栽植密度對(duì)冀西北地區(qū)金紅蘋(píng)果生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的影響

楊 曄，陳 倩，程子敏，王 南，徐學(xué)華*，李玉靈

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北省林木種質(zhì)資源與森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000；3.山西省環(huán)境科學(xué)研究院，山西 太原 030000)

蘋(píng)果(Maluspumila)是中國(guó)農(nóng)業(yè)部確定的 11 種優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品之一，也是中國(guó)第一大果品產(chǎn)業(yè)[1]，其產(chǎn)量占全國(guó)水果總產(chǎn)量的26.6%[2]。蘋(píng)果品質(zhì)的重要組成部分是果實(shí)的理化品質(zhì)，各類(lèi)糖、酸品質(zhì)等指標(biāo)是蘋(píng)果理化品質(zhì)評(píng)價(jià)的依據(jù)。1970年以來(lái)，果樹(shù)密植栽培技術(shù)措施在果樹(shù)栽培中得到普及和推廣，致使密度栽植在果樹(shù)培育過(guò)程中得到應(yīng)用。前人通過(guò)研究果樹(shù)密度栽植對(duì)地上部的生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)的影響，發(fā)現(xiàn)密度栽植可以克服傳統(tǒng)果樹(shù)栽培過(guò)程中的缺點(diǎn)和不足，改良栽植技術(shù)，從而提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。合理的栽植密度使內(nèi)在和外觀品質(zhì)方面有顯著的效果。李春陽(yáng)[3]研究不同栽植密度對(duì)霞多麗葡萄生長(zhǎng)的影響發(fā)現(xiàn)，不同栽植密度下葡萄(Vitis)主干直徑、枝直徑和新梢長(zhǎng)度隨著密度的增大而減少，中、髙密度栽植較優(yōu)，密度為0.6 m×3.0 m的種植方式下的產(chǎn)量最佳。王小媚[4]等對(duì)不同栽植密度楊桃(Averrhoacarambola)果實(shí)產(chǎn)量的研究發(fā)現(xiàn)88株·667 m-2為最佳栽植密度，產(chǎn)量最高，品質(zhì)最好。不同栽植密度對(duì)蘋(píng)果果實(shí)糖酸和其他物質(zhì)含量也有很大影響。趙菁[5]研究發(fā)現(xiàn)不同的栽植密度顯著影響果實(shí)的生長(zhǎng)進(jìn)而影響果實(shí)品質(zhì)，稀植的相對(duì)密植果實(shí)單果重、可溶性固形物、可溶性糖含量及石細(xì)胞含量會(huì)大一些，果實(shí)硬度、可滴定酸含量及Vc含量則稀植果樹(shù)<密植果樹(shù)果實(shí)。張秀芝[6]對(duì)不同砧木對(duì)富士蘋(píng)果品質(zhì)指標(biāo)的影響進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)矮化砧富士蘋(píng)果的單果重、可滴定酸含量和可溶性固形物含量高于喬化砧。

本研究以冀西北地區(qū)赤城縣山地不同密度的6年生金紅蘋(píng)果為對(duì)象，研究不同密度金紅蘋(píng)果植株地徑、株高、冠幅生長(zhǎng)、單果重量、果實(shí)縱橫徑及果實(shí)硬度、可滴定酸、維生素C、可溶性糖、可溶性固形物的差異，揭示栽植密度對(duì)不同密度金紅蘋(píng)果生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響規(guī)律，旨在找到適合當(dāng)?shù)刈匀缓屯寥罈l件的合理的蘋(píng)果栽植密度，從而達(dá)到節(jié)約土地資源、提高金紅蘋(píng)果產(chǎn)量及品質(zhì)的目的，為冀西北地區(qū)金紅蘋(píng)果的栽植提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于張家口市赤城縣屯軍堡村東南低山地帶，屬于大陸性季風(fēng)氣候，中溫帶亞干旱區(qū)，四季分明，冬季寒冷，夏季涼爽，光照充足，降雨量少，雨熱同期，晝夜溫差大。平均海拔1 100 m，年平均氣溫4.2℃，最冷月1月，平均氣溫為-13℃，最熱月7月，平均氣溫為17.3℃。無(wú)霜期120 d，年平均降雨量425 mm。山地面積大，占85.72%；耕地較少，以褐土和棕壤土為主，人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)林占有一定面積，多種植金紅蘋(píng)果、仁用杏(Armeniacavulgaris)、海棠(Malusspectabilis)，櫻桃(Cerasuspseudocerasus)等。距縣城12 km，交通方便。本區(qū)氣候冷涼，植物生長(zhǎng)緩慢，適宜金紅蘋(píng)果生長(zhǎng)。

2 研究方法

2013年在張家口赤城縣屯軍堡S241公路一側(cè)設(shè)立試驗(yàn)地，示范總面積10 hm2。樣地內(nèi)栽植同一品種、同一樹(shù)形的金紅蘋(píng)果樹(shù)，并進(jìn)行了4 170(M1)、3 330(M2)、2 220(M3)、1 665株·hm-2(M4)和840株·hm-2(M5)5個(gè)密度試驗(yàn)。2016年9-10月進(jìn)行果樹(shù)生長(zhǎng)量和果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定。

2.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)每種密度植株的地徑和高度、冠幅等指標(biāo)確定標(biāo)準(zhǔn)株，5種密度分別選取3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)株，測(cè)定金紅蘋(píng)果高度、地徑等。于2016年9月對(duì)不同密度金紅蘋(píng)果標(biāo)準(zhǔn)株進(jìn)行高度、地徑、冠幅的測(cè)定。地徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)定(mm)；高度和冠幅采用卷尺測(cè)定(cm)。

2.2 果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定

2.2.1 果實(shí)取樣 2016年9月在不同密度的金紅蘋(píng)果3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)株分內(nèi)膛和外圍各摘取10個(gè)金紅蘋(píng)果果實(shí)，分別取其平均值測(cè)定各密度金紅蘋(píng)果果實(shí)產(chǎn)量。然后帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和維生素C等指標(biāo)。

2.2.2 果實(shí)產(chǎn)量和單果重量的測(cè)定 單果重量采用電子天平進(jìn)行測(cè)定，每種密度分別取30個(gè)果實(shí)，取其平均值作為該密度的單果重量(g)。

2.2.3 果實(shí)硬度和果形指數(shù) 果實(shí)去皮，在樣品中部選取3個(gè)點(diǎn)，采用GY-1型水果硬度計(jì)測(cè)定，各密度內(nèi)膛和外圍數(shù)值取其平均值作為果實(shí)的硬度(kg·cm-2)。果形指數(shù)由公式計(jì)算得出(果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑)[6]；果實(shí)縱、橫徑由游標(biāo)卡尺測(cè)量(cm)。

2.2.4 可滴定酸含量 測(cè)定可滴定酸含量采用酚酞指示劑堿式滴定法[7](單位：g·L-1)。按式(1)計(jì)算：

可滴定酸含量(%)=[V×N×(V0-V1)×f×100]/(Vi×M)

(1)

式中，V為樣品提取液的總體積(mL)；N為氫氧化鈉滴定液的摩爾濃度(mol·L-1);V0為滴定濾液消耗的NaOH溶液毫升數(shù)(mL)；V1為滴定蒸餾水消耗的NaOH溶液毫升數(shù)(mL)；f為折算系數(shù)(g·moL-1)；Vi為滴定時(shí)所取濾液體積(mL)；M為樣品重量(g)。

2.2.5 維生素C含量 對(duì)維生素C含量的測(cè)定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[8]，按式(2)計(jì)算：

維生素C含量(mg·100 g-1FW)=[V×(V0-V1)×N×100]/(Vi×M)

(2)

式中，V0為樣品滴定消耗的染料體積(mL)；V1為空白滴定消耗的染料體積(mL)；N為1 mL染料溶液相當(dāng)于抗壞血酸的量(mg)；Vi為滴定時(shí)所取樣品溶液體積(mL)。

2.2.6 可溶性固形物含量 將果實(shí)樣品汁液滴在手持電子糖度儀的檢測(cè)鏡上，然后按讀數(shù)按鈕，讀取數(shù)值[6]。

2.2.7 可溶性糖含量 測(cè)定可溶性糖含量采用蒽酮試劑法[9]，按式(3)計(jì)算：

可溶性糖含量(%)=(C×V×N×100)/(Vi×M×106)

(3)

式中：C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的蔗糖微克數(shù)(μg)；N為樣品提取液稀釋倍數(shù)；Vi為測(cè)定時(shí)所取樣品提取液體積(mL)。

2.2.8 數(shù)據(jù)處理與分析 用Excel軟件整理數(shù)據(jù)并作表繪圖，用SPSS21.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較和主成分分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同栽植密度對(duì)植株生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出：密度M4的金紅蘋(píng)果地徑最大，為6.10 cm；其次是密度M5的金紅蘋(píng)果，為6.04 cm；密度M1的金紅蘋(píng)果地徑最小，為5.15 cm。密度M5的金紅蘋(píng)果樹(shù)高最大，為340.13 cm，密度M2、M3、M4的金紅蘋(píng)果高度差異不顯著，密度M1的金紅蘋(píng)果高度最低。從樹(shù)高當(dāng)年生長(zhǎng)量來(lái)看，M5的金紅蘋(píng)果生長(zhǎng)最大，為120.53 cm，密度M1、M4的金紅蘋(píng)果當(dāng)年樹(shù)高生長(zhǎng)量差異不顯著，密度為M2的金紅蘋(píng)果當(dāng)年生長(zhǎng)量最低。密度為M4的金紅蘋(píng)果冠幅最大，密度為M1、M2的金紅蘋(píng)果在東西方向明顯大于南北方向，差異顯著；M3、M4、M5的金紅蘋(píng)果東西方向稍大于南北方向。M5單果重最重，M3單果果重最小，M5(52.21 g)>M2(49.694 g)>M4(49.565 g)>M1(43.945 g)>M3(42.018 g)。果實(shí)縱橫徑、果形指數(shù)與果重隨密度變化基本一致，即M5最大，M3最小。

3.2 不同栽植密度對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

3.2.1 對(duì)蘋(píng)果硬度的影響 蘋(píng)果硬度是反映蘋(píng)果品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[10]。不同栽植密度金紅蘋(píng)果的硬度見(jiàn)圖1，可以看出，M3外圍和內(nèi)膛的硬度均最大，分別為12.336 7 kg·cm-2和12.203 0 kg·cm-2，其次M1分別為12.041 1 kg·cm-2和12.063 0 kg·cm-2，M5硬度最低分別為9.953 3 kg·cm-2和8.836 0 kg·cm-2；M1和M4內(nèi)膛的硬度>外圍，但差距不顯著，而M2、M3、M5的內(nèi)膛的硬度均<外圍；M1內(nèi)膛和外圍的硬度相差最小，僅0.021 9 kg·cm-2，M2內(nèi)膛和外圍的硬度相差最大,相差1.778 4 kg·cm-2；總體來(lái)說(shuō)，M3的硬度最高，M5的硬度最低。

3.2.2 對(duì)可滴定酸含量的影響 可滴定酸度是蘋(píng)果品質(zhì)的重要構(gòu)成性狀之一，它與糖一樣是影響果實(shí)品質(zhì)的重要因素[10]。從圖2可以看出，M1外圍的可滴定酸含量最高，為1.21%，其次是M3為1.14%，M5最低，只有0.97%；各密度內(nèi)膛的可滴定酸含量差異不顯著，M1最高，為1.14%，其次是M3，為1.12%，M5最低，為0.94%；M5外圍和內(nèi)膛的可滴定酸含量均為最低；M1、M3和M5外圍的可滴定酸含量比內(nèi)膛高。總體來(lái)說(shuō)M1的可滴定酸含量最高，M5的可滴定酸含量最低。

3.2.3 對(duì)金紅蘋(píng)果維生素C含量的影響 一般每百克蘋(píng)果的維生素C含量為4.00 mg。不同栽植密度下金紅蘋(píng)果的維生素C含量見(jiàn)圖3，可以看出，內(nèi)膛的維生C含量為M2(5.911 mg·100g-1)>M1(5.090 mg·100g-1)>M5(3.777 mg·100g-1)>M4(2.956 mg·100g-1)>M3(2.956 mg·100g-1)，M3和M4最低；M5外圍的維生素C含量最高，4.926 mg·100g-1，其次是M2，4.726 mg·100g-1，M4最低，為2.299 mg·100g-1；各密度內(nèi)膛的維生素C含量均比外圍的高，M2、M5內(nèi)膛與外圍的維生素C含量相差最大，為1.149 mg·100g-1，M3的內(nèi)膛與外圍相差最小，為0.165 mg·100g-1?？傮w來(lái)說(shuō)，M2的維生素C含量最高，其次是M1，M4最低。

表1 不同密度金紅蘋(píng)果生長(zhǎng)指標(biāo)Table 1 Growth indexes of different cultivating densities

圖1 不同栽植密度對(duì)金紅蘋(píng)果硬度的影響Fig.1 Effect of different planting densities on the firmness of M.pumila fruit

圖2 不同栽植密度對(duì)金紅蘋(píng)果可滴定酸含量的影響Fig.2 Effect of different planting densities on titratable acid content

圖3 不同栽植密度對(duì)金紅蘋(píng)果維生素C含量的影響Fig.3 Effect of different planting densities on the content of vitamin C

3.2.4 對(duì)可溶性固形物含量的影響 可溶性固形物是指液體或流體食品中所有溶解于水的化合物的總稱(chēng)[10]。主要是指可溶性糖類(lèi)，包括單糖、雙糖，多糖。不同栽植密度下金紅蘋(píng)果的可溶性固形物含量見(jiàn)圖4，可以看出，M3外圍的可溶性固形物含量最高，為17.433%，其次是M5，為16.522%，M1的最低，為15.356%；M3內(nèi)膛的可溶性固形物含量最高，為16.911%，其次是M5，為16.500%，最低的是M2，為14.556%；M4外圍比內(nèi)膛可溶性固形物含量低0.064%，其他密度外圍比內(nèi)膛的可溶性固形物含量高；M5內(nèi)膛和外圍可溶性固形物含量相差最小，0.022%，M2相差最大為0.988%。總體來(lái)說(shuō)，M3的可溶性固形物含量最高，其次是M5，M2可溶性固形物含量最低。

圖4 不同栽植密度對(duì)金紅蘋(píng)果可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effect of different planting densities on the soluble solids content

3.2.5 對(duì)可還原性糖含量的影響 可還原性糖含量比例是決定蘋(píng)果甜度與風(fēng)味品質(zhì)的關(guān)鍵因素[10]。不同栽植密度金紅蘋(píng)果的可還原性糖含量見(jiàn)圖5，可以看出，密度M5外圍的可還原性糖含量最高，為10.490%，其次M3為10.420%，密度M1最低，10.340%；密度M5內(nèi)膛的可還原性糖含量最高，10.370%，其次是M4，為10.250%，M2的最低，9.880%?？傮w來(lái)說(shuō)，密度M5的可還原性糖最高，其次是M4、M2最低。

3.2.6 不同密度金紅蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)的主成分分析與評(píng)價(jià) 通過(guò)對(duì)金紅蘋(píng)果10 項(xiàng)品質(zhì)的主成分分析(表2)，得出 5 個(gè)主成分，其中前 3 個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到 89.994%，符合試驗(yàn)分析要求。

圖5 不同栽植密度對(duì)金紅蘋(píng)果可還原性糖含量的影響Fig.5 Effect of different planting densities on the soluble sugar content

表2 5個(gè)主成分的特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalue of 5 principal components,the contribution rate and the cumulative contribution rate

由表3各特征向量可以看出，第1主成分大小起決定作用的主要是蘋(píng)果縱徑、單果質(zhì)量、蘋(píng)果橫徑和可滴定酸等品質(zhì)，主要反映了蘋(píng)果的外觀品質(zhì)；第2主成分中起決定作用的是可溶性固形物、維生素C和可還原性糖，主要反映了蘋(píng)果的內(nèi)在品質(zhì)；第3主成分大小起決定作用的是維生素C和可還原性糖。3個(gè)主成分基本涵蓋原有果實(shí)所包含的全部品質(zhì)，因此認(rèn)為可以以此作為綜合評(píng)價(jià)不同密度金紅蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)的參考指標(biāo)。

表4為主成分因子載荷矩陣，根據(jù)主成分分析原理，得出線性組合分別為：Y1=0.43X1+0.44X2+0.4X3-0.35X4+0.4X5+0.39X6-0.02X7+0.15X8+0.06X9;Y2=-0.16X1-0.04X2-0.21X3+0.35X4+0.17X5-0.1X6+0.6X7+0.41X8-0.49X9;Y3=-0.14X1-0.2X2-0.25X3-0.02X4+0.17X5+0.15X6+0.05X7+0.56X8+0.72X9。以各主成分特征值為分配系數(shù)，構(gòu)建金紅蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型：Z=0.552Y1+0.286Y2+0.075Y3，根據(jù)評(píng)價(jià)模型，得到5個(gè)密度果樹(shù)內(nèi)膛及外圍共10個(gè)處理的綜合品質(zhì)排名結(jié)果(表5)：M5內(nèi)膛>M5外圍>M4外圍>M4內(nèi)膛>M2內(nèi)膛>M2外圍>M3外圍>M3內(nèi)膛>M1內(nèi)膛>M1外圍。

表3 入選主成分的特征向量Table 3 Eigenvector of the principal component

表4 主成分因子載荷矩陣Table 4 Component matrixes

4 結(jié)論與討論

一般情況下植株冠幅越大越利于接收光照，樹(shù)木栽植越密集會(huì)阻止樹(shù)木生長(zhǎng)，M5植株在各密度中最高，當(dāng)年生長(zhǎng)量最大，冠幅趨向南北發(fā)展；M1生長(zhǎng)情況最差，總體上基本隨密度的增大而減小；密度M4的冠幅最大，地徑最大，有效枝條數(shù)也最多。M1、M2、M3南北冠幅明顯<東西冠幅，密度大導(dǎo)致樹(shù)間距小，致使各樹(shù)樹(shù)枝交錯(cuò)生長(zhǎng)，阻礙其延伸，并且光照不充足，使東西方向枝條生長(zhǎng)茂盛，M4和M5樹(shù)間距良好，樹(shù)的各個(gè)方位均可充分接受光照，樹(shù)體內(nèi)部枝條也長(zhǎng)勢(shì)良好，樹(shù)形在各方位冠幅相對(duì)均衡。不同密度的平均單果重量基本隨密度的減小而增大，果實(shí)縱橫徑、果形指數(shù)與果重隨密度變化基本一致，M5單果重最大，這與吳蘭坤[12]等得出的結(jié)論基本一致，因?yàn)楣庹诊@著影響果實(shí)生長(zhǎng)，低光照會(huì)縮小果實(shí)細(xì)胞體積，抑制果實(shí)增大。本試驗(yàn)中M5密度小，樹(shù)間距大，接受的光照多，因此果實(shí)比其他密度的大。適宜的栽植密度有助于蘋(píng)果果實(shí)產(chǎn)量的提高，栽植密度過(guò)小會(huì)阻礙樹(shù)木的生長(zhǎng)，降低產(chǎn)量；栽植密度過(guò)大能使果樹(shù)充分利用光照和土地，但是會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)，使總產(chǎn)量降低。

表5 主成分綜合得分Table 5 Synthesis score of principal component

光照對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)及品質(zhì)的形成起著無(wú)比重要的作用，不同的栽植密度顯著影響冠層接受的光照情況，從而導(dǎo)致光合效率的差異，進(jìn)而影響果實(shí)品質(zhì)[13]。木合塔爾·扎熱[14]等通過(guò)比較全光和遮光下香梨的品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度與果實(shí)的含糖量呈正相關(guān)關(guān)系，與果實(shí)含酸量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，本試驗(yàn)中密度M5含糖量最高，含酸量最低，與前人得到的結(jié)論基本一致。果實(shí)在弱光情況下會(huì)增大其硬度，內(nèi)膛果實(shí)硬度普遍都>外圍果實(shí)，佟偉[15]在研究鴨梨果實(shí)品質(zhì)中也發(fā)現(xiàn)光照對(duì)果實(shí)硬度有很大影響,內(nèi)膛果實(shí)硬度>外圍。張紹玲[16]等研究認(rèn)為，遮光有利于維持果實(shí)的維生素C 含量，本試驗(yàn)中高密度金紅蘋(píng)果含有較高的維生素C含量，而且內(nèi)膛果實(shí)的維生素C含量顯著>外圍。綜合金紅蘋(píng)果的各項(xiàng)品質(zhì)，果實(shí)個(gè)大，果形良好，糖多酸少，維生素含量高的果實(shí)品質(zhì)較優(yōu)。研究得出，6年生不同栽植密度金紅蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)排序?yàn)椋篗5內(nèi)膛>M5外圍>M4外圍>M4內(nèi)膛>M2內(nèi)膛>M2外圍>M3外圍>M3內(nèi)膛>M1內(nèi)膛>M1外圍，因此M5(4 m×2 m)是栽培過(guò)程中適宜的栽植密度，同時(shí)要做好果樹(shù)的整形修剪工作，保證果樹(shù)良好的通風(fēng)性和透光性，縮小果樹(shù)外圍和內(nèi)膛果實(shí)的品質(zhì)差距，為金紅蘋(píng)果高質(zhì)優(yōu)產(chǎn)打好基礎(chǔ)，提高果園經(jīng)濟(jì)效益。

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