5 m，肩高3.5 m，棚内面积约1 667 m2；砖墙日光温室的跨度9.0 m，脊高5.0 m，后墙高3.5 m，棚内面积约667 m2。大棚内部均为钢架结构，保温膜的材料为双层PE塑料。每年12月中旬以前完成覆膜工作，大棚顶部与两侧均设有放风口，在冬枣不同生长发育期的通风方式分别为：萌芽期与花期，以通顶风为主；果实膨大期至采收期，则利用顶部与侧面通风相结合的通风方式。通风口的大小和通风时间均需根据棚内温度进行调整：冬枣果实膨大期，棚内温度一般不超过33 ℃；转色期至采收期，棚内温度控制为34～37 ℃。棚膜每3年更换1次。此外，不同设施栽培的冬枣水肥等田间管理措施基本相同。

图1 不同设施栽培处理所用大棚的基本结构Fig.1 Basic structure of greenhouse for different facility cultivation treatments

1.3 试验材料

供试的冬枣品种为‘沾冬2号’，其树龄为7 a，树形为4主枝开心形，不同处理的环剥方式均为主枝环剥，种植密度为1 500～1 650株·hm-2。

每个处理各随机选取5株树势接近且无明显病虫害的枣树作为样树，于2020年9月上旬枣果成熟期（此时枣果多处于半红期），分别采集各株样树树冠不同方位的生长发育正常的叶片和果实样品，置于冰盒中保存，送至山西农业大学园艺研究所进行相关指标的测定。

1.4 测定方法

1.4.1 冬枣树叶片中各种矿质营养元素的测定

冬枣叶片采集前，按“Z”字型选取样树，每个栽培设施处理各采集5株样树，采集每株样树树冠外围东、南、西、北4个方位的永久二次枝上第3节枣股抽生枣吊上的第4、第5片树叶，每个处理各采集40片枣叶，放入冰盒中运至实验室，依次用自来水、去离子水冲洗后，再用洁净纱布擦拭残留水分以备用。利用消煮法[10]测定叶片中氮、磷元素的含量，利用火焰光度计法测定叶片中钾元素的含量，利用原子吸收分光光度计法[11]测定叶片中钙、镁元素的含量；每个处理各种元素的测定各重复5次。

1.4.2 冬枣树叶各个光合参数的测定

(2)民事损害赔偿优先原则。根据我国《刑法》的有关规定，对犯罪行为人追究民事赔偿责任优先于对其执行罚金、没收财产等刑罚措施。可见，与剥夺犯罪行为人的个人财产，将其收归国库相比，我国《刑法》将保护私有财产放在优先地位。据此，非法集资犯罪涉案财物处置中出现国家追缴权与被集资人请求返还权竞合的情况时，应采取有利于被集资人的处置方案。

2020年8月下旬，选择晴朗天气，利用Li-6400光合仪，于上午10:00—11:00时测定不同栽培设施处理下冬枣树叶片的气体交换参数。每个处理各随机选取3株长势相近的样树，选取树冠南侧外围距地面高1.5 m处的枣吊上的第5片叶（从基部计数，无病虫害的成熟叶片）进行观测，每株样树各测定3片叶，即每个处理各设置9次重复，结果取其平均值。测定指标包括光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。

1.4.3 冬枣树叶片中叶绿素含量的测定

每个处理各随机选取3株长势相近的样树，于每株样树树冠南侧外围、距地面高1.5 m处，随机选取成熟、健康的冬枣树叶片10片，即每个处理各采取30片待测叶，利用便携式叶绿素测定仪（柯尼卡美佳能，日本）测定其叶绿素相对含量（SPAD值），检测结果取其平均值。

1.4.4 冬枣产量的测定

利用实地测产的方法测定冬枣的产量。每个处理各随机选择5株样树，分批采收各样树的枣果，测定并记录其重量，直至全树枣果采摘完成，以每株各批次的重量之和为单株产量，再计算平均单株产量与每公顷产量。利用精确度为0.01的台秤在田间测定单果质量；以去核果肉的质量与果实质量之比为可食率。裂果率的调查和计算方法：每个处理各随机选取5株样树，于采收期之前，在每株枣树样树上，各随机采摘100粒枣果，即每个处理共计500个样本，调查裂果总数，并计算裂果率。然后，每个处理各随机选取10粒枣果作为1个样本，利用游标卡尺测定其纵、横径，并以纵径与横径之比作为每个样本的果形指数，以所有样本的平均值表示测定结果。

1.4.5 冬枣果实品质指标的测定

利用折光仪法，依照GB/T 12293—1990中说明的方法，分别测定果实中可溶性固形物和可滴定酸的含量；利用BCA法[12]测定枣果中蛋白质的含量；按照抗坏血酸含量测定试剂盒与植物总黄酮含量检测试剂盒中说明的方法分别测定枣果中维生素C和总黄酮的含量。每个处理各项指标的测定各重复5次。

1.5 数据分析

利用Excel 2010软件进行数据整理、分析及作图；利用SAS V9.0软件对所测数据进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培设施对冬枣树叶片中各种矿质元素含量的影响

图2 不同栽培模式对冬枣叶片矿质元素含量的影响Fig.2 Effects of cultivation pattern on mineral element contents of Dongzao leaves

2.2 不同栽培设施对冬枣树体叶片各个气体交换参数及叶绿素含量的影响

光合气体交换参数是常常用来表示植物光合能力的重要指标之一。不同栽培设施对‘沾冬2号’叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）及蒸腾速率（Tr）的影响情况如图3所示。总体来看，设施栽培的冬枣叶片4个气体交换参数均不同程度地高于露地栽培（CK）的。其中，T2处理的叶片Pn最高，约为CK的1.29倍，且此二者间的差异达到了显著水平；T1、T2、T3处理的Gs均显著高于CK的，分别约为CK的1.32、1.55、1.57倍；T2处理的叶片Ci为3个设施栽培处理的最高值，达到326.83 μmol·mol-1，且显著高于CK的，约为CK的1.15倍；T1、T2、T3处理的Tr分别为6.01、5.88、5.91 mmol·m-2s-1，均显著高于CK的，且3个设施栽培处理间其Tr无明显差异。

叶片叶绿素含量是反映植物光合性能的另一项重要指标[13]。由图3可知，与露地栽培（CK）的相比，3个设施栽培处理均能显著提高冬枣叶片叶绿素含量。T1、T2、T3处理的叶绿素含量（SPAD值）分别为45.27、46.16、44.42，较CK分别增加了19.38%、21.73%、17.14%。

图3 不同栽培模式对冬枣气体交换参数及叶绿素含量的影响Fig.3 Effects of cultivation pattern on the gas exchange and chlorophyll contents of Dongzao leaves

2.3 不同栽培设施对冬枣果实产量及其物理性状的影响

利用不同设施栽培的‘沾冬2号’其果实产量与其外观品质的观测结果见表1。表1表明，与露地栽培（CK）的冬枣相比，利用不同设施栽培的冬枣其平均单果质量、可食率及枣果产量均有不同程度的提高。其中，连栋大棚栽培模式（T1）对冬枣单果质量和可食率的提升效果均最明显，其增幅分别达到14.01%和1.83%，但在P＜0.05的水平上，T1、T2、T3与CK间的差异均不显著；T1和T2处理下冬枣的果实产量显著高于CK和T3处理的，与CK处理的相比，T1与T2处理的冬枣果实产量分别提高了18.57%和23.45%。此外，设施栽培能有效降低冬枣裂果的发生概率，其中，栽培于单栋圆拱冷棚（T2）的冬枣其裂果率最低，仅为7.8%，较CK处理的（42.0%）下降了81.43%。

表1 不同栽培设施对冬枣产量与外观品质的影响†Table 1 Effects of cultivation pattern on yield and appearance quality of Dongzao fruits

利用不同设施栽培的‘沾冬2号’其果实纵横径及果形指数的测定结果见表2。表2显示，3种设施栽培的枣果纵径（T1处理的枣果纵径除外）、横径的均值均显著高于CK的。不同设施栽培的冬枣果形指数均略大于1，各处理间的差异不显著，说明成熟期‘沾冬2号’的果形多数为近圆形或长椭圆形。

表2 不同栽培设施对冬枣果形指数的影响Table 2 Effects of cultivation pattern on shape index of Dongzao fruits

单果质量、可食率、产量、外观品质都是衡量冬枣商品性的重要指标。上述结果表明，利用单栋圆拱冷棚（T2）栽培的成熟冬枣表现出相对较高的产量和较优的品质等性状特点，其果实的商品性最佳。

2.4 不同栽培设施对枣果内在品质的影响

不同栽培设施对‘沾冬2号’成熟果实中可溶性固形物、可滴定酸的含量及固酸比的影响情况如图4所示。图4表明，冬枣果实中可溶性固形物的含量，T1、T2、T3处理的分别为23.61%、24.48%、22.91%，均高于露地栽培（CK）的，其中T2处理与CK间的差异达到显著水平；冬枣果实中可滴定酸的含量，CK的最高，达到0.286%，而T2处理的为0.233%，显著低于T1、T3和CK处理的；不同设施栽培的成熟枣果的固酸比为75.49～104.89，T1、T2、T3处理的冬枣固酸比均显著高于CK的，且T2处理的显著高于T1、T3和CK处理的。总体来看，利用单栋圆拱冷棚（T2）栽培的冬枣其可溶性固形物含量最高、可滴定酸含量最低而固酸比最高，说明其口感品质优于其他2种设施和露地栽培的。

图4 不同栽培模式对冬枣果实中可溶性固形物与可滴定酸的含量及固酸比的影响Fig.4 Effects of cultivation pattern on soluble solid, titratable acidity and tss-acid ratio in Dongzao fruits

蛋白质、Vc和总黄酮都是衡量枣果内在营养品质的重要指标。不同栽培设施对‘沾冬2号’成熟果实各内在品质指标的影响结果如图5所示。冬枣果实中蛋白质的含量，T1与T2处理的分别为23.12和23.90 mg·g-1，两者均显著高于露地栽培（CK）的；露地栽培（CK）的枣果其Vc含量最高，达到2.625 mg·g-1，显著高于T3处理的，但CK与T1、T2处理间枣果中Vc含量的差异未达到显著水平；此外，T1、T2、T3处理的枣果中总黄酮的含量分别达到1.336、1.476、1.228 mg·g-1，均显著高于CK的。上述结果表明，T1、T2和T3处理的冬枣果实中蛋白质、Vc、总黄酮的含量不同程度地高于露地栽培（CK）的，其中，利用连栋大棚（T1）和圆拱冷棚（T2）栽培的枣果其内在品质的提升效果均较明显。

图5 不同栽培模式对冬枣蛋白质、Vc及总黄酮含量的影响Fig.5 Effects of cultivation pattern on the contents of protein, vitamin C and total flavonoid in Dongzao fruits

3 讨 论

目前有关不同栽培模式对冬枣叶片矿质元素含量影响的报道较少，研究中发现，在相同的施肥和管理条件下，栽培于3种不同大棚内的冬枣叶片中5种大量元素N、P、K和Ca、Mg的含量较露地栽培枣叶的均有所提高，这与王涛等[14]和黄霄等[15]有关栽培于大棚的翠冠梨和枇杷叶片的研究结果均相符。产生这一现象的原因可能主要包括如下3个方面的：首先，设施大棚内相对高温高湿，植物根际土壤的温度相对适宜，保证了植物根系的正常呼吸及细胞内较高的酶活性，促进根系对土壤矿质元素的主动吸收；另外，设施内土壤微生物的数量与种类相对较多和相对丰富，微生物可以通过分解作用使土壤有机质转化为植物可利用的速效养分，而且对无机矿质元素起到固持和蓄积作用，能提高土壤肥力[16]；加之设施果树地上部枝梢生长量较大，树体长势较旺，其维持生长所需的矿质营养元素含量较露地栽培果树的要多[15]。

设施栽培对果树叶片光合速率的影响情况在不同学者的研究结果中存在差异。王振东等[17]发现，利用拱棚栽培的冬枣叶片净光合速率日变化曲线表现为“双峰”曲线，且其在所有观测时间段的净光合速率均低于露地栽培的；杨俊强等[18]的研究结果表明，与露地栽培的相比，避雨设施栽培对宫枣净光合速率没有显著的影响。然而，研究中发现，栽培于3种设施内的冬枣叶片气体交换参数Pn、Gs、Ci、Tr均高于露地栽培的。植物的光合作用不仅受到光强的影响，还与其他环境因素及植物生态学特性有关[19]。露地栽培的冬枣，受高温、强光的胁迫较为明显，高温、强光的胁迫可能使冬枣产生光抑制现象，造成Pn的降低[20]；栽培设施虽然在一定程度上降低了冠层的光强和光合有效辐射，但可能通过提高树体的表型可塑性，调整叶片的气体交换参数以适应相对较弱的光环境，提高光能利用率[21]；植物光合作用对周围环境的变化十分敏感，设施大棚为枣树提供了相对适宜的小气候，对叶片Gs和Pn的升高具有促进作用[18]；另外，适宜的高温环境可能改变叶片的结构，如气孔开放的程度增大和密度增加，有利于周围环境中的CO2扩散至叶片光合作用位点，进而提高冬枣的Pn[22]。设施栽培的冬枣其叶片中的叶绿素含量高于露地栽培的，这与郭书艳[4]的研究结果一致，其原因可能是，露地较强的光照条件对其光合色素会造成光氧化伤害，且露地栽培的叶片内叶绿体基粒小，垛叠程度低，使其叶绿素含量相对较低；棚内叶片较高的蒸腾速率，有利于枣树根系对矿质元素的吸收，促进了光合色素的合成，故其叶绿素含量较高。

试验结果表明，3种设施栽培的‘沾冬2号’的枣果产量及单果质量均高于露地栽培的。其原因可能有多个方面的：首先，较高的温湿度有利于枣果的正常生长发育，栽培设施为冬枣营造了一个相对理想的小气候环境，枣果生长速度较快，成熟期提前[23]，且单果质量和果实品质均有提高。枣果在进入成熟期后若遇连续的降雨天气，则极易发生裂果现象，而晋南冬枣产区在每年的8—10月（冬枣采收期）正值多雨季节，露地栽培的冬枣易受降雨的影响，致使冬枣裂果现象严重发生，使得枣果的商品性降低，这给果农带来了严重的经济损失，也加大了树体遭受病虫危害的概率[18]。设施栽培能显著减少甚至消除雨水与果面直接接触的机会，降低裂果率和烂果率，可以保证冬枣的产量。此外，采收方式的差异对冬枣产量和果实品质也会造成一定的影响。露地栽培的枣果，为了减少外界天气因素的不良影响，常利用一次性抢收的方式采收，这样就会出现枣果成熟度不一致、果实个体间的差异较大等问题；设施栽培的枣果，则可利用分批次采收的方式采收，采收时可选择成熟度高、着色较好的果实，这样能有效保证枣果的产量和质量等级。调查中发现，设施栽培的枣果其果面光洁度和着色方面均明显优于露地栽培的。有关研究结果显示，农药喷施和雨水是引起果锈的重要原因。栽培设施内避免了降雨的风险，且农药用量和喷施次数较少，果锈发生率降低，枣果的外观品质得到了显著改善[24]。造成枣果色泽差异的原因可能是，设施栽培促进了冬枣果皮花青苷和类胡萝卜素的合成，降低了叶绿素的含量[25]。

枣果的纵横径及果形指数的大小，不仅能反映果实的大小，也是评价其外观品质优劣的重要依据。纪晴等[1]的研究结果表明，避雨设施栽培的冬枣其纵横径和单果质量均高于露地栽培的，但果形指数在设施冬枣和露地冬枣之间无显著差异。康晨煊[26]在对设施栽培的冬枣品质特性的研究中发现，4种不同设施栽培的大荔冬枣其单果质量显著高于露地栽培的，而对其果形指数的影响并不明显，其果形均为近圆形。研究结果表明，利用3种设施栽培的‘沾冬2号’果实均为近圆形，其纵、横径均无显著差异，且均高于露地栽培的，说明栽培设施对冬枣果形指数无显著影响，这一试验结果与康晨煊[26]的研究结果基本一致。

不同栽培设施对‘沾冬2号’枣果内在营养品质的影响结果表明，利用3种设施栽培的冬枣其果实中的可溶性固形物含量、固酸比均高于露地栽培的，而其可滴定酸含量均低于露地栽培的。已有的研究结果表明，降水会导致果实内水分的增加，却不利于果实含糖量的增加及含酸量的降低[27]。在果实中糖分的积累阶段（膨大期至全红期），枣果遭受雨季降水的影响程度，露地栽培的冬枣明显大于设施栽培的冬枣；栽培设施内，适度的干旱环境有助于提高果实中可溶性固形物的含量，降低可滴定酸的含量。这可能是造成本试验结果的主要原因。值得注意的是，单栋圆拱冷棚（T2）内的冬枣果实中可溶性固形物、可滴定酸的含量与固酸比和CK的差异均达到了显著水平。这是因为相比于砖墙日光温室（T3）而言，拱棚的保温效果较差，易受外界温度变化的影响；而就温湿度的稳定性而言，连栋拱棚（T1）又优于单栋拱棚[28]。因此，单栋圆拱冷棚（T2）内的昼夜温差较大，且湿度相对较低，这种温室小气候更有利于枣果糖分的积累、酸度的降低及口感的改善。另外，与CK相比，设施栽培显著提高了枣果中总黄酮的含量，这与康晨煊等[29]的研究结果一致。康晨煊等[29]的研究结果表明，设施栽培的冬枣果实中总酚及总黄酮的含量均显著高于露地栽培的，说明设施栽培可以提高冬枣的功能成分。而设施栽培的冬枣果实中蛋白质的含量高于露地栽培的，其原因可能是，棚内较高的土壤温度有利于根系对矿质营养的吸收，且减弱了降雨所致的土壤硝态氮的下移作用，从而增加了果实内部蛋白质的合成原料，其具体机制尚待进一步研究。

由于试验地点和设备条件的限制，试验尚缺乏对各种栽培设施内小气候因子的实时监测，且未进行多年平行试验，在后续的研究中应当给予补充和完善；此外，本试验主要以冬枣树体地上部材料（叶片和果实）作为研究对象，并未对冬枣根系和土壤等地下部指标进行分析，因此，关于不同设施条件下，冬枣根系生长情况、土壤微生物群落变化以及土壤养分利用率等方面还有待进一步研究。

4 结 论

综上所述，连栋圆拱塑料薄膜大棚、单栋圆拱冷棚、砖墙日光温室这3种栽培设施均能促进冬枣叶片矿质营养的积累与光合作用，能使叶片的生理特性得到一定程度的改善。除果实中的Vc含量外，设施栽培的‘沾冬2号’冬枣果实产量及其外观和内在品质均有所提高，提升了枣果的商品性及市场竞争力，其中以单栋圆拱冷棚（T2）栽培的冬枣果实品质最佳，这种设施可在晋南地区的冬枣栽培中推广应用。