陜西紅花椒樹冠結構對產量的影響*

李孟樓，惠文斌，張正清

(西北農林科技大學 林學院，陜西 楊凌 712100)

栽培優良的經濟林木品種是提升產量的最有效方法[1]，當品種和栽培密度確定后，影響花椒(Zanthoxylumbungeanum)產量的基本因素則是土壤營養及水肥條件[2]。只有合理修剪、控制樹型和樹冠，才能最大程度的發揮施肥后的增產效益[3]。經濟樹種的產量與品種、栽培密度、水肥和修剪管理有關[4]。

花椒品種、栽培管理及施肥與產量的研究有不少報道，如:‘林洲紅’‘大紅袍’和‘小紅袍’3個花椒品種的產量差異很大[5]；‘大紅袍’花椒修剪后產量可提高4.2倍[6]；‘頂壇花椒’長、中、短枝留枝比例為1︰3︰6時產量最佳；低產花椒園修剪后單位面積增產50.0%、提高采摘效率30.4%[7-8]；花椒施基肥可增產9.1%～11.3%[9]，配方施肥單株產量較對照提高88.4%～92.9%、葉面噴肥產量提高4.07%[10-11]。花椒品種是決定花椒產量的基礎，施基肥的增產效果遠大于噴施葉面肥；修剪花椒樹能大幅度地提高產量，在側枝上保留適當數量的短枝即結果枝時產量最高。

雖然有關花椒施肥、修剪等方面的研究文獻很多，目前花椒產量調查和評估幾乎均采用抽樣測定果穗產量或整株采摘計量株產量[4,7,10,12]。而花椒樹冠結構因素和產量的關系還未見報道，研究花椒樹干地徑、冠幅、結果枝數等和產量間的相關性，能夠為評估花椒產量和各項花椒管理措施的效益提供基礎。

1 調查方法

1.1 調查地點、樣株選取和調查指標

在陜西永壽、彬縣、耀洲、富平花椒林地，按照‘大紅袍’(Z.bungeanum‘Dahongpao’)、‘豆椒’(Z.bungeanum‘Doujiao’)、‘黃蓋獅子頭’(Z.bungeanum‘Huanggaishizitou’)、‘小紅袍’(Z.bungeanum‘Xiaohongpao’)、‘伏椒’(Z.bungeanum‘Fujiao’)及‘構椒’(Z.bungeanum‘Goujiao’)的品種特征[13-16]，隨機選取調查地，抽取樣株調查記載不同品種的樹高、地徑、樹齡、冠幅、株行距、株標準枝數、鮮花椒結果量。其中，因每666.7 m2面積栽培花椒約50株，因此將調查樣地面積和取樣株數分別控制在300～350 m2、及25株左右，不足25株的品種全部調查；調查樣株避免選取不具代表性的補植樹、老樹、病樹、地邊樹，以保證樣株的代表性和準確性。

1.2 標準枝及株產量估算

1.2.1 標準枝選取及其產量調查

選取標準枝是準確估算花椒產量的保證，花椒樹結果枝是側枝上的短枝[7]，短枝的長度多在30～100 cm、平均約50 cm左右。因此調查時選取長度50 cm的短枝為標準枝、對結果枝進行標準化，這樣株標準枝數可近似地代表株結果枝數。調查中所選標準枝枝杈少、無病蟲危害、果穗數量適中并有代表性。在對樣株調查前，先選具有代表性的花椒樹3株，每株剪取標準枝3條，全部采摘標準枝上的花椒果實稱重，記錄每條標準枝的鮮花椒重量和果穗數。

1.2.2 樣株產量調查

由于本調查研究取樣點和調查的花椒株數較多，而鮮花椒價格16～20元/kg，椒農很難同意進行整株采摘測產；即使個別椒農同意整株采摘測產，1個勞動力每天只能完成8 a樹齡5株以內的花椒采摘工作。要在預定的期限內完成所有調查任務，只能采用以下方法。

(1)標準枝-株產量方法 調查樣株的標準枝數，重復調查3次，計算各樣株標準枝數、株鮮花椒產量、樣地鮮花椒平均株產量。

株產量(kg)=標準枝產量(g)×株平均標準枝數/1000。

(2)主枝數-標準枝-株產量方法 選取1樣株，重復調查3次確定其主枝數、每主枝平均標準枝數；重復調查3次其余樣株的主枝數，計算各樣株鮮花椒株產量、樣地鮮花椒平均株產量。

株產量(kg)=[標準枝產量(g)×(株主枝數×主枝標準枝數)]/1000。

(3)標準主枝(標準枝)-株產量方法 選取1樣株，確定1標準主枝、調查標準主枝數的標準枝數；然后重復調查3次統計其余樣株的標準主枝數，計算各樣株鮮花椒株產量、樣地鮮花椒平均株產量。

株產量(kg)=[標準枝產量(g)×(株標準主枝數×主枝標準枝數)]/1000。

畝產量(kg=株產量×每畝株數(根據株行距計算)。

所有調查數據均用Excel表格進行統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 樹冠結構因素和產量綜合統計

在調查的44個樣地中，各品種所占的樣地數分別為‘黃蓋獅子頭’14個、‘小紅袍’13個、‘大紅袍’4個、‘豆椒’11個、‘伏椒’1個、‘構椒’1個。在6個品種的各項調查指標綜合統計值中，栽培密度指標666.7 m2株數和株營養面積，栽植年限指標平均樹齡和地徑，修剪和管理指標平均冠幅和樹高，其標準差相對較低，產量指標即株標準枝個數、株產量、666.7 m2產量的標準差較大(表1)。另外，在調查樣地和品種當中，‘豆椒’樹齡可達28 a、地徑達20.53 cm，‘黃蓋獅子頭’冠幅可達675.00 cm、樹高達3.90 m、株標準枝數506.00個、株產量24.44 kg，說明‘豆椒’自然壽命相對較長，‘黃蓋獅子頭’產量相對較高。

表1 44個樣地中4個品種的10個調查指標的均數和級差Tab.1 The mean number and step difference of 4 breeds and 10 survey target indexes of 44 plots

2.2 栽植密度，樹齡與地徑和冠幅間的變化趨勢

由于‘伏椒’和‘構椒’僅只1個調查樣地，因此栽植密度的統計分析不包含這兩種(圖1)。圖1反映出，‘小紅袍’‘豆椒’‘大紅袍’‘黃蓋獅子頭’的栽植株數/666.7 m2逐漸降低，株營養面積則逐步增加，說明冠幅大小依次為‘黃蓋獅子頭’‘大紅袍’‘豆椒’‘小紅袍’。對4個品種的調查數據進行復合分析，可見其株數/666.7 m2與冠幅間呈弱線性負相關，說明通過修剪和管理能夠控制冠幅。如果不考慮品種間的差異，平均栽培45株/666.7 m2、成齡樹最大冠幅可達365 cm。按照3 m×5 m及3 m×4 m的株行距，高產花椒園栽培株數為45～55株/666.7 m2，平均50株/666.7 m2。

圖1 花椒栽植密度和株營養面積Fig.1 Planting density and vegetative area of prickly ash

‘大紅袍’‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’4個花椒品種的調查數據表明，其樹齡與地徑均具有線性正相關關系；依據4個品種樹齡與地徑混合數據的分布及其相關方程可知，花椒樹平均地徑每年遞增約0.68 cm，因此可用地徑估算花椒樹齡(圖2)。4個品種的樹齡與冠幅的混合數據分布切近冪相關模型，由其相關模型可推算出栽植后第3～6 a、7～12 a、13～18 a、19 a以上，較為合理的冠幅增幅控制值分別為25 cm/a、20 cm/a、7 cm/a及6 cm/a。

圖2 花椒地徑及冠幅隨樹齡的變化趨勢Fig.2 Variation tendency of ground diameter and crown width with different tree ages

2.3 樹齡與株標準枝數、標準枝上的果穗數及其產量的關系

‘大紅袍’‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’4個花椒品種的混合數據顯示，樹齡與株標準枝數間正相關、其數據分布符合冪相關模型S-1；淘汰2個衰老花椒園調查值后，調查數據的分布則符合指數相關模型S-2。其中，指數模型所預測的株標準枝數更適宜用于高產花椒園的修剪管理(圖3)。

圖3 花椒樹齡與株標準枝數間的變化趨勢注：圖中“○”建模時棄用的數據，下同。Fig.3 Variation tendency of standard branch number with different tree age

在4個花椒品種混合調查數據中，標準枝平均產鮮花椒57.93 g±21.63 g(表2)，但樹齡與標準枝的果穗數、與標準枝產量間的相關性微弱(圖4)，但3個品種標準枝的果穗數與產量間有弱線性正相關性(圖5)。在圖5中，‘豆椒’標準枝果穗數和產量分別集中在8～15個、45～75 g，‘黃蓋獅子頭’則集中于11～15個、53.5～110 g，‘小紅袍’數據分布較散亂但高產標準枝則集中于10～23個、45～71.5 g，4個品種的綜合數據集中于8～23個、38.3～81.7 g。說明標準枝的果穗數對其產量雖有影響，但決定標準枝產量的關鍵不是其果穗數，而是花椒果穗和顆粒大小及顆粒數的多少。

圖4 標準枝果穗數及其產量隨樹齡的分布Fig.4 Distribution of ear number and yield of standard branch with different tree age

圖5 花椒標準枝果穗數及其產量間的變化趨勢注：圖B、C、D分別為 ‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’；W為A(‘大紅袍’)、B、C、D品種的綜合數據。Fig.5 Variation tendency of standard branch yield with ear number

表2 株標準枝數及其果穗數的均數和級差Tab.2 The average number and step difference of standard branches and fruiting ear

2.4 株產量與樹齡、冠幅、地徑、樹高、株標準枝數間的關系

排除衰老花椒園的調查數據，其余所調查的4個花椒品種地徑分布于3～17 cm、樹齡在5～25 a范圍內。樹齡、冠幅與株產量間呈指數相關，W1和W2模型相關系數均較高(圖6)。說明樹齡及冠幅對花椒株產量貢獻較大，因此W1和W2均可用于預測花椒株產量。

圖6 花椒樹齡、冠幅與株產量間的變化趨勢Fig.6 Variation trend of plant yield with different tree age and crown width

綜合分析調查數據，建立花椒地徑、標準枝數與株產量間的相關模型，指數W3和多項式W4模型的相關性均較高，也可用于株產量預測(圖7)；模型W3和上述W1非常接近，這與花椒樹地徑年增幅0.68 cm、接近常數值有關。但在使用W4模型時，株標準枝數的估算可分別用S-1或S-2。

此外，所調查的花椒園平均樹高2.47±0.56 m并集中在3 m以下。由于修剪管理對樹高的控制，樹齡與樹高間(排除2個未修剪數據)、樹高與株產量間(排除4個衰老花椒園數據)只具有弱線性相關關系，因而難以建立樹高與株產量的預測模型(圖7)。

圖7 花椒樹齡與樹高，地徑、株標準枝數、樹高與株產量間的關系Fig.7 Relationship between age and height，per plant yield and ground diameter and standard branches number and tree height

依據模型W1、W2、W3、W4對株產量進行預測，如上所述W4預測中的株標準枝數值來自模型S-1和S-2，因此獲得了W4-1和W4-2兩個結果(圖8)。在圖8中W2模型預測值遠低于調查值，說明只擴張冠幅而不注意增加株準枝數很難提高株產量；W4-1預測值稍高于、但切近實際調查值，說明S-1和W4-1分別預測的株標準枝數及株產量近似的反映了花椒園的現狀；W1、W3、W4-2模型的預測值分別大于調查值的2、2.5及3倍，這表明施加增強樹干生長勢、促生結果枝(標準枝)措施能夠有效的調控花椒產量。

圖8 樹冠指標和株產量隨樹齡的變化預測注：樹冠指標預測模型中，P為冠幅(cm)，Y為地徑(cm)，S-1為株標準枝數/冪，S-2為株標準枝數/指數模型；株產量預測模型中，W1為樹齡，W2為冠幅，W3為地徑，W4-1為S-1標準枝數，W4-2為S-2標準枝數模型。Fig.8 Relationship between age and height，per plant yield and ground diameter and standard branches number and tree height

2.5 株產量在品種間的差異分析

因花椒樹地徑增量為0.68 cm/a，因此以樹齡、冠幅和株標準枝數建立各品種的株產量模型(圖9～圖11)。圖9表明，樹齡與各品種株產量間均有較高相關性，大紅袍符合線性正相關模型；淘汰衰老花椒園調查數據后，‘豆椒’符合指數相關模型，‘黃蓋獅子頭’符合冪相關模型，‘小紅袍’符合線性正相關模型。

圖9 不同花椒品種的樹齡與株產量間的變化趨勢注：圖A、B、C、D分別為‘大紅袍’‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’，下同。Fig.9 Variation trend of per plant yield with tree age of different prickly ash breeds

圖10顯示，冠幅與株產量間的最佳模型分別為：‘大紅袍’呈線性正相關模型，‘豆椒’則呈指數相關模型(淘汰2個調查數據)，‘黃蓋獅子頭’(淘汰1個調查數據)和‘小紅袍’則呈多項式相關模型。這4個模型的相關性均較高，說明冠幅對株產量具有較重要的決定性影響。

圖10 不同花椒品種的冠幅與株產量間的變化趨勢Fig.10 Variation trend of per plant yield with crown width of different prickly ash breeds

圖11表明，‘大紅袍’‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’株標準枝數與株產量間符合線性正相關模型，且模型的相關性均較高。說明株標準枝數是制約和評估株產量的重要因素，高產花椒園的管理重點是增加株標準枝數量，其原因在于標準枝代表的即是結果枝。

圖11 不同花椒品種的標準枝數與株產量間的變化趨勢Fig.11 Variation trend of per plant yield with its standard branch number of different prickly ash breeds

2.6 畝產量預測

以上分析得到各品種按照樹齡、冠幅、株標準枝數的株鮮花椒產量預測模型(表3)。表3表明，品種和建立模型的依據不同，株產量預測模型表現形式不同，其原因可能在于不同品種的冠幅擴展速度、側枝和結果枝(標準枝)萌生能力和數量的差異所致。

表3 不同品種鮮花椒株產量預測模型Tab.3 Fresh yield prediction models of different breeds of prickly ash

依據表3模型，按照50株/666.7m2、每2kg鮮花椒折算0.5kg干花椒，對4個品種的單位面積產量進行預測(圖12)。按照樹齡模型預測的單位面積花椒產量在品種間差異較大，其總趨勢是‘黃蓋獅子頭’和‘大紅袍’產量大于‘豆椒’與‘小紅袍’。這可能是只采取施肥而不采取擴張樹冠和增生結果枝數措施時，各品種自然產量的反映(圖12-W1)。‘黃蓋獅子頭’和‘大紅袍’產量高的原因可能是其樹冠擴張和抽生結果枝的能力強，或每結果枝的產量大于其他品種，表2和圖2的調查數據也佐證了這一點。此外預測結果還表明，‘大紅袍’與‘小紅袍’在幼齡階段產量較小，因而種植時應適當的增加株密度。

圖12 不同品種單位面積產量隨樹齡的變化預測注：預測模型中，W1為樹齡，W2為冠幅，W4-1為S-1標準枝數，W4-2為S-2標準枝數模型；品種曲線A、B、C、D分別為‘大紅袍’‘豆椒’‘黃蓋獅子頭’‘小紅袍’。Fig.12 Change prediction of unit area(666.7 m2)yield with tree age of different breeds

以樹齡為基礎按照冠幅模型預測，4個品種單位面積產量逐漸趨同，但從高到低的總趨勢是 ‘大紅袍’>‘黃蓋獅子頭’和‘小紅袍’>‘豆椒’(圖12-W2)。說明在樹齡和樹冠相同時，主導品種間產量差異的原因可能取決于品中自身萌生枝條的能力，即萌生結果枝數量越多的品種產量越高(表2)。

同樣以樹齡為基礎、當株標準枝數符合S-1和S-2模型時，按照模型W4預測表明，4個品種的單位面積產量變化趨勢基本相同，但產量從高到低的順序為‘豆椒’>‘大紅袍’>‘黃蓋獅子頭’>‘小紅袍’(圖12-W4-1，圖12-W4-2)。說明在樹齡和株標準枝數相同時，標準枝上的果穗數、或花椒粒數、或顆粒重量決定了品種間產量的高低。但表2顯示，標準枝上果穗數從多到少的順序為‘大紅袍’>‘小紅袍’>‘黃蓋獅子頭’>‘豆椒’，標準枝產量從高到低的順序為‘黃蓋獅子頭’>‘豆椒’>‘大紅袍’>‘小紅袍’。因此說明當樹齡和株標準枝數確定后，標準枝上果穗數對花椒產量的影響小于果穗大小和花椒顆粒重量。

2.7 調查方法對結果準確性的影響

在本研究中，對標準枝-株產量、主枝-標準枝-株產量、標準主枝(標準枝)-株產量3種調查法的結果進行了比較，調查數據說明這3種方法對株產量估算的準確性差別較大(表4)。表4表明，標準枝-株產量法能夠快速估測出株標準枝數和產量，但對株標準枝數的判斷偏差最大、低判幾率很高，這在于調查中常難以準確查清交叉和密集枝的標準枝數；主枝-標準枝-株產量法因各株的主枝大小不一，使得各主枝的標準枝數差別較大，對主枝的標準枝數低估算的幾率也較大；標準主枝(標準枝)-株產量法以標準主枝及其標準枝數為基礎，容易以標準主枝的大小為依據，對所調查樣株的標準主枝數量做出判斷，因而提高了調查的精度和準確性。

表4 調查方法與調查結果的差異比較Tab.4 Comparison of survey methods and survey results

3 結論與討論

3.1 結論

對44個花椒樣地中4個品種的樹齡、666.7 m2株數、地徑、冠幅、樹高、株標準枝(結果枝)數、標準枝果穗數、株產量等調查分析說明，花椒樹齡與地徑顯著相關，地徑年遞增約0.68 cm/a，接近常數。平均株標準枝數大小順序為‘黃蓋獅子頭’>‘大紅袍’>‘小紅袍’>‘豆椒’，標準枝果穗數大小順序為‘大紅袍’>‘小紅袍’>‘黃蓋獅子頭’>‘豆椒’。 ‘豆椒’樹齡可達28 a、地徑達20.53 cm；‘黃蓋獅子頭’冠幅可達675.00 cm、標準枝506個/株、產量最高達24.44 kg/株。

對花椒樹齡、冠幅、株標準枝數與株產量相關分析表明，在栽植花椒時，可選擇3 m×5 m及3 m×4 m株行距、栽植約50株/666.7 m2；在修剪管理時，樹高應控制在2.50 m左右，栽植后第3～6、7～12、13～18、19 a后，冠幅應分別擴放25 cm/a、20 cm/a、7 cm/a及6 cm/a。研究還說明株標準枝數是調控株產量的關鍵因素，株標準枝的留枝數量可選用S-1方案、即S-1=2.681 7x1.316 0，精細高產花椒園可選用S-2方案、即S-2=12.670 0e0.130 4 x，每結果枝最佳果穗數15～16個。

按照50株/666.7 m2、每2 kg鮮花椒折算0.5 kg干花椒對666.7 m2預測產量，樹齡模型預測表明，在只采取施肥而不采取擴張樹冠和增生結果枝數措施時，‘黃蓋獅子頭’和‘大紅袍’產量大于‘豆椒’與‘小紅袍’；說明決定產量的關鍵不是其果穗的多少，而是果穗是否夠大、花椒顆粒數是否夠多及更重。同樣在樹齡和樹冠相同時，抽生結果枝能力的強弱順序為‘大紅袍’‘黃蓋獅子頭’和‘小紅袍’‘豆椒’；在樹齡和株標準枝數相同時，‘豆椒’和‘黃蓋獅子頭’的產量大于其他2個品種，進一步說明標準枝上的果穗和花椒顆粒大者產量高。因此，在花椒園栽培管理中，應優先選擇樹冠擴張及抽生結果枝能力強的品種，其次應采取科學的施肥和修剪措施，促進結果枝上留置的果穗發育、花椒粒數增多、顆粒增大。

3.2 討論

除栽植密度、樹齡和施肥管理外，影響花椒產量的主要因素包括地徑、冠幅和株結果枝(標準枝)數、標準枝的果穗數。研究報道樹冠與干徑間有密切的正相關關系[17]，樹冠的大小影響根系的發育[18]，樹木的冠幅與胸徑比例與樹齡相關[19]，花椒樹的水平根大于樹冠的3～4倍，根系分布與樹冠、枝量和產量正相關[20]。雖然花椒干徑、冠幅和結果枝數間的關系未見報道，但本研究表明花椒的地徑、冠幅和株結果枝數與株產量相關。因此通過對花椒樹的整形修剪和施肥，能促進根系、干徑和結果枝發育，為提高花椒產量夯實基礎。

經濟林木的調查和研究證明，桃樹樹冠大小、主枝、側枝和結果枝的留置數量影響產量和品質[21-22]；開心型‘庫爾勒香梨’(Pyrussinkiangensis‘Korla’)樹冠光合能力、株產量高于疏散分層型[23]；修剪能夠控制楊梅(Myricarubra)的樹冠擴張、增強光合作用、增產2～3倍、提高果實品質[24]；橄欖(Canariumalbum)的結果枝主要是秋梢、且樹冠分枝級別達到6～9層時產量最高[25]；喬砧富士蘋果長、中、短枝的比例為1∶1.5∶7.5時果實產量及品質最佳[26]。有關花椒樹的整形和修剪報道較多，如放長花椒樹修剪后能夠恢復樹勢、提高產量[27]，未修剪盛果期花椒疏剪30%、20%、10%；株產量較對照增加40.10%、39.32%、16.41%[28]；花椒樹冠可選用多主枝、自然或側扁扇狀開心型[29]；主枝、側枝和結果枝比例為1∶3∶6時可提高產量27.3%[7]。這說明在經濟林高產修剪管理，首先要選擇樹冠主枝開張度大的樹形、盡量擴張樹冠，其次是主枝、骨干枝、側枝和結果枝留置比例要匹配適宜。本研究雖然未能揭示高產花椒樹各型枝條的留枝比例，但建立了可用于在修建管理中指導留置結果枝的方案模型。

本調查研究中，花椒樹高與株產量相關性低、難以建立產量預測模型，原因在于多數花椒園采用了修剪管理措施，改變了花椒樹自然的樹冠結構及結果習性，這一特性在其他林木上已被證實[30]。本研究建立的樹齡、地徑與株產量模型的預測結果約大于調查值的2倍；冠幅與株產量模型的預測結果遠小于調查值；株標準枝數與株產量的W4-1、W4-2模型預測值分別稍高于調查值及接近調查值的3倍，且對不同花椒品種產量的預測結果差異較大。其原因是否在于樹冠的生長勢、分枝能力、標準枝的果穗數，及每果穗的顆粒數及顆粒重量不同所導致還需研究。

對于花椒株產量的報道較多、單位面積的產量研究少[7,27-29,31]，由相關文獻中可推測成齡花椒園666.7 m2鮮花椒產量為240.17±39.76 kg[32]，其中的原因可能在于花椒品種、栽培密度、樹齡等因素，導致難以研究和估算單位面積的花椒產量。在本研究中，通過建立模型預測各品種666.7 m2的產量說明，在栽培管理中樹冠擴張度、結果枝增生數量、果穗數大小和花椒顆粒重量是影響花椒產量的主因。但除施肥為花椒樹生長提供充足的營養外，增加結果枝、調控果穗數大小和花椒顆粒重量只能依靠修剪管理措施。據有關花椒花芽形成和分化報道，春生枝上的花芽及雌蕊分化期為6月上旬至來年4月初[33]；夏生枝上的花芽及雌蕊分化期為7月下旬至來年3月中旬(北方推遲約1月)[34]；秋生枝上的花芽及雌蕊分化期為11月上旬至來年4月中旬[35]；修剪降低新枝花芽分化率、成花率、花序大小及其小花數[36]。雖然修剪能夠提高產量30%～61%[8,37]，但顯然修剪時間和疏枝時間把握不當將影響花椒產量。因此，在修剪時應盡量保留春枝和夏枝、疏除秋生枝，即多余春生枝的剪除應在5月下旬至6月上旬、夏生枝的剪除和短縮在6月中旬至7月下旬、秋生枝的剪除和短縮在11月上旬之前進行。研究報道花椒果穗長對花椒千粒重影響最大、修剪影響果穗大小[36,38]，因此修剪對花椒不同季節抽生枝上果穗的大小及其千粒重的影響程度還需進一步研究。