京白梨郁閉園樹體結構改造對冠層光照分布、枝類組成與果實品質的影響

田海青,趙艷艷,梁振旭,劉 軍,魯韌強,孫明德,劉松忠

(北京市林業果樹科學研究院，北京市落葉果樹工程技術研究中心，農業部華北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100093)

京白梨(PyrusussriensisMaxim.‘Jingbaili’)是原產于北京地區的特色水果，因其具有皮薄香脆、果肉細膩、酸甜適口、風味獨特等品質特性，深受消費者歡迎。北京地區京白梨栽培歷史悠久，目前主要分布在門頭溝、房山等區的丘陵山地與河灘沙地，已成為產區果農收入的主要來源之一。由于普遍采用喬砧密植的栽培方式，加之為確保高產，果農在日常修剪過程中修剪量偏輕，修剪方式不科學，導致一部分成齡京白梨園存在樹冠郁閉、內膛光照不足等問題，造成樹體結果部位外移，果實產量低、品質差，嚴重影響種植效益。因此，解決京白梨園郁閉問題是生產上亟待解決的問題之一。已有研究表明[1-2]，通過提干、落頭、疏枝等方式對郁閉果園進行結構改造，通過調節樹冠的長、中、短枝的比例及其分布，從而達到解決樹冠郁閉的目的。在郁閉蘋果[3]、柑橘[4]、櫻桃[5]等果園的應用結果證實，樹體結構改造可有效改善冠層光照條件，提高葉片質量和果實產量品質，并且改造后的果園管理方便，從根本上解決了果園光照惡化問題。為解決京白梨果園郁閉問題，本試驗選取典型京白梨郁閉果園，采用提干、疏除主枝、回縮等方式進行樹體結構改造，并以農民傳統修剪方法為對照，研究改造對樹冠內的光照分布、枝類組成及果實產量和品質的影響，為探討京白梨郁閉園樹體結構改造技術提供理論依據和操作方案。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2017年12月至2018年9月在京白梨原產地—北京市門頭溝區軍莊鎮東山村(40°0′N，116°8′E)進行。供試京白梨樹齡25 a，株行距3.5 m×4.0 m，樹形為自由紡錘形，管理水平中等偏下，樹冠郁閉嚴重。2017年12月，選擇樹體大小、生長一致的京白梨郁閉樹8株，分為2個處理，以傳統修剪組為對照處理，以提干、疏除主枝、回縮等修剪組為結構改造處理。每處理4株樹，單株重復4次。

1.2 測定方法

2018年8月果實成熟時，進行樹體光照、枝類組成與果實品質等指標測定。

冠層光照 采用樹冠分格法[6]測定。即以樹干為中心，從地面到第一主枝為第一層，向上至最高點每層高0.5 m依次分層，用竹竿將樹冠分成不同層次和方位的50 cm×50 cm× 50 cm立方體方格。果實成熟期，選擇無云無風的晴天(8月27日)，用手持光量子計分別于8:00、10:00、12:00、14:00、16:00測定每個方格中心位置的光照強度。以無遮擋的空地光照強度為對照，相對光照強度=樹冠內光強/對照光強。

枝類組成與果實品質 首先統計樹冠各立方體方格內長、中、短枝數量及果實個數。同時，每個方格內選取大小一致果實5個，采樣用于果實品質測定。其中單果質量用百分之一天平測定；果實縱、橫徑用游標卡尺測定并計算果形指數；果實硬度和果實可溶性固形物含量分別用硬度計、糖度計測定；果實糖含量用蒽酮法測定，可滴定酸含量用NaOH中和滴定法測定。

1.3 數據處理方法

為便于比較分析改造前后的郁閉樹與透光樹的枝類組成與果實品質，按離地面高度0.5～1.5 m、1.5～2.5 m、2.5～3.5 m將樹冠垂直方向分為上、中、下三層，同一層內所有方格的枝類組成與果實品質等數據取平均值；水平方向以樹干為中心，劃分為內膛(距離樹干小于1.0 m)，中部(距離樹干1.0～2.0 m)和外圍(距離樹干大于 2.0 m)三部分，同一部分內所有方格的枝類組成與果實品質取平均值。

采用Excel 2013進行整理數據，用SPSS 23.0進行統計分析，用Origin 9.0繪制樹體相對光照分布圖。

2 結果與分析

2.1 京白梨郁閉樹改造前后冠層相對光照強度分布

樹冠的光照分布與果樹的枝類組成及分布密切相關，而冠層的光照強度與分布情況對枝條生長、開花結果以及果實品質等均有影響[7]。因此，合理的光照分布在果樹生長發育過程中非常重要。一般認為樹冠內相對光強<30%的區域為無效光區，30%≤相對光強≤80%為適宜光區，相對光強>80%的區域果實易發生日灼，影響果實外觀品質[8]。本研究中，郁閉樹改造前后冠層不同高度、內外不同層次相對光照強度分布分別如圖1、圖2所示，各光區相對光照強度分布情況見表1。

表1 不同京白梨樹形樹體光照分布

由圖1、圖2光照強度分布來看，京白梨郁閉樹和透光樹光照分布均呈現自下至上由內而外逐漸增強的趨勢。但是，郁閉樹冠層光照主要集中在樹冠外圍，下層光照偏弱，內膛光照不足；郁閉樹冠層相對光照強度<30%的無效光區占樹冠總體積比例達34.0%，而適宜光區僅占總體積的55.0%，樹冠郁閉嚴重。進行樹體結構改造后，冠層光照強度由上而下、由外及內逐漸減弱，樹冠下層及內膛的光照狀況明顯改善；樹冠無效光區體積降低為11.0%，較郁閉樹降低23.0%，而適宜光區體積為71.0%，較郁閉樹提高16.0%，表明通過樹體結構改造，打開了樹冠光路，樹體透光性顯著改善。

圖1 京白梨郁閉樹(左)與透光樹(右)樹冠不同高度相對光照強度(RLI)分布

圖2 京白梨郁閉樹(左)與透光樹(右)樹冠水平方向相對光照強度(RLI)分布

2.2 京白梨郁閉樹改造前后枝類組成差異

京白梨郁閉樹改造前后枝類組成見表2、表3。

由表2可見，經傳統修剪的京白梨郁閉樹長枝比例占總枝量的比例達37.0%，短枝比例僅為53.2%；進行樹體結構改造后，透光樹短枝比例較郁閉樹提高32.7%，達到85.9%，而長枝比例僅占總枝量的7.8%，較郁閉樹降低29.2%；從總枝量來看，透光樹總枝量為13.3×105條/hm2，顯著高于郁閉樹(7.8×105條/hm2)，且增加的枝量中主要是中短枝量大幅度增加。由此可見，郁閉樹進行樹體結構改造，改善了枝類組成，顯著提高了短枝比例，有利于提升果實產量與品質。

表2 京白梨郁閉樹與透光樹枝類組成

由表3可看出，樹冠各層次枝類組成差異明顯，在樹冠垂直方向上，樹體結構改造后，透光樹各層次的短枝比例顯著高于郁閉樹，尤其是樹冠下層短枝比例得到大幅度提升；與此同時，各層次的長枝比例則顯著低于郁閉樹，其中，樹冠中層長枝比例較郁閉樹低19.9%。從樹冠水平方向上看，透光樹短枝比例也顯著高于郁閉樹，而長枝比例也顯著降低。表明通過樹體結構改造打開光路后，樹冠內膛和底層光照強度增加顯著促進了短枝的形成，同時也顯著降低了長枝比例，改善了枝類組成結構。

表3 京白梨郁閉樹與透光樹樹冠各層次枝類組成

2.3 京白梨郁閉樹改造前后果實品質差異

從果實品質的測定結果來看(表4)，總體而言，郁閉樹與透光樹的單果質量和果形指數均差異不顯著，但透光樹果實可溶性固形物、總糖含量分別比郁閉樹果實提高0.5%和3.8%，糖酸比提高3.7。同時，果實硬度比郁閉樹果實降低1.4 kg/cm2，可滴定酸也降低0.07%。這表明，通過去主枝、疏枝、回縮等樹體改造措施后，單果質量沒有降低，果實品質得到顯著提高。

表4 京白梨郁閉樹與透光樹果實品質

樹冠不同層次的果實品質則呈現一定的變化規律(表5)。在垂直方向上，樹冠上、中、下3層的果形指數沒有差異，同一層次上透光樹與郁閉樹單果質量差異不顯著，但均由上而下逐漸顯著減小；兩個處理的果實硬度和可溶性固形物也有由上而下逐漸減小的趨勢，但兩個處理間呈現不同的差異變化；透光樹果實總糖含量和糖酸比也由上而下逐漸增加，且不同層次間差異顯著，郁閉樹則為樹冠中層果實總糖和糖酸比含量最高，且顯著高于樹冠上層與下層。在樹冠水平方向上，透光樹與郁閉樹在樹冠內膛、中部與外圍果實的單果重差異不顯著，但兩個處理均呈現由樹冠內膛到外圍單果重增大，且差異達顯著水平；各個層次上郁閉樹果實硬度均顯著高于透光樹；兩個處理樹冠內膛果實的可溶性固形物顯著低于樹冠中部與外圍，且樹冠外圍的可溶性固形物含量最高；郁閉樹和透光樹果實可滴定酸含量均呈現內膛到外圍逐漸降低的趨勢，且同一層次上郁閉樹果實的可滴定酸含量均顯著高于透光樹果實；不同層次間郁閉樹果實總糖含量差異不顯著，但均低于透光樹果實總糖含量，這也使各層次上透光樹果實糖酸比均顯著高于郁閉樹果實，且透光樹果實糖酸比由內膛到外圍顯著增加。

表5 京白梨郁閉樹與透光樹樹冠各層次果實品質

3 討論與結論

果樹產量品質形成與光照關系密切，光照影響果實產量及果實大小、色澤與風味等外在與內在品質[9-10]。梨作為一種樹冠內立體結果的經濟作物，改善樹冠內的光照分布是產量品質形成的關鍵[11]。郁閉果園由于栽植密度大、枝葉生長旺盛，葉面積指數大而導致葉片之間相關遮蔽，造成樹冠內部透光性差，影響了產量與品質[5-6]。因此，郁閉果園進行樹體結構改造的核心是打開樹體光路，改善樹冠內部的光照條件。本研究中，郁閉京白梨樹進行樹體結構改造后，樹冠內部由上而下、由內及外光照條件顯著改善(表1)，樹冠無效光區體積較郁閉樹降低了23.0%，而適宜光區提高了16.0%，表明進行提干、疏除主枝及回縮等樹體結構改造改善了樹冠內部的光照分布，增強了樹體內部的透光性，是京白梨郁閉果園改造的有效措施。

樹冠的透光性與樹冠的形狀、枝葉量以及枝條的數量與分布等均密切相關[12-13]。本研究中，進行樹體結構改造，改善樹冠內部光照條件后，枝梢比例與結構組成發生了明顯的變化(表2)，其中透光樹短枝比例較郁閉樹提高32.7%，長枝比例則降低29.2%。由于京白梨屬于短枝結果品種，進行樹體結構改造大幅度提高了短果枝比例，降低了易于造成樹冠郁閉的長枝比例，有利于產量的形成。同時，由于樹冠內部光照條件改善，促進了樹冠下層與內膛短枝形成更多短枝，有利于樹冠內部產量的形成，避免了結果部位外移。這與宋凱等[2]對蘋果修剪與產量及品質關系的結論一致。

已有研究表明，梨產量及單果質量、可滴定酸等品質指標與光照呈正相關[14-15]。京白梨郁閉樹由于樹冠內部光照條件不利于產量品質形成，導致果實硬度大、可滴定酸含量相對較高，而果實可溶性固形物、總糖含量及糖酸比則顯著低于樹體結構改造樹。由于低果實硬度、高糖酸比等指標更符合優質京白梨的果品特性，所以樹體結構改造提升了京白梨的果實品質。由于樹冠內部的透光率、果實產量和品質的優劣均與樹體的高度、冠內層次疏密等有關[16]，且樹體的透光性影響葉片的光合能力以及光合產物向果實的運轉分配[5]，冠層內不同光照水平對果實品質的作用效果也不同[17-18]。因此，郁閉京白梨園進行樹體結構改造后，樹冠內部由上而下、由內及外均表現出果實品質的一致性顯著由于郁閉果園。

綜上所述，京白梨郁閉園通過提干、疏除主枝及回縮等修剪技術進行樹體結構改造，可顯著改善樹體光照條件、促進中短枝形成、提升果實品質。需要指出的是，本試驗僅開展了一年的研究，關于郁閉京白梨園樹體結構改造的長期效果及在此基礎上建立京白梨的優質豐產的樹體結構參數需要進一步探討。