避雨栽培對(duì)宮棗成熟期光合生態(tài)因子及光合作用的影響

楊俊強(qiáng)，陳紅玉，申仲妹，馬光躍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，山西太原030031）

避雨栽培對(duì)宮棗成熟期光合生態(tài)因子及光合作用的影響

楊俊強(qiáng)，陳紅玉，申仲妹，馬光躍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，山西太原030031）

探討避雨栽培對(duì)宮棗果實(shí)成熟期生理生態(tài)因子及光合作用的影響，為宮棗高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)避雨栽培提供參考依據(jù)。試驗(yàn)以避雨和露地栽培的宮棗為試材，利用光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定宮棗果實(shí)成熟期葉片的凈光合速率（Pn）及其他主要生理生態(tài)因子的日變化，并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論分析宮棗避雨栽培條件下果實(shí)成熟期的凈光合速率與其他主要生理生態(tài)因子的關(guān)聯(lián)度。結(jié)果表明，避雨栽培條件下，宮棗果實(shí)成熟期冠層白天日均溫度較露地低2.6%，相對(duì)濕度較露地高5.1%；光能利用率較露地高，表現(xiàn)為Pn與露地差異不明顯。避雨條件下，Pn與氣孔開張度（Cd）、蒸騰速率（Tr）關(guān)系最密切，露地栽培條件下則是與氣孔開張度（Cd）、相對(duì)濕度（RH）關(guān)系密切?？梢?，在宮棗成熟期進(jìn)行避雨栽培，對(duì)其光合作用沒有顯著影響，在生產(chǎn)中可利用架構(gòu)避雨設(shè)施進(jìn)行宮棗高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。

避雨棚；光合有效輻射；設(shè)施栽培；凈光合速率

棗（Ziziphus jujuba Mill.）是我國(guó)改革開放以來發(fā)展最快的果樹之一，目前其栽培面積接近蘋果和柑橘，產(chǎn)量（中國(guó)占世界99%）居干果中第1位[1]。紅棗在進(jìn)入成熟期后遇雨極易發(fā)生裂果，常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]。避雨栽培是通過聚乙烯薄膜等覆蓋材料起到抵御自然災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)避險(xiǎn)栽植，可以消除雨水對(duì)果樹的外力沖擊，減少裂果，降低病害發(fā)生程度[3-5]。在棗白熟期通過避雨設(shè)施——防雨棚進(jìn)行避雨栽培，避開雨水，保持土壤水分穩(wěn)定，可以減少紅棗裂果和病害。避雨栽培在易裂果鮮食棗品種種植方式上已經(jīng)成為重要的防裂栽培方式[3，6-7]。

宮棗是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所從我國(guó)白棗種群中選育出的早熟、鮮食品質(zhì)極佳的優(yōu)良品種[8]。宮棗表皮脆嫩，露地栽培由于干濕交替頻繁，尤其是雨后極易發(fā)生果皮皸裂，導(dǎo)致外觀差，從而影響紅棗商品價(jià)值，減少經(jīng)濟(jì)收入，造成豐產(chǎn)不豐收。為了解決紅棗在成熟期遇雨造成的裂果等問題，筆者進(jìn)行了宮棗避雨設(shè)施栽培，研究宮棗避雨栽培光合特性，以探索分析避雨栽培和露地栽培條件下宮棗光合特性變化，探討宮棗果實(shí)生長(zhǎng)期避雨栽培對(duì)其生態(tài)因子及光合作用的影響，旨在為利用避雨設(shè)施進(jìn)行優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所運(yùn)城市稷山縣宮棗栽培示范園進(jìn)行，試驗(yàn)地種植棗樹株行距2 m×3 m，供試棗品種為高接換頭6 a的宮棗，砧木為冬棗，樹體生長(zhǎng)良好。2015年7月20日開始對(duì)宮棗進(jìn)行避雨栽培，直至果實(shí)采收。臨時(shí)避雨設(shè)施棚高2.5 m，寬5.5 m，骨架由水泥立柱、竹桿搭建，上覆蓋厚0.05 mm淡藍(lán)色聚乙烯膜。試驗(yàn)以同一示范園中露地栽培為對(duì)照（CK）。

1.2 試驗(yàn)方法

設(shè)施內(nèi)、外光合生理生態(tài)因子觀測(cè)于2015年8月15日（晴天，棗果脆熟期）進(jìn)行，選取避雨棚內(nèi)、外植株中上部外圍、生長(zhǎng)基本一致的棗吊上無病蟲害的典型功能葉（中部），利用全自動(dòng)便攜式光合測(cè)定儀（美國(guó)Li 6400），7：00—19：00每隔1 h測(cè)定其凈光合速率（Pn）、光合有效輻射（PAR）、氣孔導(dǎo)度（Cd）、水氣壓虧缺（Vp）、相對(duì)濕度（RH）、葉溫（Tl）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、氣溫（Ta）和蒸騰速率（Tr）等生理生態(tài)指標(biāo)。測(cè)定時(shí)，按照上面所述選樣標(biāo)準(zhǔn)選擇葉片進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)5次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。葉片水分利用率（WUE）及光能利用效率（LUE）計(jì)算方法[9-11]：WUE＝Pn/Tr；LUE＝Pn/PAR。

1.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析方法[12-13]，將測(cè)得結(jié)果分別按照時(shí)間順序排列形成原始序列，采用均值化處理法將各序列進(jìn)行無量綱化處理，分辨系數(shù)ρ取值為0.5，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析公式計(jì)算避雨棚內(nèi)、外果實(shí)成熟期冬棗葉片的Pn與PAR，Ta，Tl，Cd，RH，Vp和Tr等生理生態(tài)因子的灰色關(guān)聯(lián)度值（r），然后進(jìn)行排序，根據(jù)關(guān)聯(lián)程度分析這些生理生態(tài)因子對(duì)宮棗Pn的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 避雨栽培對(duì)宮棗冠層溫濕度的影響

在晴天連續(xù)測(cè)定避雨棚內(nèi)外氣溫得到避雨棚內(nèi)外溫度變化（圖1-A），結(jié)果顯示，7：00—17：00，露地氣溫除8：00，10：00比避雨棚內(nèi)氣溫略低外，其他時(shí)間均比棚內(nèi)氣溫高，在9：00溫差最高達(dá)2.41℃，在17：00時(shí)溫差最低為0.10℃。從12：00開始，避雨棚內(nèi)＞35℃的氣溫可持續(xù)到16：00，露地持續(xù)到17：00。晴天7：00—19：00避雨栽培宮棗冠層日間平均氣溫為31.82℃，相對(duì)露地栽培（平均32.69℃）降低約2.6%，說明避雨栽培總體對(duì)宮棗冠層日間平均積溫沒有影響。避雨棚內(nèi)外濕度對(duì)比（圖1-B）結(jié)果表明，在避雨栽培條件下，宮棗樹體冠層9：00—17：00除10：00，12：00以外，其他觀測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)出顯著高于露地，白天7：00—19：00相對(duì)濕度平均增加5.1%，9：00—17：00相對(duì)濕度平均增加9.1%，表明避雨設(shè)施提高了宮棗樹體冠層的相對(duì)濕度。

2.2 避雨栽培對(duì)宮棗葉片Pn的影響

由圖2可知，在晴朗無云的天氣條件下，宮棗避雨棚內(nèi)外Pn從7：00開始快速提高，其中，棚外Pn于10：00到達(dá)一天中頂峰，為23.02 μmol/（m2·s），棚內(nèi)滯后1 h到達(dá)頂峰，為22.60 μmol/（m2·s），隨即棚內(nèi)外Pn持續(xù)下降，15：00達(dá)到最低值，16：00棚內(nèi)外Pn又同時(shí)出現(xiàn)明顯的小高峰，其中，棚內(nèi)為13.56 μmol/（m2·s），棚外為11.60 μmol/（m2·s），隨后由于光照強(qiáng)度的下降，Pn持續(xù)下降，到19：00時(shí)，Pn為負(fù)值。7：00—19：00時(shí)Pn出現(xiàn)2個(gè)峰值，表現(xiàn)出明顯的光合午休雙峰曲線，相對(duì)棚外來講，避雨棚內(nèi)不明顯。晴天7：00—19：00，避雨栽培宮棗葉片Pn平均為12.91 μmol/（m2·s），相對(duì)露地栽培（平均12.95 μmol/（m2·s））降低不足0.3%，且差異不顯著。說明避雨栽培總體對(duì)宮棗樹的Pn沒有影響。

2.3 避雨栽培對(duì)宮棗葉片PAR，Vp，WUE，LUE的影響

由圖3-A可知，避雨設(shè)施內(nèi)、外的PAR日變化表現(xiàn)均為拋物線型，且8：00—18：00避雨設(shè)施內(nèi)較露地降低25.6%，使設(shè)施內(nèi)形成相對(duì)顯著的弱光照環(huán)境；避雨設(shè)施內(nèi)外葉片Vp的日變化呈近似單峰型，露地栽培葉片Vp高于避雨棚內(nèi)，13：00—17：00避雨棚內(nèi)葉片Vp顯著低于露地，說明進(jìn)行宮棗避雨設(shè)施栽培降低了葉片Vp，使得避雨栽培條件下宮棗葉片水氣壓虧缺下降（圖3-B）。植株對(duì)光能和水分的利用效率反映了體內(nèi)干物質(zhì)積累量，利用效率提高表明植株更容易獲得高產(chǎn)[14]。從圖3-C可以看出，晴天避雨栽培與露地栽培的WUE相近，差異較小，但是避雨栽培LUE顯著高于露地（圖3-D），8：00—18：00，避雨栽培條件下LUE較露地提高5.3%，說明避雨設(shè)施栽培條件下，環(huán)境的改變使得宮棗果實(shí)成熟期葉片對(duì)弱光的利用率提高。

2.4 宮棗葉片凈光合速率與其他因子間的關(guān)聯(lián)度

將宮棗葉片Pn與其他主要生理生態(tài)因子的日變化結(jié)果進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果表明，影響露地栽培條件下Pn大小的主要生理生態(tài)因子排序?yàn)镃d＞RH＞PAR＞Tr＞Ci＞Ta＞Tl＞Vp，對(duì)避雨栽培條件下Pn影響因子排序是Cd＞Tr＞PAR＞RH＞Ta＞Tl＞Ci＞Vp。說明宮棗果實(shí)成熟期影響避雨栽培和露地葉片Pn的主要因子有差異，露地栽培下相對(duì)濕度是主要影響因子，排序?yàn)榈?位；但是避雨栽培條件下，蒸騰速率成為第2個(gè)影響因子（表1）。PAR雖然是主要影響因子，但是其影響要低于Cd，且露地條件下低于RH，避雨條件下低于Tr，可見，由避雨措施造成的光強(qiáng)度減弱對(duì)避雨條件下宮棗葉片的Pn的影響不會(huì)很大。

表1 宮棗葉片凈光合速率與其他因子間的關(guān)聯(lián)度

3 討論

3.1 避雨設(shè)施栽培條件對(duì)宮棗凈光合速率的影響

紅棗成熟期常遭遇低溫陰雨天氣，雨水常導(dǎo)致果皮發(fā)生皸裂，造成果實(shí)外觀受損，商品價(jià)值降低；避雨栽培能在很大程度上防止紅棗裂果[7]。避雨栽培條件下，PAR在8：00—18：00時(shí)棚內(nèi)較對(duì)照降低25.6%，使棚內(nèi)形成了相對(duì)顯著的弱光照環(huán)境，同時(shí)宮棗冠層白天平均氣溫比露地栽培低0.87℃，平均相對(duì)濕度比露地高2.60%，但是相對(duì)露地栽培，避雨栽培的Pn降低不足0.3%。李延菊等[15]研究認(rèn)為，大櫻桃在避雨栽培條件下白天平均濕度較露地高6.4%，平均溫度較露地低2.6℃。而Rohloff等[16]研究認(rèn)為，草莓避雨栽培條件下的溫濕度與對(duì)照無顯著差異。許文天等[5]的研究結(jié)果相反，認(rèn)為避雨栽培條件下芒果花期冠層日平均溫度比露地栽培高0.2～1.3℃，日平均相對(duì)濕度比露地降低1.7%～12.0%。后者可能與避雨栽培設(shè)施及所處的南方多雨等地理位置等有關(guān)。宮棗成熟期肥水管理要求控水，促進(jìn)果實(shí)中的淀粉等積累物質(zhì)向糖轉(zhuǎn)化，同時(shí)棗果作為光合產(chǎn)物庫(kù)的能力開始下降，因此，對(duì)較高PAR的需求已經(jīng)開始減弱。本研究中避雨設(shè)施的使用，確實(shí)降低了PAR，但是同時(shí)改變了樹體冠層環(huán)境條件，使得樹體葉片對(duì)弱光的利用率提高，光抑制現(xiàn)象減弱，最終表現(xiàn)出Pn受影響不明顯。露地栽培氣溫偏高、光照過強(qiáng)、空氣濕度過小可能是導(dǎo)致棗樹葉片光合作用“午休”的主要原因，但由于棚內(nèi)氣溫在此期間總體比棚外低，盡管受PAR降低影響，但是其他生理生態(tài)因子相對(duì)較為適宜，使得避雨栽培條件下與露地相比二者平均凈光合速率接近，說明扣棚后總體對(duì)棗樹的Pn影響不明顯。

3.2 凈光合速率與其他生理生態(tài)因子的關(guān)系

葉片的光合作用是果樹產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)光合作用過程是一個(gè)對(duì)環(huán)境條件變化十分敏感的生理過程[17]。研究結(jié)果表明，宮棗果實(shí)成熟期葉片Pn在避雨設(shè)施條件下與露地相比，對(duì)生理生態(tài)因子的響應(yīng)有差異，王志強(qiáng)等[18]、姜衛(wèi)兵等[19]的研究結(jié)果也表明，設(shè)施栽培條件下果樹葉片光合作用受設(shè)施栽培的模式、形成的小氣候條件以及果樹種類等因素影響。宮棗葉片Pn與其他主要因子灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果表明，影響露地栽培條件下Pn的主要生理生態(tài)因子為Cd，RH，避雨栽培條件下是Cd，Tr。說明影響宮棗成熟期葉片Pn的主要因子是Cd。本研究的宮棗避雨栽培雖然降低了PAR，但同時(shí)增加了葉片RH，使得Cd具有更為適宜的環(huán)境條件，葉片氣體交換順利進(jìn)行，為光合作用提供了良好的條件。露地栽培宮棗葉片由于成熟期的控水管理措施使得RH較低，成為影響Pn的主要制約因子。避雨設(shè)施栽培條件下，RH較露地高，Tr反而降低，樹體水分及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等的運(yùn)輸成為影響葉片Pn的主要制約因子。所以，進(jìn)行宮棗避雨栽培應(yīng)該增加通風(fēng)措施，在修剪的時(shí)候應(yīng)該保證樹體相比露地通風(fēng)透光性更好。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，避雨栽培降低了宮棗成熟期冠層光合有效輻射和白天日均溫度，提高了空氣相對(duì)濕度，對(duì)宮棗凈光合速率沒有顯著影響，栽培宮棗可利用避雨設(shè)施進(jìn)行高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。

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Effects of Rain-shelter Cultivation on Ecological Factors and Photosynthesis of Gongzao at Mature Stages

YANGJunqiang，CHENHongyu，SHENZhongmei，MAGuangyue
（Institute ofHorticulture，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The present experiment was conducted to investigate the effects of rain-shelter cultivation on physiological and ecological factors and photosynthesis of Gongzao at mature stage，in order to provide theoretical basis of cultivation technology for high-yield and high-quality Gongzao.Using Gongzao cultivated in rain-shelter and open field as materials,the diurnal changes of net photosynthetic rate（Pn）in leafand other physiological and ecological factors were investigated byusingphotosynthetic measure system at mature stages.Besides,the relational degree between Pn of Gongzao leaf and main factors were analyzed based on grey system theory. The results showed that the daily average temperature in canopy at mature stages was 2.6%lower than that in the open field,and the average daily relative humidity in canopy was 5.1%higher than that in the open field.Moreover,there was no significant difference between Pn of leaf in rain-shelter and open field.And the Pn of leaf inside rain-shelter were closely associated with stomatal opening strength（Cd）and transpiration rate（Tr），while Cd and relative humidity（RH）had the closest relations on Pn of leaf in open field. Conclusion is that the rain-shelter cultivation will effectively reduce daily average temperature and PAR ofGongzao canopy,yet it has no negative effect on photosynthesis of Gongzao.Therefore,the rain-shelter facilities can be used to cultivate high-yield and high-quality Gongzao.

rain-shelter greenhouse;photosyntheticallyactive radiation;facilitycultivation;net photosynthetic rate

S665.1

A

1002-2481（2016）09-1268-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.09.09

2016-03-24

山西省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化和推廣示范工程（2015CGZH028）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院攻關(guān)項(xiàng)目（2013GG42）

楊俊強(qiáng)（1980-），男，山西太原人，助理研究員，碩士，主要從事棗樹品種選育與技術(shù)推廣工作。馬光躍為通信作者。