小農戶管理行為對蘋果園郁閉度的影響

張俊娜　王沖　張東　楊晨

摘要： 通過對60個農戶跟蹤調研，利用邊界線分析法，研究了小農戶果園管理行為對蘋果園郁閉度的影響。結果表明：果園郁閉度范圍為0.49～0.93，小農戶生產條件下郁閉度差異的產生由諸多因素綜合導致，包括農戶特征、栽培管理、養分投入等，其中農戶年齡、種植年限、樹齡以及氮肥施用量和氮肥基追比對果園郁閉度的貢獻率分別是12.72%、5.33%、4.29%、3.79%、3.68%，是影響果園郁閉度的關鍵因素;不同郁閉度果園，果實品質存在顯著差異，其中果園郁閉度與果實單果質量、可溶性固形物含量、果實紅色程度（a*）均呈顯著負相關關系，與果實光澤度（L*）、黃色程度（b*）呈顯著正相關關系。因此，規范小農戶生產管理行為，推動郁閉果園改造，對提升果實品質、推動當地蘋果產業綠色發展具有重要意義。

關鍵詞： 蘋果;果園;郁閉度;邊界線分析;農戶行為;果實品質

中圖分類號： S661.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-4440（2021）01-0163-06

Effect of smallholder farmers management behavior on the canopy density of apple orchard

ZHANG Jun-na， WANG Chong， ZHANG Dong， YANG Chen

（College of Resources and Environment，China Agricultural University，Beijing 100193，China）

Abstract： The effect of smallholder farmers' management on the canopy density of apple orchard was studied by follow-up survey of 60 farmers using boundary line analysis method. The results showed that the canopy density of orchards ranged from 0.49 to 0.93， the differences in canopy density under production conditions of smallholder farmers were comprehensively caused by many factors， including characteristics of farmers， cultivation management and nutrient input. The key factors affecting orchard canopy density were farmers′ age， planting years， tree age， applying dosage of nitrogen fertilizer and the ratio of basic nitrogen fertilizer to additional nitrogen fertilizer， their contribution rates to orchard canopy density were 12.72%， 5.33%， 4.29%， 3.79% and 3.68%， respectively. The fruit quality showed significant differences in orchards with different canopy densities. The canopy density of orchards was significantly negative correlated with single fruit weight， content of soluble solids and redness of fruits （a*）， and was significantly positive correlated with fruit gloss （L*） and yellowness （b*）. Therefore， it is of great significance to regulate the production management behavior of smallholder farmers and to promote the transformation of canopy orchards for improving the quality of fruits and promoting the green development of local apple industry.

Key words： apple;orchard;canopy density;boundary line analysis;farmers′ behavior;fruit quality

中國是蘋果生產大國，2018年中國蘋果總產量達3.924×107 t，種植面積為2.07×106 hm2，面積和產量均占世界的40%以上[1]。適宜的栽植密度、合理的群體結構和個體空間分布，是實現蘋果優質豐產的關鍵[2]。20 世紀 80 年代末 90 年代初，為促進早果豐產，90%以上的果園均采用喬砧密植栽培，由于栽植密度大、主枝數量多以及修剪方式不當等原因，絕大多數果園發生不同程度的郁閉現象[3]，影響果樹樹冠內的光照分布與光能利用水平，限制樹冠葉片的光合生產能力，導致樹體的營養生殖生長水平和生長發育狀況失衡，最終體現出果實品質和產量的下降[4-5]。前人研究結果表明，果園郁閉程度受多方面因素的影響，包括氣候因素、土壤環境因素、農戶栽培管理因素等，農戶作為主要的生產者，其自身的文化水平、接受新技術的能力、果園的栽培管理措施都影響著實際農業生產[6]。縱觀前人關于郁閉蘋果園的研究中，多數是從果樹個體（群體）結構上進行調整優化[4，7-9]，很少有研究者分析小農戶管理行為對郁閉度產生的影響。因此，通過了解農戶果園管理行為方式，探究影響果園郁閉的關鍵生產因素，對進一步促進郁閉果園改造以及提高果實品質具有重要意義。

曲周縣位于河北省太行山東麓海河平原的黑龍港流域，是中國重要的糧食生產縣，相公莊村位于曲周縣南部，于1986年開始種植蘋果，主栽品種為紅富士，果實清脆可口、汁多味美，深受消費者喜歡[10]。但當地主要以小農戶經營為主，果園管理粗放，進入盛果期后，過早形成樹冠交接，通風透光條件惡化，造成果園郁閉度過高，嚴重影響了果實品質。因此，筆者依托中國農業大學相公莊科技小院平臺，對農戶果園管理行為進行詳細調查，并跟蹤測定果園果實品質，定量化剖析農戶管理行為對果園郁閉程度的影響，為促進郁閉果園改造提供指導性管理建議。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

河北省曲周縣（114°50′22.3″～115°13′27.4″E， 36°35′43″～36°57′N），位于河北省南部、海河低平原區，海拔 40～45 m，屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，年平均溫度 13.1 ℃，年平均降雨量 556.2 mm。該區光、熱、水資源比較豐富，受季風氣候影響，冬季寒冷干燥，夏季溫暖多雨。

1.2 數據來源

于2019年7-8月期間，選擇10～20年樹齡（盛果期）果園，對相公莊村果農進行隨機抽樣“一對一”問卷調查，每個家庭作為獨立樣本進行現場調研并收回，共獲得樣本量60份。主要調查內容見表1。

1.3 郁閉度計算方法

于2019年8月初對調研的60個農戶果園跟蹤測定樹體結構，每個果園隨機選擇4棵具有代表性且生長狀況一致的果樹，對植株東西、南北冠徑和株行距使用塔尺測定記錄。用林冠投影面積與林地面積之比計算果園郁閉度 [11-12]，為方便統一計算，面積單位為hm2，計算方法如下：冠幅= （南北冠徑+東西冠徑） /2 ，單株樹冠投影面積（m2）= πr2，r為冠幅半徑，郁閉度=（單株樹冠投影面積×栽植株數）/植株總占地面積。

1.4 邊界線分析方法

邊界線（Boundary line）指在任何2個有著因果關系的變量中都有一條存在于數據體邊界上的表示群體中最佳表現的線，可從復雜的多因素中孤立出某個因素，進而分析單因素對群體發展的限制程度[13-14]。采用邊界線分析法，對小農戶生產因素對蘋果園郁閉度的影響進行模擬分析，了解其相互影響關系，最后計算每個因素對郁閉度的貢獻率，貢獻率越大，對果園郁閉度影響越大。分析計算如下[15-16]：

DP=Datt/[1+K×EXP（-R×X）]

式中， DP是在獨立變量 X 的限制下預測可達到的果園最大郁閉度，Datt 表示在調研區域內可達到的最大郁閉度，X 代表獨立的變量，K 和 R是常數。

α=（D_max-D_x）/D_max

式中，α為貢獻率，Dmax為因變量最大值，Dx為每個獨立變量的邊際線值。

1.5 果實品質測定方法

于2019年11月初對調研的60個農戶果園跟蹤果實取樣，每個果園隨機選擇4棵具有代表性且生長狀況一致的果樹，每棵果樹分別在東、西、南、北各隨機采摘1個果實，進行品質指標測定。單果質量用1/100電子天平稱量;果實縱、橫徑用數顯游標卡尺測量，計算果形指數（果實縱徑與橫徑的比值），取平均值;硬度采用 GY-3型硬度計測定;可溶性固形物含量用手持糖量（折光）儀測定;可滴定酸含量用 NaOH 中和滴定法測定;維生素 C 用 2，6-二氯靛酚藍比色法測定[17]。

使用3nh NH310 色差儀，在每個果實的陰面和陽面分別測定果實色差，以自動測量的平均值為果實色差值。其中，L* 表示光澤度，a*表示紅綠程度，b* 表示黃藍程度 [18]。

1.6 統計方法

用 Excel 2010 對數據進行統計， 用SPSS19.0 、SigmaPlot 12.5 軟件進行制圖分析，用 Duncaus法檢驗差異顯著性（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 農戶管理行為因素與蘋果園郁閉度的關系

本研究共有15個生產要素被視為與蘋果園郁閉度相關，采用邊界線方法進行分析。結果（圖1）表明，果農年齡在53歲、文化水平在6年級以下、種植年限在25年左右、樹齡為15年盛果期、修剪1～2次、不拉枝或拉枝1次、灌溉7次、氮肥養分投入740～860 kg/hm2、氮肥基追比為1.37∶1～1.41∶1、鉀肥基追比為1.64∶1～1.73∶1時，果園郁閉度最高，且隨生產要素變量增加到一定值后，又隨著變量增加而減少;種植密度、施磷量、施鉀量、磷肥基追比與果園郁閉度呈現顯著Sigmoidal 關系，種植密度在1 hm2 900株時出現“平臺”拐點，施磷量和施鉀量分別在540 kg/hm2、862 kg/hm2時出現拐點，磷肥基追比在1.04∶1時出現拐點，即果園郁閉度從最初值增加達到“平臺”拐點后保持穩定。

2.2 農戶管理行為對蘋果園郁閉度差異的貢獻率

農戶各生產要素對果園郁閉度的貢獻率分析結果如圖2所示。在農戶特征方面，對郁閉度的貢獻率順序為年齡>種植年限>文化程度，其中果農年齡對果園郁閉度的貢獻率為 12.72 %，其次是種植年限（5.33%），說明果農年齡對果園郁閉度起主要影響作用，同時隨種植年限增加，也會給予生產者一定種植管理經驗;在栽培管理方面，對郁閉度的貢獻率順序為樹齡>密度>灌溉次數>修剪次數>拉枝次數，其中樹齡貢獻率最大，為4.29%，修剪次數和拉枝次數對郁閉度影響的貢獻率分別為1.83%、1.62%;在養分投入方面，對果園郁閉度的貢獻率順序為氮肥基追比>施氮量>施鉀量>磷肥基追比>鉀肥基追比>施磷量>有機質投入量，其中有機質投入量、磷肥施用量對郁閉度的貢獻率分別為2.65%、3.05%，而氮肥基追比和氮肥施用量對果園郁閉度的貢獻率分別為3.79%、3.68%，說明氮肥施用量對于果園郁閉程度有較大影響作用。

2.3 蘋果園郁閉度與果實品質的關系

2.3.1 蘋果園郁閉度與果實品質分組

根據60個果園郁閉度情況，采用四分法劃分農戶（表2），依次為果園重度郁閉農戶（DT）、果園中度郁閉農戶（DMH）、果園輕度郁閉農戶（DM）、果園最低郁閉度農戶（DL），平均郁閉度分別為0.88、0.76、0.65、0.56，且均呈現顯著差異;在不同郁閉度果園，果實單果質量、可溶性固形物含量在DL 、DM 、DT間無顯著差異，DMH、DT果園果實光澤度（L*）顯著高于DL果園，DL 、DM果園果實紅色程度（a*）顯著高于DMH、DT果園，而果實硬度、可滴定酸和維生素C含量在不同郁閉度果園之間沒有明顯差異。

2.3.2 蘋果園郁閉度與果實品質的相關性 從表3可以看出，果園郁閉度與果實單果質量、可溶性固形物含量、光澤度（L*）、紅色程度（a*）、黃色程度（b*）均有顯著相關關系。在果實品質指標方面，果園郁閉度與果實單果質量、可溶性固形物含量均呈顯著負相關關系，即隨著郁閉度增加果實單果質量、可溶性固形物含量降低;在果實外觀著色方面，果園郁閉度與果實光澤度（L*）、黃色程度（b*）呈顯著正相關關系，即隨著郁閉度增加，果實光澤度和黃色程度增加，而果園郁閉度與果實紅色程度（a*）呈負相關關系，即隨著郁閉度增加，果實紅色程度降低，說明果園郁閉度對果實著色有顯著影響。

3 討論

3.1 農戶管理行為對果園郁閉度的影響

小農戶分散經營是中國農業主要的生產模式，農民作為農業的主體，是農業活動的主要決策者[6]。趙慶穩等[19]研究指出，農民受教育水平、兼業程度差異等都會造成農業生產管理水平的差異。本研究結果表明，隨果農年齡增加，果園郁閉度逐漸增加，但隨種植年限增長，郁閉度逐漸降低，說明種植年限增加雖然可以幫助果農積累種植管理經驗，但當果農年齡達到一定程度后，年齡會成為影響果園郁閉度的關鍵限制因素。本研究發現，隨著樹齡增加，果園郁閉度逐漸增加，這與梁海忠等[20]、馮濤等[21]的研究結果一致，但又隨樹齡持續增加而呈降低趨勢，主要原因可能是樹齡的增加雖然可以促進果樹新梢生長，促進果樹同化產物的積累，但同時樹體各營養器官也會逐漸衰老，營養生長與生殖生長不平衡，樹勢也會逐漸呈現衰弱趨勢 [22]。施肥不合理是果園普遍存在的問題，且主要表現在氮磷鉀養分投入不平衡上[23-24]。適量氮肥施用，對促進果樹短枝數量增加，保證枝、葉比例穩定起重要作用[25]，但氮肥過量施用不僅會導致果樹枝葉旺長，還會引起新梢停止生長較晚，樹冠內通風透光差，郁閉度高[26-27]。本研究發現，隨氮肥施用量增加，果園郁閉度逐漸增加，當氮肥施用量為740～860 kg/hm2時，果園郁閉程度最高，隨后郁閉度又呈現降低趨勢，這可能與逐年過量施用氮肥造成樹體養分利用效率低，影響果樹養分積累，抑制來年新生器官的形成有關[28]。

3.2 果園郁閉度對果實品質的影響

蘋果園郁閉已成為影響果實品質的關鍵因子。前人研究指出，蘋果樹冠不同部位果實著色指數、光潔指數等均表現為樹冠上部外圍較高，下部內膛較低，郁閉果園間伐后能夠顯著提高果實單果質量、可溶性固形物含量、著色面積 [8，29]。本研究結果也表明，果園郁閉度與果實單果質量、可溶性固形物含量、果實紅色程度（a*）呈顯著負相關關系，即隨郁閉度增加而降低。主要是因為郁閉果園影響了果樹光能利用效率，當果園郁閉環境得到改善以后，光輻射更加合理有效地照射在樹體冠層，作為源的葉片可以及時向果實提供碳水化合物，進而促進果實生長和品質的改善[4]。本研究也發現，隨郁閉度增加，果實a*值降低， L*和b*值增加，這與前人在阿克蘇蘋果[18]、柑桔[30]上的研究結果基本一致，可能是因為當果實紅色程度加深，果皮中花青苷含量增加，葉綠素含量降低，紅色逐漸覆蓋底色中的綠色和黃色，從而使果實表面亮度降低，色澤飽和度升高[31]。

4 結論

小農戶生產管理水平是制約郁閉果園改造的關鍵因素。本研究發現，農戶年齡、種植年限、樹齡、氮肥施用量和氮肥基追比是影響果園郁閉度的關鍵因素，果實單果質量、可溶性固形物含量、光澤度（L*）、紅色程度（a*）、黃色程度（b*）因郁閉度不同而存在差異，其中果園郁閉度對果實著色有顯著影響。因此，規范小農戶生產管理行為，對提升果實品質、推動當地蘋果產業發展具有重要意義。

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（責任編輯：張震林）

收稿日期：2020-06-10

基金項目：國家重點研發計劃項目（2016YFD0201100）

作者簡介：張俊娜（1995-），女，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向為資源利用與植物保護。（E-mail）jnzhang0105@163.com

通訊作者：王沖，（E-mail）wangchong@cau.edu.cn