桃樹主干形和開心形冠層結(jié)構(gòu)特征與果實(shí)質(zhì)地關(guān)系的研究

李永紅，王召元，常瑞豐，張立莎，陳 湖，徐金濤，韓繼成，劉國儉

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600)

桃樹主干形和開心形冠層結(jié)構(gòu)特征與果實(shí)質(zhì)地關(guān)系的研究

李永紅，王召元，常瑞豐，張立莎，陳 湖，徐金濤，韓繼成，劉國儉*

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600)

以大久保主干形和開心形2種樹形為研究對(duì)象，應(yīng)用 CI-110冠層分析儀分析了2種樹形的冠層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和果實(shí)質(zhì)地之間的差異及其相關(guān)性，結(jié)果表明: 主干形的光斑值、光合有效輻射和林隙分?jǐn)?shù)顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著高于開心形；開心形內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性分別比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均達(dá)到極顯著水平；而粘性則低64.1%。開心形樹冠不同部位果實(shí)質(zhì)地一致性優(yōu)于主干形。冠層特征參數(shù)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)間存在顯著相關(guān)性,其中葉面積指數(shù)與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)，與粘性呈極顯著正相關(guān)；平均葉傾角與彈性和咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)；林隙分?jǐn)?shù)與粘性呈極顯著負(fù)相關(guān)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的正相關(guān)。由此可知，葉面積指數(shù)、平均葉傾角和林隙分?jǐn)?shù)可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)，冠層分析儀的應(yīng)用可能成為果樹樹形評(píng)價(jià)的新方法和提供理論依據(jù)。

桃樹；主干形；開心形；果實(shí)質(zhì)地

好的樹形不僅營養(yǎng)分配合理，而且具有良好光照體系的冠層結(jié)構(gòu)，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果實(shí)的基礎(chǔ)[1]。目前，國內(nèi)外關(guān)于果樹冠層的研究，主要集中在測(cè)定樹冠內(nèi)不同部位的相對(duì)光照強(qiáng)度與果實(shí)常規(guī)品質(zhì)方面[2-8]。

冠層分析儀作為一種冠層研究的新方法，已在林地[9-11]和農(nóng)作物[12-18]上開始應(yīng)用，在果樹上雖有研究[19],但關(guān)于果樹冠層特征參數(shù)與冠內(nèi)不同方位果實(shí)質(zhì)地關(guān)系的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)以常規(guī)品種大久保(PrunspersicaL. Okubo)為試材，研究主干形和開心形桃樹的冠層特征參數(shù)和果實(shí)質(zhì)地的差異以及兩者的相關(guān)性，冠層分析儀的應(yīng)用可以為果樹樹形評(píng)價(jià)提供新方法和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015和2016年6月中旬進(jìn)行，在河北省昌黎縣孔莊試驗(yàn)示范基地桃園進(jìn)行(39°45′ N，119°12′ E)。試驗(yàn)材料為大久保，南北行向栽植，樹齡為7年生，株行距2 m×4 m，樹形為主干形和開心形；砂壤土，灌水條件較好，管理水平比較高，管理方法一致，常規(guī)管理進(jìn)行冬季和夏季修剪。

1.2 試驗(yàn)方法

冠層圖片的拍攝：分別在2015和2016年7月份進(jìn)行拍攝，此時(shí)冠層結(jié)構(gòu)已經(jīng)穩(wěn)定，采用CI-110型冠層分析儀(CID公司,USA)對(duì)樹冠進(jìn)行拍攝。單株小區(qū)，3次重復(fù)，每棵樹在樹冠下距主干50 cm處，于東南、西南、西北、東北4個(gè)方位，以45°對(duì)角線進(jìn)行定點(diǎn)拍攝。采用CI-110的專業(yè)分析軟件，分析葉面積指數(shù)(LAI)、平均葉傾角(MLA)、光合有效輻射(PAR)、散射輻射透過系數(shù)、林隙分?jǐn)?shù)等冠層特征參數(shù)。

果實(shí)質(zhì)地的測(cè)量：2015和2016年7月底采摘果實(shí)，采用CT3-4500質(zhì)構(gòu)儀(Texture Profile Analysis，CID，USA)的TPA模式測(cè)量果實(shí)質(zhì)構(gòu)參數(shù)，參考李永紅等[20]的測(cè)定方法。選取硬度、粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性作為質(zhì)地評(píng)價(jià)參數(shù)，這些參數(shù)可直接由物性分析儀的分析軟件計(jì)算得出。

利用Excel 2003和SPSS 20.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冠層分析

不同樹形冠層參數(shù)間存在顯著差異。由表1可知，主干形的光斑值、光合有效輻射和林隙分?jǐn)?shù)顯著或極顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著或極顯著高于開心形。開心形的林隙分?jǐn)?shù)比主干形的高10.29%，且樹下光合有效輻射是主干形的2.61倍。兩者的散射輻射透過系數(shù)差異不顯著。

表1 桃樹2種樹形主要冠層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)指標(biāo)的比較

注：同列數(shù)據(jù)后的不同大、小寫字母者分別表示在0.01、0.05水平上的差異顯著性。下同。

2.2 質(zhì)地分析

桃樹開心形的內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性分別比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均達(dá)到極顯著水平；而粘性則低64.10%。果實(shí)硬度和彈性指標(biāo)沒有顯著差異(表2)。

表2 桃樹2種樹形果實(shí)質(zhì)地的比較

從表3可以看出，主干形桃樹果實(shí)的粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性均以西北下層最低，東南及東北上層最高；而果實(shí)硬度則相反，表現(xiàn)為西北下層最高，東南及東北方向上層最低，兩者相差較大。在上層?xùn)|南、東北、西南方向，主干形桃樹果實(shí)硬度、粘性、內(nèi)聚性、膠著性上差異不顯著，在其下層?xùn)|北和西南方向粘性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性上差異亦不顯著。

表3 主干形桃樹不同方位果實(shí)質(zhì)地的比較

從表4可以看出，開心形桃樹果實(shí)各個(gè)方位的硬度、粘性、膠著性、咀嚼性差異不顯著，但總體表現(xiàn)為西北下層偏低，東北上層偏高一些，而硬度則相反，表現(xiàn)為西北下層偏高，東北下層偏低，但變化幅度不大；內(nèi)聚性和彈性在部分方位間存在差異。

總體來說，與開心形相比較，主干形桃樹不同方位各個(gè)參數(shù)之間差異較為顯著，表現(xiàn)在咀嚼性上為上層果實(shí)優(yōu)于下層果實(shí)，東北上層和東南上層果實(shí)品質(zhì)較好而西北下層最次，果實(shí)成熟度不一致。

表4 開心形桃樹不同方位果實(shí)質(zhì)地的比較

2.3 冠層特征參數(shù)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)的關(guān)系

由表5可知，將2種樹形的冠層測(cè)定結(jié)果與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冠層參數(shù)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)之間存在一定的相關(guān)性。葉面積指數(shù)與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為-0.924**、-0.920**、-0.968**、-0.944**，與粘性存在極顯著正相關(guān)(r=0.948**)；平均葉傾角與彈性、咀嚼性均呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.921**、r=-0.918**)；林隙分?jǐn)?shù)與粘性呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.938**)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別0.931**、0.918**、0.975**、0.948**。

表5 冠層指標(biāo)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)之間的相關(guān)性分析

注：注：“*”、“**”分別表示在0.05、0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由此可知，葉面積指數(shù)、平均葉傾角和林隙分?jǐn)?shù)可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)。主要冠層參數(shù)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)咀嚼性之間存在顯著的相關(guān)性，說明植物冠層分析儀用于桃樹冠層分析數(shù)據(jù)具有一定的可靠性。

3 討論

本文應(yīng)用美國CID公司生產(chǎn)的CI-110冠層分析儀進(jìn)行冠層圖片的拍攝，植物冠層分析儀也叫植物冠層數(shù)字圖像分析儀，其攜帶輕便、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量靈活，是能夠非破壞性的對(duì)植物冠層進(jìn)行測(cè)量的一種途徑[21]。由于冠層研究和樹形評(píng)價(jià)以往都比較繁瑣，存在一定的困難，所以希望通過冠層分析儀對(duì)冠層特征的分析，找到一定的規(guī)律，用于桃樹樹相監(jiān)測(cè)、樹形標(biāo)準(zhǔn)的制定、建模等方面的應(yīng)用，同時(shí)希望能找出一條樹形評(píng)價(jià)的新途徑。

通過對(duì)桃樹主干形和開心形2種樹形冠層數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，光斑值、光合有效輻射和林隙分?jǐn)?shù)顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著高于開心形。主干形桃樹果實(shí)的內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性顯著低于開心形，而粘性則顯著高于開心形。樹冠不同方位果實(shí)質(zhì)地的一致性開心形要優(yōu)于主干形。由此可知，開心形更適合桃樹的栽培生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)樹形的研究具有更重要的意義。單位面積光斑值大、光合有效輻射高、林隙分?jǐn)?shù)大、冠層開度大是開心形果實(shí)質(zhì)地高的主要原因，而葉面積指數(shù)高和平均葉傾角大可能是主干形質(zhì)地偏低的直接原因。

本文還對(duì)冠層指標(biāo)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)冠層參數(shù)與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)之間存在一定的相關(guān)性。葉面積指數(shù)(2.07～3.95范圍內(nèi))與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的負(fù)相關(guān)，與粘性呈極顯著正相關(guān)；平均葉傾角(15.3°～19.55°)與彈性和咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)；林隙分?jǐn)?shù)(0.67～0.75范圍內(nèi))與粘性呈極顯著負(fù)相關(guān)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的正相關(guān)。葉面積指數(shù)和平均葉傾角與果實(shí)質(zhì)地參數(shù)的關(guān)系類似平均葉傾角與葉面積指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；而光合有效輻射與林隙分?jǐn)?shù)關(guān)系類似。

綜上所述，葉面積指數(shù)、平均葉傾角、林隙分?jǐn)?shù)和光合有效輻射可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)，但是在生產(chǎn)栽培中由于樹種不同，品種不同是不是取值有差異，還有就是理論上每個(gè)參數(shù)都應(yīng)該有一個(gè)最佳閾值，這些都有待于更深入的研究。

林隙分?jǐn)?shù)作為主要冠層特性指標(biāo)，與開度呈顯著正相關(guān),開度越大林隙分?jǐn)?shù)越高，與冠層特性指標(biāo)葉面積指數(shù)和平均葉傾角呈顯著負(fù)相關(guān),樹冠下光合有效輻射則直接反映冠層光照水平[22]。本研究中的冠層分析結(jié)果顯示，林隙分?jǐn)?shù)與光合有效輻射趨勢(shì)一致，與葉面積指數(shù)和平均葉傾角的變化趨勢(shì)相反，這與王安柱等[23]的研究結(jié)果相類似。冠層分析儀測(cè)葉面積指數(shù)比以前使用方框取樣法測(cè)量的葉面積指數(shù)具有更快捷、準(zhǔn)確、一致性更好的特點(diǎn)[24]。開心形的葉面積指數(shù)低于主干形，這可能與開心形主枝多而粗有關(guān)系，營養(yǎng)分配比較均衡，缺少主干形直立生長的優(yōu)勢(shì)，一致性比較好有一定關(guān)系，而主干形垂直方向葉厚而密，樹勢(shì)比較直立，葉角小，葉面積也小，相互遮掩，影響果實(shí)發(fā)育，所以果實(shí)質(zhì)地與開心形相比較一致性不好。

冠層結(jié)構(gòu)影響光照的分布，而光照又直接或間接的影響果實(shí)的品質(zhì)。本試驗(yàn)表明，開心形桃樹不同冠層方位果實(shí)硬度、粘性、膠著性和咀嚼性間差異不顯著，僅內(nèi)聚性和彈性存在一定的差異，表現(xiàn)為東北上層最大，西北下層最小，其他方位差異不大。而主干形桃樹不同冠層方位果實(shí)的硬度、粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間的差異較大。與開心形桃樹相比較，主干形桃樹上層和下層參數(shù)間差異明顯。綜上所述，果實(shí)質(zhì)地是衡量果樹生產(chǎn)水平的重要指標(biāo)，開心形桃樹果實(shí)質(zhì)地優(yōu)于主干形，主要原因是一方面是光照條件好；另一方面是養(yǎng)分的分配和運(yùn)輸?shù)牟町悺ｉ_心形由于缺少中心干,樹體的頂端優(yōu)勢(shì)受到控制,抑制了樹體枝干生長的營養(yǎng)消耗，更有利于營養(yǎng)向果實(shí)的運(yùn)輸[25]。生產(chǎn)上應(yīng)調(diào)整留果位置，合理修剪，借助不同部位葉片的光合能力和果實(shí)的不同著生部位來提高果實(shí)的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)栽培目的。選擇合適的樹形、營建合理的冠層結(jié)構(gòu)、增加樹體養(yǎng)分供應(yīng)等對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)桃也具有重要的作用。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Characteristics of Canopy Structure and Its Relationship with Fruit Texture of Main-trunk-type and Open-central-type Peach Tree

LI Yong-hong, WANG Zhao-yuan, CHANG Rui-feng, ZHANG Li-sha,CHEN Hu, XU Jin-tao, HAN Ji-cheng, LIU Guo-jian*

(Changli Fruit Research Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Changli 066600, China)

The characteristics of canopy structure of main-trunk-type and open-central-type “Okubo” peach trees were studied by using CI-110 plant canopy analyzer, and the relationship between canopy structure and fruit texture was analyzed. The results showed that the sunfleck value, photosynthetically active radiation and gap fraction of main-trunk-type peach trees were significantly lower than those of open-central-type peach trees, while the leaf area index and mean leaf dip angle of the former were significantly higher than those of the latter. The cohesiveness, gumminess and chewiness of open-central-type peach trees were respectively 24.00%, 28.68% and 27.31% higher than those of main-trunk-type peach trees, and the differences all reached a very significant level. Whereas, the adhesiveness of open-central-type peach trees was 64.1% lower than that of main-trunk-type peach trees. The consistency of fruit texture in different positions of open-central-type peach trees was better than that of main-trunk-type peach trees. The significant correlations were found between the canopy characteristics parameters and fruit texture indexes, for example: the leaf area index was very significantly negatively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly positively correlated to the adhesiveness; the mean leaf dip angle had a very significantly negative correlation with the springiness and chewiness; the gap fraction was very significantly positively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly negatively correlated to the adhesiveness. Therefore, leaf area index, mean leaf dip angle and gap fraction can initially be used as the main indicators of canopy analysis.

Peach tree; Main-trunk type; Open-central type; Fruit texture

2016-08-23

河北省省級(jí)預(yù)算項(xiàng)目(F17R06006)；國家現(xiàn)代桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目( CARS-31-Z-03)；河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究 所青年科技基金(cgs-07)。

李永紅(1983─)，女，助理研究員，碩士研究生，主要從事果樹栽培和育種方向的研究。*通訊作者：劉國儉。

S662

A

1001-8581(2017)03-0066-04