‘樹上干杏’果實生長與氣象因子的相關性

吳順科，孫丙寅，鄭 濤，劉淑明

(1.陜西省鳳縣平木鎮(zhèn)林業(yè)站,陜西 鳳縣 721700；2.楊凌職業(yè)技術學院 生態(tài)環(huán)境工程分院，陜西 楊陵 712100；3.西北農(nóng)林科技大學 理學院，陜西 楊陵 712100)

‘樹上干杏’(‘Shushanggan Apricot’)屬新疆杏的地方品種，為中亞品種群?！畼渖细尚印麑嶓w態(tài)較小，單果的平均質量10～30 g，果實成熟期散發(fā)濃郁的芳香氣味，色澤鮮艷[1]?！畼渖细尚印麑崱⑿尤示胸S富的營養(yǎng)物質和人體所需的微量元素，果實的糖酸比適宜，口感較好，深受廣大消費者的喜愛，具有廣闊的種植前景[2-3]。

2014年，咸陽市三原縣天齊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司引進‘樹上干杏’定植，2 a后開始掛果。根據(jù)連續(xù)5 a的生長觀察，‘樹上干杏’表現(xiàn)出優(yōu)良的抗性和適應性，具有較強的抗病蟲害、抗旱和抗寒的特性。此外，‘樹上干杏’結果早，果實成熟期香氣濃郁，色澤黃中帶紅，杏仁和果肉均含有豐富的微量元素，鮮果和杏仁都具有較高的食用價值?！畼渖细尚印漠a(chǎn)量較當?shù)仄贩N梅杏產(chǎn)量較低，但價格較高，具有廣闊的引種發(fā)展前景。但最近幾年，在‘樹上干杏’成熟期降雨量較多，致使果實落果和裂果，影響成熟期的采摘，造成產(chǎn)量下降[4]?！畼渖细尚印麑嵉钠焚|和產(chǎn)量取決于果實的生長發(fā)育特性，同時也與果實生長發(fā)育階段同期的氣象因子有關。因此，探討‘樹上干杏’果實生長與氣象因子的相關性，優(yōu)化‘樹上干杏’果實生長發(fā)育階段的生長環(huán)境，對提升‘樹上干杏’果實品質和產(chǎn)量具有重要的意義。

研究表明，果實生長發(fā)育同時期的氣象因子對果實的生長、外觀、品質和產(chǎn)量具有重要影響[5-6]。區(qū)善漢等[7]對遲熟蕉柑果實的生長動態(tài)進行觀測，發(fā)現(xiàn)結果顯示其生長發(fā)育曲線為“大S”形，果實在7月份迅速膨大。薄穎生[8]發(fā)現(xiàn) “西林3號”核桃在果實膨大期，氣溫和土壤溫度促進果實的生長呈正相關；降雨量、空氣濕度和土壤濕度則與果實的生長呈現(xiàn)負相關。楊培麗等[9]對低緯度高海拔地區(qū)紐荷爾臍橙果實生長發(fā)育規(guī)律及其與氣象因子的相關性研究發(fā)現(xiàn)，氣溫、降雨量和光照促進果實的發(fā)育，與果實逐月凈生長量呈現(xiàn)顯著正相關的關系。

果實的生長發(fā)育與品種特性和栽培管理技術密切相關，同時期的氣象因子也是果實生長發(fā)育階段的重要影響要素[10-12]。目前對‘樹上干杏’的研究主要集中在果實的品質和引種栽培管理上，果實生長與氣象條件相關性研究很少有報道。本試驗以三原縣天齊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司栽植的‘樹上干杏’為材料，通過物候觀測和果實生長發(fā)育的測定，分析‘樹上干杏’果實生長發(fā)育規(guī)律，探討果實生長發(fā)育與同時期氣象因子之間的關系，研究影響‘樹上干杏’果實生長發(fā)育的重要氣象因子，為‘樹上干杏’豐產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于咸陽市三原縣天齊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司(34°42′59″N，108°51′06″E)，海拔680 m，該區(qū)域屬暖溫帶半干旱大陸性季風氣候。四季分明，光照充足，無霜期長，春季干旱多風，夏季雨量集中，秋季溫和涼爽，冬季干冷少雪。多年平均氣溫11 ℃，極端最低氣溫-20.8 ℃、多年平均降水500 mm，極端年最大降水量為830 mm，極端年最少降水量296 mm，降水主要集中在6-9月。

栽植試驗區(qū)土壤母質主要是次生黃土，土壤肥力中等。土壤pH7.35(偏堿性)，有機質質量分數(shù)9.24～12.83 g·kg-1，速效N質量分數(shù)34.26～54.70 mg·kg-1，速效P質量分數(shù)6.38～12.91 mg·kg-1，速效K質量分數(shù)140.95～203.80 mg·kg-1。

供試材料為2014年3月栽植的7年生樹上干杏，株高2.5～5.0 m，冠幅3.0～4.0 m,株行距4 m×4 m，南北行向，樹勢生長健壯，常規(guī)化管理，灌溉方便。觀測株樹勢良好，結果正常。

1.2 研究方法

1.2.1 果實生長動態(tài)觀測 2021年3-6月，在栽植試驗區(qū)選擇生長正常、無病蟲危害的植株5株，作為觀測植株，從雌花柱頭枯萎后，果實露出第1天開始，在樣樹的東、西、南、北4個方向選取長勢接近的結果枝掛牌標記，每個結果枝選取10個沒有病蟲害、無機械損傷的果實作為調(diào)查對象；每隔3 d于8：00-10：00用游標卡尺測定1次果實的縱徑 (L-longitudinal diameter)、橫徑 (T- transverse diameter)，精確到0.01 mm，直至果實成熟。按橢圓形體積公式計算果實體積。

果實縱徑、橫徑日均增長量

△D=(D2-D1)/(t2-t1)

(1)

果實的縱徑、橫徑日相對生長率:

Di=(lnD2-lnD1)/(t2-t1)

(2)

式中：△D為果實縱徑、橫徑的日均增量，Di為縱徑、橫徑的日相對生長率，ln為自然對數(shù)，D1和D2分別為相鄰前后2次測定的果徑的平均值，t2-t1為2次測定的時間間隔，本式取3 d。

1.2.2 氣象因子觀測 測定栽植試驗區(qū)的空氣溫度、相對濕度、地表溫度、瞬時風速、平均風速、紫外線強度、光照強度以及5、10、15、20 cm土壤溫度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010對‘樹上干杏’果實生長動態(tài)觀測的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，SPSS24.0和Origin Pro構建‘樹上干杏’果實生長發(fā)育的數(shù)學模型，模擬‘樹上干杏’果實生長發(fā)育的回歸方程；分析果實縱徑、橫徑日均增長量與氣象因子的相關性。

2 結果與分析

2.1 ‘樹上干杏’果實生長發(fā)育規(guī)律

觀測表明，‘樹上干杏’果實的生長發(fā)育階段為3月下旬至6月中旬，成熟期在6月中上旬，果實生育期80 d左右。從圖1A可以看出，以調(diào)查時間為自變量，果實的縱徑和橫徑的測量值為變量，做回歸分析，并計算其相關指數(shù)R2；發(fā)現(xiàn)‘樹上干杏’果實的縱徑和橫徑的生長曲線呈拋物線，其中果實縱徑生長曲線為y=-0.006 6x2+581.38x-1E+07，R2=0.963 7，果實橫徑生長曲線為y=-0.005 9x2+522.27x-1E+07，R2=0.983 3。果實生長發(fā)育分為2個階段：果實快速膨大期(3月下旬至4月中旬) 和果實緩慢生長期(4月下旬至6月上旬)；在3月下旬-4月中旬，果實的生長以細胞分裂、細胞增大為主，以果實的體積增長為主，體現(xiàn)在果實縱徑和橫徑的迅速增大；4月下旬至6月上旬，‘樹上干杏’的果實縱、橫徑增長速率逐漸下降，果實生長緩慢，逐漸進入成熟期，此時果實主要體現(xiàn)在糖分的積累以及相關物質之間的轉換與積累。由圖1B可知，在謝花后15 d(3月30日)，果實的縱徑增長量最大(4.77 mm)，日均增長1.59 mm；果實橫徑在謝花40 d(4月19日)時增長量最大，為3.48 mm，日均增長1.16 mm。果實的縱徑和橫徑在謝花40 d(4月19日)日均變化幅度趨于穩(wěn)定。從圖1C可以看出，‘樹上干杏’的果實體積增長曲線表現(xiàn)為不太明顯的雙S形增長曲線，呈現(xiàn)快-慢-快的增長趨勢；有2次增長高峰，第1次出現(xiàn)在果實快速膨大期(3月26-4月19日)，第2次出現(xiàn)在果實的緩慢生長期(5月5日-5月20日)。表明‘樹上干杏’果實體積增長的快慢與縱橫徑生長同步。

A.‘樹上干杏’果徑生長曲線；B.果徑日變化趨勢；C.果實體積增長動態(tài)

2.2 ‘樹上干杏’果實的縱徑、橫徑日增長率

果實縱徑、橫徑日增長率反映了果實在單位時間內(nèi)(本研究單位時間為日)的增長量占其生長期總增長量的比率。圖2(A)表明，‘樹上干杏’的果實的縱徑、橫徑日增長率在果實快速膨大期(3月26日至4月19日)明顯高于果實成熟期，其中果實的橫徑日增長率高于縱徑的日增長率。在果實生長發(fā)育的前1/3時期，‘樹上干杏’橫徑增長量占全年增長量的89.15%，縱徑的增長量占全年增長量的88.53%，說明3月下旬至4月中旬是‘樹上干杏’果實縱徑、橫徑生長的主要階段，是果實體積增大的重要階段。從4月下旬至果實成熟，果實的縱徑、橫徑的日增長率逐漸降低，果實的縱橫徑變幅逐漸趨于穩(wěn)定，直至果實成熟。

2.3 ‘樹上干杏’果實的縱徑、橫徑相對生長速率

果實的縱徑、橫徑相對生長速率反映了在單位時間內(nèi)的增長速度。圖2(B)顯示，在生長發(fā)育階段，‘樹上干杏’果實的縱徑相對生長速率出現(xiàn)3個峰值；橫徑的相對生長速率出現(xiàn)4個峰值；其中縱徑、橫徑相對生長速率有3個共同的明顯峰值，分別出現(xiàn)在3月30日、4月7日和4月19日，橫徑的相對生長速率在5月1日還出現(xiàn)1個峰值。4月19日后果實的縱徑、橫徑相對增長率逐漸趨于穩(wěn)定，逐漸減小。根據(jù)果實的縱徑、橫徑相對生長速率，依然可以把‘樹上干杏’果實的生長發(fā)育分為2個階段，分別為果實的快速膨大期和果實成熟期，與果實縱橫經(jīng)的觀測結果保持一致。3月下旬至4月中旬為‘樹上干杏’果徑增大的階段，在4月下旬至6月中旬，是果實營養(yǎng)積累，光合產(chǎn)物向果實運輸?shù)碾A段，主要積累干物質。

A.‘樹上干杏’果實的果徑的日增長率；B.‘樹上干杏’果徑的相對增長率

2.4 ‘樹上干杏’果徑、體積與同期氣象因子的相關性分析

在生長發(fā)育階段，果實縱橫徑與同日氣象因子的相關性分析結果見表1。果實縱徑、橫徑和體積與日最高氣溫和日最低氣溫呈現(xiàn)極顯著正相關 (P<0.01)，與 地表平均溫度、地表最高溫度和地表最低溫度呈現(xiàn)極顯著正相關(P<0.01)。果實縱、橫徑與光照強度呈現(xiàn)正相關(P<0.05)，相關系數(shù)分別為0.541、0.567。果實體積與地下10 cm溫度呈現(xiàn)正相關?？v徑、橫徑和體積與地下15 cm溫度和地下20 cm溫度呈現(xiàn)極顯著正相關(P<0.01)。對‘樹上干杏’果實外觀形態(tài)影響有負影響的氣象因子是瞬時風速、平均風速,均達極顯著水平(P<0.01)。從相關性分析可知,果實縱橫徑和體積主要受溫度和風速的影響，溫度和風速是影響‘樹上干杏’果實外觀的主要氣象因子；日最高氣溫、日最低氣溫、地表最高溫度、地表最低溫度及地下15 cm溫度和地下20 cm是影響最大的正因子，瞬時風速、平均風速是影響最大的負因子。

表1 樹上干果徑、體積與氣象因子的相關性分析

3 結論與討論

3.1 ‘樹上干杏’生長動態(tài)變化

研究區(qū)地處渭河沖積平原和陜北黃土高原之間，春季風大，土壤蒸發(fā)量大，春夏季易發(fā)生干旱，但光照充足，黃土層較厚，晝夜溫差較大。樹上干杏的抗旱能力較強，適合在渭北旱塬栽植，較大的晝夜溫差也有利于果實糖分的積累。

‘樹上干杏’果實的生長發(fā)育分為果實膨大期(雌花柱頭干枯至謝花40 d)和果實成熟期(4月下旬至6月上旬)。在果實膨大期，果實橫徑的日均增長率高于縱徑，果徑的相對生長速率同步出現(xiàn)3個峰值(3月30日、4月7日和4月19日)，在果實成熟期(4月19日后)，果徑的日均增長率和相對生長速率逐步趨于穩(wěn)定，果實進入干物質積累階段。從果實直徑生長變化來看，‘樹上干杏’的果實增長分為2個階段：果實膨大生長期和果實成熟期；在果實膨大生長期，果實橫、縱徑增長速度最快，為花后0～40 d；果實成熟期為4月下旬至果實成熟。該研究結果表明，‘樹上干杏’果實的縱徑、橫徑生長表現(xiàn)為逐漸上升的單S形曲線特征；果實體積增長為呈雙S形增長曲線，出現(xiàn)3個時期，即2個生長高峰期和1個緩慢生長期，2個生長高峰期分別出現(xiàn)在果實快速膨大期(3月26-4月19日)和果實的緩慢生長期(5月5日-5月20日)。

劉嬌等[13]研究發(fā)現(xiàn)，“云新高原”核桃果實三徑累積生長量隨生長時間的動態(tài)變化呈慢-快-慢的“S”形曲線，將果實的生長發(fā)育階段分為3個生長期：生長初期，快速生長期，穩(wěn)定生長期。“溫克”葡萄果實體積增長表現(xiàn)為雙S形曲線，呈快-慢-快變化，有2次增長高峰[14]。一般認為，在3月下旬至4月中旬，平均溫度逐步升高，果實迅速發(fā)育生長，其原因可能是溫度升高抑制花蕾的分化，縮短了生殖生長的時間，加快了果實的生長，短期內(nèi)促進果實的迅速膨大。

3.2 氣象因子對樹上干杏果實生長的影響

在‘樹上干杏’的生長發(fā)育階段，氣象因子發(fā)揮著重要作用，各個氣象要素之間相互作用又相互制約。通過對影響‘樹上干杏’果徑的生長觀測，以及果徑與同期13種氣象因子進行相關性分析，結果表明，果徑和體積與氣溫、地表溫度和土層溫度呈顯著正相關，與瞬時風速、平均風速呈顯著負相關。氣象因子對‘樹上干杏’果實的生長發(fā)育具有重要的影響，各氣象因子發(fā)揮著不同的作用，共同調(diào)節(jié)果實的生長。

果實生長發(fā)育過程中，氣溫、地表溫度和風速具有顯著影響[15-18]，如日最高氣溫[19]、日最低氣溫[20]、空氣濕度[21]、日照時數(shù)[22]、風速及地表溫度[23]。趙玉萍等[24]研究發(fā)現(xiàn)溫度對溫室番茄(Lycopersiconesculentum) 生長發(fā)育具有重要影響，溫度越高，番茄果實前期的發(fā)育越快，并且促進果實提前成熟。劉海艷等[25]研究發(fā)現(xiàn)，大紅袍荔枝(Litchichinensis)的果實發(fā)育時間和生理落果與光照時間和降雨量有關。本研究數(shù)據(jù)顯示，‘樹上干杏’果徑與氣溫、地表溫度呈顯著正相關，這可能與氣溫積溫較低有關，導致‘樹上干杏’在同時期果徑較上年同期較小，同時低溫發(fā)生和降雨量較多造成果實坐果率降低。在3月下旬至4月中旬，是‘樹上干杏’果徑增大的主要階段，在這一階段應該做好低溫防控，預防霜凍，同時搭棚減少降雨對果實坐果率的影響；這一階段‘樹上干杏’的果實果徑增長量占全年增長量的88%以上，在3月末至4月初對‘樹上干杏’進行適當?shù)难a水增肥措施，滿足‘樹上干杏’果實生長的需求。在果實的成熟期，應該調(diào)節(jié)水肥，控制N肥的施入量和灌溉次數(shù)，使果實在此階段能積累更多的干物質。

風在作物的生長發(fā)育階段也起到重要的調(diào)節(jié)作用[26]。風速增大，使空氣流通加強，可以避免作物葉面出現(xiàn)極端溫度和濕度過高，調(diào)節(jié)作物生長環(huán)境的溫度和濕度，在一定程度上有利于作物的生長發(fā)育[27]。研究報告顯示，在微風、低風狀態(tài)下，植物的光合作用效率對著風速增大逐漸增強，但是風速繼續(xù)增大，植物葉片間隙二氧化碳濃度降低，植物的光合作用也隨之降低。在低風速和微風狀態(tài)下，葉片的片流層變薄，有利于葉片間CO2的流通，增加葉片間CO2的濃度，進而增加植物的光合作用，增加有機物質的積累，促進植物的生長[28]。微風吹動葉片，可以增大葉片的間隙，既增加了葉片間CO2的供應量，也增加光的透射量，增加光和有效輻射面積，增加葉片對光能的利用效率。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在太陽輻射與氣溫基本相同的前后2 d，有風天玉米干物質的積累增量要比沒有風高40%。‘樹上干杏’栽植區(qū)春季風速較大，降低了 ‘樹上干杏’葉片間CO2的濃度，減少葉片的光合作用，在一定程度上阻礙植物干物質的積累，不利于果實膨大，這與本試驗測定的結果一致，即‘樹上干杏’果實縱徑、橫徑的生長發(fā)育受到風速的負調(diào)節(jié)。