杏樹不同樹形冠層分析研究

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所，山西 太谷 030815)

杏(Armeniaca vulgaris)為薔薇科杏屬植物[1]，在中國栽培歷史悠久[2]，杏原產(chǎn)我國，有記載的栽培歷史有3 500年以上，杏樹抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐鹽堿，易管理，是兼具經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的先鋒樹種。隨著杏樹在我省種植面積的不斷擴大，杏樹成為大多數(shù)山區(qū)、丘陵地帶(譬如大同的陽高縣、長治的武鄉(xiāng)縣等地區(qū))農(nóng)民脫貧致富的主要經(jīng)濟來源、“一縣一品”、“一村一品”的主要樹種。但由于杏園多處于山區(qū)，交通、管理不便，缺少及時有效的管理，放任生長，自然生長的杏樹樹冠龐大郁閉，枝條密生，光照和通風(fēng)不良，樹體冠層結(jié)構(gòu)不合理。內(nèi)膛光照惡化，結(jié)果枝少，結(jié)果部位外移嚴(yán)重，造成了杏樹產(chǎn)量下降及品質(zhì)的降低，這已成為廣大杏樹產(chǎn)區(qū)的普遍問題，解決這一問題的關(guān)鍵在于對杏樹進行有效的整形修剪，形成與栽植密度相適應(yīng)的樹體大小和合理的枝條空間分布，能保證冠層結(jié)構(gòu)分布合理，冠內(nèi)通風(fēng)、光照狀況良好。而冠層結(jié)構(gòu)是果樹的重要組成部分，它與太陽能的截獲、降雨的截留以及冠層內(nèi)部小氣候的形成都有著緊密的聯(lián)系。有相關(guān)學(xué)者們在李子[3]、棗樹[4]、蘋果樹[5-6]、杏[7-8]做過相關(guān)研究，但是關(guān)于杏樹冠層結(jié)構(gòu)方面的研究卻很少。為了了解不同樹形樹冠內(nèi)的光照分布狀況、枝條密度、枝類比例等情況，本研究應(yīng)用LAI-2200 冠層分析儀，對開心形、延遲開心形及自由圓頭形3種樹形進行了冠層分析研究，以期對生產(chǎn)中低產(chǎn)園區(qū)樹形改造、新建園區(qū)樹形選擇，提高杏果實品質(zhì)、保持杏園連續(xù)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)等技術(shù)措施提供理論依據(jù)和指導(dǎo)性建議。

1 材料與方法

1.1 材料

試材取自山西省農(nóng)科院果樹研究所杏示范園，該園區(qū)所在地海拔820～870 m，年均溫10.6 ℃，年均降雨量400～600 mm，無霜期160～180 d，土壤為沙壤土，樹齡5年生，株行距4 m×5 m，園區(qū)施肥為有機肥，樹體生長正常，圃區(qū)排灌條件完善。

1.2 方法

樹體指標(biāo)測量：試驗選擇開心形、延遲開心形、自由生長形等3種不同樹形。用卷尺測量各處理的樹高、干高和冠幅。并計算冠高、樹冠投影面積、樹冠體積等。計算方法見公式1、2、3。

公式1：冠高(m)=樹高(m)-干高(m)

公式2：樹冠投影面積(m2)=冠幅東西向(m)×冠幅南北向(m)

公式3：樹冠體積(m3)=樹冠投影面積(m2)×冠高(m)

冠層指標(biāo)測量：測量前選擇開心形、延遲開心形、自由生長形等3種不同樹形具有代表性的樹，以樹干為中心，用竹竿將樹冠分成0.5 m ×0.5 m ×0.5 m的立方體[8]。

測量時間：2017年9月17日，全天陰天。

測量過程：按照東、南、西、北四個方位；離地0.5 m以上依次分為第1層、第2層、第3層、第4層；從外到內(nèi)分外圍、中間、內(nèi)膛3部分。測量時面對樹體從左往右依次測量每個立方體。

枝條清點：依照測量順序，記錄離地0.5 m以上每個立方體內(nèi)的枝條數(shù)。

儀器測量：先將LAI-2200型冠層分析儀調(diào)試好，每測量一個層次時，首先將分析儀置于周圍無遮攔物的空地上測得空白值，再將分析儀置于該層次的每個立方體的中間部位，周圍盡可能不接觸樹葉或樹枝，進行讀數(shù)、記錄。

1.3 試驗數(shù)據(jù)分析處理方法

試驗數(shù)據(jù)通過Excel軟件的表格及作圖處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同樹形的冠層結(jié)構(gòu)特征比較

經(jīng)過整形修剪以后，杏樹在樹高、冠高、冠幅等各方面生長指標(biāo)發(fā)生變化，樹體的樹冠面積和投影體積隨即發(fā)生變化。對測量數(shù)據(jù)進行整理做表1可知，開心形和延遲開心形的各樹體指標(biāo)存在明顯差異；根據(jù)表1作圖1可直觀的看到，所選對照自由生長形，由于沒有進行整形修剪，樹高最高，樹體向上長勢強勁，樹冠投影面積及樹冠體積??；而經(jīng)過整形修剪措施的開心形和延遲開心形這兩種樹形，由于枝條傾斜，枝條向四周延展，樹冠張開，為此樹冠投影面積及樹冠體積相對較大。

表1 不同樹形杏樹的冠層結(jié)構(gòu)特征比較

圖1 不同樹形樹冠投影面積、樹冠體積標(biāo)膠

2.2 不同樹形、不同層次內(nèi)膛枝所占比例

從表2可知，不同樹形的內(nèi)膛枝比例由下往上逐漸減少，自由生長形內(nèi)膛枝比例最大，占到總枝量的79.925%。而構(gòu)成內(nèi)膛枝的組成部分主要有主枝、主枝上萌發(fā)的分枝及下部枝條直立向上的延長枝3部分。未經(jīng)整形修剪的自由生長形由于樹上枝條未采取拉枝措施，下部枝條直立向上的延長枝進入內(nèi)膛，致使內(nèi)膛枝量加大；而經(jīng)過整形修剪的開心形和延遲開心形兩種樹形的內(nèi)膛枝量明顯減少，并以主枝及主枝上萌生的分枝為主。通過表2數(shù)據(jù)做圖2可看到：延遲開心形的總枝量為最大，而內(nèi)膛枝比例為最小。枝量大的同時結(jié)果枝的枝量也大，該樹形的結(jié)果枝豐富株產(chǎn)必定高于其余兩種樹形，故此從經(jīng)濟效益、利益最大化角度考量，延遲開心形樹形對增加株產(chǎn)，提高667 m2產(chǎn)量有積極的作用。

表2 不同處理不同層次內(nèi)膛枝所占比例/%

圖2 不同樹形總枝量、內(nèi)膛枝量、內(nèi)膛枝比例比較

2.3 不同樹形、不同層次樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例

樹冠內(nèi)的光照分布情況與樹冠的形狀、枝葉密度、枝葉數(shù)量以及不同枝類的空間分布有密切關(guān)系，3種樹形的相對光照強度分布均呈現(xiàn)出自上而下逐漸減弱的規(guī)律，靠近中心主干的下層最低，冠層外圍最高；不同樹形的光照分布各不相同，均呈現(xiàn)出外圍高，內(nèi)膛低的趨勢。不同樹形不同層次相對光照強度所占的比例不同。

相對截獲光輻射量的數(shù)值為各個立方體內(nèi)的測量值與該立方體所在層次的空白值的比值。通過對測量數(shù)據(jù)整理得出：3種樹形的相對截獲光輻射量均呈現(xiàn)自上而下逐漸減弱的規(guī)律，其靠近中心主干的下層最低，冠層外圍最高。不同樹形內(nèi)膛相對截獲光輻射量有差異。

自由生長形大于30%的截獲比例較開心形、延遲開心形的少，說明其內(nèi)膛見光程度弱。不同樹形不同層次樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例分別見表3、表4，并作圖3、圖4。從圖3、圖4中可看到：在內(nèi)膛截獲光輻射<30%一列，開心形的數(shù)值最小，說明開心形樹形內(nèi)膛枝少，大部分枝條均能見光，利于接受光能。而在不同樹形不同層次中，均有相同的規(guī)律，第1層也就是樹冠最下層，接受光輻射能力弱，往上越來越強。

表3 不同處理樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例/%

圖3 不同樹形樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例比較

表4 不同處理不同層次樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例/%

3 討論與結(jié)論

LAI-2200 冠層分析儀是一種精密而使用極為方便的儀器，本試驗中通過使用該儀器測量相對截獲光輻射比例來分析研究不同樹形的透光率。冠層下的光絕大部分來自其上面的植物冠層未遮蔽天空的部分。經(jīng)植物群體反射、透射到達冠層下的光的確存在。果樹無論采用何種樹形，其目的均應(yīng)保障冠層內(nèi)部輻射分布合理，不同樹形杏樹的樹體大小、冠層結(jié)構(gòu)分布直接影響杏樹葉面積指數(shù)、透光率和冠層光截獲能力。樹體越大，葉面積指數(shù)和光截獲密度越大，透光率越小?？刹扇∪斯ば藜舸胧┖侠砜刂迫~面積指數(shù)，調(diào)節(jié)冠層結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)透光率和光能利用率[11]。

圖4 不同樹形不同層次樹冠內(nèi)膛相對截獲光輻射比例比較

1)若經(jīng)過整形修剪，樹高、冠幅、冠高等生長指標(biāo)發(fā)生變化，進而影響樹體的投影面積和樹冠體積[11]。自由生長形、開心形、延遲開心形3種樹形各樹體指標(biāo)均有差異，對照自由生長形由于沒有進行夏季修剪，樹高最高，樹體長勢最茂盛，而經(jīng)過整形修剪措施的開心形和延遲開心形這兩種樹形，由于枝條傾斜，向四周伸展，樹冠張開，為此樹冠投影面積及樹冠體積均較對照自由生長形大。

2)不同樹形的內(nèi)膛枝比例由下往上逐漸減少，構(gòu)成內(nèi)膛枝的組成部分主要有主枝、主枝上萌發(fā)的分枝及下部枝條直立向上的延長枝3部分。而經(jīng)過整形修剪的開心形和延遲開心形兩種樹形的內(nèi)膛枝量明顯減少，以主枝及部分主枝上萌生的分枝為主。自由生長形內(nèi)膛枝比例最大，3個部分的枝條均有且枝量大。

3)樹形與光能利用效率密切相關(guān)，光能利用效率的高低主要取決于光照在果樹葉幕結(jié)構(gòu)上的分布。冠層光合有效輻射是評價冠層透光率和光截獲能力最重要的指標(biāo)。透光率是一定時間內(nèi)透過冠層并到達下方的入射輻射數(shù)量的相關(guān)的量化數(shù)據(jù)[11]。3種樹形的相對截獲光輻射量均呈現(xiàn)自下而上逐漸增高的規(guī)律，其冠層外圍最高，靠近樹干的下層最低。與馬婧等在棗樹上所做的研究結(jié)果相同。不同樹形內(nèi)膛相對截獲光輻射量有差異。自由生長形由于內(nèi)膛枝量最大最多，造成大于30%的截獲比例較開心形、延遲開心形的少，說明其內(nèi)膛見光程度弱。而開心形、延遲開心形這兩種樹形由于內(nèi)膛枝不多，得到合理修剪控制，其余枝條見光豐富、均勻、合理，光能利用率高。

綜上所述，一般認(rèn)為相對光照低于30%為無效(或低效)光區(qū)[9-10]，本試驗中采用的截獲光輻射比例低于30%亦可認(rèn)為是無效(或低效)光區(qū)。通過對3種不同樹形的比較分析，自然開心形的樹體結(jié)構(gòu)較為合理，具有更高的光能利用率，試驗結(jié)果與安佰義[3]同。然而開心形只有1層樹枝，總體枝量比延遲開心形(2層樹枝)樹形少，所以從經(jīng)濟效益、利益最大化角度考慮首選以延遲開心形為宜。