樹形對駿棗葉片生理狀態(tài)及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

盧明艷，宋鋒惠，史彥江，故里米熱·卡克什，王靈哲，

(1.新疆林業(yè)科學院，烏魯木齊 830002；2.新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052)

【研究意義】紅棗是新疆南部地區(qū)林果業(yè)的重要組成部分，助力農(nóng)民增收致富、林果業(yè)提質(zhì)增效和鄉(xiāng)村振興具有重要作用[1]。新疆紅棗產(chǎn)業(yè)起步較晚，2005年起規(guī)?；N植發(fā)展，截止2020年底，新疆紅棗面積約4.13×105hm2(含兵團)、產(chǎn)量3.81×106t，已位居全國紅棗產(chǎn)量第一大省。新疆紅棗的規(guī)?；l(fā)展起于高密度直播建園模式，隨著棗園逐步進入盛果期，出現(xiàn)棗園通風透光條件變劣、棗果產(chǎn)量急劇增加和品質(zhì)明顯下降、生產(chǎn)成本增加和紅棗價格明顯下降等制約棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。可見，紅棗規(guī)?；N植中，適宜樹形的篩選已成為紅棗產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的重要環(huán)節(jié)。【前人研究進展】果樹樹形可影響冠層內(nèi)的光照分布、光合特性及葉片生理狀況，進而對產(chǎn)量、品質(zhì)產(chǎn)生較大影響[2]，在蘋果、桃、梨和龍安柚等樹種上的相關(guān)研究已經(jīng)取得了一定進展[3-7]。近年來，有關(guān)土壤水分、配方施肥與棗樹光合特性關(guān)系的研究報道較多[8-12]，藺金龍等[13]研究認為，棗樹冠層的光照分布對果實分布和品質(zhì)有直接影響，小冠疏層形在光照和坐果分布上明顯優(yōu)于圓柱形和三主枝中干形；王文軍等[14]研究認為，灰棗主干形樹形的單果重、果肉厚度、果實硬度均大于小冠疏層形的，且樹冠結(jié)構(gòu)簡單、枝量較少，果實品質(zhì)較優(yōu)、商品性較好?！颈狙芯壳腥朦c】以紅棗主栽品種駿棗棗頭形、小冠疏層形和開心形3種樹形為研究對象，對不同樹形駿棗冠層內(nèi)葉片特性、光合生理參數(shù)與產(chǎn)量品質(zhì)進行研究，明確冠層內(nèi)葉片生理狀況與產(chǎn)量之間的關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討棗頭形、小冠疏層形和開心形3種樹形駿棗的冠層特性與產(chǎn)量和品質(zhì)的差異性，對不同樹形駿棗開展綜合評價，篩選出產(chǎn)量和品質(zhì)等綜合性狀好的適宜樹形，以期為駿棗高光效樹形的培養(yǎng)和在新疆的推廣應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于溫宿縣新疆林業(yè)科學院佳木國家重點林木良種基地，供試材料為7 年生駿棗，株行距1.5 m×4.0 m，3種樹形分別為：棗頭形(樹高2.7～2.9 m，冠幅1.7～2.1 m)，小冠疏層形(樹高2.5～2.6 m，冠幅1.6～2.0 m)和開心形(樹高1.6～1.7 m，冠幅1.8～1.9 m)，在垂直方向上將樹冠劃分為上層(>2.0 m)、中層(1.0～2.0 m)、下層(<1.0 m)3層。每種樹形選取地徑8～10 cm、長勢相當?shù)闹仓旮?株，3次重復。樹體常規(guī)統(tǒng)一管理，棗園相對整齊。

1.2 試驗方法

1.2.1 駿棗葉片特性分析 在7月16日(果實膨大期)選定7 年生駿棗樹，采集不同冠層的葉片，每株采集樹各采樣點采集10片長勢一致(2年生二次枝頂部第5～8片葉)的成熟健康葉片，剪去葉柄、擦干凈備用。

葉片厚度采用游標卡尺測定；葉面積采用葉面積儀測定，比葉面積= 葉面積/葉片干重；葉片鮮重采用電子天平稱量；葉片干重測定：105 ℃烘箱中烘30 min殺青，然后置入85 ℃烘箱中烘12 h后稱其干重；葉片含水率=葉片鮮重-葉片干重/葉片鮮重×100%；葉干物質(zhì)含量=葉片干重×1000/葉片鮮重；相對葉綠素含量(SPAD) 采用手持葉綠素儀 SPAD-502測定。每種測定3次重復。

1.2.2 駿棗冠層葉片光合參數(shù)測定 于10月18日(果實成熟期，晴朗天氣)10:00—12:00進行光合作用測定，采用LI-6800光合儀測定2年生二次枝棗吊中部成熟功能葉片凈光合速率。測定供試駿棗植株的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、胞間CO2濃度以及水分利用效率(水分利用效率=凈光合速率/蒸騰速率)。每個處理測定3株固定駿棗植株，重復3次。

1.2.3 駿棗產(chǎn)量及果實品質(zhì)測定 于10月21日(果實成熟期)統(tǒng)計每個處理3株固定駿棗植株的棗果數(shù)；并于11月18日進行采收，每株駿棗隨機采集30個果實進行果實品質(zhì)測定。由單果重及果實個數(shù)計算單株產(chǎn)量。

駿棗品質(zhì)測定：按照新疆自治區(qū)地方標準《新疆干制棗果品質(zhì)量分級標準》(DB65/T 4296—2020)對駿棗分級。特級果：橫徑大于3.3 cm；一級果：橫徑3.0～3.2 cm；二級果：橫徑2.9～2.8 cm；三級果：橫徑2.7～2.6 cm；等外果：橫徑小于2.5 cm。將選好的駿棗果實用游標卡尺測量縱徑后劃分等級，統(tǒng)計30個果實中的商品棗(特級、一級、二級、三級果)、裂棗，計算優(yōu)質(zhì)果率(特級果率、一級果率、二級果率之和)、裂果率；采用電子數(shù)顯卡尺測量駿棗果實縱橫徑；采用電子臺秤測量駿棗單果重；參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 2637—2014測定駿棗果實的可溶性固形物；參考中華人民共和國國家標準GB/T 12456—2008測定駿棗果實的可滴定酸含量；參考中華人民共和國國家標準GB/T 5009.86—2016測定駿棗果實的維生素C含量；參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 2742—2015測定駿棗果實可溶性糖含量；參考中華人民共和國國家標準GB/T 5009.8—2008測定駿棗果實還原糖；總黃酮采用硝酸鋁比色法測定[15]。每種測定3次重復。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用SPSS 23.0軟件進行方差分析、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對駿棗冠層不同葉片特性的影響

由表1可知，棗頭形和小冠疏層形駿棗的葉片厚度、葉干物質(zhì)含量、相對葉綠素含量SPAD均表現(xiàn)為從冠層下層至上層呈增加的趨勢，且差異顯著。駿棗葉片相對含水率則呈相反的趨勢，小冠疏層形和棗頭形上層的含水率最大，分別為67.66%、66.50%，其次是小冠疏層形樹冠中層，為63.29%，下層最低，為55.16%。開心形駿棗的葉片厚度和相對葉綠素含量SPAD均表現(xiàn)為中層大于下層，且存在顯著差異；而開心形駿棗的中層與下層葉干物質(zhì)含量和葉片相對含水量差異不顯著。小冠疏層形駿棗上層的葉片面積最大，為2208.43 mm2，其次是開心形和棗頭形樹冠中層，分別為2167.27、2043.46 mm2。綜上所述，不同冠層駿棗葉片的葉面積、葉片厚度、葉干物質(zhì)含量、相對葉綠素含量SPAD均表現(xiàn)為：上層>中層>下層(棗頭形葉片面積除外)；駿棗葉片相對含水率則表現(xiàn)為：下層>中層>上層。駿棗葉片面積表現(xiàn)為：小冠疏層形>開心形>棗頭形，駿棗葉干物質(zhì)含量表現(xiàn)為：棗頭形>小冠疏層形>開心形，駿棗葉片厚度、相對含水量和相對葉綠素含量SPAD表現(xiàn)為：小冠疏層形>棗頭形>開心形。說明，開心形駿棗葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)不利于葉片光合作用的進行，而小冠疏層形和棗頭形葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)有利于提高光合作用，降低蒸騰作用。

表1 3種樹形駿棗的葉片特性指標

2.2 對駿棗冠層葉片光合參數(shù)的影響

由表2可知，不同樹形駿棗的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率均表現(xiàn)出從冠層下層到上層呈增加的趨勢(開心形冠層根據(jù)高度分為中層、下層，下同)，且這3個指標從大到小的順序均為：棗頭形>開心形>小冠疏層形。說明樹形培養(yǎng)明顯提高葉片的光合特性。棗頭形駿棗中層葉片的胞間CO2濃度顯著高于上層、下層，開心形駿棗中層葉片的胞間 CO2濃度顯著高于下層，而小冠疏層形駿棗葉片的胞間 CO2濃度表現(xiàn)為從冠層下層到上層呈顯著增加的趨勢，駿棗胞間CO2濃度表現(xiàn)為：棗頭形>小冠疏層形>開心形。水分利用效率能夠反映植物在生長中的能量轉(zhuǎn)換效率，小冠疏層形與開心形駿棗水分利用效率較高，說明，這2種樹形能量轉(zhuǎn)化效率高于棗頭形，棗頭形冠層之間的水分利用效率無顯著差異。

表2 3種樹形駿棗的葉片光合生理特征參數(shù)

2.3 對駿棗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表3可知，開心形、棗頭形、小冠疏層形駿棗果實的單果重>果實縱徑>果實橫徑>一級棗率>單果重，但不存在顯著差異。棗果的果實縱徑、一級棗率和單果重依次為：開心形>棗頭形>小冠疏層形。開心形、棗頭形、小冠疏層形駿棗果實的特級果率、二級果率、優(yōu)質(zhì)果率、裂果率、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量存在顯著差異。駿棗果實的特級果率、優(yōu)質(zhì)果率依次為開心形>棗頭形>小冠疏層形，開心形駿棗果實特級果率和優(yōu)質(zhì)果率比棗頭形、小冠疏層形分別提高9.40%、13.36%和54.73%、25.47%；駿棗果實二級果率依次為小冠疏層形>棗頭形>開心形；駿棗果實裂果率依次為小冠疏層形>開心形>棗頭形，駿棗果實皮皮棗率、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量則呈相反趨勢，排序為棗頭形>開心形>小冠疏層形，且棗頭形駿棗單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量比開心形、小冠疏層形分別提高81.45%、153.45%和77.58%、62.85%。說明，開心形駿棗的果實縱徑、一級棗率、特級果率、優(yōu)質(zhì)果率和單果重最高，小冠疏層形最低，而小冠疏層形裂果率最高，棗頭形最低；棗頭形駿棗單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量最高，小冠疏層形最低。

表3 不同樹形對駿棗果實外觀品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

由表4可知，開心形、棗頭形、小冠疏層形駿棗果實的可溶性固形物、可溶性糖、Vc、總黃酮含量不存在顯著性差異，3種樹形的可溶性固形物在39.45%～41.23%，差異不顯著；小冠疏層形和棗頭形駿棗的總黃酮含量分別比開心形增加45.45%、37.47%；小冠疏層形和開心形駿棗果實的可溶性糖含量分別比棗頭形駿棗果實增加10.95%、11.06%；棗頭形駿棗果實Vc含量最高，開心形駿棗果實的最低；開心形、棗頭形、小冠疏層形駿棗果實的總酸、還原糖存在顯著性差異，總酸排序為棗頭形>小冠疏層形>開心形，還原糖排序為棗頭形>開心形>小冠疏層形。說明，棗頭形和小冠疏層形駿棗果實的內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)于開心形。

表4 不同樹形對駿棗內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.4 駿棗葉片生理指標與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

由表5可知，開心形、棗頭形、小冠疏層形駿棗葉片水分利用效率與氣孔導度、蒸騰速率呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.998、-1.000；與其他指標無顯著相關(guān)性。駿棗單株結(jié)果數(shù)與氣孔導度、蒸騰速率呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為1.000、0.998，駿棗單株結(jié)果數(shù)與水分利用效率呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.999，駿棗單株結(jié)果數(shù)與其他指標無顯著相關(guān)性。

表5 3種樹形駿棗的葉片生理指標與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.5 不同樹形對駿棗產(chǎn)量和果實品質(zhì)的綜合評價

由表6可知，第1主成分(f1)綜合了果實縱徑、特級果率、一級果率、二級果率、優(yōu)質(zhì)果率、單果重、可溶性固形物、Vc和總黃酮含量9項指標的信息。第2主成分(f2)包含果實橫徑、裂果率、皮皮棗率、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量、總酸、可溶性糖和還原糖含量。主成分f1和f2的方差貢獻率分別為54.920%、45.080%，累計貢獻率為100.000%，基本能夠反映不同樹形對駿棗產(chǎn)量和果實外在品質(zhì)以及內(nèi)在品質(zhì)等綜合性狀的影響。主成分因子載荷分析顯示，第1主成分中，二級果率、可溶性固形物、Vc和總黃酮含量的貢獻最大；果實橫徑、皮皮棗率、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量和還原糖含量對第2主成分的貢獻率最高。說明，二級果率、可溶性固形物、Vc和總黃酮含量是影響駿棗綜合性狀的重要指標，其次是果實橫徑、皮皮棗率、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量和還原糖含量。

將主成分因子載荷向量換算成標準化特征向量后，得到反映駿棗產(chǎn)量品質(zhì)綜合性狀的2個主成分表達式：

f1=0.092X1-0.311X2-0.275X3-0.322X4+0.307X5-0.321X6+0.213X7-0.005X8-0.327X9+0.084X10-0.027X11+0.312X12+0.193X13-0.133X14+0.063X15+0.310X16+0.326X17

f2=-0.347X1+0.113X2-0.195X3-0.067X4-0.126X5+0.068X6-0.275X7+0.361X8-0.013X9+0.349X10+0.360X11-0.110X12+0.292X13-0.331X14+0.355X15+0.115X16+0.027X17

可計算出綜合評價函數(shù)fz=A1f1+A2f2，A1=λ1/(λ1+λ2)，A2=λ2/(λ1+λ2)，λ1、λ2分別是2個主成分的特征值。

表6 主成分特征向量、特征根及貢獻率

綜合來看，駿棗產(chǎn)量和果實品質(zhì)指標綜合評定結(jié)果為棗頭形>小冠疏層形>開心形，故駿棗樹形綜合評定效果較優(yōu)的為棗頭形，其次為小冠疏形(表7)。

表7 駿棗產(chǎn)量和果實品質(zhì)指標各公因子得分和累計得分

3 討 論

葉片是植物進行光合作用的重要器官，不同樹形間及同一樹形冠層間葉片特性、光合生理參數(shù)等存在差異[16]。張抗萍等[17]發(fā)現(xiàn)，開心形與Y字形龍安柚葉片厚度增加，葉面積較大，凈光合速率、水分利用較高，且開心形蒸騰速率最低，其結(jié)果枝光抑制參數(shù)最小，說明開心形為最適的高光效樹形。而李榮飛等[7]則發(fā)現(xiàn)，開心形與Y字形龍安柚葉片質(zhì)量優(yōu)于自然圓頭形，說明不同樹形光照分布也不相同。冠層內(nèi)的光分布會直接影響葉片的光合作用[18]，進而影響葉片特性。本研究發(fā)現(xiàn)不同冠層駿棗葉片的葉面積、葉片厚度、葉干物質(zhì)含量、相對葉綠素含量SPAD均表現(xiàn)為上層>中層>下層，且小冠疏層形和棗頭形駿棗葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)有利于提高光合作用，降低蒸騰作用。

果樹不同的樹形差異影響其冠層結(jié)構(gòu)、光能利用，進而影響產(chǎn)量和果實品質(zhì)等性狀[19-21]。不同樹形駿棗果實的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)存在顯著差異，開心形和棗頭形明顯提高了果實外觀品質(zhì)，與成小龍[22]、冉辛拓[23]等在梨上的研究結(jié)果一致。本研究顯示，棗頭形和小冠疏層形駿棗果實內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)于開心形的，說明樹形對果實外在和內(nèi)在品質(zhì)均有影響，前人對蘋果[24]、梨[25]的研究發(fā)現(xiàn)，開心形果樹的果實品質(zhì)優(yōu)于疏散形的，這可能與不同樹種對不同樹形結(jié)構(gòu)的光能利用效率不同有關(guān)。

綜上所述，對駿棗不同樹形間及同一樹形冠層間葉片的特性、光合生理參數(shù)等進行對比分析，更能全面反映駿棗不同樹形的整形修剪效應，有利于今后開展棗果生長發(fā)育動態(tài)和修剪中棗頭枝選留比例等研究，對駿棗適宜樹形篩選及相應修剪技術(shù)的應用具有重要意義。

4 結(jié) 論

駿棗冠層葉片的葉面積、葉片厚度、葉干物質(zhì)含量、相對葉綠素含量SPAD均表現(xiàn)為上層>中層>下層，且小冠疏層形和棗頭形駿棗葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)有利于提高光合作用效率，降低蒸騰速率。駿棗葉片水分利用效率與氣孔導度、蒸騰速率呈顯著負相關(guān)，與其他指標無顯著相關(guān)性。單株結(jié)果數(shù)與氣孔導度、蒸騰速率呈顯著正相關(guān)，和水分利用效率呈顯著負相關(guān)，與其他指標無顯著相關(guān)性。

駿棗的二級果率、可溶性固形物、Vc和總黃酮含量是影響其綜合性狀的重要指標，其次是果實橫徑、皮皮棗率、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量和還原糖含量。棗頭形樹形駿棗的綜合評分最高、產(chǎn)量較高、品質(zhì)表現(xiàn)較好，最適宜簡約化栽培。