李永紅，王召元，常瑞豐，張立莎，陳 湖，徐金濤，韓繼成，劉國儉

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600)

桃樹主干形和開心形冠層結(jié)構(gòu)特征與果實質(zhì)地關(guān)系的研究

李永紅，王召元，常瑞豐，張立莎，陳 湖，徐金濤，韓繼成，劉國儉*

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600)

以大久保主干形和開心形2種樹形為研究對象，應(yīng)用 CI-110冠層分析儀分析了2種樹形的冠層結(jié)構(gòu)特點和果實質(zhì)地之間的差異及其相關(guān)性，結(jié)果表明: 主干形的光斑值、光合有效輻射和林隙分數(shù)顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著高于開心形；開心形內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性分別比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均達到極顯著水平；而粘性則低64.1%。開心形樹冠不同部位果實質(zhì)地一致性優(yōu)于主干形。冠層特征參數(shù)與果實質(zhì)地參數(shù)間存在顯著相關(guān)性,其中葉面積指數(shù)與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的負相關(guān)，與粘性呈極顯著正相關(guān)；平均葉傾角與彈性和咀嚼性呈極顯著負相關(guān)；林隙分數(shù)與粘性呈極顯著負相關(guān)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的正相關(guān)。由此可知，葉面積指數(shù)、平均葉傾角和林隙分數(shù)可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)，冠層分析儀的應(yīng)用可能成為果樹樹形評價的新方法和提供理論依據(jù)。

桃樹；主干形；開心形；果實質(zhì)地

好的樹形不僅營養(yǎng)分配合理，而且具有良好光照體系的冠層結(jié)構(gòu)，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果實的基礎(chǔ)[1]。目前，國內(nèi)外關(guān)于果樹冠層的研究，主要集中在測定樹冠內(nèi)不同部位的相對光照強度與果實常規(guī)品質(zhì)方面[2-8]。

冠層分析儀作為一種冠層研究的新方法，已在林地[9-11]和農(nóng)作物[12-18]上開始應(yīng)用，在果樹上雖有研究[19],但關(guān)于果樹冠層特征參數(shù)與冠內(nèi)不同方位果實質(zhì)地關(guān)系的研究尚未見相關(guān)報道。本試驗以常規(guī)品種大久保(PrunspersicaL. Okubo)為試材，研究主干形和開心形桃樹的冠層特征參數(shù)和果實質(zhì)地的差異以及兩者的相關(guān)性，冠層分析儀的應(yīng)用可以為果樹樹形評價提供新方法和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015和2016年6月中旬進行，在河北省昌黎縣孔莊試驗示范基地桃園進行(39°45′ N，119°12′ E)。試驗材料為大久保，南北行向栽植，樹齡為7年生，株行距2 m×4 m，樹形為主干形和開心形；砂壤土，灌水條件較好，管理水平比較高，管理方法一致，常規(guī)管理進行冬季和夏季修剪。

1.2 試驗方法

冠層圖片的拍攝：分別在2015和2016年7月份進行拍攝，此時冠層結(jié)構(gòu)已經(jīng)穩(wěn)定，采用CI-110型冠層分析儀(CID公司,USA)對樹冠進行拍攝。單株小區(qū)，3次重復(fù)，每棵樹在樹冠下距主干50 cm處，于東南、西南、西北、東北4個方位，以45°對角線進行定點拍攝。采用CI-110的專業(yè)分析軟件，分析葉面積指數(shù)(LAI)、平均葉傾角(MLA)、光合有效輻射(PAR)、散射輻射透過系數(shù)、林隙分數(shù)等冠層特征參數(shù)。

果實質(zhì)地的測量：2015和2016年7月底采摘果實，采用CT3-4500質(zhì)構(gòu)儀(Texture Profile Analysis，CID，USA)的TPA模式測量果實質(zhì)構(gòu)參數(shù)，參考李永紅等[20]的測定方法。選取硬度、粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性作為質(zhì)地評價參數(shù)，這些參數(shù)可直接由物性分析儀的分析軟件計算得出。

利用Excel 2003和SPSS 20.0軟件對試驗結(jié)果進行相關(guān)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冠層分析

不同樹形冠層參數(shù)間存在顯著差異。由表1可知，主干形的光斑值、光合有效輻射和林隙分數(shù)顯著或極顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著或極顯著高于開心形。開心形的林隙分數(shù)比主干形的高10.29%，且樹下光合有效輻射是主干形的2.61倍。兩者的散射輻射透過系數(shù)差異不顯著。

表1 桃樹2種樹形主要冠層結(jié)構(gòu)特點指標(biāo)的比較

注：同列數(shù)據(jù)后的不同大、小寫字母者分別表示在0.01、0.05水平上的差異顯著性。下同。

2.2 質(zhì)地分析

桃樹開心形的內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性分別比主干形高24.00%、28.68%和27.31%，均達到極顯著水平；而粘性則低64.10%。果實硬度和彈性指標(biāo)沒有顯著差異(表2)。

表2 桃樹2種樹形果實質(zhì)地的比較

從表3可以看出，主干形桃樹果實的粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性均以西北下層最低，東南及東北上層最高；而果實硬度則相反，表現(xiàn)為西北下層最高，東南及東北方向上層最低，兩者相差較大。在上層?xùn)|南、東北、西南方向，主干形桃樹果實硬度、粘性、內(nèi)聚性、膠著性上差異不顯著，在其下層?xùn)|北和西南方向粘性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性上差異亦不顯著。

表3 主干形桃樹不同方位果實質(zhì)地的比較

從表4可以看出，開心形桃樹果實各個方位的硬度、粘性、膠著性、咀嚼性差異不顯著，但總體表現(xiàn)為西北下層偏低，東北上層偏高一些，而硬度則相反，表現(xiàn)為西北下層偏高，東北下層偏低，但變化幅度不大；內(nèi)聚性和彈性在部分方位間存在差異。

總體來說，與開心形相比較，主干形桃樹不同方位各個參數(shù)之間差異較為顯著，表現(xiàn)在咀嚼性上為上層果實優(yōu)于下層果實，東北上層和東南上層果實品質(zhì)較好而西北下層最次，果實成熟度不一致。

表4 開心形桃樹不同方位果實質(zhì)地的比較

2.3 冠層特征參數(shù)與果實質(zhì)地參數(shù)的關(guān)系

由表5可知，將2種樹形的冠層測定結(jié)果與果實質(zhì)地參數(shù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冠層參數(shù)與果實質(zhì)地參數(shù)之間存在一定的相關(guān)性。葉面積指數(shù)與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為-0.924**、-0.920**、-0.968**、-0.944**，與粘性存在極顯著正相關(guān)(r=0.948**)；平均葉傾角與彈性、咀嚼性均呈極顯著負相關(guān)(r=-0.921**、r=-0.918**)；林隙分數(shù)與粘性呈極顯著負相關(guān)(r=-0.938**)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別0.931**、0.918**、0.975**、0.948**。

表5 冠層指標(biāo)與果實質(zhì)地參數(shù)之間的相關(guān)性分析

注：注：“*”、“**”分別表示在0.05、0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由此可知，葉面積指數(shù)、平均葉傾角和林隙分數(shù)可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)。主要冠層參數(shù)與果實質(zhì)地參數(shù)咀嚼性之間存在顯著的相關(guān)性，說明植物冠層分析儀用于桃樹冠層分析數(shù)據(jù)具有一定的可靠性。

3 討論

本文應(yīng)用美國CID公司生產(chǎn)的CI-110冠層分析儀進行冠層圖片的拍攝，植物冠層分析儀也叫植物冠層數(shù)字圖像分析儀，其攜帶輕便、操作簡便、測量靈活，是能夠非破壞性的對植物冠層進行測量的一種途徑[21]。由于冠層研究和樹形評價以往都比較繁瑣，存在一定的困難，所以希望通過冠層分析儀對冠層特征的分析，找到一定的規(guī)律，用于桃樹樹相監(jiān)測、樹形標(biāo)準(zhǔn)的制定、建模等方面的應(yīng)用，同時希望能找出一條樹形評價的新途徑。

通過對桃樹主干形和開心形2種樹形冠層數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，光斑值、光合有效輻射和林隙分數(shù)顯著低于開心形，而葉面積指數(shù)和平均葉傾角顯著高于開心形。主干形桃樹果實的內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性顯著低于開心形，而粘性則顯著高于開心形。樹冠不同方位果實質(zhì)地的一致性開心形要優(yōu)于主干形。由此可知，開心形更適合桃樹的栽培生產(chǎn)，同時對樹形的研究具有更重要的意義。單位面積光斑值大、光合有效輻射高、林隙分數(shù)大、冠層開度大是開心形果實質(zhì)地高的主要原因，而葉面積指數(shù)高和平均葉傾角大可能是主干形質(zhì)地偏低的直接原因。

本文還對冠層指標(biāo)與果實質(zhì)地參數(shù)的相關(guān)性進行了研究，發(fā)現(xiàn)冠層參數(shù)與果實質(zhì)地參數(shù)之間存在一定的相關(guān)性。葉面積指數(shù)(2.07～3.95范圍內(nèi))與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性呈極顯著的負相關(guān)，與粘性呈極顯著正相關(guān)；平均葉傾角(15.3°～19.55°)與彈性和咀嚼性呈極顯著負相關(guān)；林隙分數(shù)(0.67～0.75范圍內(nèi))與粘性呈極顯著負相關(guān)，與內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間呈極顯著的正相關(guān)。葉面積指數(shù)和平均葉傾角與果實質(zhì)地參數(shù)的關(guān)系類似平均葉傾角與葉面積指數(shù)呈顯著負相關(guān)；而光合有效輻射與林隙分數(shù)關(guān)系類似。

綜上所述，葉面積指數(shù)、平均葉傾角、林隙分數(shù)和光合有效輻射可初步作為冠層分析的主要指標(biāo)，但是在生產(chǎn)栽培中由于樹種不同，品種不同是不是取值有差異，還有就是理論上每個參數(shù)都應(yīng)該有一個最佳閾值，這些都有待于更深入的研究。

林隙分數(shù)作為主要冠層特性指標(biāo)，與開度呈顯著正相關(guān),開度越大林隙分數(shù)越高，與冠層特性指標(biāo)葉面積指數(shù)和平均葉傾角呈顯著負相關(guān),樹冠下光合有效輻射則直接反映冠層光照水平[22]。本研究中的冠層分析結(jié)果顯示，林隙分數(shù)與光合有效輻射趨勢一致，與葉面積指數(shù)和平均葉傾角的變化趨勢相反，這與王安柱等[23]的研究結(jié)果相類似。冠層分析儀測葉面積指數(shù)比以前使用方框取樣法測量的葉面積指數(shù)具有更快捷、準(zhǔn)確、一致性更好的特點[24]。開心形的葉面積指數(shù)低于主干形，這可能與開心形主枝多而粗有關(guān)系，營養(yǎng)分配比較均衡，缺少主干形直立生長的優(yōu)勢，一致性比較好有一定關(guān)系，而主干形垂直方向葉厚而密，樹勢比較直立，葉角小，葉面積也小，相互遮掩，影響果實發(fā)育，所以果實質(zhì)地與開心形相比較一致性不好。

冠層結(jié)構(gòu)影響光照的分布，而光照又直接或間接的影響果實的品質(zhì)。本試驗表明，開心形桃樹不同冠層方位果實硬度、粘性、膠著性和咀嚼性間差異不顯著，僅內(nèi)聚性和彈性存在一定的差異，表現(xiàn)為東北上層最大，西北下層最小，其他方位差異不大。而主干形桃樹不同冠層方位果實的硬度、粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性和咀嚼性之間的差異較大。與開心形桃樹相比較，主干形桃樹上層和下層參數(shù)間差異明顯。綜上所述，果實質(zhì)地是衡量果樹生產(chǎn)水平的重要指標(biāo)，開心形桃樹果實質(zhì)地優(yōu)于主干形，主要原因是一方面是光照條件好；另一方面是養(yǎng)分的分配和運輸?shù)牟町?。開心形由于缺少中心干,樹體的頂端優(yōu)勢受到控制,抑制了樹體枝干生長的營養(yǎng)消耗，更有利于營養(yǎng)向果實的運輸[25]。生產(chǎn)上應(yīng)調(diào)整留果位置，合理修剪，借助不同部位葉片的光合能力和果實的不同著生部位來提高果實的品質(zhì)，實現(xiàn)栽培目的。選擇合適的樹形、營建合理的冠層結(jié)構(gòu)、增加樹體養(yǎng)分供應(yīng)等對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)桃也具有重要的作用。

[1] Caruso T, Giovannini D, Marra F P, et al. Planting density, above-ground dry-matter Partitioning and fruit quality in greenhouse grown “FloridaPrince”, Peaeh(PrunusPersicaL . Batseh) trees trained to “Free-standing Tatura”[J]. Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 2015, 74(5): 547-552.

[2] Smithyman R P, Howelll G S, Miller D P. Influence of canopy configuration on vegetative development, yield, and fruit composition of Seyval Blanc grapevines[J]. American Journal of Enology & Viticulture, 1997, 48(4): 482-491.

[3] Gao D T, Han M Y, Li B Z. Characteristics of canopy and light transmittance in three types of apple orchards in Weibei areas of Shaanxi province, China[J]. Frontiers of Agriculture in China, 2008, 2(1): 93-96.

[4] Mahmood Z, Abdullah M Y, Halim M R A, et al. Effect of fruit canopy position on microenvironment, physical and chemical development of starfruit (Averrhoacarambola) cv. B10 under protected cultivation[J]. Acta Horticulturae, 2007, 761: 243-247.

[5] Barritt H. Influence of orchard system on canopy development, light interception and production and production of third-year Granny Sranny Smith apple trees[J]. Acta Horticulturae, 1989, 243: 121-130.

[6] 趙瑾，汪志輝，劉燕.4種樹形鮮黃梨園冠層特征及果實產(chǎn)量的比較研究[J].中國南方果樹,2010(3):70-73.

[7] 馬倩，汪有科，楊慧榮.不同樹形結(jié)構(gòu)梨棗的冠層特性及節(jié)水性分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2011(3):139-141.

[8] Flore J A, Lakso A N. Environmental and physiological regulation of photosynthesis in fruit crops[J]. Horticultural Reviews, 1989, 11: 112-139.

[9] Janet S, Melinda M. Modeling canopy openness and understory gap patterns based on image analysis and mapped tree data[J]. Forest Ecology and Management, 2001, 149(1/3): 217-233.

[10] Frazer G W, Fournier R A, Trofymow J A. A comparison of digital and film fisheye photography for analysis of forest canopy structure and gap light transmission[J]. Agricultural & Forest Meteorology, 2001, 109(4): 249-263.

[11] 丁圣彥,盧訓(xùn)令,李昊民.天童國家森林公園常綠闊葉林不同演替階段群落光環(huán)境特征比較[J].生態(tài)學(xué)報,2005,25(11):2862-2867.

[12] 楊國敏，孫淑娟，周勛波，等.群體分布和灌溉對冬小麥農(nóng)田光能利用的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20(8):1868-1875.

[13] 李全起，陳雨海，吳巍，等.秸稈覆蓋和灌溉對冬小麥農(nóng)田光能利用率的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2006，17(2):243-246.

[14] 胡延吉，蘭進好，趙坦方，等.不同穗型的兩個冬小麥品種冠層結(jié)構(gòu)及光合特性的研究[J].作物學(xué)報,2000,26(6):905-912.

[15] 朱元剛，董樹亭，張吉旺，等.麥田套種玉米共生期農(nóng)田生態(tài)環(huán)境特征及對夏玉米苗期生長的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21(6):1417-1424.

[16] 楊吉順，高輝遠，劉鵬，等.種植密度和行距配置對超高產(chǎn)夏玉米群體光合特性的影響[J].作物學(xué)報，2010，36(7):1226-1233.

[17] 徐正進，陳溫福，張文忠，等.水稻冠層垂直反射率的品種間差異及其影響因素初步分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(9):2868-2872.

[18] 魏珊珊，王祥宇，董樹亭.株行距配置對高產(chǎn)夏玉米冠層結(jié)構(gòu)及籽粒灌漿特性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2014,25(2):441-450.

[19] 郝玉梅,李凱榮.洛川縣紅富士蘋果樹冠層特性初步研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007,25(5):75-79.

[20] 李永紅，張立莎，常瑞豐，等.質(zhì)地多方面分析三個桃品種果實采后質(zhì)地的變化[J].北方園藝，2016(4):133-137.

[21] Chason J W, Baldocchi D D, Huston M A. A comparison of direct and indirect methods for estimating forest canopy leaf area[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 1991, 57: 107-128.

[22] 王謙,陳景玲,孫治強.LAI-2000冠層分析儀在不同植物群體光分布特征研究中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,39(5):922-927.

[23] 王安柱，張芳芳，韓明玉，等.主干形桃樹對光截獲能力和果實產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].果樹學(xué)報,2009,26(1):86-89.

[24] 張繼祥，魏欽平，張靜.利用冠層分析儀測算蘋果園葉面積指數(shù)及其可靠性分析[J].園藝學(xué)報,2010,37(2):185-192.

[25] Hayashi S, Tanabe K. Tottori: The national federation of agricultural cooperative associations tottori headquarters[M]. Japanese: Basic of fruit cultivation, 1991: 46-47.

(責(zé)任編輯：曾小軍)

Characteristics of Canopy Structure and Its Relationship with Fruit Texture of Main-trunk-type and Open-central-type Peach Tree

LI Yong-hong, WANG Zhao-yuan, CHANG Rui-feng, ZHANG Li-sha,CHEN Hu, XU Jin-tao, HAN Ji-cheng, LIU Guo-jian*

(Changli Fruit Research Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Changli 066600, China)

The characteristics of canopy structure of main-trunk-type and open-central-type “Okubo” peach trees were studied by using CI-110 plant canopy analyzer, and the relationship between canopy structure and fruit texture was analyzed. The results showed that the sunfleck value, photosynthetically active radiation and gap fraction of main-trunk-type peach trees were significantly lower than those of open-central-type peach trees, while the leaf area index and mean leaf dip angle of the former were significantly higher than those of the latter. The cohesiveness, gumminess and chewiness of open-central-type peach trees were respectively 24.00%, 28.68% and 27.31% higher than those of main-trunk-type peach trees, and the differences all reached a very significant level. Whereas, the adhesiveness of open-central-type peach trees was 64.1% lower than that of main-trunk-type peach trees. The consistency of fruit texture in different positions of open-central-type peach trees was better than that of main-trunk-type peach trees. The significant correlations were found between the canopy characteristics parameters and fruit texture indexes, for example: the leaf area index was very significantly negatively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly positively correlated to the adhesiveness; the mean leaf dip angle had a very significantly negative correlation with the springiness and chewiness; the gap fraction was very significantly positively correlated to the cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness, but it was very significantly negatively correlated to the adhesiveness. Therefore, leaf area index, mean leaf dip angle and gap fraction can initially be used as the main indicators of canopy analysis.

Peach tree; Main-trunk type; Open-central type; Fruit texture

2016-08-23

河北省省級預(yù)算項目(F17R06006)；國家現(xiàn)代桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目( CARS-31-Z-03)；河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究 所青年科技基金(cgs-07)。

李永紅(1983─)，女，助理研究員，碩士研究生，主要從事果樹栽培和育種方向的研究。*通訊作者：劉國儉。

S662

A

1001-8581(2017)03-0066-04