福建地區不同栽培模式下百香果的產量與品質特征

劉智成,嚴良文,陳瑤瑤,歐雪婷

(1.龍巖市農業科學研究所 果蔬育種研究室,福建 龍巖 364000; 2.閩西職業技術學院 文化與旅游學院,福建 龍巖 364021)

百香果(PassifloraedulisSims.)屬于多年生藤本植物,生產上運用一年一植的栽培方式,將其作為當年栽植當年即可獲得收益的特色水果[1]。近年來,百香果產業發展迅速,在我國多個省市地區都有栽培[2],成為了地方特色水果產業之一,其相應栽培面積與栽培區域逐年擴大,但產量與品質易受到不同栽培地域的環境差異限制。生產上運用高密度栽培[3]、架式栽培[4]、設施栽培[5]等多樣化栽培技術增加百香果產量,提高果實品質[6]。張麗敏等[7]研究發現,生長期間增施高氮磷鉀肥可提高百香果產量,同時配施有機肥可提高果實品質;吳斌等[8]研究表明,采用多級修剪措施有利于百香果花期和采收期提前,且對產量和果實品質無顯著影響。田青蘭等[9]研究發現,多級結果蔓栽培模式中,一級蔓和二級蔓是主要結果枝蔓,一、二級結果蔓產量占總產量的82.4%以上,而主蔓和三級蔓產量較少,這與主蔓以營養生長為主和三級蔓抽生時間較遲有關。一級結果蔓和二級結果蔓部分開花結果形成的產量為前期產量,4—6月份高溫前坐果的果實品質為最佳[10],市場價格處于較高水平。因此,增加百香果一、二級蔓枝條數,即單位面積內結果枝條數量,對增加產量和提高經濟效益具有重要意義。

目前,生產上主要是通過增加施肥量、選擇肥料類型、修剪等措施實現百香果增產提質效果,且前人相關研究均以多級結果蔓栽培模式為基礎,這種栽培模式下,百香果大田生長時間較長,從當年3月中旬定植后,無霜條件可采收至翌年2月份。百香果定植后易受氣象因子波動的影響,如3月份定植后遇極端低溫和雨季會影響植株生長發育[11],夏季高溫影響開花坐果[12],秋冬季的早霜促使大田生產時間提前結束[13]等,導致百香果產量與品質穩定性較差,無法充分發揮百香果產量與品質應有的潛能[12,14-15]。因此,如何在有限的適宜氣候條件下,提高單位結果蔓枝條數量,依據當地氣候等環境因素,選擇合適的栽培模式,進一步提高百香果產量與果實品質,成為亟需解決的問題。

單級結果蔓栽培模式是由龍巖市農業科學研究所百香果團隊在大苗定植、平棚栽培方式的基礎上總結出的一種栽培模式。與多級結果蔓栽培模式相比,該模式保留單級結果蔓并結合高密度種植,可有效控制單位面積內結果蔓枝條數量,避免枝葉過密相互遮蔽影響開花坐果;百香果定植時間可推遲至3月下旬,6月份結束開花,9月份可結束采收并清園,使百香果大田生長時間縮短,同時可避免受春季冷害、夏季高溫、秋季霜凍等不利氣候影響;10月份可進行休耕或輪作,有利于土壤良性發展。采用單級結果蔓栽培模式種植百香果,減少季節性氣候因子對百香果生長、開花、結果的影響的相關研究還未見報道。本研究以紫果類主栽品種臺農1號百香果和黃果類品種芭樂味百香果為材料,于2020—2021年進行大田種植,比較多級結果蔓栽培模式和單級結果蔓栽培模式下百香果大田生長所需時間、產量、品質,并分析花蕾期、果實成熟期、產量和品質相關指標的穩定性,以及栽培模式、品種類型互作關系的顯著性,同時運用Spearman相關性分析探討果實品質指標之間及其與果實成熟期內溫度、光照等的相關性,旨在為百香果優質高效栽培生產提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

本試驗種植園區位于福建省龍巖市新羅區小池鎮卓洋村,海拔473.20 m,于2020—2021年進行百香果大田生產試驗,定植后試驗點主要氣溫、日照時數與降水量見表1。開始坐果至采收結束期間溫度、光照情況見表2,其中土壤水分蒸發量均高于1 500 mm,采用膜下滴灌方式進行滴灌補水;種植畦土壤翻耕前0～30 cm土層主要理化特性見表3,土壤和環境因素較適宜百香果生長。

表1 百香果田間生長期間的溫度和降雨量

表2 百香果開始坐果至采收結束的溫度、光照

表3 種植畦土壤翻耕前0～30 cm土壤理化特性

以2019年鄰近高產田塊生產中氮磷鉀肥施用量為試驗100%施用量,其中,氮肥以尿素(純氮46%)為主,全年施用量為240 kg·hm-2,氮磷鉀肥按質量比N∶P2O5∶K=2∶1∶1.5施用,20%氮肥和全部磷鉀肥作基肥在定植前隨土壤翻耕起畦一次性施入,80%氮肥作為追肥。定植后每隔7～10 d進行滴灌補水和施肥。

1.2 材料與栽培模式

試驗采用裂區設計,主區為多級結果蔓栽培模式和單級結果蔓栽培模式,裂區為品種,選取生產上紫果類主栽品種臺農1號和黃果類品種芭樂味,分別于2020年、2021年開展大田生產試驗,其中百香果種苗采用扦插定植苗,定植苗高約為0.80 m。栽培模式為：1)多級結果蔓栽培模式,百香果種苗定植后,去除棚下主蔓側芽,當主蔓生長至棚架(棚架高度為1.80 m,下同)后,從主蔓開始依次萌發出次級蔓,以一級蔓、二級蔓和三級蔓作為主要結果蔓,人為牽引一級蔓向四周方向生長,其余次級蔓任意生長;2)單級結果蔓栽培模式,百香果種苗定植后,立即將定植苗修剪保留至離畦面0.30 m高,促使修剪后的主蔓側芽萌發,并選取、培養一條健壯的一級蔓作為結果蔓,當結果蔓生長至棚架后,沿水平向鄰畦方向牽引至2.00 m后摘心打頂(分別于2020年6月19日、2021年6月23日摘心打頂),期間去除結果蔓側芽。

百香果定植時間為2020年3月25日和2021年3月25日,每個處理設置3個重復小區,每個小區面積為100 m2,每個小區隨機選取18株百香果植株作為標記觀察植株。為合理控制結果枝條數量,避免后期因枝條數量驟增和枝條交叉重疊而影響產量和果實品質,同時避免因枝條數量稀疏而達不到常規產量,根據百香果新梢生長伴隨花蕾形成的生長特性[8,11],在多級結果蔓栽培模式中將臺農1號和芭樂味種植密度分別設置為1 800株·hm-2和3 300株·hm-2,在單級結果蔓栽培模式中2個品種的種植密度均設置為15 000株·hm-2。

1.3 指標測定

1.3.1 百香果大田生長時間

百香果種苗定植后,于4月份開始跟蹤、觀察記載現蕾期、始花期、始果期、始收期、采收結束期。為避免多級結果蔓栽培模式在生長后期因結果枝條數量多,枝葉交叉重疊,不利于花蕾與果實統計工作,于每月15日標記當日小區內植株花蕾數并跟蹤記載至果實成熟采摘,統計出標記的花蕾數、開花數和結果數,計算出每月花蕾期、果實發育成熟期、成花率和坐果率。

單個花蕾生長至5 mm時作為統計或標記對象,當5%植株出現花蕾即為現蕾期。從花蕾出現后至花朵完全盛開所需時間為花蕾期。成花率為小區內標記花蕾發育而成的花朵總數占標記花蕾總數的百分比。當果實80%表面轉色(紅色或黃色)時即為果實成熟,從花朵坐果后(花謝后第3天)至果實成熟采摘所需時間為果實發育成熟期。坐果率為小區內標記花朵成功坐果總數占標記花朵總數的百分比。分別把5%植株出現開花、坐果、果實成熟統計為始花期、始果期、始收期。因最低溫度連續3 d低于5 ℃,多級結果蔓栽培模式于2020年11月15日和2021年11月18日結束開花結果相關指標統計工作;單級結果蔓栽培模式于2020年6月19日和2021年6月23日摘心打頂后,結果枝蔓結束生長,開花相關指標統計工作也相應結束,于2020年9月18日和2021年9月22日最后一個果實成熟后,結果和采收相關指標統計工作也相應結束。

1.3.2 產量相關指標

果實成熟采摘后稱重。統計單株結果數、平均單果重、中大果數(單果重≥65 g為中大果)。采收結束后,統計總果數、中大果數、小區實收產量,單位面積(100 m2)內結果枝條總數量、有效結果枝條總長,計算中大果比率、單株產量和總產量。有效結果枝條長度為結果枝條第一個果實至最后一個成熟采收果實位置的長度,有效結果枝條總長為每個結果枝條長度總和。以上指標均按主蔓、一級蔓、二級蔓、三級蔓進行分類觀察、統計。

1.3.3 果實品質指標

由于百香果轉色成熟時間不一致,導致每批次采收的成熟果實數量相差較大,為全面分析果實品質與氣象因子的相關性,每次采收時選取同批次成熟果實18個,分別稱出單果重、果皮重和果汁重,計算可食率;同時測定百香果的可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量和糖酸比。可溶性固形物含量測定參考NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定折射儀法》,總糖含量測定方法參考GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》,總酸含量測定參考GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》,糖酸比為總糖與總酸的比值。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2007軟件整理,用SPSS17.0軟件進行方差分析、多重比較和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 兩種栽培模式下百香果生長、開花和結果相關指標特征

從表4可以看出,2020年,與多級結果蔓栽培模式相比,采用單級結果蔓栽培模式的臺農1號和芭樂味現蕾期分別推遲12 d和8 d,始花期分別推遲10 d和3 d;2021年,與多級結果蔓栽培模式相比,采用單級結果蔓栽培模式的臺農1號和芭樂味現蕾期分別推遲10 d和9 d,始花期分別推遲9 d和5 d。2020年,臺農1號和芭樂味在單級結果蔓栽培模式下生長所需時間分別為164 d和177 d,最后一個果實采收結束期比多級結果蔓栽培模式分別提早71 d和58 d;2021年,臺農1號和芭樂味在單級結果蔓栽培模式下生長所需時間分別為169 d和187 d,最后一個果實采收結束期比多級結果蔓栽培模式分別提早69 d和51 d。綜上可知,單級結果蔓栽培模式可縮短百香果的大田生產時間。

表4 百香果開花、坐果和采收時間

從表5可以看出,在單級結果蔓栽培模式下,臺農1號和芭樂味的花蕾期、成花率和坐果率均高于多級結果蔓栽培模式,2個百香果品種果實發育成熟期均短于多級結果蔓栽培模式。多級結果蔓栽培模式下花蕾期、成花率、果實發育成熟期和坐果率的變異系數均高于單級結果蔓栽培模式,說明單級結果蔓栽培模式下這些指標更穩定。

2.2 兩種栽培模式下百香果的產量及其構成

由表6可知,2021年,臺農1號單株產量在多級結果蔓栽培模式下最大,為20.15 kg;2020年,芭樂味單株產量在單級結果蔓栽培模式下最小,為1.36 kg。2種栽培模式下,臺農1號單株產量均顯著高于芭樂味,且臺農1號和芭樂味的單株產量在多級結果蔓栽培模式下均高于單級結果蔓栽培模式。從2種栽培模式平均值看,多級結果蔓栽培模式下單株產量由主蔓產量、一級蔓產量、二級蔓產量和三級蔓產量組成,各級蔓產量在單株產量中占比分別為5.60%～5.86%、23.91%～24.33%、59.77%～59.85%和10.15%～10.38%,而單級結果蔓栽培模式下單株產量全部由一級蔓產量組成。

表6 百香果單株產量和各級蔓產量

由表7可知,除結果枝條總數外,臺農1號實收總產量與產量構成因素在2種栽培模式下均顯著高于芭樂味,芭樂味在單級結果蔓栽培模式下實收總產量比多級結果蔓栽培模式提高10.12%～24.51%。與單級結果蔓栽培模式相比,臺農1號結果枝條總數和單株結果數在多級結果蔓栽培模式下分別增加91.31%～91.69%和806.01%～861.57%,而平均單果重、中大果比率分別減少8.42%～13.14%和20.00%～20.26%;芭樂味結果枝條總數和單株結果數在多級結果蔓栽培模式下分別增加151.67%～152.26%和541.18%～612.50%,而平均單果重、中大果比率分別減少25.46%%～27.10%和22.14%～22.39%。從2種栽培模式平均值看,單級結果蔓栽培模式下實收總產量均顯著高于多級結果蔓,增加5.06%～8.19%。在實收總產量構成因素中,單級結果蔓栽培模式下結果枝條總數顯著少于多級結果蔓栽培模式,單果重和中大果比率均顯著大于多級結果蔓栽培模式,同一年度中有效結果枝條總長在2種栽培模式下無顯著差異。因此,在實收總產量與產量構成因素中,單株產量與單株結果數在單級結果蔓栽培模式下顯著少于多級結果蔓栽培模式,但單級結果蔓栽培模式有利于提高單果重和中大果比率,而且能夠通過適當提高種植密度,保持單位面積內有效結果蔓總長,從而達到增加產量的目的。

表7 百香果實收總產量及其主要構成因素

2.3 兩種栽培模式下百香果的品質特征

從表8可知,同一品種百香果在多級結果蔓栽培模式下果實中總酸含量高于單級結果蔓栽培模式,且在單級結果蔓栽培模式下,除可食率和總酸含量外,其余果實品質指標值均高于多級結果蔓栽培模式。從果實可食率看,臺農1號的可食率在2020年單級結果蔓栽培模式下最大,為53.26%,而芭樂味在2021年多級結果蔓栽培模式下可食率最低,為48.65%。從2年的糖酸比看,芭樂味在單級結果蔓栽培模式下糖酸比較高,臺農1號糖酸比在多級結果蔓栽培模式下較低。從2種栽培模式的平均值來看,單級結果蔓栽培模式下可食率和糖酸比均顯著高于多級結果蔓栽培模式。

表8 百香果果實主要品質指標

變異系數(表9)結果表明,除可溶性固形物含量外,單級結果蔓栽培模式下其他果實品質指標的變異系數均小于多級結果蔓栽培模式,各指標穩定性較好。

表9 百香果品質指標變異系數

2.4 百香果產量和果實品質在兩種栽培模式間的方差

方差分析結果(表10)表明,百香果產量與果實品質在栽培模式和品種類型兩者間均達到極顯著差異;其中單株產量、實收總產量在栽培模式、品種類型,以及栽培模式與品種類型兩者互作間均存在極顯著性差異,可溶性固形物含量在栽培模式、品種類型間存在顯著差異,但在栽培模式與品種類型兩者互作間無顯著差異,這可能與果實品質測定時取樣數較少,且每批次成熟果實數量有限有關;總糖含量、總酸含量和糖酸比在栽培模式、品種類型,以及栽培模式與品種類型兩者互作間存在極顯著差異。可見,栽培模式和品種類型均可顯著影響百香果產量和品質及相關指標。

表10 不同栽培模式下百香果產量與果實品質的方差分析(F值)

2.5 Spearman相關性分析

果實品質指標的相關性分析結果(表11)表明：果皮重與果汁量、可溶性固形物含量、總糖含量、糖酸比呈極顯著正相關,與可食率、總酸含量呈極顯著負相關;果汁量與可食率、可溶性固形物含量、總糖含量、糖酸比呈極顯著正相關,與總酸含量呈極顯著負相關;可食率與可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量、糖酸比無顯著性相關關系;可溶性固形物含量與總糖含量、糖酸比呈極顯著正相關,與總酸含量呈極顯著負相關;總糖含量與總酸含量呈極顯著負相關,與糖酸比呈極顯著正相關;總酸與糖酸比呈極顯著負相關。

表11 百香果品質相關指標間Spearman相關性分析

果實品質指標與溫度、光照的相關性分析結果(表12)表明,日平均最高氣溫、日平均最低氣溫、日平均氣溫均與果皮重、果汁量、可溶性固形物含量、總糖含量、糖酸比存在極顯著正相關性,均與總酸含量存在極顯著負相關性,日平均最高氣溫、日平均氣溫均與可食率存在顯著正相關性;日平均溫差與果皮重、果汁量存在極顯著負相關性,與可食率、可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量、糖酸比無顯著相關關系;日平均日照時數與果皮重、果汁量、可溶性固形物含量、總糖含量、糖酸比存在極顯著正相關性,與可食率無顯著性相關關系,與總酸含量存在極顯著負相關關系。

表12 百香果果實品質與果實成熟過程溫度、光照相關因子的相關系數

3 討論

3.1 不同栽培模式下百香果的開花、結果和采收時間

修剪作為果樹整形、促花等常用措施之一[16-17],其可以打破枝條的頂端優勢[18],降低地上部氮素水平,促使植株由營養生長向生殖生長轉換;但修剪可使植株受到逆境脅迫,出現暫時性生長滯緩現象[19],還可以調整植株內源激素的應激反應,誘導側芽萌發,以恢復植株長勢。本研究中,與多級結果蔓栽培模式相比,單級結果蔓栽培模式下修剪使定植苗生長出現暫時性滯緩,待側芽萌發形成結果蔓后,其相應現蕾期、始花期和始果期均推遲。有研究發現,修剪能使花和果實生長發育過程中碳水化合物和氮營養關系發生變化[20],可誘導番荔枝成花過程中成花基因FY和AP2表達,從而誘導成花[21]。本研究中,單級結果蔓栽培模式下花蕾期延長、果實發育成熟期縮短,成花率和坐果率提高,這可能是修剪措施平衡了植株營養生長與生殖生長的關系,促使碳水化物向生殖生長器官如花蕾運轉與積累,當花蕾中可溶性糖、淀粉等碳營養物質累積到一定量,促使花蕾發育并形成花朵,然后盛開和坐果,從而提高成花率[22-23]和坐果率[24]。單級結果蔓栽培模式下花和果實發育中的碳、氮含量,以及碳氮比還有待進一步研究。總體上,單級結果蔓栽培模式結合修剪措施可提高成花率和坐果率,能發揮百香果的增產潛力;但由于定植苗修剪短截后高度僅為0.30 m,管理中應注意避免極端低溫等因素脅迫,在實際生產上可適當推遲定植時間。

百香果最適開花結果溫度為18～22 ℃[25],但由于百香果花蕾隨新梢萌發生長而分化形成[26],其大田生長時間較長,從4月份開始現蕾至霜凍前,均有花或果生長、發育和成熟,各生長期所處的溫光等氣象條件范圍均較廣[14,27],開花和坐果受氣象因子影響較大。蘭雅萍等[12]研究表明,西番蓮開花期持續高溫會導致坐果率下降。林曉君等[25]研究表明,各生長期內降水量、氣溫、有效積溫和日照時數等氣象因子均能影響百香果生長、開花和結果。百香果4月份進入現蕾期后,開花、結果易受夏季高溫等氣象因子影響。本試驗中,多級結果蔓栽培模式和單級結果蔓栽培模式下百香果大田生長時間分別為235～238 d和164～187 d,植株生長持續時間較長,相應的花蕾期、成花率、果實發育成熟期和坐果率的變異系數變化較大,其中,單級結果蔓栽培模式下的花蕾期、成花率、果實發育成熟期和坐果率變異系數均低于多級結果蔓栽培模式。因此,采用單級結果蔓栽培模式可以縮短百香果在大田的生長時間,同時可避開夏季高溫,并充分利用有限的適宜溫光條件,尤其是在4～6月份福建中、低海拔地區種植百香果,可提高開花、結果的穩定性。

3.2 不同栽培模式下百香果產量特征

陸艷琴等[28]在百色市石山地區引種不同百香果品種,結果顯示,臺農1號百香果的田間綜合性狀最好,產量高、果實品質佳。倪秋涼[6]研究發現,不同架式栽培下百香果產量存在極顯著差異。葉金巧等[29]研究發現,合理密植有利于植株枝蔓合理分布,降低發病率,提高中大果比例與結果數。本研究表明,栽培模式和品種均顯著影響百香果產量與品質,單級結果蔓栽培模式下提高種植密度,可以增加結果枝條數,是提高產量的原因,這與杜麗君等[10]采用增加單位面積結果枝條數提高產量的效果類似。在單級結果蔓栽培模式下栽培密度對百香果產量和品質的影響還有待進一步研究。

臺農1號實收總產量在2種栽培模式下差異不明顯,但在單級結果蔓栽培模式下大田生產時間可于9月份結束,且由于百香果前期價格較高,其獲得的經濟效益較佳。芭樂味實收總產量在單級結果蔓栽培模式下顯著高于多級結果蔓栽培模式,在同一年份同一栽培模式下,臺農1號實收總產量均高于芭樂味。

在百香果單株產量構成中,結果蔓是形成產量的重要因子[9,30]。寸待澤等[31]研究發現,不同季節結果蔓上的果實單果重、中大果比例存在一定差異。本研究中,在多級結果蔓栽培模式下,百香果單株產量由主蔓、一級蔓、二級蔓和三級蔓等各級蔓產量組成,一級蔓和二級蔓在單株產量組成占比中起主導地位,這一結果與田青蘭等[9]的研究結果一致。在單級結果蔓栽培模式下,由于主蔓定植后進行修剪短截,且一級蔓側芽全部剪除,其單株產量全部由一級蔓產量組成,單株產量不受限于各級蔓產量和結果蔓抽生時間的影響,可為百香果精品果生產提供技術支撐。單級結果蔓栽培模式的缺點是單株產量較低,且產量構成較為單一,生產上需提高種植密度以獲得高產,造成種苗成本相應增加,加大了前期投入成本,不利于規模化生產。

3.3 不同栽培模式下百香果的品質特征

臺農1號百香果在2種栽培模式下的可食率、總酸含量比芭樂味高,而可溶性固形物含量、總糖含量和糖酸比低于芭樂味,這與百香果品種有關[32]。百香果果實品質在單級結果蔓栽培模式下優于多級結果蔓栽培模式;在多級結果蔓栽培模式下百香果果實品質變異系數大于單級結果蔓栽培模式,穩定較差,這與百香果花果重疊生長中營養物質平衡特性,以及百香果果實發育至成熟受季節、氣候等環境條件的影響有關[33]。張朝坤等[34]研究發現,夏秋季節成熟的百香果果實較大、可溶性固形物含量較高,冬春季節成熟的百香果果實較小,可溶性固形物含量較低。本研究中,2020年與2021年同期月份中,果實品質與果實成熟期溫度、光照存在顯著或極顯著的相關性。可見,果實品質差異除與品種有關外,還與果實發育至成熟期內溫度、光照等氣象因子有關。

4 結論

百香果定植后易受天氣因素影響,從而影響植株生長、開花、結果,導致產量與品質出現差異。百香果大田生產中建議選擇單級結果蔓栽培模式,提高開花、結果等主要農藝性狀,從而實現百香果產量與品質的穩定提升。