美國蘋果生產(chǎn)和栽培技術(shù)概述

趙德英，閆 帥，徐 鍇，周江濤，程存剛，張少瑜，張海棠，侯桂學(xué)

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點實驗室，農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點實驗室，遼寧 興城125100）

美國是世界上僅次于中國的第二大蘋果生產(chǎn)國，面積是中國的1/15，產(chǎn)量是中國的1/8。華盛頓州的蘋果面積占美國一半以上。美國蘋果園規(guī)模較大，有的達(dá)200 hm2，平均40 hm2。有機栽培受到消費者的追捧，蘋果有機生產(chǎn)占總面積的7%左右。蘋果采用矮化自根砧帶分枝大苗建園，高紡錘形是主要樹形，適宜機器人采摘的二維平面樹形也開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。規(guī)模化生產(chǎn)、集約化管理、機械化作業(yè)等技術(shù)走在世界前列。筆者曾于2012年到美國華盛頓州等主要蘋果產(chǎn)區(qū)進行考察和學(xué)習(xí)，2018—2019年又作為高級訪問學(xué)者在美國康奈爾大學(xué)進行為期一年的工作，參加果園各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理和實踐?，F(xiàn)對美國蘋果產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)概況和主要技術(shù)進行初步的分析，旨在為我國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一些思考和借鑒。

1 美國蘋果產(chǎn)業(yè)概況

美國2019年蘋果栽培面積13.0 萬hm2，產(chǎn)量482.1 萬t。有7500 家蘋果生產(chǎn)商、400 家專門從事蘋果產(chǎn)業(yè)的公司。美國蘋果每年的產(chǎn)值接近40 億美元，相關(guān)下游經(jīng)濟活動帶動的產(chǎn)值約150 億美元。有32 個州進行商業(yè)化種植，產(chǎn)量最高的10 個州為華盛頓、紐約、密歇根、賓夕法尼亞、加利福尼亞、弗吉尼亞、北卡羅來納、俄勒岡、俄亥俄、愛達(dá)荷[1]。美國蘋果67%用于鮮食，33%用于加工。加工制品中蘋果汁占11.9%，罐裝占10.6%，制干占2.2%，鮮切片占1.6%，速凍占1.7%，其他產(chǎn)品0.9%。3.6%沒有進入市場流通[2]。美國有1/4 的蘋果用于出口，主要出口國家或地區(qū)是墨西哥、印度、加拿大、臺灣、印度尼西亞、越南、阿拉伯聯(lián)合酋長國、香港、沙特阿拉伯、多米尼加。美國鮮食蘋果最主要的進口國家是智利、加拿大和新西蘭[3]，大約占總產(chǎn)量的5%。

表1 近十年來美國蘋果生產(chǎn)基本情況[4，5]

2 美國蘋果主栽品種

美國種植的蘋果品種約200 個，在零售店中超過100 個。許多傳家寶品種則種植于庭院，在利基市場（Niche Market）、自采農(nóng)場（U-pick farm）、路邊和農(nóng)場自貿(mào)攤位上可以發(fā)現(xiàn)。美國主栽的10 個品種有 ‘嘎拉’、元帥系、‘富士’‘蜜脆’‘澳洲青蘋’‘金冠’‘粉紅女士’‘旭’‘羅馬’‘恩派’。元帥系、‘金冠’蘋果產(chǎn)量呈逐年下降的趨勢，2014年以來元帥系蘋果產(chǎn)量下降32%，‘金冠’蘋果產(chǎn)量下降43.8%。‘嘎拉’‘粉紅女士’‘蜜脆’產(chǎn)量則持續(xù)增加，其中‘蜜脆’蘋果產(chǎn)量增加77%[6]。美國蘋果生產(chǎn)者和食品愛好者致力于持續(xù)推出新品種，如‘宇宙脆’（Cosmic Crisp）、‘爵士’（Jazz，Ambrosia）。并且開始種植被消費者遺忘的傳家寶品種，如Knobbed Russet、Tennessee Strawberry、Arkansas Black等。這些品種可追溯到15世紀(jì)到18世紀(jì)，都是世世代代流傳下來的珍貴品種，可能不像商品品種表面光滑艷麗，但都具有一些獨一無二的特性，且遺傳多樣性復(fù)雜，風(fēng)味各異，對入侵性昆蟲或氣候變化適應(yīng)性強，在美國蘋果產(chǎn)業(yè)中具有非常重要的意義[1]。

表2 近十年來美國蘋果不同品種產(chǎn)量變化情況[7]萬t

3 美國蘋果有機生產(chǎn)

盡管近年來美國的蘋果種植面積和產(chǎn)量下降，但消費者需求刺激了快速增長的有機蘋果產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過認(rèn)證的有機蘋果生產(chǎn)占美國蘋果總面積的7%左右，90%的有機蘋果供給鮮食蘋果市場。有機蘋果的產(chǎn)量低于普通蘋果，但零售價格平均比普通蘋果高40%。市場上有機蘋果產(chǎn)量最高的品種依次為 ‘嘎拉’‘富士’‘蜜脆’。目前，美國約有583 個農(nóng)場生產(chǎn)有機認(rèn)證蘋果，產(chǎn)量約23.7 萬t，產(chǎn)值3.27 億美元。華盛頓州仍然是最大的有機蘋果生產(chǎn)地，產(chǎn)量約占85.3%，產(chǎn)值約占90%。有機蘋果生產(chǎn)需生產(chǎn)商向認(rèn)證機構(gòu)提交申請，跟蹤和記錄有機生產(chǎn)過程中所有的管理環(huán)節(jié)和使用的投入品，必須符合美國農(nóng)業(yè)部USDA 的有機生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)證機構(gòu)每年進行現(xiàn)場審核，生產(chǎn)者撰寫有機農(nóng)場管理計劃書，并每年向公眾發(fā)布。有機蘋果使用的肥料包括堆肥、畜肥、魚粉飼料、植物殘體和其他天然養(yǎng)分。病蟲害防控則使用源自植物提取物、發(fā)酵酵母、益蟲、干擾交配的性信息素和誘捕害蟲的系統(tǒng)。雜草通過樹盤覆蓋和機械刈割的方法控制[1]。

4 砧穗組和評價與篩選

美國蘋果矮化砧木的評價與篩選工作主要依托于NC-140 項目開展。NC-140 項目是由美國農(nóng)業(yè)部資助的北中部地區(qū)的項目，70年代中期項目正式啟動。目前，項目成員美國22 個、加拿大5 個、墨西哥2 個。在此項目啟動之前，許多大學(xué)和科研單位都開展了砧木評價工作，但由于砧木的來源、接穗品種、試驗設(shè)計、數(shù)據(jù)收集和試材管理等方面的差異，導(dǎo)致結(jié)果千差萬別，很難進行比較。NC-140 項目啟動后，通過建立統(tǒng)一的協(xié)同試驗，除了土壤和環(huán)境條件無法統(tǒng)一外，消除了其他的誤差影響因素，大大減少砧木評價的年限[8]。

表3 美國評價與篩選的主要矮化砧木性狀表現(xiàn)[9，10]

目前美國蘋果矮化砧木評價與篩選試驗主要集中在如下幾個方面。砧木在不同生態(tài)環(huán)境和栽培模式下樹體的生長特性，生物脅迫、非生物脅迫及砧穗互作對樹體生長和結(jié)果影響的生理過程，利用表型和基因組學(xué)選育新砧木品種； 收集全球蘋果矮化砧木資源進行評價和利用。M系列矮化砧木（M.9和M.26）是世界上應(yīng)用最廣泛矮化砧木，但在某些地方適應(yīng)性較差，容易感染細(xì)菌性病害火疫病、連作障礙等土傳病害，因此限制了在某些地區(qū)發(fā)展和應(yīng)用； 而抗火疫病和抗重茬的Geneva系列砧木在美國應(yīng)用越來越廣泛[11]。目前美國主要評價和篩選的矮化砧木有康奈爾大學(xué)選育的G系列和CG 系列（G11，G30，G41，G202，G210，G214，G969，G935，G890，CG2034，CG3001，CG4003，CG4004，G214，G969，G935，G890，CG2034，CG3001，CG4003，CG4004，CG4013，CG4214，CG4814，CG5087，CG5222）、英國的M系列的MM系列 （M7，M9，M9-T337，M9-Pajam 2，M9-Nic 29，M26，M27，MM106，MM111）、俄羅斯的Budagovsky系列 （B9，B10，B118，B490，B491，B.62-396，B.64-194，B.67-5-32，B.7-20-21，B.7-3-150，B.7-2-21，B.70-20-20，B.70-6-8，B.71-7-22，）、加拿大的Vineland 系列 （V1，V3，V5，V6，V7）、德國Pillnitzer-Supporter 系列（Piau51-11，Piau9-90，Supporter 1，Supporter 3，Supporter 4）、波蘭Polish 系列（P2，P18，P22）、捷克的J-TE-H 系列。評價的蘋果品種主要是‘嘎拉’‘富士’‘蜜脆’[9，12]。

5 主要栽培技術(shù)

5.1 栽植密度

幼樹階段冠層光截獲能力低是限制產(chǎn)量形成的最主要因素。因此，幼樹階段最主要的任務(wù)就是形成完整的冠層結(jié)構(gòu)。寬行密株是美國蘋果栽培采用的模式，最佳的栽培密度是2 500～3 000 株/hm2。定植后三四年就可以形成完整的冠層結(jié)構(gòu)，第5年即可獲得穩(wěn)定的產(chǎn)量。美國康奈爾大學(xué)Robinson 教授研究結(jié)果表明，栽植密度500 株/hm2左右的果園往往在定植后7～12年才可以完成樹體結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)，六七年獲得產(chǎn)量，10～12年進入穩(wěn)產(chǎn)期，見效慢。對于5 000 株/hm2以上的超高密度果園，雖然也可以獲得早果豐產(chǎn)，但獲得的前期收益不足以彌補購買大量苗木和投入品產(chǎn)生的費用，因此生產(chǎn)中也不予推薦使用。要想獲得較高的早期產(chǎn)量和收益，3 000 株/hm2的栽植密度是最好的，但生產(chǎn)中要根據(jù)土壤肥力狀況、品種的生長勢和生態(tài)氣候條件進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整[11]。

5.2 樹形

5.2.1 高紡錘形

高紡錘形是美國最常見的蘋果樹形，采用的苗木為矮化自根砧帶分枝大苗，苗木距嫁接口30 cm處的直徑大于16 mm，帶有10～15 個布局合理、長度不超過30 cm的側(cè)枝，最底部的側(cè)枝與地面的距離大于80 cm。采用分枝大苗建園是保證定植后第2～第5年形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)，由于貯備了豐富的碳水化合物，保證了定植后樹體的生長發(fā)育。培育分枝大苗通常是采用摘葉處理，或噴施細(xì)胞分裂素（6-BA）、生產(chǎn)素抑制劑環(huán)丙酸酰胺，促進苗木分枝。高紡錘形樹形定植株距0.9～1.2 m，行距3.0～3.9 m。新栽分枝大苗的修剪原則有四個，一是去掉地面以上60 cm之內(nèi)所有的小分枝和新發(fā)的芽體；二是剪掉樹體中心干頂部5.08 cm的枝段，剪口芽要壯；三是去掉所有直徑大于中心干1/2的分枝，但留2.54 cm的斜橛；四是剪除所有折斷的枝條。高紡錘形樹體要注意控制好枝條的角度，超過25 cm 側(cè)枝的角度要控制在90°以上；小側(cè)枝無需拉枝，通過結(jié)果后下墜的方式控制角度。高紡錘形最典型的特點是強而直立的中心干，樹高2.7～3.0 m，沒有永久性主枝。采用的修剪方式是更新修剪，每年去掉一二個大側(cè)枝，用更小更弱的小分枝替代，防止結(jié)果枝組老化，維持良好的營養(yǎng)長和生殖生長之間的平衡，保證良好的光照分布和果實質(zhì)量[13]。

5.2.2 2D 平面樹形

美國蘋果收獲季節(jié)約有3.5 萬～4.5 萬工人從事采收工作，多為墨西哥和中美洲季節(jié)性移民。隨著勞動力成本的上漲和勞動力日益短缺，蘋果的樹形也由3D 栽培模式（普通的立體結(jié)果模式，如紡錘形、主干形）向2D栽培模式（所有的結(jié)果部位都在同一平面上）轉(zhuǎn)變，如華盛頓州的V 形雙平面樹形，紐約州的Bi-axis 雙中心干平面樹形和多主干平面樹形[14]。V 形雙平面樹形的株距為60～70 cm，雙主干樹形株距為1.2 m，多主干樹形株距為5 m。每隔8 m 設(shè)立一個支柱，支柱上至少拉五六根平行的鋼絲，用于水平引縛側(cè)生分枝。這種樹形更有利于自動化平臺的使用，便于機械疏花、修剪和機器人采摘，大大提高勞動效率。2D 樹形由于采用平面結(jié)果墻模式，樹體冠層結(jié)構(gòu)更加簡單，光能截獲效率更高，化學(xué)藥劑噴灑更均勻高效，果實的大小、色澤、成熟度和品質(zhì)更加均勻一致[15]。

5.3 負(fù)載量調(diào)控

負(fù)載量調(diào)控是決定蘋果園最佳產(chǎn)量和盈利能力最大化的因素之一。每株樹留果的數(shù)量會直接影響產(chǎn)量、果個和品質(zhì)，還會影響花芽分化和第2年的產(chǎn)量。美國進行負(fù)載量調(diào)控的方法主要有4 種，即花前精準(zhǔn)修剪、化學(xué)疏花疏果、機械疏花疏果和人工疏花疏果[16]。

花前精準(zhǔn)修剪是根據(jù)不同品種、樹齡、樹勢和管理水平，以主枝的干截面積為基準(zhǔn)確定適宜的負(fù)載量。通過花前復(fù)剪技術(shù)，根據(jù)預(yù)定目標(biāo)產(chǎn)量選留適宜的花芽。通過花前復(fù)剪剪除多余的花芽，可以選擇性保留高質(zhì)量的花芽，減少多余花芽在開花坐果后消耗養(yǎng)分，使選留的花芽能夠吸收到更多的養(yǎng)分，從而提高果實大小和品質(zhì)?；ㄑ窟x留的數(shù)量（每株樹的芽數(shù)）取決于目標(biāo)產(chǎn)量、預(yù)期果實大小、氣候和樹體的承載力，還取決于種植者愿意接受的風(fēng)險水平。一般以目標(biāo)產(chǎn)量（果實數(shù)量）的2 倍花芽量為宜[17]。

化學(xué)疏花疏果是負(fù)載量調(diào)控常用的方法。使用的藥劑較為常見的是萘乙酸和西維因，使用時期主要是在盛花期、花瓣脫落期和果徑12 mm 大時。但疏花疏果的效果與品種的敏感性（樹體開花物候期、果實數(shù)量、葉面積、樹體生長勢）、化學(xué)藥劑（種類、濃度、施用方法、覆蓋率）和環(huán)境（溫度、濕度、光照）關(guān)系密切。美國康奈爾大學(xué)開發(fā)出用于指導(dǎo)化學(xué)疏花疏果的碳水化合物平衡模型和蘋果果實生長率模型。碳水化合物模型是用每天的最高和最低溫度以及日照量來計算每日的碳水化合物產(chǎn)量，并估算可以供給到樹體各器官的碳水化合物量。如果碳水化合物過剩則坐果率高、疏除效果差；如果碳水化合物虧缺則坐果率低、疏除效果強。但碳水化合物模型一般用來預(yù)測樹體對化學(xué)藥劑的響應(yīng)潛力，生產(chǎn)者根據(jù)模型來調(diào)整處理濃度和時間。但該模型不能用來評估化學(xué)藥劑使用后的實際效果[18]。果實生長率模型是基于果實生長速率來評估化學(xué)疏花疏果效果的一種方法，根據(jù)化學(xué)藥劑噴施后第3 天和第8天果實的直徑評價。一般果實直徑小于生長最快果實直徑50%的小果，無法坐果成功，確定為輸?shù)舻墓麑?，根?jù)這類果實所占的百分比來評價疏除效果，從而決定是否需要噴施第2 次化學(xué)藥劑[19]。目前，美國在蘋果生產(chǎn)中同時利用這兩個模型來實現(xiàn)負(fù)載量的精準(zhǔn)調(diào)控，利用碳平衡模型在化學(xué)藥劑使用前來預(yù)測樹體的營養(yǎng)狀況，利用果實生長率模型對化學(xué)藥劑施用后的疏除效果進行早期評估[16]。