树形改造对苹果树枝叶分布结构与性能的影响

李全，杨晓盆，刘丽，王瑞，纪薇，潘培哲，孟臻，高美英，王跃进*，康海峰，续海红

(1.山西省农业科学院 果树研究所，山西 太谷 030800； 2.山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801；3.山西农业大学 园艺学院，山西 太谷 030801)



树形改造对苹果树枝叶分布结构与性能的影响

李全1，杨晓盆2，刘丽1，王瑞3，纪薇3，潘培哲3，孟臻3，高美英3，王跃进3*，康海峰1，续海红1

(1.山西省农业科学院 果树研究所，山西 太谷 030800； 2.山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801；3.山西农业大学 园艺学院，山西 太谷 030801)

[目的]探究树形技术改造对果树枝叶结构与性能的双重效果。[方法]以‘丹霞’(MaluspumilaMill)苹果为材料，通过对老苹果园树形技术改造的手段，研究其对树体枝叶结构与性能的作用。[结果]外部的长、中、短结果枝的比例由3∶3∶4变为2∶3∶5，内部的长、中、短结果枝的比例由1∶3∶6变为2∶3∶5；改造后内部叶果比由20∶1提高到了35∶1；树冠内部相对光强增加显著，由55.3%提高到68.4%，单叶面积由26.6 cm2提高到33.6 cm2，明显提高了26.3%，叶片叶绿素含量与对照差异极显著，由59.9 mg·m-2提高到93.3mg·m-2，而外部相对光强、单叶面积、叶片叶绿素含量均与对照差异不显著。树冠外围与内膛的叶片光合速率与对照差异均不显著。[结论]本研究为我国北方成年苹果园的整形修剪提供了理论基础和技术指导。

苹果； 树形改造； 枝叶结构； 性能

我国是世界苹果第一生产大国[1]，山西省是我国苹果种植的主产区。在山西省，90%以上的成龄果园是在20世纪90年代初建立的，大多采用以乔砧密植为主要特征的传统栽培制度[2]，存在着密度高、树冠郁闭、光照不充分等突出问题，导致果园产量低、品质不高、整体效益差。而新建园区则费时费工，苹果树童期漫长，其经济效益的显现相对慢。因此，对成年苹果园的树形改造工作迫在眉睫。

目前，有关苹果树形方面的研究主要集中在不同拉枝角度、不同树龄差异对树体受光情况、苹果产量以及果实品质高低的影响[3～6]；路超等人[7,8]以不同品种的苹果为材料研究了苹果树冠不同区位果实产量和品质特征及其与枝叶空间分布的关系；王菲[9]引用了分形理论及数字化方法，通过对13年生高纺锤形果树的三维数字化，构建了不同树体类型的三维结构模型，评价了不同类型枝条及不同位置果实的光获取状况，评价了不同树体位置结果果实的品质；李明霞等人[10]研究了在果树生长过程中，更新修剪对盛果末期苹果树光合能力及枝条生长、果实品质的影响；另外，相当一部分学者研究了苹果树形改造对根系生长分布的影响[11,12]。本试验综合国内小冠疏层型和国外纺锤形树型，将10年生‘丹霞’(MaluspumilaMill)杂乱纺锤形试验园改造成多主开心形，通过苹果树产量与品质指标的生物学调查，研究其对树体枝叶结构与性能的作用。以期为我国北方成年苹果园的整形修剪工作提供科学理论与实践依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

本试验选取10年生的丹霞(MaluspumilaMill)苹果为材料，树形结构改造于2012年2 月至2013年2月在山西省农业科学院果树研究所(E112°32′，N37°23′)试验园进行。生物学调查与产量质量分析调查工作于2015年9月20日至10月10日进行。

园区面积0.2 hm2，管理良好，株行距为4 m×5 m，冠径4.5 m左右，树高5 m左右，土壤肥沃，属温带大陆性气候，年无霜期为175 d，年平均降水量为443 mm，年平均气温9.8 ℃。

1.2试验设计与处理

本试验采取单因素随机设计，将杂乱纺锤形老树整形修剪为多主开心形，未做改造处理的苹果树为对照(CK)，各选取10棵树。改造处理的苹果树与对照共计20棵树，作为一组，取三组作为3次重复处理。

以上的试验数据都采用Excel和SAS软件进行处理。

1.3方法

1.3.1枝组结构的调查

如图1所示，用10号铁丝自制框架一个，长宽高为50 cm×50 cm×50 cm。统计被测单元内的长枝(15～30 cm)、中枝(5～15 cm)及短枝(0～5 cm)数量，并计算其比例。

图1　被测单元(50 cm×50 cm×50 cm)的正方形框架测量自制工具Fig.1　Square frame homemade tool of measured unit(50 cm×50 cm×50 cm)

1.3.2相对光强的测定

采用光合仪(YX-1101，产地中国)于早晨9点正东方向树冠无遮掩时，测定树冠外部与内部光强，计算其相对光强。树冠部位选择为垂直高度约为1.5 m，主枝长度在2 m以上的枝干，分为树冠外部和内部两个部位，大体以主枝中部为分界点，下同。

相对光强=测定光强/绝对光强×100%

1.3.3叶片数量、叶面积和叶绿素含量的测定

统计被测单元内(50 cm×50 cm×50 cm)叶片的数量。

采用网格法求叶面积，随机选取10片树叶，在网格纸上描出轮廓，数出叶片轮廓内所含格子数量。计算格子时，叶片边缘超过半格的计算为1，不足半格则不计数。统计叶面积。求其平均面积。画网格纸时，每个格子长宽各为1 cm，所以每个格子面积为1 cm2。

叶绿素含量的测定采用如下方法[13]

①将丙酮、乙醇以1∶1比例配成混合浸提液。

②将改造果树与未改造果树叶片随机抽样称取0.1 g叶片，剪成丝状置于盛浸提液的试管中，加塞放置于暗处，于室温10～30 ℃条件下加入20 mL浸提液浸提，每隔一段时间观察浸提情况，以材料完全变白为准，使用分光光度计对混合浸提液进行测定。用混合提取液做空白调零，测定663 nm ，645 nm处光密度，一般隔夜测定。

③Ca=12.7D663-2.69D645

Cb=22.9D645-4.68D663

C/mg·L-1=CaCb=20.2D645-8.02D663

式中Ca为叶绿素a，Cb为叶绿素b，C为总的叶绿素浓度。

按照上述方法计算叶绿素含量[14]。

1.3.4果实产量的测定

依据中型果实大小分级标准(表1)，统计被测单元(50 cm×50 cm×50 cm)内各等级果实的大小和数量，并计算每立方米内果实数量。在10棵树的相同部位，采摘10个苹果，计算出平均单果重，统计每株树上的果实个数用以计算单株产量以及每平方米产量。

表1苹果果实大小及着色度分级标准

Table 1Apple fruit size and color grading classification standard

级数Series直径/mmDiameter着色度Colorgrading着色面积Colorarea一级d≥75全红≥80%二级60

1.3.5果实品质的测定

根据果实着色程度分级标准(表1)，统计被测单元内(50 cm×50 cm×50 cm)果实着色程度的果实数，并计算每立方米内各等级果实数。

果实内还原糖含量的测定采用如下步骤进行[15]，且以百分数(%)表示：

①配置1∶100的次甲基蓝指示剂，蒸馏水稀释。

②配置1∶500的标准葡萄糖液，蒸馏水稀释。

③费林试剂配置：A液，34.639 g CuSO4·5H2O，溶解并定容至500 mL。B液，173 g酒石酸钾钠+50 g氢氧化钠，充分溶解并且定容至500 mL。

④样品处理，粉碎后稀释至50 mL，多次浸提并80 ℃恒温水浴30 min，有需要可过滤。

⑤滴定，将费林试剂A+B各5 mL兑10 mL水，加亚甲基蓝指示剂。60 ℃水浴滴定至呈现砖赤色沉淀。

2　结果与分析

2.1树形改造对苹果树枝组结构的影响

本试验长、中、短枝的组成结构的调查结果见表2。

表2树形改造对苹果树枝组结构的影响

Table 2The influence of training and pruning of canopy structure

改造树Modifiedtree比例/%RatioCK比例/%Ratio长枝41.3±4.020.6748.7±4.728.13外部中枝59.3±2.129.6753.3±6.130.64短枝99.3±8.149.6671.3±5.941.23长枝24.3±16.715.9515.3±1.511.03内部中枝44.3±5.929.1639.0±2.528.68短枝77.0±10.054.8981.7±10.160.29

由表2可知，树形改造后的树冠外部及内部的长、中、短枝比例趋于合理，其比例均达到了2∶3∶5。

2.2树形改造对苹果树相对光强和光合速率的影响

本试验树形改造对苹果树相对光强和光合速率的影响结果见表3。

表3树形改造对苹果树相对光强和光合速率的影响

Table 3The influence of training and pruning of relative light intensity and photosynthetic rate

处理Treatment相对光强/%relativelightintensity光合速率/μmolCO2·m-2·s-1photosyntheticrate外部External内部Internal外围External内膛Internal改造树84.5±5.8a68.4±2.7a4.26±1.72a1.68±0.17a对照81.3±2.9a55.3±5.2b3.68±0.73a1.55±0.14a

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同

Note：Different lowercase letters within the same column mean significant difference (P<0.05). The same as follows

由表3可知，改造后的树冠外部相对光强变化不显著，而内部相对光强增加显著，由55.3%提高到68.4%。树冠改造后调整了长中短枝的结构，减少树冠的遮荫面积，增加了树冠受光面积，从而使得树冠内部的相对光强增加，为果实生长发育奠定了基础。改造前后树体外围叶片的光合速率均高于内膛，改造后外围和内膛叶片光合速率均高于对照，但差异不显著。

2.3树形改造对苹果树叶果比、叶面积和叶绿素含量的影响

2.3.1树形改造对苹果树叶果比的影响

叶果比是判定果树生产能力的重要指标之一，是决定果实产量与质量的重要前提。由表4可知，改造果树外部叶片数量与内部基本一致，每立方米叶片数量均为3 500片左右，未改造对照内部叶片数量明显少于外部，每立方米外部叶片数量为3 360片左右，内部为1 440片左右。树形改造外部和内部结果数量基本相同，每立方米产量均在100个左右，未改造树形外部与内部结果数量差异较大。改造果树内部叶果比由20∶1明显提高到35∶1。在叶片数量上，改造树外部显著高于对照，内部极显著高于对照；在果实数量上，改造树外部与对照差异不显著，内部与对照差异显著。

表4　树形改造对苹果叶果比的影响

2.3.2树形改造对苹果叶面积及叶绿素含量的影响

本试验单叶面积测定结果及叶绿素含量见表5。

由表5可知，树形改造后树冠外部平均叶片面积变化不明显，而改造树内部平均叶片面积变化显著，由26.6 cm2提高到33.6 cm2；外部叶片叶绿素含量无显著变化，而内部叶绿素含量变化极显著，由59.9 mg·m-2提高到93.3 mg·m-2。

2.4树形改造对果实产量的影响

2.4.1树形改造对果实大小的影响

本试验果实大小统计结果见表6。

表5树形改造对苹果单叶面积及叶绿素含量的影响

Table 5The influence of training and pruning of apple leaf area and chlorophyll content

处理Treatment单叶面积/cm2leafarea叶绿素含量/mg·m-2chlorophyllcontent外部External内部Internal外部External内部Internal改造34.7±1.9a33.6±2.3a98.7±5.0a93.3±5.0A对照32.7±2.0a26.6±2.2b95.4±7.0a59.9±6.0B

注：同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),下同。

Note：Different capital letters within the same column mean significant difference (P<0.01), the same below.

表6　果实大小的调查分析

由表6可知，树形改造后树冠外部果实大小等级主要集中在第一和第二等级，同时二级果和三级果所占比例也均有不同程度的降低；内部果实大小由改造前的二级果占比大转换为一级果占比大。并根据显著性分析可知树形改造后外部一级果实与对照的差异显著，二级果与三级果与对照差异不显著；内部果实一级果和二级果与对照差异极显著，三级果差异不显著。

2.4.2树形改造对果实产量的影响

本试验产量分别按单株产量和每公顷的产量来计算，其改造树和对照树产量结果见表7。

由表7可知，树形改造后的果树产量有所增加，其单株产量达到了115 kg；总产量达到了56 925kg·hm-2，提高了25.7%。

表7改造树和对照产量

Table 7Transformation tree and control output calculation

处理Treatment平均单果重/gAveragesinglefruitweight平均单株果实数Averageperplantfruitnumber单株产量/kgYieldperplant总产量/kg·hm-2Totalyield改造树184.362411556925.0对照165.855291.545292.5

2.5树形改造对果实品质的影响

2.5.1树形改造对果实着色度的影响

本试验果实着色程度统计结果见表8。

表8　不同处理对果实着色度的影响

由表8可知，树形改造后外部的果实着色度等级分布在第一等级(全红)所占的比例由35.7%提高到61.5%。而内部果实由改造前的浅红占比大转变为半红占比大。外部果实着色与对照差异均不显著，而内部果实半红所占数量与对照差异显著。

2.5.2树形改造对果实内还原糖含量的影响

本试验还原糖含量测定结果见表9。

表9不同处理对果实还原糖含量的影响

Table 9Effect of different treatments on the contents of reducing sugar in fruits

处理Treatment外部/%External内部/%Internal改造树4.6±0.27a4.4±0.23a对照 4.4±0.31a3.6±0.23b

由表9可知，树形改造后的外部果实内部还原糖含量与对照无显著差异，而内部果实还原糖含量与对照差异显著，由改造前的3.6%提高到4.4%。

3　讨论

枝组结构配比的合理性是果实产量的重要保障，苹果树通过整形改造可以使树冠具有更强的结果能力、负载能力和适应抗御不良环境的能力。苹果树短枝常用于开花结果，长枝主要用来培养各种骨干枝，经过树形改造，改变了枝组结构比例，使得苹果树具有更强的结果能力、负载能力，改善了果树的通风及透光条件，也使得树冠更好地分配营养，间接地促使果树增产与果实品质的提升。本试验树形改造后的树冠外部及内部的长、中、短枝比例趋于合理，其比例均达到了2∶3∶5。

光照是果树生长发育的最主要生态因素，是果树叶片进行光合作用的能量来源。果园的产量和品质受果园透光率的影响，提高果园的光能利用是实现丰产优质的主要途径[1]。充足的光照分布对果树花芽的形成、分布和数量都有非常重要的影响[16]。张晶楠[17]等研究指出，树形枝量均衡，短枝所占比例大，树体通风透光条件好，且受光量相对均衡，产量品质均优于其它的树形；高光效树形虽不能提高产量，但果品品质明显提高。本试验经过树体改造，冠层内受光已达到相对均匀状态，满足果树生长发育所需的光照条件。改造后的树冠外部相对光强变化不显著，而内部相对光强增加显著，由55.3%提高到68.4%。

叶片是果树树冠进行光合作用的场所，叶片面积是衡量果树光合作用强度的重要指标之一，是树冠固定有机物的重要前提，可决定果实产量与质量。生产上常把叶果比是判定果树生产能力的重要指标之一，是决定果实产量与质量的重要前提。本试验改造整形后叶果比由20∶1明显提高到35∶1，单叶面积由26.6 cm2提高到33.6 cm2，明显提高了26.3%，叶片叶绿素含量与对照差异极显著，由59.9 mg·m-2提高到93.3 mg·m-2。整形改造后的果树有效促进重新分配营养，使得叶片发育更好，增强了叶片通过光合作用固定有机物的能力，间接提高了果实产量与质量。

果实的商品性状如色泽、风味、质地、性状等对其商品价值及销售影响很大[18]，因此果实着色度是影响果实品质与价值的重要因素。张贯中等[19]也通过对郁闭果园进行树体改造，产量连年稳定上升，大果率、果实色泽、含糖量均优于未做改造树。本试验成果已实现增产的效果。本试验改造后的树冠内部没有全红果可能是因为日照时长没有达到一定的要求；也可能是由于改形程度不同，冠层光强对果实生长发育的影响不同[20]。

4　结论

树形改造后，苹果树体外部的中、长、短结果枝的比例由3∶3∶4变为2∶3∶5，内部的长、中、短结果枝的比例由1∶3∶6变为2∶3∶5。改造后的树体内部叶果比由20∶1提高到了35∶1；且相对光强增加显著，由55.3%提高到68.4%，单叶面积由26.6 cm2提高到33.6 cm2，明显提高了26.3%；叶片的叶绿素含量与对照差异极显著，由59.9 mg·m-2提高到93.3 mg·m-2；而外部相对光强、单叶面积、叶片叶绿素含量均与对照差异不显著。改造后的树冠外围与内膛的叶片光合速率与对照差异均不显著。

[1]张玉星. 果树栽培学总论[M]. 北京: 中国农业出版社, 2011(4): 124-126.

[2]国家苹果产业技术体系苹果产业经济研究室.2013年苹果产业经济发展年度报告[R].陕西:苹果产业经济研究室,2013：9-101.

[3]韩明玉,李永武,范崇辉,等.拉枝角度对富士苹果树生理特性和果实品质的影响[J].园艺学报,2008,35(9):1345-1350.

[4]Hampson C R, Quamme H A, Brownlee R T. Canopy growth, yield, and fruit quality of “Royal Gala” apple trees grown for eight years in five training system[J]. The American Society for Hortieultural Science, 2002,37(4):627-631.

[5]徐胜利,陈小青,李邵华.篱壁式红富士苹果光照分布对光合作用和果实品质的影响[J].新疆农业科学,2001,38(6):309-312.

[6]魏钦平,鲁韧强,张显川,等.富士苹果高干开心形光照分布与产量品质的关系研究[J].园艺学报,2004,31(3):291-296.

[7]路超,王金政,薛晓敏,等.苹果树冠不同区位果实产量和品质特征及其与枝叶空间分布的关系[J].山东农业科学,2009(7):45-49.

[8]张建军,马希满,杜纪壮,等.红富士苹果新梢及叶与果实品质的关系[J].中国果树,1994(3):15-17.

[9]王菲.高纺锤形富士苹果树分形维数及三维数字化建模和STAR值的研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2012.

[10]李明霞,耿桂俊,白岗栓,等.更新修剪对盛果末期苹果光合能力及果实品质的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版)，2011,39(1):179-185.

[11]秦玲,魏钦平,李嘉瑞,等.成龄苹果树形改造对根系生长分布的影响[J].果树学报,2006,23(1):105-107.

[12]吕德国,秦秀霞.3年生盆栽苹果树根系修剪的研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2000,31(4):389-394.

[13]王跃进,杨晓盆.北方果树整形修剪与异常树改造[M].北京:中国农业出版社,2001:446-448.

[14]师生波,尚艳霞,朱鹏锦,等.短期增补UV-B辐射处理对美丽风毛菊光合色素和紫外吸收物质的影响[J].青海师范大学学报(自然科学版),2011(4):44-47.

[15]孙盼盼,李建贵,王娜.叶面肥和赤霉素对骏枣果实生长发育中糖积累的影响[J].西北农业学报,2011,20(12):98-102.

[16]逯昀,刘新社.树形改造对苹果产量和品质的影响[J].广东农业科学,2010(3):123-124.

[17]张晶楠,李宪利,王杰.红富士苹果树形改造对冠层相对光照及产量、品质的影响[J].山东农业科学，2009(12):52-54.

[18]罗云波.园艺产品贮藏加工学(贮藏篇第2版)[M].北京:中国农业大学出版社,2010:177-178.

[19]张贯中.苹果树形改造对产量和品质的影响[J].山西果树,1999(4):8-9.

[20]高方胜,王明友.红富士苹果改形程度对冠层光强及果实产量品质的影响[J].河南农业科学,2011,40(5):133-136.

(编辑：武英耀)

Effect of tree reconstruction on apple orchard canopy structure and performance

Li Quan1， Yang Xiaopen2， Liu Li1, Wang Rui3， Ji Wei3， Pan Peizhe3， Meng Zhen3， Gao Meiying3， Wang Yuejin3*， Kang Haifeng1， Xu Haihong1

(1.ShanxiAcademyofAgriculturalScienceInstituteoffruittrees,Taigu030800,China， 2.CollegeofForestry,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China， 3.CollegeofHorticulture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

[Objective] In order to explore the dual effect of tree of technical transformation on the yield and quality of fruit trees in comprehensively improve, [Methods] the study choseMaluspumilaMillas the material, and based on tree structure transformation of old orchard to study the impact of apple orchard canopy structure and performance. [Results] The ratio of external bearing branch including long, middle and short changed from 3∶3∶3 to 2∶3∶5, while the ratio of internal bearing branch changed from 1∶3∶6 to 2∶3∶5， the leaf-fruit ratio raised by 20∶1 to 35∶1， the relative light of internal canopy raised by 55.3% to 68.4%, the area of single leaf increased from 26.6 cm2to 33.6 cm2, significantly increased by 26.3%, compared to the CK, the difference of leaf chlorophyll content rate was extremely significant, respectively raised by 59.9 mg·m-2to 93.3 mg·m-2. But compared to the CK, the difference of the external relative light, single leaf area, and leaf chlorophyll content change were not significant. Photosynthetic rate change were not significant. [Conclusion] The study supplied effectively the theoretical basis and technical guidance of training and pruning to northern China adult apple orchard.

Apple， Tree reconstruction， Canopy structure， Performance

2016-07-12

2016-07-20

李全(1966-)，男(汉)，山西太谷人，助理研究员，研究方向：苹果育种及栽培生理

王跃进，教授，硕士生导师。Tel:13593105613；E-mai:2426279479@qq.com

山西省回国留学人员科研资助项目(2012-054)；山西省“三区”科技人才专项计划培训项目(K271501024)；山西省科技重点研发项目(2015-TN-03)

S661.1

A

1671-8151(2016)10-0703-06