徐淮地区避雨栽培对早熟砂梨果实糖积累和营养生长的影响

李刚波，张 梅，樊继德，赵 林，张 婷，蔺 经，常有宏，杨 峰，*

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221121； 2.江苏省农业科学院 果树研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室，江苏 南京 210014)

我国是梨生产大国，梨生产量、栽培面积、品种数量和出口量均居世界前列[1]。在国内，梨是仅次于苹果、柑橘的第三大水果产业，在世界梨产业发展中具有重要地位[2]。徐淮地区主要种植品种包括酥梨、鸭梨等传统梨品种。近年来，逐步引进翠冠、苏翠1号、三水梨、黄冠等早熟砂梨品种。苏翠1号属于早熟砂梨品种[3]，由江苏省农业科学院果树研究所用华酥和翠冠杂交选育而成，适应性较高，在江苏、湖南、湖北、山东地区均适宜种植[4]。

良好的果园生态环境不仅可以提高果实品质，同时还可以有效地防控园区内各种病虫害，徐淮地区多年平均降水量为844.6 mm，导致梨树在该地区病虫害发生程度严重，早熟梨品种特性不能有效发挥出优势，优果生产率低，严重制约了果农经济效益的提高。近年来，避雨栽培在果树生产管理中得到了广泛应用，尤其是在降雨量大的南方地区，可有效杜绝病原菌的传播[5-6]。避雨栽培主要通过搭建固定薄膜和钢架形成一种保护式的避雨栽培环境，果树生长发育的环境因子如光照强度、温湿度、土壤温湿度等受到影响，进而调控树体的果实发育和营养生长[7]。有研究发现，避雨栽培可以减轻葡萄病虫害的发生程度[8]，提高葡萄果粒醛类化合物的合成量[9]，有效降低大樱桃果实的裂果率[10]。桃树上采用避雨栽培可明显减少因雨水过多造成的产量损失，并维持桃果实较好的综合品质[11]。果树果实发育要经历幼果期、果实膨大期和果实成熟期等阶段，果实膨大期和成熟期的环境变化与果实品质具有密切关系。通过避雨栽培改变梨生长环境，对于果实生长发育和品质形成有重要影响。目前，在葡萄[12]、樱桃[13]、桃[14]等果树上已有大量研究，但早熟砂梨避雨栽培研究相对较少。本文通过早熟砂梨避雨栽培果实生长发育过程中糖含量动态变化，研究避雨栽培对果实糖积累和营养生长的影响，以期为早熟砂梨避雨栽培在徐淮地区的推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在江苏徐淮地区徐州农业科学研究所现代农业示范基地梨园内进行。土壤为黏壤土，土壤有机质含量5 g·kg-1，铵态氮含量45.01 mg·kg-1，硝态氮含量14.21 mg·kg-1，速效钾含量195.86 mg·kg-1，速效磷含量35.24 mg·kg-1。太阳能年辐射1 393～1 625 kWh·m-2，年日照数为2 200～3 000 h，标准光照下年平均日照时间为3.80～4.45 h。

1.2 试验方法

梨园管理水平良好，选择长势一致的5年生苏翠1号和翠冠梨树，3 m×5 m株行距。避雨棚为生产上常规的卷膜式连栋钢架大棚，单栋棚长宽高为90 m×5 m×5 m，南北走向，棚顶薄膜为透光率为90%的聚乙烯薄膜。日常栽培管理：在无雨天气将棚膜卷起，棚顶两侧同时向上卷膜，卷膜幅度与水平地平面最大角为80°，降雨前将棚膜放下。其他栽培管理方式避雨栽培(shelter cultivation，SC)与露地栽培(open cultivation，OC)相同。

试验设4个处理，苏翠1号和翠冠的避雨栽培处理和露地栽培处理分别用BS、LS、BC、LC表示，以露地栽培作为对照。将DP99-LX光照强度记录仪悬挂于梨树行间无枝条遮挡的位置，悬挂高度与树冠冠层中部持平，从6月14日始进行不间断实时监测，每隔2 h记录1次数据并自动存储，间隔7 d每处理取树冠外围30个果实以做单果重、糖组分的测定样品，共计5个时期，果实成熟后测有机酸含量。果实采收后随机采取树冠外围成熟叶片30片，测定叶片鲜质量和干质量。落叶后随机选取20根一年生枝条测量新梢长度与粗度。

1.3 指标测定

1.3.1 光强与品质

利用仪器自带软件将数据导出，求光照强度日平均值。采用精度为百分之一的电子天平测定果实单果重，糖酸组分测定参照姚改芳等[15]方法，采用美国生产的Agilent1260 Infinity高效液相色谱仪测定，流动相为乙腈∶水体积比7∶3，流速0.7 mL·min-1，柱温30 ℃，进样量为20 μL。可溶性糖为糖组分含量的和，有机酸含量为酸组分含量的和。

1.3.2 枝叶指标

新梢长度与粗度采用常规法测定获得。叶片鲜质量(mF)测定：剪取叶片装入塑料袋中后立即带回实验室内，用分析天平称取鲜质量。叶片干质量(mD)测定：将叶片放入温度为100～105 ℃烘箱杀青10 min，70～80 ℃左右烘干至恒质量，取出叶片置于干燥器中冷却至室温，称干质量。叶片含水量(%)=(mF-mD)/mF×100。

1.4 数据处理

试验设3次重复，采用Excel 2007软件作图，SPSS 19.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 试验周期内日平均光照强度变化

从图1中可以看出，避雨栽培与露地栽培的光照强度日平均变化趋势基本一致，6月14日至7月12日试验周期内，避雨栽培光照强度显著低于露地栽培。6月14日至7月3日，露地栽培光照强度明显较避雨栽培高；随着时间的推移，7月4日至6日进入雨水较多天气，2种栽培模式下的光照强度下降幅度均较大，避雨与露地光照强度基本趋于一致。7月7日光照强度差值较大，避雨栽培比露地低1.25 万lx(图1)。表明棚膜卷起后仍然对棚内的光照强度有一定影响，即使阴雨天气避雨栽培内光照强度仍然要低于露地栽培。

2.2 避雨栽培对早熟梨单果重的影响

由图2可见，6月14日至7月12日果实膨大中、后期，避雨栽培苏翠1号果实单果重增加速度始终高于露地栽培，而翠冠6月28日露地栽培单果重小于避雨栽培，说明从6月14日至6月28日，避雨栽培果实单果重增加速率高于露地栽培。7月5日露地栽培翠冠单果重大于避雨栽培，7月12日翠冠和苏翠1号避雨栽培果实的单果重均明显大于露地栽培，分别比露地栽培大18.8、56.75 g。表明避雨栽培有利于果实单果重的提高。

2.3 避雨栽培对果实糖组分积累和总糖含量的影响

蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇是砂梨果实中主要的可溶性糖组分。自6月14日至7月12日果实成熟，2种早熟砂梨果实蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和总糖的积累量各异(表1～表5)。6月14日果实内葡萄糖、果糖和山梨醇积累量较蔗糖高，蔗糖含量最低。由表1可见，2种梨果实发育过程中葡萄糖含量变化趋势不同：2种栽培条件下苏翠1号均呈先下降后上升再下降趋势，7月12日避雨栽培的果实葡萄糖含量显著高于露地栽培；避雨栽培下翠冠果实的葡萄糖含量随着果实逐渐成熟发育逐渐降低，但7月12日时显著高于露地栽培。蔗糖含量在6月14日检测含量较低，6月21日之后，蔗糖含量迅速上升，7月12日避雨栽培的苏翠1号和翠冠果实蔗糖含量显著高于露地栽培(表2)。成熟时果实蔗糖和果糖含量所占可溶性总糖含量比例较其他糖组分要高，7月12日，苏翠1号和翠冠避雨栽培果实果糖含量分别为42.79、39.40 mg·g-1，占可溶性糖总量比例分别达41.37%和40.57%，露地栽培果实果糖含量分别为35.00、35.96 mg·g-1，占可溶性糖总量比例分别达41.20%和43.69%(表3)。6月14日至6月28日，2种梨果实内山梨醇含量变化趋势不一致，苏翠1号避雨栽培与露地栽培含量幅度波动相反；从6月29日至7月12日，翠冠果实山梨醇积累量加快，小幅上升后又下降；7月12日果实成熟时，2品种梨的山梨醇含量均低于6月14日(表4)。由表5中可知，在果实发育期，2种梨避雨栽培果实在发育过程中可溶性糖积累量波动不一，但7月12日避雨栽培果实的可溶性糖含量均显著高于露地栽培(表5)，说明避雨栽培有利于提高果实的可溶性糖含量。

图1 日平均光照强度变化Fig.1 Change of diurnal average light intensity

BS，苏翠1号避雨栽培；LS，苏翠1号露地栽培；BC，翠冠避雨栽培；LC，翠冠露地栽培。下同。BS， Sucui 1 under rain-sheltered cultivation; LS， Sucui 1 under open-field cultivation; BC， Cuiguan under rain-sheltered cultivation; LC， Cuiguan under open-field cultivation. The same as below.图2 避雨栽培对果实单果重的影响Fig.2 Effect of rain-sheltered cultivation on fruit weight of fruit

2.4 避雨栽培对果实酸组分和有机酸含量的影响

果实有机酸含量是评价果实品质的一项重要指标。从图3可知，2个早熟梨品种避雨栽培果实有机酸含量较露地栽培明显低。苹果酸、奎宁酸和柠檬酸各占果实有机酸总量的比例较高，莽草酸占比例较小，且避雨栽培果实内莽草酸含量与露地栽培无显著差异。避雨栽培果实苹果酸、奎尼酸和柠檬酸含量与露地栽培差异较大。苏翠1号和翠冠避雨栽培果实苹果酸含量较露地栽培分别低35.08%、21.05%，柠檬酸含量较露地栽培高，苏翠1号避雨栽培果实内奎宁酸含量较露地栽培高16.11%，翠冠避雨栽培果实奎宁酸含量较露地栽培低30.72%。以上表明，避雨栽培有利于降低果实有机酸含量，主要影响苹果酸、柠檬酸、奎宁酸含量，对莽草酸影响不明显，且避雨栽培对不同品种早熟砂梨果实酸组分含量之间的转化与积累影响不同。

表1 避雨栽培对果实葡萄糖含量的影响

Table1Effect of rain-sheltered cultivation on fruit glucose content

mg·g-1

表中同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。下同。

Values within a column without the same lower letters indicated significant difference (P<0.05). The same as below.

表2 避雨栽培对果实蔗糖含量的影响

Table2Effects of rain-sheltered cultivation on sucrose content in fruits

mg·g-1

表3 避雨栽培对果实果糖含量的影响

Table3Effects of rain-sheltered cultivation on fructose content in fruits

mg·g-1

表4 避雨栽培对果实山梨醇含量的影响

Table4Effects of rain-sheltered cultivation on sorbitol content in fruits

mg·g-1

表5 避雨栽培对果实可溶性糖含量的影响

Table5Effects of rain-sheltered cultivation on soluble sugar content in fruits

mg·g-1

Sa，莽草酸；Qa，奎宁酸；Ca，柠檬酸；Ma，苹果酸；Oa，有机酸。Sa， Shikimic acid; Qa， Ouinic acid; Ca， Citric acid; Ma， Malic acid; Oa， Organic acid.图3 避雨栽培对果实酸组分和有机酸总量的影响Fig.3 Effects of rain-sheltered cultivation on acid components and total organic acids in fruits

2.5 避雨栽培对营养生长的影响

表6显示，避雨栽培下2个品种梨树新梢长、新梢粗、叶干质量与露地栽培下均无显著差异，但叶片鲜质量显著低于露地栽培，翠冠和苏翠1号避雨栽培分别较露地栽培低10.15%、8.22%。翠冠避雨栽培叶片含水量较露地栽培低5.10%，苏翠1号避雨栽培叶片含水量较露地栽培低5.26%。

3 结论与讨论

本研究结果显示，梨树果实在发育过程中蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和可溶性糖的积累量各异，成熟时果糖和蔗糖含量占可溶性总糖含量比例较其他糖组分高，后期果糖含量有所降低。砂梨早期以积累果糖和葡萄糖为主，近成熟时果糖和葡萄糖含量下降，蔗糖含量迅速增加[16]。王晓庆等[17]研究发现，大棚栽培有利于提高早期果糖和可溶性糖含量，本研究结果与此一致，在果实的生长发育期果糖与葡萄糖含量较高，进入后期蔗糖积累量上升，葡萄糖含量有所下降，而成熟果实可溶性糖含量的积累量避雨栽培明显高于露地栽培。光为植物生长发育过程中光合作用、有机物的合成与转运等一系列生理活动提供能源[18-19]。梨光合作用的光饱和点为5万～5.5万lx[20-21]，在光照强度较强的果实成熟期，露地栽培光合午休时间较长，避雨栽培由于棚顶覆膜、钢架设施等对太阳光的削弱与遮挡，虽然一定程度上降低了光照强度[22]，但延长了有效光合时间，合成了更多的光合产物，可溶性糖含量高于露地栽培[23]。另外，早期避雨棚相对较低的夜间温度和温差也利于糖分积累[17]。避雨栽培营造的环境一定程度上能够影响果实内同化物代谢与运转酶的活性，进而影响果实中碳同化物的分配与积累[24]，从而影响了果实中蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇含量之间的转化。露地栽培的早生新水和翠冠果实有机酸含量高于避雨栽培[17]。本研究结果与此相同，避雨栽培果肉中有机酸含量明显低于露地栽培，避雨栽培主要影响苹果酸、柠檬酸、奎宁酸含量，进而影响有机酸总量；且避雨栽培对不同品种早熟砂梨果实酸组分之间的转化与积累的影响也不同，其影响机制仍需进一步的试验探究与证实。

表6 避雨栽培对营养生长的影响

Table6Effects of rain-sheltered cultivation on nutrient growth

品种Varieties处理Treatment新梢长Length of freshtreetop/cm新梢粗Dimaeter of freshtreetop/cm叶鲜质量Leaf freshweight/g叶干质量Leaf dryweight/g叶片含水量Watercontent/%苏翠1号 Sucui 1避雨栽培 Shelter cultivation112.60 a1.13 a2.19 b0.94 a0.57 c露地栽培 Open cultivation113.68 a1.12 a2.37 a0.96 a0.60 b翠冠 Cuiguan避雨栽培 Shelter cultivation85.57 b0.96 a1.97 c0.79 b0.59 bc露地栽培 Open cultivation86.60 b1.08 a2.17 b0.82 b0.62 a

植物体内糖与淀粉的储备对树体抗逆能力有重要影响[25]。本试验田间观察和测量结果都表明，避雨栽培下2个早熟砂梨品种枝条生长、叶干质量与露地栽培均无显著差异，叶鲜质量和叶片相对含水量显著低于露地栽培。