避雨栽培對獼猴桃園小氣候環(huán)境及主要病害的影響

劉 飄，林立金，宋海巖，陳 棟，孫淑霞， 李 靖，徐子鴻，劉春陽，江國良，涂美艷*

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，四川 成都 610066；2. 四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院，四川 成都 611130；3. 達州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局果茶站，四川 達州 635000)

【研究意義】獼猴桃(ActinidiachinensisPlanch)隸屬于獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(ActinidiaL.)，是多年生落葉藤本果樹。我國是世界獼猴桃原產(chǎn)地和野生獼猴桃種質(zhì)資源分布中心[1]，四川是世界首個紅肉獼猴桃(Actinidiachinensisvar.chinensisf.rufopulpaC.F. Liang and R.H.Huang)品種‘紅陽’的選育地和全球最大紅肉獼猴桃種植區(qū)[2]。據(jù)統(tǒng)計，2020年，四川省獼猴桃種植面積約5萬hm2，產(chǎn)量46萬t，產(chǎn)值80億元以上，其中‘紅陽’‘東紅’等紅肉品種栽培面積占70%以上。然而長期生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，我國紅肉主栽品種生長勢普遍較弱，對褐斑病、潰瘍病等抗性差[3]，造成平均單產(chǎn)較低，嚴重制約產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。【前人研究進展】果樹設施栽培也稱果樹保護地栽培，是指將某些果樹置于人工保護設施之內(nèi)創(chuàng)造適宜果樹生長的小氣候環(huán)境，使其不受或少受自然季節(jié)的影響而進行果樹生產(chǎn)的方式[4-5]。目前，設施栽培在草莓[6-7]、葡萄[8-9]、桃[10-11]、李[12]和櫻桃[13]等果樹上應用廣泛，并且成為許多果樹產(chǎn)區(qū)的主推技術(shù)之一。我國獼猴桃的設施栽培起步較晚，已有研究表明避雨設施栽培下獼猴桃潰瘍病病情指數(shù)顯著低于露地栽培[14]，但避雨栽培對獼猴桃園環(huán)境及病害發(fā)生的影響缺乏系統(tǒng)研究，尤其是防控潰瘍病的機制尚不清楚，避雨條件下的配套管理技術(shù)不成熟，生產(chǎn)上因盲目蓋棚造成的栽培技術(shù)問題日益凸顯?！颈狙芯壳腥朦c】比較連棟鋼架拱型棚(MS)和夯鏈復膜屋脊棚(RS)兩種栽培條件下獼猴桃果園的空氣溫濕度、樹冠上下光照強度、0～20 cm土層化學性質(zhì)以及秋季褐斑病、春季潰瘍病發(fā)生情況?！緮M解決的關鍵問題】探究不同避雨栽培方式與露地栽培獼猴桃園的小氣候環(huán)境差異，為今后科學制定避雨栽培條件下紅肉獼猴桃配套栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

本試驗地位于都江堰市胥家鎮(zhèn)金勝社區(qū)(31°1′32″N，103°43′2″E，海拔654 m)，園區(qū)地勢平坦，年均氣溫15.2 ℃，年均降雨量1200 mm，年均無霜期280 d。試驗園總面積1.55 hm2，栽植品種為‘紅陽’，定植時間為2007年3月，砧木為野生美味獼猴桃，株行距2 m×3 m，雌雄株比例為8∶1，架型為水平棚架，“一干兩蔓”樹形為主，棚內(nèi)外均安有噴灌設施。2016年春季，園區(qū)內(nèi)開始出現(xiàn)潰瘍病，2017年春季，全園發(fā)病株率為35%以上。2018年起園區(qū)內(nèi)開始采取避雨栽培設施防控獼猴桃潰瘍病，首次安裝連棟鋼架拱型棚(Multi-story steel frame arch shed，以下簡稱MS)面積0.89 hm2；2019年春季再次安裝夯鏈復膜屋脊棚(Rammed chain compound film roof shed，以下簡稱RS)面積0.36 hm2，剩余露地栽培區(qū)0.30 hm2。

1.2 試驗處理

本試驗共設3個處理，包括MS栽培、RS栽培和露地栽培(CK)。試驗期間，在各處理地塊的中部位置選取長勢基本一致的獼猴桃雌株各50株，重復3次(共150株)，作為田間采樣和調(diào)查植株。試驗園內(nèi)的植株修剪、花果管理、病蟲害防治、全年施肥量等基本一致，但棚內(nèi)澆水次數(shù)較棚外多10～15次。

1.3 試驗方法

1.3.1 獼猴桃園小氣候環(huán)境指標測定 2019年5月7日至8月30日，每隔半個月于10：00 am采用?，擜S823照度計同時測定不同栽培條件下，‘紅陽’獼猴桃樹冠上(距離地面2 m)、樹冠下(距離地面0.5 m)的光照強度，重復3次。2019年4月26日至8月29日間，用SL-U20型號溫濕度自動記錄儀每2 h記錄1次不同栽培條件下獼猴桃植株樹冠下方的空氣溫濕度，并測算當日平均值和每7 d平均值。分別于2019年4月25日、5月30日、6月29日、7月29日和8月30日在不同處理區(qū)域內(nèi)隨機選擇試驗植株取根際周邊0 ～ 20 cm深度土樣，每個處理重復3次，用于測定土壤pH值和養(yǎng)分含量。

1.3.2 獼猴桃褐斑病和枝干潰瘍病發(fā)病率 病情指數(shù)統(tǒng)計見表1，于2019年9月9日對各處理試驗植株的葉片褐斑病發(fā)生情況進行觀測[15]。于2020年4月13日對各處理試驗植株的枝干潰瘍病發(fā)生情況進行觀測[16]。發(fā)病株率=病株數(shù)/試驗株數(shù)×100%；病情指數(shù)=Σ(病級株數(shù)×代表級數(shù)值)/(總株數(shù)×發(fā)病最高代表級數(shù)值)×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 避雨栽培對獼猴桃園小氣候環(huán)境的影響

2.1.1 避雨栽培對獼猴桃園光照強度的影響 由表2可知，露地栽培條件下獼猴桃植株樹冠上、下光照強度均高于MS栽培和RS栽培，以MS栽培最低，其中，MS栽培下獼猴桃樹冠上光照強度較露地減少29.53%～56.76%，樹冠下光照強度較露地減少5.36%～67.66%，RS栽培下獼猴桃樹冠上光照強度較露地減少0.67%～46.22%，樹冠下光照強度較露地減少2.86%～67.55%。說明避雨后受棚膜遮光影響，棚內(nèi)光照強度較棚外有顯著下降。綜合表2和圖1可知，避雨栽培對樹冠上、下光照強度差值影響也較大，其中：MS栽培樹冠上下光照強度差值范圍為：0.42×104～1.03×104lx，RS栽培樹冠上下光照強度差值范圍為：0.30×104～1.55×104lx，CK樹冠上下光照強度差值范圍為：0.71×104～1.97×104lx。

2.1.2 避雨栽培對獼猴桃園空氣溫度的影響 由圖2～3可知，避雨栽培對獼猴桃樹冠下的日、周平均空氣溫度影響較大，但變化趨勢與露地栽培基本一致，不同處理的園區(qū)內(nèi)周平均氣溫總體表現(xiàn)為露地栽培>RS栽培>MS栽培。但4月26日至5月16日，MS和RS栽培的獼猴桃樹冠下的周平均空氣溫度較露地(CK)高，而5月17日至8月29日，露地栽培的獼猴桃樹冠下的周平均空氣溫度逐漸高于MS和RS栽培，這可能與蓋棚后，冬春季節(jié)棚內(nèi)溫度上升早且快，而夏秋季節(jié)棚內(nèi)植株生長茂盛枝葉有一定遮陰降溫效果有關。

圖1 不同處理的樹冠上下光照強度差值變化規(guī)律Fig.1 Variation of light intensity difference between canopies up and down under different treatments

表1 獼猴桃褐斑病和潰瘍病分級標準

表2 避雨栽培對光照強度(×104 lx)的影響

圖2 避雨栽培對周平均空氣溫度的影響Fig.2 Effect of rain-shelter cultivation on weekly average air temperature

圖3 露地栽培與兩種避雨栽培的日平均空氣溫度的差值變化規(guī)律Fig.3 The variation law of daily average air temperature difference between open cultivation and two rain-shelter cultivations

2.1.3 避雨栽培對獼猴桃園空氣相對濕度的影響 由圖4～5可知，MS栽培和RS栽培周平均空氣相對濕度與露地栽培變化趨勢相同，不同處理的園區(qū)內(nèi)周平均空氣相對濕度總體表現(xiàn)為MS栽培>露地栽培>RS栽培。值得注意的是，MS栽培空氣相對濕度范圍為70.8% ～ 99.9%，其周平均空氣相對濕度在不同時期較CK高0.50 ～ 5.00個百分點，這可能是由于MS栽培為連棟鋼架大棚，其通透性較露地栽培和RS栽培差，阻擋了棚內(nèi)水分向外散發(fā)，且棚內(nèi)由于沒有自然降雨、灌溉次數(shù)比露地栽培較多所導致的。

圖4 避雨栽培對周平均空氣相對濕度的影響Fig.4 Effect of rain-shelter cultivation on weekly average air humidity

圖5 露地栽培與兩種避雨栽培的日平均空氣濕度的差值變化規(guī)律Fig.5 The variation law of daily average air humidity difference between open cultivation and two rain-shelter cultivations

2.2 避雨栽培對獼猴桃園土壤化學性質(zhì)的影響

2.2.1 避雨栽培對獼猴桃園土壤pH值的影響 由圖6可知，在獼猴桃果實生長期內(nèi)，MS栽培的土壤pH值呈逐漸增加趨勢，其土壤pH值總體較CK增加了0.07 ～ 1.48，且夏季高溫期(6月29日和7月29日)MS栽培的土壤pH值與CK間差異顯著(P<0.05)。而RS栽培與露地栽培土壤的pH值變化趨勢基本一致，均呈先升后降再升變化規(guī)律，RS栽培土壤pH值在多個時期高于露地栽培，但兩者間差異不顯著，這可能與RS栽培的蓋棚時間較MS短有關。

圖6 避雨栽培對土壤pH的影響Fig.6 Effect of rain-shelter cultivation on soil pH

2.2.2 避雨栽培對‘紅陽’獼猴桃園土壤養(yǎng)分含量的影響 由圖7～8可知，不同時期MS栽培、RS栽培和露地栽培條件下獼猴桃園土壤全氮含量變化幅度不大，僅在4月25日第一次測定時發(fā)現(xiàn)露地栽培的土壤全氮含量顯著(P<0.05)高于RS栽培，但與MS栽培處理差異不顯著。而不同處理的土壤堿解氮含量變化趨勢不一致，其中MS和RS栽培土壤堿解氮含量在5月30日和6月29日期間較CK有所增加，而在7月29日和8月30日較CK所有下降，說明棚內(nèi)夏季枝梢和果實旺長期(5、6月)土壤中氮的有效性較露地有所增加，這對促進植株和果實生長具有重要作用，而在果實品質(zhì)形成期(7、8月)土壤中氮的有效性較露地低，這對控制后期枝梢旺長、提高果實品質(zhì)具有促進作用。

由圖9～10可知，不同時期MS栽培、RS栽培和露地栽培條件下獼猴桃園土壤全磷含量變化幅度不大且變化規(guī)律相似，4個時期的3個處理間差異都不顯著。不同處理土壤中有效磷含量均呈現(xiàn)先上升后略微下降最后顯著上升的趨勢，由圖11可知，4月25日至8月30日MS栽培土壤有效磷含量呈先增加后降低再增加變化趨勢，并在8月30日最后一次測定時達到最高值，其中6月29日MS栽培土壤有效磷含量顯著(P<0.05)低于CK，降低了25.6%；8月30日RS栽培土壤有效磷含量顯著(P<0.05)高于CK，增加了22.3%，表明RS栽培可能有利于果實發(fā)育后期(7、8月)土壤中有效磷的轉(zhuǎn)化與積累。

圖7 避雨栽培對土壤全氮含量的影響Fig.7 Effect of rain-shelter cultivation on soil total nitrogen content

圖9 避雨栽培對土壤全磷含量的影響Fig.9 Effect of rain-shelter cultivation on soil total phosphorus content

由圖11～12可知，不同時期MS栽培、RS栽培和露地栽培條件下獼猴桃園土壤全鉀和速效鉀的含量變化幅度不大且變化規(guī)律相似，但5月30日MS栽培和RS栽培處理的土壤全鉀含量均顯著(P<0.05)低于CK，分別比對照降低了6.67%和3.00%。

2.3 避雨栽培對獼猴桃園病害發(fā)生情況的影響

2.3.1 避雨栽培對獼猴桃園褐斑病發(fā)生情況的影響 由表3可知，避雨栽培能顯著(P<0.05)降低獼猴桃園的褐斑病發(fā)病株率和病情指數(shù)，但MS栽培和RS栽培之間差異不顯著。其中，2019年秋季調(diào)查數(shù)據(jù)表明MS栽培植株葉片褐斑病發(fā)病株率較CK顯著(P<0.05)降低了20個百分點，病情指數(shù)較CK降低了62.4%。RS栽培植株葉片褐斑病發(fā)病株率較CK降低了18個百分點，病情指數(shù)較CK降低了6.54%。

圖8 避雨栽培對土壤堿解氮含量的影響Fig.8 Effect of rain-shelter cultivation on soil alkali hydrolyzed nitrogen content

圖10 避雨栽培對土壤有效磷含量的影響Fig.10 Effect of rain-shelter cultivation on soil available phosphorus content

圖11 避雨栽培對土壤全鉀含量的影響Fig.11 Effect of rain-shelter cultivation on soil total potassium content

圖12 避雨栽培對土壤速效鉀含量的影響Fig.12 Effect of rain-shelter cultivation on soil available potassium content

表3 避雨栽培對褐斑病發(fā)生的影響

表4 避雨栽培對潰瘍病發(fā)生的影響

2.3.2 避雨栽培對獼猴桃園潰瘍病發(fā)生情況的影響 由表4可知，避雨栽培能顯著(P<0.05)降低獼猴桃園潰瘍病發(fā)病株率和病情指數(shù)，但MS栽培和RS栽培之間差異不顯著。2019年春季調(diào)查數(shù)據(jù)表明MS栽培未發(fā)生潰瘍病，RS栽培枝干潰瘍病發(fā)病株率較CK降低了16個百分點，病情指數(shù)較CK降低了64.1%。

3 討 論

3.1 避雨栽培對獼猴桃果實發(fā)育期果園小氣候環(huán)境的影響

避雨栽培能夠改變果園內(nèi)的光照條件、空氣溫度、土壤和空氣濕度等氣候因子，從而改變果園的小氣候環(huán)境[17]。吳磊[18]、曹錳[19]、李崇高[20]和王紫寒[21]等人分別對避雨栽培條件下的桃、葡萄和獼猴桃果園小氣候環(huán)境開展了研究，均表明避雨棚內(nèi)光照強度比棚外光照強度低，避雨栽培甚至通過改變光質(zhì)從而影響桃果實品質(zhì)的形成。避雨栽培降低棚內(nèi)光照強度主要是因為避雨棚會遮擋部分光照，有研究表明避雨栽培對光照抑制效率高達25%～50%[18]。本試驗地位于都江堰市，屬于高濕寡日照生態(tài)區(qū)，蓋棚后棚膜易受雨水、灰塵等影響，透光率大大下降，因此MS栽培和RS栽培獼猴桃植株樹冠上下的光照強度均較CK明顯下降。生產(chǎn)上，果農(nóng)為了及時改善棚內(nèi)光照條件，每年會洗膜1次，并3年左右更換1次薄膜。

本試驗中，MS栽培和RS栽培獼猴桃園在5—8月的周平均空氣溫度與露地栽培的變化趨勢一致，不同處理的園區(qū)內(nèi)周平均氣溫總體表現(xiàn)為露地栽培>RS栽培>MS栽培。出現(xiàn)這種變化的原因可能是由于避雨栽培減弱了棚下光照強度，一方面直接減弱了葉幕層的有效光合輻射，另一方面在避雨栽培條件下獼猴桃植株更傾向于營養(yǎng)生長，棚內(nèi)植株長勢旺盛，蒸騰作用強烈，從而導致MS栽培處理的空氣溫度比CK更低，而RS栽培避雨栽培由于建棚高度較低，葉幕層上下的散熱條件比MS栽培處理較差，從而導致RS栽培空氣溫度略高于MS栽培。崔舜等人[22]和王紫寒[21]的研究結(jié)果也表明在避雨栽培條件下，葡萄園棚內(nèi)空氣溫度較露地低1～2 ℃。而郭靖[23]對不同避雨栽培模式對夏黑葡萄果園小氣候的研究結(jié)果表明，避雨栽培設施內(nèi)空氣溫度不僅低于露地和避雨窄棚，避雨寬棚和連棟避雨棚隨著避雨面積和建棚高度的增加，棚內(nèi)日均溫下降幅度逐步增大，這與本試驗中2種不同建棚方式對棚內(nèi)溫度的影響結(jié)果一致。

通常避雨栽培能夠增加設施內(nèi)的空氣濕度，提高空氣中的水勢，減少設施內(nèi)土壤水分的蒸發(fā)[24]。黃濤[25]對‘紅陽’獼猴桃大棚栽培條件下的研究結(jié)果表明，設施大棚能在冬季提升棚內(nèi)溫度，打破獼猴桃休眠，且棚內(nèi)平均相對濕度高于露地栽培；郭書艷[26]在研究避雨栽培對‘紅陽’獼猴桃生長時發(fā)現(xiàn)，在花后25 d到采果后35 d內(nèi)，棚內(nèi)平均空氣相對濕度均大于露地。本試驗中MS栽培處理的空氣相對濕度高于CK，這與兩位學者的研究結(jié)果一致；而RS棚的通透性較好，有利于棚內(nèi)水分向外散發(fā)，從而使得RS栽培處理的空氣相對濕度較CK更低。

3.2 避雨栽培對獼猴桃果實發(fā)育期果園園土壤化學性質(zhì)的影響

大棚土壤理化性質(zhì)隨耕作和管理方式及其他環(huán)境的改變而改變，且有別于露地栽培[27]。有研究結(jié)果表明，大棚菜園的土壤與露地農(nóng)田的土壤相比較，大棚內(nèi)的各類養(yǎng)分指標均有所增大，且隨著種植年限的遞增，這種現(xiàn)象尤其明顯[28]。本試驗中，MS栽培、RS栽培土壤pH值總體顯著(P<0.05)高于CK，能夠有效的緩解試驗果園土壤酸化現(xiàn)象，其原因可能是避雨棚遮擋雨水，從而降低了雨水對土壤的淋溶作用；但堿性土壤園區(qū)避雨設施栽培后應在夏季采取果園生草、松針覆蓋和増施土壤調(diào)理劑等措施，減緩土壤鹽堿化趨勢，避免出現(xiàn)黃化現(xiàn)象。此外，MS栽培和RS栽培能夠顯著增加獼猴桃園的有效磷含量，而對土壤全氮、堿解氮、全磷、全鉀及速效鉀含量的影響無明顯變化趨勢，這與李新梅等人[29]對避雨栽培葡萄園的研究結(jié)論一致。但陳小明等人[30]對避雨栽培梨園土壤化學性質(zhì)與酶活性的研究中卻發(fā)現(xiàn)避雨后土壤速效磷均顯著低于露地栽培土壤，這表明避雨栽培對果園土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分的影響較為復雜，今后需要通過積累多年試驗數(shù)據(jù)并綜合分析后才能得到可靠的結(jié)論。

3.3 避雨栽培對獼猴桃園兩大重要病害發(fā)生情況的影響

避雨栽培是南方夏季濕熱、冬季濕冷地區(qū)果園減少病害侵襲的一種有效栽培措施。有研究表明，避雨栽培改善葡萄園的微環(huán)境，并提高栽培內(nèi)的通風條件及透光度，加強樹體抗病能力，從而顯著降低黑痘病、白腐病、炭疽病、霜霉病等葡萄重要病害的發(fā)生情況[31-35]。本試驗結(jié)果表明，MS栽培和RS栽培的獼猴桃葉片褐斑病以及潰瘍病的發(fā)病株率和病情指數(shù)均顯著低于CK。這可能是由于一方面避雨栽培通過改善棚內(nèi)小氣候環(huán)境，適宜的生長環(huán)境增強了獼猴桃植株的抗病性，另一方面避雨栽培能夠阻擋雨水進入棚內(nèi)，減輕了獼猴桃園夏季濕熱、冬季濕冷等適宜病菌傳播的特殊環(huán)境條件，從而降低了獼猴桃病害的發(fā)生率。但在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，避雨設施栽培后葉螨、葉蟬和蚧殼蟲等蟲害有加重趨勢，應提早做好蟲害監(jiān)測和防控工作。

4 結(jié) 論

綜上所述，連棟鋼架拱形棚(MS)栽培和夯鏈復膜屋脊棚(RS)栽培在5—8月棚內(nèi)光照強度和空氣溫度均低于CK，說明避雨設施栽培更有利于促進植株的營養(yǎng)生長和葉幕形成，可有效降低高溫日灼對紅肉獼猴桃的為害幾率；減輕雨水對果園土壤的淋溶作用，從而減緩試驗園土壤酸化趨勢，保持礦物質(zhì)養(yǎng)分含量的相對穩(wěn)定；改變病菌傳播的環(huán)境條件，降低獼猴桃褐斑病和潰瘍病的發(fā)病株率和病情指數(shù)。避雨栽培有望成為我國紅肉獼猴桃產(chǎn)區(qū)改善果園生態(tài)環(huán)境、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風險的重要栽培措施，但在生產(chǎn)應用過程中還需要根據(jù)果園立地條件逐步完善其配套栽培技術(shù)。