不同栽植密度库尔勒香梨冠层光合有效辐射变化规律研究

牛莹莹,廖 康,赵世荣,庞洪翔,徐桂香,江振斌,牛真真

(1.新疆农业大学/新疆特色果树研究中心，乌鲁木齐　830052；2.新疆哈密地区林业局，新疆哈密　839000)



不同栽植密度库尔勒香梨冠层光合有效辐射变化规律研究

牛莹莹1,廖 康1,赵世荣1,庞洪翔1,徐桂香1,江振斌1,牛真真2

(1.新疆农业大学/新疆特色果树研究中心，乌鲁木齐830052；2.新疆哈密地区林业局，新疆哈密839000)

摘要：【目的】了解库尔勒香梨栽植密度与冠层内光合有效辐射(PAR)的关系，为库尔勒香梨丰产优质栽培提供理论依据。【方法】采用HOBO ware Pro便携式小型自动气象站及SUNSCAN冠层分析仪,对6种不同栽植密度库尔勒香梨冠层内PAR及叶面积指数(LAI)进行测定。【结果】不同栽植密度下，冠层不同方向、不同高度相对PAR存在较大差异。冠层各方位受光强弱在1 d中均呈现规律变化，即在08:00～12:00以冠层东侧、南侧、北侧受光为主；11:00～17:00以冠层西部受光为主；树冠中部1 d中受光最弱且均匀。不同栽植密度条件下库尔勒香梨冠层内平均PAR呈“先升高后下降”变化趋势；4.0 m×6.0 m冠层内平均相对PAR最高，2.5 m×7.0 m冠层内平均相对PAR最低。【结论】相同株距或行距下，冠幅越大，库尔勒香梨叶面积指数(LAI)越大。库尔勒香梨冠层PAR及LAI与栽植密度、冠幅、冠层方位、冠层高度等有关。

关键词：库尔勒香梨；冠层；光合有效辐射；叶面积指数

0引 言

【研究意义】库尔勒香梨是新疆特色果树之一，主产于新疆库尔勒、阿克苏等地。目前，各产区存在栽植密度及冠层结构多样等现象，部分梨园冠层光照分布不均，对产量品质造成影响。适宜的栽植密度及合理的冠层结构是实现优质丰产的关键[1]，因此，探讨栽植密度对库尔勒香梨冠层不同部位受光特性的影响，对于选择合理的栽植密度及高产优质具有重要意义。【前人研究进展】马媛[2]、王玉蓉等[3]研究表明，不同栽植密度杏树冠层上部透光率较高，冠层内的平均光合有效辐射(Photosynthetic available radiation，PAR)呈现明显的“单峰”日变化规律。于年文等[4]指出，随着栽植密度的加大，苹果冠层内相对光合有效辐射降低，冠层内无效光区增加，果实品质下降。【本研究切入点】前人对不同栽植密度库尔勒香梨冠层光合有效辐射分布及变化规律的研究较少[5]。研究对不同栽植密度成龄库尔勒香梨树冠层叶面积指数(Leaf area index，LAI)及不同部位PAR分布与日变化进行测定分析，探明其差异。【拟解决的关键问题】掌握不同栽植密度库尔勒香梨冠层内LAI及PAR变化规律，为确定库尔勒香梨合理栽植密度，提高库尔勒香梨产量品质提供理论依据。

1材料与方法

1.1材 料

试验地设在新疆巴音郭楞蒙古自治州沙依东园艺场(41°43'55″N，86°02′10″E)，地处塔克拉玛干大沙漠北缘，天山支脉贺北南麓的孔雀河畔，日光充足，昼夜温差大，全年日照时间2 909.2 h，年有效积温4 300℃，无霜期190 d以上，属典型温带大陆性干旱荒漠气候[6]，适宜梨等多种水果的生长。

试验在该场主要生产区共选取6个不同栽植密度香梨园，栽植密度有：2.5 m×7.0 m、3.0 m×5.0 m、4.0 m×6.0 m、5.0 m×6.0 m、5.0 m×8.0 m、6.0 m×7.0 m。这些梨园分布于该场的一队、三队、四队及开发区。试验香梨树砧木为杜梨，果园土壤管理采取清耕法，栽培管理条件基本一致。

试验园库尔勒香梨树龄为20～50 a，树形为疏散分层形，树势中庸，树体健康，开花结果正常，冠层结构完整，整形修剪及其它果园管理良好。列出树体基本情况。表1

表1树体基本状况
Table 1 The basic growth conditions of the test tree

株行距Plantingandrowspacing(m×m)树高HeightofTree(m)干高HeightofTrunk(cm)干径Trunkdiameter(cm)冠幅Canopydiameter(m)2.5×7.05.19abA51.33aA32.01bcB5.08bAB3.0×5.04.59bA37.67bA27.18cB4.48bB4.0×6.04.90abA55.33aA33.99bcB4.89bAB5.0×6.05.72aA58.33aA36.15bB6.61aA5.0×8.05.14abA41.00aA28.60bcB5.35bAB6.0×7.05.20abA67.33aA47.88aA5.24bAB

注：同列内不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下同

Note: Different small letters in the same column meant significant different at 0.05 level, Different capital letters in the same column meant the different was extremely significant at 0.01 level，the same as below

1.2方 法

试验于2015年7月进行，7月为香梨叶幕形成的稳定时期。选择晴朗无风的天气，在每个不同栽植密度梨园随机选取3株标准样树，且样树周边植株的树形完整。采用HOBO ware Pro便携式小型自动气象站分别在冠层上部(距地面3.0 m)、下部(距地面1.5 m)两个高度的东、西、南、北、中5个方位及香梨园外部无枝叶部位(对照)共11个位置，记录08:00至20:00各个时段的PAR，所测各时段PAR与对照的比值为相对光合有效辐射。同时，采用SUNSCAN冠层分析仪测量LAI，测点的选择遵循所在方向线上均匀分布的原则[2]，测定的范围为冠层中部，水平尺度沿冠幅所占空间包括由东至西、由北至南两个方向。

1.3数据统计

试验数据采用Excel2007及SPSS22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1不同栽植密度冠层相对光合有效辐射分布

2.1.1冠层不同方向相对光合有效辐射分布

6种栽植密度梨园中，不同方向冠层相对PAR存在较大差异。中部相对PAR最低，5.0 m×8.0 m中部仅为9.4%。2.5 m×7.0 m东侧相对PAR最高，与4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m间存在显著差异；但其株间距最小，南、北侧相对PAR较低，果园总体相对PAR较低。4.0 m×6.0 m冠层西侧相对PAR最大，为65.2%，且与6.0 m×7.0 m差异极显著；其各方向相对PAR处于较高水平，果园总体相对PAR最高。图1

2.1.2 冠层不同高度相对光合有效辐射分布

研究表明，6个密度香梨园冠层上部相对PAR高于下部相对PAR，且冠层上部差异大于下部。4.0 m×6.0 m 冠层上部相对PAR与5.0 m×8.0 m 冠层上部相对PAR存在显著差异，4.0 m×6.0 m冠层上、下部相对PAR最高，上部为47.3%，下部为35.7%；5.0 m×8.0 m 冠层上、下部相对PAR最低，上部为29.6%，下部为27.0%。图2

图1 不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同方位相对光合有效辐射
Fig.1 The Korla fragrant pear canopy’s relative PAR of different positions in different planting densities

图2不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同高度相对光合有效辐射
Fig.2 The Korla fragrant pear canopy’ s relative PAR of different heights in different planting densities

2.2不同栽植密度冠层相对光合有效辐射日变化

2.2.1冠层不同方向相对光合有效辐射日变化

研究表明，08:00～18:00，各密度梨园东侧相对光合有效辐射日变化大体呈“单峰”曲线，且有3个栽植密度冠层东侧相对光合有效辐射在09:00下降，随后上升。不同栽植密度香梨冠层各方向PAR在1 d中各个时段存在显著差异。6.0 m×7.0 m于10:00即出现第一个峰值，第二个峰值出现于14:00。3.0 m×5.0 m及4.0 m×6.0 m于11:00出现峰值，2.5 m×7.0 m于13:00出现峰值，5.0 m×6.0 m 及5.0 m×8.0 m均于14:00出现峰值，各峰值存在显著差异。

08:00～14:00，4.0 m×6.0 m冠层西侧相对PAR显著大于其它密度。除6.0 m×7.0 m外，其它5个香梨园冠层西侧相对光合有效辐射均于09:00下降，随后上升；相对光合有效辐射峰值集中出现于12:00～16:00；4.0 m×6.0 m第一个高峰出现于10:00，第二个高峰出现于14:00，且第一个高峰远远大于第二个。

南侧相对光合有效辐射日变化大致呈“双峰”曲线，除5.0 m×8.0 m及6.0 m×7.0 m外，其它4个香梨园冠层南侧相对光合有效辐射均于09:00出现下降。09:00～10:00，6.0 m×7.0 m冠层南侧相对PAR显著大于其它密度，且与5.0 m×6.0 m差异极显著。4.0 m×6.0 m及5.0 m×8.0 m北侧相对光合有效辐射于10:00出现首个高峰，5.0 m×6.0 m 及6.0 m×7.0 m首个高峰出现于11:00。10:00、16:00，4.0 m×6.0 m冠层北侧相对PAR最大，且与其它密度存在极显著差异。中部相对PAR日变化较平缓，08:00、12:00、15:00、16:00差异不显著。09:00～11:00、13:00，4.0 m×6.0 m冠层中部相对PAR显著大于其它密度。图3

注：a～e分别为不同栽植密度库尔勒香梨冠层东、西、南、北、中5方位相对光合有效辐射日变化

Note: a～e respectively the East,West,South, North and Middle of Korla Fragrant Pear canopy' s diurnal relative PAR changes in different planting densities

图3不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同方位相对光合有效辐射日变化
Fig.3 The Korla fragrant pear canopy’ s diurnal relative PAR changes of different positions in different planting densities

2.2.2冠层不同高度相对光合有效辐射日变化

不同栽植密度香梨园冠层上、下部相对PAR变化趋势大致相同，各时间段相对PAR存在差异。除4.0 m×6.0 m、5.0 m×8.0 m及6.0 m×7.0 m外，其余栽植密度冠层上部相对PAR均于09:00下降，随后缓慢上升。4.0 m×6.0 m及6.0 m×7.0 m冠层上部相对PAR峰值出现最早，即10:00，4.0 m×6.0 m峰值显著大于其它密度，达到86.1%；2.5 m×7.0 m 、3.0 m×5.0 m及5.0 m×8.0 m相对PAR第一个峰值出现于13:00，但此时间段峰值属4.0 m×6.0 m最大。

4.0 m×6.0 m冠层下部相对PAR峰值出现于10:00，峰值显著大于其它密度，为68.5%，其它密度首个高峰集中出现于12:00～15:00。5.0 m×6.0 m冠层下部相对PAR第二个峰值出现于17:00，仅为30.5%。2.5 m×7.0 m冠层上、下部相对PAR均于13:00出现峰值，4.0 m×6.0 m 冠层上、下部相对PAR均于10:00出现峰值，5.0 m×6.0 m 冠层上、下部相对PAR峰值出现时间也一致，峰值间存在差异。4.0 m×6.0 m香梨冠层不同方位PAR变化不大，冠层内光照分布较均匀。图4

注：A为冠层上部相对光合有效辐射日变化，B为冠层下部相对光合有效辐射日变化

Note: A was the diurnal relative PAR changes in the upper part of Korla Fragrant Pear canopy ,B was the diurnal relative PAR changes in the lower part of Korla Fragrant Pear canopy

图4不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同高度相对光合有效辐射日变化
Fig.4The Korla fragrant pear canopy’ s diurnal relative PAR changes of different heights in different planting densities

2.3不同栽植密度冠层内平均相对光合有效辐射日变化

研究表明，不同栽植密度冠层实际PAR日变化大致呈“单峰”曲线，PAR峰值出现于12:00～14:00，且集中于14:00。08:00～11:00、18:00～20:00，各密度实际PAR存在显著差异，其它时间段差异不大。3.0 m×5.0 m峰值最大，为1 524.5 μmol/(m2·s)；2.5 m×7.0 m及6.0 m×7.0 m出现两个峰值，2.5 m×7.0 m峰值分别出现于14:00、16:00，6.0 m×7.0 m峰值分别出现于12:00、16:00。

不同栽植密度冠层实际PAR值有所不同，其所对应的平均相对PAR也不尽相同，各时间段平均相对PAR存在显著差异。各密度平均相对PAR日变化可知，4.0 m×6.0 m相对PAR峰值出现于10:00，出现时间最早，且峰值显著高于其它密度；3.0 m×5.0 m 及5.0 m×6.0 m峰值出现于14:00，出现时间最晚；6.0 m×7.0 m峰值分别出现于11:00、14:00。可见，平均相对PAR峰值与PAR峰值出现时间基本一致。图5

图5不同栽植密度库尔勒香梨光合有效辐射日变化
Fig.5The diurnal PAR changes of Korla fragrant pear canopy in different planting densities

2.4 不同栽植密度冠层不同方位LAI比较

研究表明，同种栽植密度下，冠层不同方位LAI也不相同。6.0 m×7.0 m冠层南北及中部LAI最大，且均超过3.5；5.0 m×6.0 m冠层东西LAI最大，为3.4；3.0 m×5.0 m冠层东西方向LAI最小，仅为1.5。5.0 m×6.0 m及6.0 m×7.0 m各方位LAI均超过3.0。

5.0 m×6.0 m与5.0 m×8.0 m株距相同，各方位LAI均随冠幅的增大而增大；2.5 m×7.0 m与6.0 m×7.0 m行距相同，4.0 m×6.0 m与5.0 m×6.0 m行距相同，各方位LAI随冠幅的增大而增大。因此，相同株距或行距下，LAI随冠幅的增大而增大。图6

图6不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同方位叶面积指数比较
Fig.6Comparisons of the LAI in the different positions of Korla fragrant pear canopy in different planting densities

2.5果实产量及可溶性固形物含量

不同栽植密度库尔勒香梨产量及可溶性固形物存在显著差异。5.0 m×6.0 m单果质量最大，而产量却处于较低水平，为2 173.06 kg/667m2。4.0 m×6.0 m果个数最多，产量较高，达2 909.18 kg/667m2。2.5 m×7.0 m产量虽最高，但可溶性固形物处于较低水平。表2

表2不同栽植密度库尔勒香梨产量及品质差异
Table 2 Fruit yield and quality of different planting density orchard of Korla fragrant Pear

株行距Inter-plantandinter-rowspacing(m×m)单果质量Fruitweight(g)果个数FruitNumber(个)产量Yield(kg/667m2)可溶性固形物Solublesolids(%)2.5×7.0133.6bcB703.8bcBC3561.97aA12.8bBC3.0×5.0140.5abAB440.2dC2762.08bcAB13.2aA4.0×6.0124.7cdBC837.2bB2909.18abAB12.6bCD5.0×6.0151.2aA648.2bcBC2173.06cB13.1aAB5.0×8.0117.3dC1106.0aA2167.11cB13.2aAB6.0×7.0139.2bAB507.3cdC1123.21dC12.3cD

3讨 论

冠层内光照分布状况与冠层大小、形状，枝叶数量及不同枝类的空间分布有密切关系，并直接影响叶片光合作用、花芽形成、果实发育及果实品质[7、8]。

不同栽植密度库尔勒香梨冠层不同方位相对PAR分布有较大差异。在水平方向上，西侧、南侧及北侧相对PAR较大，中部最低。垂直方向上，6个香梨园冠层上部相对PAR均大于下部。总体来讲，PAR值由树冠外围向树干内膛呈现递减趋势，由冠层下部到冠层上部递增，这与晁海[9]、刘娟[10]、张强[11]、梅闯等[12]有关冠层各部位PAR的研究结果相同。不同栽植密度库尔勒香梨不同方位相对PAR日变化差异较大。各密度香梨园东侧、西侧及南侧相对PAR基本于09:00出现下降，随后上升。各时间段冠层受光部位不同，各方位相对PAR峰值出现时间也不相同。2.5 m×7.0 m冠层上、下部相对PAR均于13:00出现首个峰值，16:00出现第二个峰值；由于行距较大，枝叶遮挡不严重，LAI值较为合理，在此时间段，该果园冠层上部受光良好。

不同栽植密度库尔勒香梨实际PAR日变化呈“低-高-低”变化曲线，且其峰值差异明显，说明栽植密度对梨园PAR有很大影响，从而影响果实产量及品质。2.5 m×7.0 m及5.0 m×8.0 m PAR明显低于其它栽植密度，这可能与这两个密度库尔勒香梨冠幅大、枝叶相互遮挡、通风透光差有关。薄翠萍等[13]研究证明，轮台白杏叶幕内相对PAR上午逐渐增强，14:00左右达到高峰，随后开始下降。实验中，不同栽植密度库尔勒香梨平均相对PAR峰值集中出现于13:00～14:00，与其研究结果相似。LAI会因栽植密度、栽培管理技术及环境条件等因素影响树体叶片分布，从而影响光在冠层内的传递，使树体受光差异很大[9]。除5.0 m×6.0 m外，其余香梨园均为株间LAI大于行间LAI。6.0 m×7.0 m株行距较大，LAI较高，受光状况较差，产量及品质也较差。

果园内不同方位的光能分布与冠层结构密切相关，行间距在一定程度上也影响了不同方位的光能分布[14]。通过合理的整形修剪会改变枝叶的数量及分布，形成良好的冠层空间格局，从而利于光照的分布。因此，确定合理栽植密度及冠层结构可提高库尔勒香梨冠层内光的合理分布，从而提高果实产量及品质。研究认为，4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m梨园冠层各方位PAR变化差异小、LAI较合理，冠层各方位受光均匀，冠层结构较合理。

4 结 论

不同栽植密度条件下，库尔勒香梨冠层西侧、南侧及北侧相对光合有效辐射较强，冠层上、下部相对光合有效辐射差异不大。

冠层各方位受光强弱在1 d中呈现规律变化，东侧08:00～15:00受光较强，西侧为11:00～17:00，南侧为08:00～18:00，北侧为08:00～12:00及15:00～20:00，树冠中部1 d中受光较弱且变化幅度不大。不同栽植密度条件下库尔勒香梨冠层内PAR呈“单峰”曲线。相同株距或行距下，LAI随冠幅的增大而增大。4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m为较适栽植密度。

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Study on PAR Change Rule of Korla Fragrant Pear Canopy in Different Planting Densities

NIU Ying-ying1，LIAO Kang1，ZHAO Shi-rong1，PANG Hong-xiang1，XU Gui-xiang1，JIANG Zhen-bin1，NIU Zhen-zhen2

(1.ResearchCenterofFeaturedFruitTrees,CollegeofForestry&Horticulture，XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China； 2.ForestryBureauofXinjiangHamiPrefecture，HamiXinjiang839000,China)

Abstract：【Objective】 The object of the study is to define the relationships between photosynthetic active radiation (PAR) and of Korla fragrant pear in different planting densities for other cultivation techniques which can improve the yield and the quality of Korla fragrant pear.【Method】 Using the HOBO ware Pro portable mini automatic weather station and SUNSCAN canopy analyzer to measure the PAR and leaf area index (LAI) in different parts of canopy of Korla fragrant pear.【Result】 The results showed that under the different planting densities of Korla fragrant pear, there was a big difference between the different positions of tree canopy and different canopy heights of relative PAR. The light intensity at different direction showed a regular change in a day. From 08:00-12:00, the light was mainly in the east, south and north. From 11:00-17:00, the light was mainly in the west. In the middle of the tree canopy, the light was the weakest and the most even in a day. Under the different planting densities, the reality PAR of Korla Fragrant Pear canopy showed a trend which "increased first and then tend to decrease". The average relative PAR at 4.0 m×6.0 m was the highest, and the one at 2.5 m×7.0 m average relative PAR was the lowest.【Conclusion】 Under the same gap between every two plants and the same gap between every two lines, the larger the crown is, the greater of the LAI. Therefore, the PAR and LAI in the canopy of Korla fragrant pear is relate to the planting density, the canopy diameter, the canopy position and canopy height.

Key words:Korla fragrant pear; canopy; photosynthetic available radiation; leaf area index

中图分类号：S661.2

文献标识码：A

文章编号：1001-4330(2016)03-0420-09

作者简介:牛莹莹(1989-)，女，新疆哈密人，硕士研究生，研究方向为果树栽培与生理，(E-mail)1170791833@qq.com通讯作者:廖康(1962-)，男，四川梓潼人，教授，博士生导师，研究方向为果树资源及栽培生理，(E-mail)liaokang01@163.com

基金项目:国家公益性行业科研专项“新疆特色林果提质增效关键技术研究与示范”(201304701)；新疆维吾尔自治区果树重点学科基金

收稿日期：2015-11-04

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.03.005

Fund project:Supported by Special Fund for Agro-scientific Research of China Non-profit Institutions "key technology research on and demonstration of Xinjiang featured fruit trees quality and efficiency improvement" (201304701) and Key Discipline Fund of Pomology of Xinjiang Uygur Autonomous Region.