新疆南疆地區杏樹樹形結構對杏麥間作的影響

張　雯，謝　輝,楊　磊,徐葉挺,龔　鵬,盧春生,張　平

(1.新疆農業科學院 園藝作物研究所,烏魯木齊　830091;2.新疆農業科學院 農產品貯藏加工所,烏魯木齊　830091)

新疆南疆地區杏樹樹形結構對杏麥間作的影響

張雯1，謝輝1,楊磊1,徐葉挺1,龔鵬1,盧春生1,張平2

(1.新疆農業科學院 園藝作物研究所,烏魯木齊830091;2.新疆農業科學院 農產品貯藏加工所,烏魯木齊830091)

杏樹是新疆主要特色林果樹種之一，在南疆地區廣泛栽培，栽植模式主要以果糧間作種植為主，隨著樹齡的增加，樹冠遮陰脅迫對間作小麥生長發育及產量造成嚴重的影響。為選擇適宜間作模式的高光效杏樹樹形結構，以9 a生杏(‘胡安娜’)—冬小麥(‘新冬20’)間作為研究對象，設置主干分層形、高干圓頭形(提干改造)、開心形(落頭改造)和自然大冠形(不修剪對照)4個樹形結構處理。對各樹形體結構及負載量間的差異進行調查分析，測定樹冠不同區域葉片質量及光合效率、不同間作區域冬小麥旗葉質量(灌漿期)、產量，綜合分析不同處理間的經濟效益。結果表明，各樹形處理負載量和產量由高至低依次為主干分層形、自然大冠形、開心形、高干圓頭形，各處理相同區域葉片指標及光合指標差異顯著；樹形處理對間作小麥產量構成指標的影響主要為冠下區和近冠區，間作區域小麥產量由高至低依次為開心形、主干分層形、高干圓頭形、自然大冠形。綜合分析認為：4個樹形處理中，主干分層形樹冠體積適中，單位體積負載量15.60 m-3，單株產量53.28 kg；對間作小麥生長和產量影響較小；果糧綜合產值為1 826.71元/667 m2，綜合經濟效益較高干圓頭形、開心形和自然大冠形提高136%、32%和41%。可見，9 a生杏-麥復合系統4 m×6 m種植模式適宜選擇主干分層形作為主要栽培樹形。

間作；杏樹；小麥；樹形

杏是新疆主要栽培果樹樹種之一[1]，2013年新疆杏樹栽培面積達到13.58萬hm2，其中86.2%分布在南疆環塔里木盆地區域[2]。果糧間作是南疆綠洲農業主要栽植模式之一[3]，隨著樹齡和樹冠體積的不斷擴大，間作系統內光環境惡化，小麥大幅減產[4]。通常認為這種情況下不再適宜間作，然而冬小麥是新疆主要糧食作物，特色林果業擔負著支撐經濟發展和保護生態環境的雙重使命，因此，果糧間作種植模式必將在耕地面積有限、生態環境脆弱、經濟水平落后的南疆地區長期現實存在。合理的群體結構和個體空間分布，良好的光照體系是間作系統優質豐產的關鍵[5]。間作系統中，位于生態位上層的植株冠層對光照的攔截透射直接影響整個系統的光能分布[6-7]，進一步影響間作作物的生長發育[8]，合理的樹形結構和整形修剪措施能夠改善間作區域的光環境。如何通過對果樹樹形的篩選和優化改造，在保證果樹產量的基礎上提高間作作物產量，實現果糧雙贏，是目前生產上亟待解決的重要問題之一。但有關間作模式的研究多集中在行向選擇、株行距配置及光能傳輸分配等方面，有關樹形結構差異及對間作作物生長影響方面的研究報道較少。本試驗通過對南疆主要杏-糧間作模式下，研究杏樹不同樹形結構對杏以及小麥產量的影響，旨在為南疆特殊生態環境下，選擇適宜間作的杏樹樹形結構提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于 2011-2012 年在喀什地區莎車縣阿拉買提鄉5村杏豐產園內進行。以9 a生的杏樹‘胡安娜’為材料，株行距4 m×6 m，南北行向，設置主干分層形、高干圓頭形、開心形、自然大冠形4個樹形結構處理，其中主干分層形是通過多年培養獲得，自然大冠形為自然生長不修剪對照，高干圓頭形和開心形均是通過對自然大冠形改造獲得，其中對自然大冠形進行提干改造，逐步將下部主枝鋸除，通過2 a改造建成高干圓頭形，對自然大冠形進行落頭改造，逐步降低主干高度，通過2 a改造建成開心形。其他生產管理措施保持一致。具體樹形結構指標見表1。間作冬小麥品種為‘新冬20號’，小麥沿樹行(樹行寬度1 m)種植，行距20 cm，播種密度525×104hm-2，整個生育期灌水5次，各處理栽培管理措施一致。

1.2間作區域調查取樣測點分布

各樹形處理，每小區(行內連續排列)3株，重復3次。取樣點設置：將各樹形處理每小區第1至第3株之間56 m2(8 m×7 m)(取樹行東西方向各3 m，樹行寬度1 m)間作區域內設置30個取樣測點。具體測點分布如圖1所示。

表1　不同樹形結構基本參數

注：數據為平均數，表2同。

Note:The number in the table is mean value,the same as table 2.

圖1　調查取樣點分布

1.3測定指標及方法

1.3.1果樹樹冠不同部位葉片質量及光合指標 于2012年5月中旬(果實膨大期)，將樹冠由外至內劃分成外圍、中部和內膛3個同心圓區域。各小區按東、西、南、北4個方向各隨機選取當年生健壯枝條中部葉片進行測定。葉片質量指標測定：使用千分之一天平測定葉片鮮質量，CI-202激光葉面積儀測定葉片面積，計算比葉鮮質量，SPAD502型手持葉綠素儀測定旗葉葉綠素SPAD值。葉片光合指標測定：于11：00-12：00使用TPS-2光合測定系統測定蒸騰速率(Tr)、氣孔導(Gs)、凈光合速率(Pn)、胞間二氧化碳摩爾分數(Ci)等指標，并計算氣孔限制值(Ls)(Ls=1-Ci/C0，C0為外界CO2摩爾分數)。

1.3.2果樹產量2012年6月(果實成熟期)，對所有供試單株負載量進行測定，各處理每小區隨機選取1株供試樹(每個處理共選擇3株)進行實測，其余6株供試樹進行估產(實測5個結果枝組產量，根據整株結果枝組量推算整株負載量)。

1.3.3樹冠投影面積按正午陽光直射時計算，依照橢圓形計算公式S=πab，其中a為1/2南北冠幅、b為1/2東西冠幅。

1.3.4小麥旗葉指標及產量構成指標2012年5月中旬(小麥灌漿期)在各小區對應間作區域每一調查取樣點，隨機選取15株小麥，使用千分之一天平測定其旗葉質量，CI-202激光葉面積儀測定旗葉面積，計算比葉鮮質量，SPAD502型手持葉綠素儀測定旗葉葉綠素SPAD值，并對數據分區域進行統計分析。

2012-06-10，使用0.5 m×0.5 m正方測產框，在各取樣點隨機框取0.25 m2區域(每個占整個調查區域的12.5%，一個小區共測定30個區域)，將其中小麥全部收獲進行室內考種，測定千粒質量、穗粒數、單穗質量等產量構成指標，并對數據分區域進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同樹形結構分析及產量差異

由表2可看出，4個樹形結構中，樹冠投影面積由高到低依次為開心形、自然大冠形、主干分層形和高干圓頭形，開心形樹冠投影面積分別是其他3個樹形的1.06、1.20和1.59倍，其中自然大冠形和開心形與其他2個樹形、主干分層形與高干圓頭形的差異均達到極顯著水平。樹冠體積由高至低依次為自然大冠形、開心形、主干分層形和高干圓頭形，自然大冠形樹冠體積分別為其他3個樹形的1.05、1.42和2.30倍，自然大冠形與主干分層形、高干圓頭形間的差異達極顯著水平，開心形、主干分層形與高干圓頭形間的差異也達極顯著水平。單株負載量和單位投影面積負載量由高至低依次為為主干分層形、自然大冠形、開心形、高干圓頭形，方差分析結果顯示，2個指標4個處理間的差異一致，均表現為主干分層形、自然大冠形顯著高于其他2個樹形，開心形顯著高于高干圓頭形。單位體積負載量由高至低依次為主干分層形、自然大冠形、高干圓頭形、開心形，主干分層形單位體積負載量最大達到15.60 m-3，是開心形的2.14倍，與單位投影面積負載量方差分析結果不同，單位體積負載量主干分層形和自然大冠形間的差異達極顯著水平。

表2　不同樹形樹冠體積及產量間的差異

注：同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，表7同。

Note:The different capital letters mean in the same column significant difference (P<0.01),the same as table 7.

2.2不同樹形處理樹冠不同區域葉片質量間的差異

由表3可以看出，不同樹形樹冠不同部位1 a生枝條中部葉片的單葉面積間存在較大差異，其中樹冠內膛區域，開心形顯著高于其他3個樹形處理，主干分層形顯著高于高干圓頭形和自然大冠形處理；樹冠中部區域開心形顯著高于其他3個處理，主干分層形顯著高于高干圓頭形；樹冠外圍區域高干圓頭形顯著低于其他3個處理；差異均達到極顯著水平。4個樹形處理內膛區域，開心形比葉鮮質量顯著高于其他3個處理，主干分層形和高干圓頭形均顯著高于自然大冠形；樹冠中部區域開心形處理顯著高于主干分層形和自然大冠形；樹冠外圍區域主干分層形顯著高于高干圓頭形。樹冠內膛區域開心形處理SPAD值顯著低于其他3個處理，中部區域開心形顯著高于其他3個處理，高干圓頭形和自然大冠形均顯著高于主干分層形；外圍區域SPAD值4個處理無顯著差異。

2.3不同樹形處理樹冠不同區域葉片光合能力的差異

由表4可以看出，各樹形處理樹冠不同部位Pn間存在較大差異，其中主干分層形和高干圓頭形處理由內至外Pn依次增大，內膛、中部葉片Pn與外圍葉片存在較大差異；開心形處理樹冠內膛和中部葉片Pn均較高，外圍葉片Pn較低；自然大冠形處理葉片Pn的最高值出現在樹冠中部，整體水平較低。蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)的變化趨勢與凈光合速率相同。不同樹形處理樹冠相同部位統計結果表明，開心形樹冠中部和內膛區域Tr、Gs和Pn均極顯著高于其他3個處理，外圍區域Tr主干分層形和高干圓頭形顯著高于其他2個處理，Gs主干分層形顯著高于其他3個處理，Pn高干圓頭形顯著高于其他3個處理。

各樹形結構處理樹冠不同部位Ls變化趨勢存在一定差異，其中主干分層形Ls的最大值和最小值分別出現在中部和內膛，高干圓頭為外圍和內膛，開心形和自然大冠形2個處理均為中部和內膛。同一區域不同樹形處理間的差異顯著性分析表明，內膛區域Ls開心形和自然大冠形顯著高于其他2個樹形，中部區域高干圓頭形顯著低于其他3個樹形處理，外圍區域自然大冠形顯著低于高干圓頭形處理。

2.4樹形對間作區域小麥旗葉質量的影響

由表5可以看出，各樹形處理葉面積的最大值均出現在近冠區域，不同樹形處理同一區域統計分析結果表明，葉面積冠下區自然大冠形顯著低于其他3個處理，近冠區高干圓頭形顯著低于其他3個處理，遠冠區各處理間無顯著性差異；比葉鮮質量冠下區自然大冠形顯著低于其他3個樹形處理，近冠區高干圓頭形顯著低于其他處理，遠冠區高干圓頭形顯著低于主干分層形和開心形處理；SPAD值冠下區主干分層形>開心形>高干圓頭形>自然大冠形，各處理間差異均達到極顯著水平，近冠區和遠冠區各處理間差異不顯著，主干分層形>開心形>高干圓頭形和自然大冠形，除高干圓頭形和自然大冠形間無顯著性差異外，其他各處理間差異均達到極顯著水平。

表3　不同樹形樹冠不同部位葉片質量間的差異

注:數據為“平均值±標準差”，同行不同大寫字母表示鄧肯氏新復極差法差異極顯著水平(P<0.01)。下表同。

Note: The number is “mean±standard deviation”,different capital letters in each line stand for significant difference a(P<0.01).The same as below.

表4　不同樹形樹冠不同部位葉片光合能力差異

2.5樹形對間作區域小麥產量構成指標的影響

從表6中可以看出，各樹形處理對應不同間作區域小麥千粒質量指標間存在較大差異，4個處理由遠冠區至冠下區千粒質量指標逐漸降低，不同樹形相同區域統計結果表明，千粒質量除遠冠區無顯著差異外，其他2個區域自然大冠形均顯著低于其他處理；各處理穗粒數之間存在較大差異，開心形處理各區域穗粒數指標均較高，其他3個樹形處理均較低；自然大冠形處理冠下區穗粒數顯著低于其他處理，近冠區開心形顯著高于高干圓頭形和自然大冠形，遠冠區開心形顯著高于高干圓頭形處理；穗粒質量同穗粒數的變化情況相似，開心形處理各區域整體較高，其他3個樹形處理均較低，遠冠區自然大冠形顯著低于其他處理，近冠區自然大冠形顯著低于開心形和主干分層形處理，遠冠區各處理間無顯著性差異；3個間作區域自然大冠形均顯著低于其他處理，其他3個處理間無差異顯著性。

表5　不同樹形處理對應間作區域小麥旗葉質量間的差異

表6　不同樹形處理對應間作區域小麥產量構成指標間的差異

從圖2中可以看出，不同樹形對應作區域間作冬小麥籽粒產量間存在較大差異，同一樹形處理籽粒產量最高值均為遠冠區，最低值均為冠下區，同一區域不同處理間的統計結果表明，各區域開心形均極顯著高于其他處理，除遠冠區外自然大冠形均顯著低于其他處理。整體分析，開心形>主干分層形>高干圓頭形>自然大冠形。

圖中每個區域不同大寫字母表示鄧肯氏新復極差法差異顯著水平(P<0.01)。Different capital letters in each area stand for significant difference(P<0.05).

圖2不同樹形對應間作區域小麥單位面積產量對比

Fig.2Comparison chart of wheat per unit area yield in different tree form corresponding intercropping area

2.6不同樹形處理對杏樹、小麥產量及經濟效益的影響

從表7中可以看出，各樹形處理間果樹產量存在較大差異，其中主干分層形結果部位多，單株產量最高，杏(鮮質量)折合每667 m2產量達到1 491.84 kg，顯著高于其他3個處理；高干圓頭形處理由于提干去除過多結果枝組，結果部位少單株產量低，每667 m2產量僅為主干分層形處理的31.4%，極顯著低于其他處理；開心形雖然改善了樹冠內部光照條件但是結果部位減少，產量降低，每667 m2產量僅達到主干分層形的62.9%；自然大冠形雖然樹冠體積大，但枝條過密，樹冠內部光照條件差，結果部位外移，單果質量低且果實品質差。不同樹形處理對間作區域小麥產量影響大，自然大冠形處理產量最低，折合667 m2產量僅為94.65 kg，極顯著低于其他處理，僅達到最高值開心形處理的43.2%。主干分層形處理產值最高為1 826.71元/667 m2，極顯著高于其他處理，分別為高干圓頭形、開心形和自然大冠形處理的2.36、1.32、1.41倍。

表8是各樹形處理的投入產出分析，從表中可以看出，主干分層形凈產值最高，為1 216.71元/667 m2，高干圓頭形凈產值最低，僅為164.3元/667 m2，開心形和自然大冠形凈產值接近。投入產出比主干分層形>自然大冠形>開心形>高干圓頭形。綜合分析可知，主干分層形經濟效益最高，分別較高干圓頭形、開心形和自然大冠形處理提高了136%、32%和41%。開心形處理改造雖然有效提高了小麥產量，但由于杏樹產量降低而導致整體經濟效益降低。

表7　不同樹形處理果樹、小麥產量及經濟效益間的差異

注：果樹每667 m2產量按每667 m228株計算，小麥折合667 m2產量按每667 m23/4小麥有效面積計算；產值按小麥2.04元/kg，杏鮮果1.0元/kg計算。

Note:Fruit tree output calculated as 28 tree per 667 m2,wheat yield per 667 m2calculated as 3/4 667 m2,wheat is 2.04 yuan/kg,apricot fresh fruit is 1.0 yuan/kg.

表8　不同樹形杏樹-小麥間作模式投入產出分析

3討論與結論

本研究結果表明，4種樹形處理中，主干分層形處理樹冠體積適中，結果枝組分布合理，負載量大，產量高，這和龔鵬等[9]在扁桃上的研究結果相同；高干圓頭形，通過去除下部主枝提干后，樹冠上部光照條件未得到有效改善，樹冠內部光合能力低，樹冠體積小，結果部位少，負載量和產量大幅降低；開心形，樹冠體積大，有效改善樹冠內部光環境，提高內膛葉片質量和光合能力，與劉娟等[10]研究結果相同，但由于落頭后主枝分支部位低，樹體結構較松散，結果部位少，產量較低；自然大冠形，缺乏修剪管理，樹冠體積大，枝葉密度高，內膛光環境惡化，雖然負載量與主干分層形接近，結果部位外移，單位體積負載量明顯降低，單果質量和產量低，與楊青松等[11]在梨和李敏敏[12]在蘋果樹的研究結果一致。分析主干分層形、高干圓頭形和自然大冠形樹冠內膛葉片及自然大冠形外圍葉片Ci和Ls的變化趨勢，結合前人研究[13-14]，樹冠不同區域葉片Pn降低，主要是由葉肉細胞自身活性下降的非氣孔限制因素引起的。

農林復合經營模式下，果樹對光的吸收、反射和透射，造成間作區域光質和光強的改變[15-16]，小麥灌漿期的弱光脅迫不利于光合產物的合成和分配，果樹的遮陰脅迫是造成小麥減產的關鍵原因[17-18]。本研究結果表明，各樹形處理對小麥生長和產量均存在一定影響，距樹冠距離越近影響程度越大，與前人研究結果一致[4,19]。對旗葉面積的分析結果表明，各樹形處理葉面積的最大值均出現在光照條件較差近冠區域，這與前人在其他作物上的研究結果一致[20]，大量研究表明植物在一定的光強適應范圍內，葉面積隨光照強度的減小而增加，這一形態特征的變化使得植物在弱光條件下能更好地截獲光能[21]，表明近冠區域的小麥植株通過形態調整適應樹冠遮陰造成的弱光脅迫，而冠下區域弱光脅迫已超出小麥的適應范圍。幾個樹形處理對小麥旗葉質量和產量構成指標影響程度由高至低為：自然大冠形>高干圓頭形>主干分層形>開心形。影響程度與樹冠體積之間無正相關關系，這與張雯等[22]在扁桃小麥間作模式中的研究結果不同，造成這一結果的原因可能與‘胡安娜’杏樹枝葉類型和分布特點有關。

杏樹成枝力強，枝葉密度較大，在整形管理不到位的情況下，樹冠體積大，透光率低，結果部位外移，單位體積負載量降低，樹冠內部無效結果區體積變大。杏-冬小麥間作系統中，杏樹位于上層生態位，其冠層結構不僅影響樹冠對光能的截獲，更進一步影響間作區域的光能分布。通過對果樹樹形結構進行優化改造，能夠實現光能在系統內的合理分布，降低對間作小麥的遮陰脅迫。但在生產實踐過程中，受品種特性的影響，樹形改造同時會對產量和經濟效益產生負面影響。如本試驗中采用的高干圓頭形和開心形樹形，改造后杏產量受到較大影響。因此，果樹樹形改造過程應逐步進行，改形過程中應注意結果枝組的培養。同時改造結果還有待于進一步調查研究。

有關間作經濟效益分析的研究主要集中在不同間作物配置、和間作模式配置等方面，關于固定種植模式下樹形結構對間作物影響，間作系統經濟效益方面的研究較少。本試驗結果表明，杏(成齡)麥農林復合系統4 m×6 m種植模式，主干分層形、自然大冠形果實產量高，但自然大冠形對小麥產量影響大，開心形處理小麥產量高，但果樹產量低。綜合分析認為主干分層形經濟效益最高，適合在生產中應用。

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Study on Effect of Tree Form Structure on System of Apricot-Wheat Intercropping in Southern Xinjiang

ZHANG Wen1,XIE Hui1,YANG Lei1,XU Yeting1,GONG Peng1,LU Chunsheng1and ZHANG Ping2

(1.Institute of Horticulture,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi830091,China; 2.Institute of Agriculture Products Storage and Processing,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi830091,China)

Apricot is one of main fruit tree in Xinjiang,which is widely growed in southern area of Xinjiang. In southern Xinjiang,the major planting model for apricot is intercropping with wheat. With the growth of tree age, growth and output of wheat was influenced by shading of fruit tree crowns. Not only have the fruit tree structures impacted fruit production,but also have great influence on light distribution in intercropping area. Therefore,it is important to choose tree form which is suitable in agro-forestry intercropping systems. This experiment took 9 years old apricot(‘Huanna’)-winter wheat intercropping system as research objects,four treatments such as trunk-delaminating shape,high stem-dome(improve the trunk height),open(remove center pole) and non-pruning big crown shape(CK) were conducted in the paper. We studied the structure indexes of crown,leaves quality and photosynthetic capacity,and we also studied the flag quality,yield components index in different intercropping areas,and predicted the fresh apricot and wheat yield,and comprehensively analyzed the economic efficiency and input-output rate in the different intercropping systems. The results showed that the load and amount of fruit bearing of different tree forms form high to low were in the order of trunk-delaminating shape,no pruning big crown shape,open shape,high stem-domes shape. The leaves quality and photosynthetic indexes in different crown areas among different tree forms had significant difference. The difference of wheat grain output index among treatments was mainly under crown area and near crown area,output of wheat grain form high to low was in the order of open shape,trunk-delaminating shape,high stem-domes shape,no pruning big crown shape. Compared with other treatments,the trunk-delaminating tree form had moderate canopy volume of 53.28 kg per plant yield and 15.60 m-3unit volume load,and it had a little influence on intercropping wheat growth and yield. The comprehensive economic benefits of apricot and wheat were high and its production value per 667 m2was 1 826.71 yuan,and respectively increased by 136%,32% and 41% comparing with high stem-dome,open and no pruning big crown shape. The results preliminary showed that trunk-delaminating tree form is a suitable choice for a tree form of main planting tree in the 4 m×6 m planting pattern of apricot (bearing) wheat agroforestry intercropping system .

Intercropping system; Apricot; Wheat; Crown-shape

2015-08-21

2016-12-28

Agro-research Projects in Public Interest(No.201003043)；Natural Science Funds of Xinjiang Uygur Autonomous Region (No.2014211A040); Youth Science and Technology Foundation of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences (No.xjnykxy-2012-036).

ZHANG Wen,female,assistant researcher.Research area:fruit cultivation physiology, functional components.E-mail:zwxilin@126.com

ZHANG Ping,male,research fellow.Research area:cultivation and processing of Xinjiang indigenous fruit tree,functional components.E-mail:zhangpingyys@163.com

(責任編輯：成敏Responsible editor:CHENG Min)

2015-08-21修回日期：2015-12-28

公益性行業(農業)科研專項(201003043)；新疆維吾爾自治區自然科學基金(2014211A040)；新疆農業科學院優秀青年科技人才基金(xjnykxy-2012-036)。

張雯，女，助理研究員，研究方向為果樹栽培生理。E-mail：zwxilin@126.com

張平，男，研究員，研究方向為新疆特色果樹栽培與加工。E-mail:zhangpingyys@163.com

S662.2;S753.53

A

1004-1389(2016)07-0997-09

網絡出版日期：2016-06-30

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1624.014.html