不同栽植密度庫爾勒香梨冠層光合有效輻射變化規律研究

牛瑩瑩,廖 康,趙世榮,龐洪翔,徐桂香,江振斌,牛真真

(1.新疆農業大學/新疆特色果樹研究中心，烏魯木齊　830052；2.新疆哈密地區林業局，新疆哈密　839000)

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不同栽植密度庫爾勒香梨冠層光合有效輻射變化規律研究

牛瑩瑩1,廖 康1,趙世榮1,龐洪翔1,徐桂香1,江振斌1,牛真真2

(1.新疆農業大學/新疆特色果樹研究中心，烏魯木齊830052；2.新疆哈密地區林業局，新疆哈密839000)

摘要：【目的】了解庫爾勒香梨栽植密度與冠層內光合有效輻射(PAR)的關系，為庫爾勒香梨豐產優質栽培提供理論依據。【方法】采用HOBO ware Pro便攜式小型自動氣象站及SUNSCAN冠層分析儀,對6種不同栽植密度庫爾勒香梨冠層內PAR及葉面積指數(LAI)進行測定。【結果】不同栽植密度下，冠層不同方向、不同高度相對PAR存在較大差異。冠層各方位受光強弱在1 d中均呈現規律變化，即在08:00～12:00以冠層東側、南側、北側受光為主；11:00～17:00以冠層西部受光為主；樹冠中部1 d中受光最弱且均勻。不同栽植密度條件下庫爾勒香梨冠層內平均PAR呈“先升高后下降”變化趨勢；4.0 m×6.0 m冠層內平均相對PAR最高，2.5 m×7.0 m冠層內平均相對PAR最低。【結論】相同株距或行距下，冠幅越大，庫爾勒香梨葉面積指數(LAI)越大。庫爾勒香梨冠層PAR及LAI與栽植密度、冠幅、冠層方位、冠層高度等有關。

關鍵詞：庫爾勒香梨；冠層；光合有效輻射；葉面積指數

0引 言

【研究意義】庫爾勒香梨是新疆特色果樹之一，主產于新疆庫爾勒、阿克蘇等地。目前，各產區存在栽植密度及冠層結構多樣等現象，部分梨園冠層光照分布不均，對產量品質造成影響。適宜的栽植密度及合理的冠層結構是實現優質豐產的關鍵[1]，因此，探討栽植密度對庫爾勒香梨冠層不同部位受光特性的影響，對于選擇合理的栽植密度及高產優質具有重要意義。【前人研究進展】馬媛[2]、王玉蓉等[3]研究表明，不同栽植密度杏樹冠層上部透光率較高，冠層內的平均光合有效輻射(Photosynthetic available radiation，PAR)呈現明顯的“單峰”日變化規律。于年文等[4]指出，隨著栽植密度的加大，蘋果冠層內相對光合有效輻射降低，冠層內無效光區增加，果實品質下降。【本研究切入點】前人對不同栽植密度庫爾勒香梨冠層光合有效輻射分布及變化規律的研究較少[5]。研究對不同栽植密度成齡庫爾勒香梨樹冠層葉面積指數(Leaf area index，LAI)及不同部位PAR分布與日變化進行測定分析，探明其差異。【擬解決的關鍵問題】掌握不同栽植密度庫爾勒香梨冠層內LAI及PAR變化規律，為確定庫爾勒香梨合理栽植密度，提高庫爾勒香梨產量品質提供理論依據。

1材料與方法

1.1材 料

試驗地設在新疆巴音郭楞蒙古自治州沙依東園藝場(41°43'55″N，86°02′10″E)，地處塔克拉瑪干大沙漠北緣，天山支脈賀北南麓的孔雀河畔，日光充足，晝夜溫差大，全年日照時間2 909.2 h，年有效積溫4 300℃，無霜期190 d以上，屬典型溫帶大陸性干旱荒漠氣候[6]，適宜梨等多種水果的生長。

試驗在該場主要生產區共選取6個不同栽植密度香梨園，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。這些梨園分布于該場的一隊、三隊、四隊及開發區。試驗香梨樹砧木為杜梨，果園土壤管理采取清耕法，栽培管理條件基本一致。

試驗園庫爾勒香梨樹齡為20～50 a，樹形為疏散分層形，樹勢中庸，樹體健康，開花結果正常，冠層結構完整，整形修剪及其它果園管理良好。列出樹體基本情況。表1

表1樹體基本狀況
Table 1 The basic growth conditions of the test tree

株行距Plantingandrowspacing(m×m)樹高HeightofTree(m)干高HeightofTrunk(cm)干徑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：同列內不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(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

試驗于2015年7月進行，7月為香梨葉幕形成的穩定時期。選擇晴朗無風的天氣，在每個不同栽植密度梨園隨機選取3株標準樣樹，且樣樹周邊植株的樹形完整。采用HOBO ware Pro便攜式小型自動氣象站分別在冠層上部(距地面3.0 m)、下部(距地面1.5 m)兩個高度的東、西、南、北、中5個方位及香梨園外部無枝葉部位(對照)共11個位置，記錄08:00至20:00各個時段的PAR，所測各時段PAR與對照的比值為相對光合有效輻射。同時，采用SUNSCAN冠層分析儀測量LAI，測點的選擇遵循所在方向線上均勻分布的原則[2]，測定的范圍為冠層中部，水平尺度沿冠幅所占空間包括由東至西、由北至南兩個方向。

1.3數據統計

試驗數據采用Excel2007及SPSS22.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1不同栽植密度冠層相對光合有效輻射分布

2.1.1冠層不同方向相對光合有效輻射分布

6種栽植密度梨園中，不同方向冠層相對PAR存在較大差異。中部相對PAR最低，5.0 m×8.0 m中部僅為9.4%。2.5 m×7.0 m東側相對PAR最高，與4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m間存在顯著差異；但其株間距最小，南、北側相對PAR較低，果園總體相對PAR較低。4.0 m×6.0 m冠層西側相對PAR最大，為65.2%，且與6.0 m×7.0 m差異極顯著；其各方向相對PAR處于較高水平，果園總體相對PAR最高。圖1

2.1.2 冠層不同高度相對光合有效輻射分布

研究表明，6個密度香梨園冠層上部相對PAR高于下部相對PAR，且冠層上部差異大于下部。4.0 m×6.0 m 冠層上部相對PAR與5.0 m×8.0 m 冠層上部相對PAR存在顯著差異，4.0 m×6.0 m冠層上、下部相對PAR最高，上部為47.3%，下部為35.7%；5.0 m×8.0 m 冠層上、下部相對PAR最低，上部為29.6%，下部為27.0%。圖2

圖1 不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同方位相對光合有效輻射
Fig.1 The Korla fragrant pear canopy’s relative PAR of different positions in different planting densities

圖2不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同高度相對光合有效輻射
Fig.2 The Korla fragrant pear canopy’ s relative PAR of different heights in different planting densities

2.2不同栽植密度冠層相對光合有效輻射日變化

2.2.1冠層不同方向相對光合有效輻射日變化

研究表明，08:00～18:00，各密度梨園東側相對光合有效輻射日變化大體呈“單峰”曲線，且有3個栽植密度冠層東側相對光合有效輻射在09:00下降，隨后上升。不同栽植密度香梨冠層各方向PAR在1 d中各個時段存在顯著差異。6.0 m×7.0 m于10:00即出現第一個峰值，第二個峰值出現于14:00。3.0 m×5.0 m及4.0 m×6.0 m于11:00出現峰值，2.5 m×7.0 m于13:00出現峰值，5.0 m×6.0 m 及5.0 m×8.0 m均于14:00出現峰值，各峰值存在顯著差異。

08:00～14:00，4.0 m×6.0 m冠層西側相對PAR顯著大于其它密度。除6.0 m×7.0 m外，其它5個香梨園冠層西側相對光合有效輻射均于09:00下降，隨后上升；相對光合有效輻射峰值集中出現于12:00～16:00；4.0 m×6.0 m第一個高峰出現于10:00，第二個高峰出現于14:00，且第一個高峰遠遠大于第二個。

南側相對光合有效輻射日變化大致呈“雙峰”曲線，除5.0 m×8.0 m及6.0 m×7.0 m外，其它4個香梨園冠層南側相對光合有效輻射均于09:00出現下降。09:00～10:00，6.0 m×7.0 m冠層南側相對PAR顯著大于其它密度，且與5.0 m×6.0 m差異極顯著。4.0 m×6.0 m及5.0 m×8.0 m北側相對光合有效輻射于10:00出現首個高峰，5.0 m×6.0 m 及6.0 m×7.0 m首個高峰出現于11:00。10:00、16:00，4.0 m×6.0 m冠層北側相對PAR最大，且與其它密度存在極顯著差異。中部相對PAR日變化較平緩，08:00、12:00、15:00、16:00差異不顯著。09:00～11:00、13:00，4.0 m×6.0 m冠層中部相對PAR顯著大于其它密度。圖3

注：a～e分別為不同栽植密度庫爾勒香梨冠層東、西、南、北、中5方位相對光合有效輻射日變化

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

圖3不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同方位相對光合有效輻射日變化
Fig.3 The Korla fragrant pear canopy’ s diurnal relative PAR changes of different positions in different planting densities

2.2.2冠層不同高度相對光合有效輻射日變化

不同栽植密度香梨園冠層上、下部相對PAR變化趨勢大致相同，各時間段相對PAR存在差異。除4.0 m×6.0 m、5.0 m×8.0 m及6.0 m×7.0 m外，其余栽植密度冠層上部相對PAR均于09:00下降，隨后緩慢上升。4.0 m×6.0 m及6.0 m×7.0 m冠層上部相對PAR峰值出現最早，即10:00，4.0 m×6.0 m峰值顯著大于其它密度，達到86.1%；2.5 m×7.0 m 、3.0 m×5.0 m及5.0 m×8.0 m相對PAR第一個峰值出現于13:00，但此時間段峰值屬4.0 m×6.0 m最大。

4.0 m×6.0 m冠層下部相對PAR峰值出現于10:00，峰值顯著大于其它密度，為68.5%，其它密度首個高峰集中出現于12:00～15:00。5.0 m×6.0 m冠層下部相對PAR第二個峰值出現于17:00，僅為30.5%。2.5 m×7.0 m冠層上、下部相對PAR均于13:00出現峰值，4.0 m×6.0 m 冠層上、下部相對PAR均于10:00出現峰值，5.0 m×6.0 m 冠層上、下部相對PAR峰值出現時間也一致，峰值間存在差異。4.0 m×6.0 m香梨冠層不同方位PAR變化不大，冠層內光照分布較均勻。圖4

注：A為冠層上部相對光合有效輻射日變化，B為冠層下部相對光合有效輻射日變化

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

圖4不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同高度相對光合有效輻射日變化
Fig.4The Korla fragrant pear canopy’ s diurnal relative PAR changes of different heights in different planting densities

2.3不同栽植密度冠層內平均相對光合有效輻射日變化

研究表明，不同栽植密度冠層實際PAR日變化大致呈“單峰”曲線，PAR峰值出現于12:00～14:00，且集中于14:00。08:00～11:00、18:00～20:00，各密度實際PAR存在顯著差異，其它時間段差異不大。3.0 m×5.0 m峰值最大，為1 524.5 μmol/(m2·s)；2.5 m×7.0 m及6.0 m×7.0 m出現兩個峰值，2.5 m×7.0 m峰值分別出現于14:00、16:00，6.0 m×7.0 m峰值分別出現于12:00、16:00。

不同栽植密度冠層實際PAR值有所不同，其所對應的平均相對PAR也不盡相同，各時間段平均相對PAR存在顯著差異。各密度平均相對PAR日變化可知，4.0 m×6.0 m相對PAR峰值出現于10:00，出現時間最早，且峰值顯著高于其它密度；3.0 m×5.0 m 及5.0 m×6.0 m峰值出現于14:00，出現時間最晚；6.0 m×7.0 m峰值分別出現于11:00、14:00。可見，平均相對PAR峰值與PAR峰值出現時間基本一致。圖5

圖5不同栽植密度庫爾勒香梨光合有效輻射日變化
Fig.5The diurnal PAR changes of Korla fragrant pear canopy in different planting densities

2.4 不同栽植密度冠層不同方位LAI比較

研究表明，同種栽植密度下，冠層不同方位LAI也不相同。6.0 m×7.0 m冠層南北及中部LAI最大，且均超過3.5；5.0 m×6.0 m冠層東西LAI最大，為3.4；3.0 m×5.0 m冠層東西方向LAI最小，僅為1.5。5.0 m×6.0 m及6.0 m×7.0 m各方位LAI均超過3.0。

5.0 m×6.0 m與5.0 m×8.0 m株距相同，各方位LAI均隨冠幅的增大而增大；2.5 m×7.0 m與6.0 m×7.0 m行距相同，4.0 m×6.0 m與5.0 m×6.0 m行距相同，各方位LAI隨冠幅的增大而增大。因此，相同株距或行距下，LAI隨冠幅的增大而增大。圖6

圖6不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同方位葉面積指數比較
Fig.6Comparisons of the LAI in the different positions of Korla fragrant pear canopy in different planting densities

2.5果實產量及可溶性固形物含量

不同栽植密度庫爾勒香梨產量及可溶性固形物存在顯著差異。5.0 m×6.0 m單果質量最大，而產量卻處于較低水平，為2 173.06 kg/667m2。4.0 m×6.0 m果個數最多，產量較高，達2 909.18 kg/667m2。2.5 m×7.0 m產量雖最高，但可溶性固形物處于較低水平。表2

表2不同栽植密度庫爾勒香梨產量及品質差異
Table 2 Fruit yield and quality of different planting density orchard of Korla fragrant Pear

株行距Inter-plantandinter-rowspacing(m×m)單果質量Fruitweight(g)果個數FruitNumber(個)產量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討 論

冠層內光照分布狀況與冠層大小、形狀，枝葉數量及不同枝類的空間分布有密切關系，并直接影響葉片光合作用、花芽形成、果實發育及果實品質[7、8]。

不同栽植密度庫爾勒香梨冠層不同方位相對PAR分布有較大差異。在水平方向上，西側、南側及北側相對PAR較大，中部最低。垂直方向上，6個香梨園冠層上部相對PAR均大于下部。總體來講，PAR值由樹冠外圍向樹干內膛呈現遞減趨勢，由冠層下部到冠層上部遞增，這與晁海[9]、劉娟[10]、張強[11]、梅闖等[12]有關冠層各部位PAR的研究結果相同。不同栽植密度庫爾勒香梨不同方位相對PAR日變化差異較大。各密度香梨園東側、西側及南側相對PAR基本于09:00出現下降，隨后上升。各時間段冠層受光部位不同，各方位相對PAR峰值出現時間也不相同。2.5 m×7.0 m冠層上、下部相對PAR均于13:00出現首個峰值，16:00出現第二個峰值；由于行距較大，枝葉遮擋不嚴重，LAI值較為合理，在此時間段，該果園冠層上部受光良好。

不同栽植密度庫爾勒香梨實際PAR日變化呈“低-高-低”變化曲線，且其峰值差異明顯，說明栽植密度對梨園PAR有很大影響，從而影響果實產量及品質。2.5 m×7.0 m及5.0 m×8.0 m PAR明顯低于其它栽植密度，這可能與這兩個密度庫爾勒香梨冠幅大、枝葉相互遮擋、通風透光差有關。薄翠萍等[13]研究證明，輪臺白杏葉幕內相對PAR上午逐漸增強，14:00左右達到高峰，隨后開始下降。實驗中，不同栽植密度庫爾勒香梨平均相對PAR峰值集中出現于13:00～14:00，與其研究結果相似。LAI會因栽植密度、栽培管理技術及環境條件等因素影響樹體葉片分布，從而影響光在冠層內的傳遞，使樹體受光差異很大[9]。除5.0 m×6.0 m外，其余香梨園均為株間LAI大于行間LAI。6.0 m×7.0 m株行距較大，LAI較高，受光狀況較差，產量及品質也較差。

果園內不同方位的光能分布與冠層結構密切相關，行間距在一定程度上也影響了不同方位的光能分布[14]。通過合理的整形修剪會改變枝葉的數量及分布，形成良好的冠層空間格局，從而利于光照的分布。因此，確定合理栽植密度及冠層結構可提高庫爾勒香梨冠層內光的合理分布，從而提高果實產量及品質。研究認為，4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m梨園冠層各方位PAR變化差異小、LAI較合理，冠層各方位受光均勻，冠層結構較合理。

4 結 論

不同栽植密度條件下，庫爾勒香梨冠層西側、南側及北側相對光合有效輻射較強，冠層上、下部相對光合有效輻射差異不大。

冠層各方位受光強弱在1 d中呈現規律變化，東側08:00～15:00受光較強，西側為11:00～17:00，南側為08:00～18:00，北側為08:00～12:00及15:00～20:00，樹冠中部1 d中受光較弱且變化幅度不大。不同栽植密度條件下庫爾勒香梨冠層內PAR呈“單峰”曲線。相同株距或行距下，LAI隨冠幅的增大而增大。4.0 m×6.0 m及5.0 m×6.0 m為較適栽植密度。

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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

中圖分類號：S661.2

文獻標識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)03-0420-09

作者簡介:牛瑩瑩(1989-)，女，新疆哈密人，碩士研究生，研究方向為果樹栽培與生理，(E-mail)1170791833@qq.com通訊作者:廖康(1962-)，男，四川梓潼人，教授，博士生導師，研究方向為果樹資源及栽培生理，(E-mail)liaokang01@163.com

基金項目:國家公益性行業科研專項“新疆特色林果提質增效關鍵技術研究與示范”(201304701)；新疆維吾爾自治區果樹重點學科基金

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.