樹形對促早栽培桃冠層結構、光合特性及果實品質的影響

張紅歡　楊興旺　冀曉昊　王瑩瑩　時夢　王小龍　王志強　張麗霞　王孝娣

摘? ? 要：【目的】研究不同樹形對促早栽培桃樹冠層光照及果實品質的影響，為篩選出適宜桃促早栽培的高光效省力化樹形提供理論參考。【方法】以4年生中農早珍珠容器栽培苗為試材，研究主干形、水平中心干多直立主枝形、對向V形、水平中心干多對向V形4種樹形對冠層相對光照度、冠層結構、光合日變化和果實品質的影響。【結果】各樹形冠層平均相對光照度由高到低依次是對向V形、水平中心干多對向V形、水平中心干多直立主枝形、主干形，對向V形有效光區占比最大，為77.73%。對向V形的光能截獲率和葉片一天光合凈積累量最高，分別為92.70%和1 768.97 mmol·m-2。對向V形、水平中心干多對向V形的果香型揮發物酯類、內酯類物質及具有花香型香氣特性的芳樟醇含量均高于其他2種樹形。【結論】對4種樹形的11個指標進行主成分分析，綜合多方面的因素得出，4種樹形的優劣順序依次為：對向V形、水平中心干多對向V形、主干形、水平中心干多直立主枝形。對向V形綜合得分最高，果實品質較好，是比較適宜促早栽培模式下中農早珍珠桃的優良樹形。

關鍵詞：桃；中農早珍珠；樹形；促早栽培；冠層結構；果實品質

中圖分類號：S662.1 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2024）03-0470-11

Effects of tree shape on canopy structure， photosynthetic characteristics and fruit quality of early cultivated nectarine

ZHANG Honghuan， YANG Xingwang， JI Xiaohao， WANG Yingying， SHI Meng， WANG Xiaolong， WANG Zhiqiang， ZHANG Lixia， WANG Xiaodi*

（Research Institute of Pomology， Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Horticultural Crops Germplasm Resources Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Xingcheng 125100， Liaoning， China）

Abstract： 【Objective】 Choosing a good tree shape and improve the light distribution in the inner canopy is a common concern of researchers. It is necessary to explore the tree shape with high light efficiency and labor saving. This study examined the effects of different tree shapes on canopy structure and fruit quality of peach cultivated for early production， so as to select suitable tree shapes with high photosynthetic efficiency and labor saving. 【Methods】 Zhongnong Zaozhenzhu is a new early nectarine variety bred from the offspring of Autumn Red Pearl， which is suitable for cultivation in open fields and greenhouses in Huludao and the south area of Liaoning province. The Zhongnong Zaozhenzhu nectarine was taken as the test material， and it was a 4-year container cultivated seeding. The relative light intensity， canopy structure， diurnal variation of photosynthesis and fruit quality were studied in trees with different tree shape including central leader shape （CL）， guyot trellis （GT）， opposite V shape （OV）， and tatura V trellis （TV）. 【Results】 The tree shapes with the average relative light intensity from high to low were OV， TV， GT and CL. The ratio of effective light region in OV was the largest， which was 77.73%. The canopy area with relative light intensity lower than 40% was regarded as low light efficiency area. The proportion of low light efficiency area in OV and GT was significantly lower than that in TV and CL and was 10.75% and 6.10%， respectively， compared with CL. There was a positive correlation between total gap fraction and openness. The total gap fraction and openness of CL and GT were significantly higher than those of OV and TV. Among them， the total gap fraction and openness of the canopy in GT were the largest， 36.21% and 38.09%， respectively. Those in TV were the smallest， being 11.10% and 11.43%， respectively. The trend of leaf area index was opposite to that of total gap fraction and openness. The leaf area index of OV and TV was significantly higher than that of CL and GT. Among the four tree types， OV had the highest light interception rate and daily net photosynthetic accumulation of the leaves， which were 92.70% and 1 768.97 mmol·m-2 respectively. In the upper， middle and lower layers of the canopy， the single fruit weight in OV was significantly higher than that of the other tree shapes. The content of soluble solids in fruit of the upper and middle canopy in OV was significantly higher than that in the other tree shapes. The content of soluble solids content in the lower layer of TV was significantly higher than that in other tree shapes. The titrable acid content in upper and middle canopy fruit in OV was significantly higher than that in the other tree shapes. No lactones were detected in CL and GT. The highest content of lactones was detected in OV （52.42 ng·g-1）. The content of esters detected in OV was 8.6 times and 10.1 times of that in CL and GT， respectively. The content of esters detected in TV was 4.7 times and 5.5 times of that in CL and GT， respectively. The contents of esters and lactones were higher in OV and TV. The content of linalool with flower-like aroma was higher in OV and TV. 【Conclusion】 Principal component analysis was carried out on the 11 indicators of 4 tree shapes， and 3 principal components were extracted. The cumulative variance contribution rate reached 87.759%， and the corresponding variance contribution rate was 61.899%， 16.269% and 9.591% respectively， which basically represented the majority of information of all indicators. The 11 indexes were thus selected for principal component analysis. The results showed that the score in the order from high to low was OV＞TV＞CL＞GT. The opposite V shape had the highest comprehensive score and the fruit quality was the best. It is an excellent tree shape for promoting early cultivation of early nectarine varieties.

Key words： Peach; Zhongnong Zaozhenzhu; Tree shapes; Early budding culture in protected cultivation; Canopy structure; Fruit quality

據FAO統計，2021年全球桃樹種植面積為150.47萬hm2，產量為2 499.44萬t，我國桃樹種植面積達82.50萬hm2，產量達到1 601.65萬t，在全球比重分別為54.83%、64.08%，均位列全球第一，我國桃產業總產值近千億元，是助推鄉村產業興旺、農民生活富裕的重要經濟支柱[1]。樹形結構影響桃果實產量、品質及經濟效益，是制定栽培管理措施的重要因素[2-3]。桃樹常見的樹形有自然開心形、主干形、Y字形等，生產中存在修剪操作復雜、樹體高大、內膛光照不良、結果部位外移等問題，無法滿足生產者的需求。如何選擇合適的樹形，改善和提高樹冠內層光分布，是科研工作者普遍關注的問題，因此有必要對高光效、省力化、輕簡宜機樹形進行探索研究[4-5]。

中農早珍珠是從秋紅珠的實生后代中選育出的早熟油桃新品種，平均單果質量72.9 g，可溶性固形物含量14.1%，風味濃甜，深受消費者喜愛[6]。筆者以促早栽培的中農早珍珠為研究對象，通過研究主干形、水平中心干多直立主枝形[7]、對向V形[8]、水平中心干多對向V形[9]4種樹形對樹體冠層結構、光合作用和果實品質等指標的影響，篩選設施促早栽培中農早珍珠適宜的高光效省力化樹形，為高效優質栽培提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗于2023年1—6月在中國農業科學院果樹研究所砬山試驗基地進行。供試品種為4年生容器栽培桃中農早珍珠，容器栽培選用圓形塑料種植盆，高28 cm，直徑43 cm，試材擺放深度為23 cm，于2021年上半年完成樹形培養，樹形采用主干形（A）、水平中心干多直立主枝形（B）、對向V形（C）、水平中心干多對向V形（D），樹形示意圖見圖1。

1.2 試驗設計

試驗設置4種樹形行株距均為2 m×1 m，南北行向，單株小區，3次重復。A樹高2 m，定干高度（第一結果枝距種植盆內地上部分與地下部分交界處）40 cm，東西冠幅175 cm，南北冠幅100 cm。B樹高2.5 m，定干高度65 cm，東西冠幅140 cm，直立主枝間距50 cm，行向留結果枝。C樹高1.5 m，定干高度90 cm，東西冠幅200 cm，南北冠幅140 cm，兩主干枝夾角為90°～100°。D樹高1.5 m，定干高度80 cm，東西冠幅190 cm，南北冠幅130 cm，兩主干枝夾角為90°～100°。

選取長勢基本一致的樹體作為試材，應用冠層分格方法[10-11]，結合不同樹形具體的樹體結構參數，將A樹冠垂直方向上劃分為下層（距地面小于0.8 m）、中層（距地面0.8～1.3 m）、上層（距地面大于1.3 m），在水平方向上東西距主干距離劃分為0.3 m、0.6 m、0.9 m，南北距主干距離劃分為0.2 m、0.4 m、0.6 m。將B樹冠垂直方向上劃分為下層（距地面小于1.3 m）、中層（距地面1.3～1.9 m）、上層（距地面大于1.9 m），在水平方向上東西距主干距離劃分為0.3 m、0.6 m、0.9 m，南北距主干距離劃分為0.25 m、0.50 m、0.75 m。將C樹冠垂直方向上劃分為下層（距地面小于1.1 m）、中層（距地面1.1～1.3 m）、上層（距地面大于1.3 m），在水平方向上東西距主干距離劃分為0.3 m、0.6 m、0.9 m，南北距主干距離劃分為0.2 m、0.4 m、0.6 m。將D樹冠垂直方向上劃分為下層（距地面小于1.0 m）、中層（距地面1.0～1.2 m）、上層（距地面大于1.2 m），在水平方向上東西距主干距離劃分為0.3 m、0.6 m、0.9 m，南北距主干距離劃分為0.2 m、0.4 m、0.6 m。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 冠層指標測定 應用冠層分格法，于葉幕形成期，選擇典型的晴天，用TSE-1332型數字式照度計，測定樹冠內不同層次、不同方位的相對光照度值，在距地面2.5 m、距墻體3 m、行間無遮擋的地方測量空白值，連續測定3 d，每次的測量時間為10：00、14：00，以測量數據平均值作為不同層次不同部位的相對光照度值[12]。統計樹冠不同層次方格空間的相對光照度。

在葉幕穩定期，選擇陰天或者傍晚，利用冠層/半球影像分析系統（scanopy analysis with fish-eye imaging）測定各樹形冠層的總孔隙度、開度、葉面積指數和葉幕光能截獲率[冠層總輻射（total over per day，PPFD，mol·m-2·d-1）和葉幕下總輻射（total under per day，PPFD，mol·m-2·d-1）的差值與冠層總輻射的比值][13]。

1.3.2 光合性能測定 2023年5月中旬，選擇典型的晴天，06：30至18：30每隔3 h進行1次田間測定，選取試材東南方向、外圍枝條的成熟葉片，使用CIRAS-2光合儀測定葉片的凈光合速率（Pn）。不同樹形葉片一天光合的凈積累量計算方法：用origin求曲線積分面積。

1.3.3 果實品質指標測定 在果實成熟期從各個處理每株樹的3層各隨機均勻摘選果形端正、無病蟲害的10個果實，帶回實驗室測定果實品質。采用BL-500S型電子天平稱量單果質量；采用CR-400手持色差計測定陰陽果面色差；采用折光儀（PAL-1，日本）測定可溶性固形物含量；采用全自動電位滴定儀（905，瑞士萬通公司）測定可滴定酸含量；采用物性分析儀（TA. HD. Plus，英國）測定果肉硬度；采用鉬藍比色法測定果實維生素C含量。3次重復，計算平均值。

采用固相微萃取結合氣相質譜聯用儀測定香氣組分和含量，具體方法參照Ji等[14]的報道。稱取200 g樣品進行勻漿，稱取5 g勻漿于20 mL氣相頂空瓶中，加入1 g氯化鈉和5 μL 2-辛醇（0.812 g·L-1），壓蓋器密封，-80 ℃保存待測。樣品瓶40 ℃水浴恒溫平衡10 min，將 Supelco 50/30 μm PDMS/CAR/DVB固相微萃取頭插入樣品瓶頂空部分，40 ℃水浴30 min萃取香氣組分；Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀測定香氣組分。數據分析使用系統自帶的色譜工作站，積分參數為初始面積截除10 000，初始峰寬0.1，肩峰檢測OFF，初始閾值5.0；譜庫選擇NIST11標準譜庫；采用2-辛醇內標法對香氣成分進行定量分析。

1.4 數據處理

采用Excel 2021軟件整理試驗數據，采用SPSS 26.0軟件對數據進行單因素方差分析及主成分分析，采用Excel 2021軟件及Matlab軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同樹形對中農早珍珠油桃樹體冠層及光照的影響

2.1.1 相對光照度立體分布 不同樹形處理下，中農早珍珠油桃樹體冠層光照分布存在較大差異。從圖2可以看出，A、B冠層內相對光照度分布總趨勢是由外到內、由上到下遞減，C、D樹體上、下層相對光照度分布較均勻，中層的相對光照度分布由外到內遞增。

統計各樹體冠層不同區域相對光照度，由表1可知，平均相對光照度由高到低的樹形依次是C（62.70%）、D（61.67%）、B（60.78%）、A（56.54%）。相對光照度低于40%的冠層區域屬于低光效區域[12]。C、D的低光效區比例顯著低于A、B的低光效區比例，且與A相比分別降低了10.75、6.10個百分點。在所有處理中，C相對光照度大于40%的區域占比最大，為77.73%，顯著高于其他3個樹形。

2.1.2 冠層特征參數 從表2可以看出，總孔隙度與開度呈正相關，A、B的總孔隙度與開度顯著高于C、D，其中，B的總孔隙度、開度均為最大，分別是36.21%、38.09%；D最小，分別是11.10%、11.43%。葉面積指數與總孔隙度和開度趨勢相反，C、D的葉面積指數顯著高于A、B。數據表明，樹體葉面積指數越大，結構越緊湊，光能截獲率越高，C、D的光能截獲率高于其他兩種樹形，分別為92.70%、90.83%。

2.2 不同樹形中農早珍珠光合性能比較

由圖3、圖4、圖5可知，4種樹形的凈光合速率日變化均呈單峰曲線。在樹體上、中層，C、D的凈光合速率在一天中的大部分時間段均高于A、B。在樹體下層，4種樹形的凈光合速率在12：30時達到峰值，此時凈光合速率由高到低依次為C＞D＞B＞A，分別為20.65、18.38、15.95、15.60 μmol·m-2·s-1。由表3可知，整體上看，C樹形葉片一天光合的凈積累量顯著高于其他3種樹形，為1 768.97 mmol·m-2。

2.3 不同樹形中農早珍珠果實產量與品質比較

4種樹形的果實產量比較接近，其中B、D樹形的果實產量略高于A樹形的果實產量（表4）。由圖6可知，在樹體上層、中層、下層，C的單果質量均顯著高于其他樹形（D樹形下層除外），B、C兩種樹形不同部位果實的單果質量自上而下呈現略微下降的趨勢，A、D兩種樹形均以中層的單果質量最小。A、B兩種樹形果實的果肉硬度顯著高于C、D。由圖7可知，C在上、中層的可溶性固形物含量顯著高于其他樹形，D在下層的可溶性固形物含量顯著高于其他樹形。C在上、中層的可滴定酸含量顯著高于其他樹形（A樹形上層除外），在下層，A、D、B的可滴定酸含量較接近，均顯著高于C樹形。由圖8可知，4種樹形的上層果實維生素C含量差異顯著，A最高，D最低；在樹體總體中，B、C、A、D的維生素C含量依次降低。

由表5可以看出，不同樹形處理之間的果面亮度L*無顯著差異。在樹體上層、下層中，各處理之間的紅綠色差a*無顯著差異，在中層，B、C、D、A的紅綠色差a*逐漸下降。在樹體上層、下層中，各處理之間的黃藍色差b*無顯著差異，在中層，C、D、B、A的黃藍色差b*逐漸上升。在不同樹形處理中，C的果實色彩飽和度C*最低。在樹體上層、下層中，各處理之間的果實色調角H°無顯著差異，在中層，A的果實色調角H°顯著高于其他樹形。從樹整體來看，4種樹形的果面亮度L*、黃藍色差b*、果實色調角H°無顯著差異，B和C樹形的紅綠色差a*、果實色彩飽和度C*呈顯著差異。

由表6可以看出，中農早珍珠桃香氣物質主要是一些醇類、萜類、醛類、酯類、內酯類、酮類物質。A樹形果實的醛類物質含量分別是C、D的8.4倍、4.3倍，B樹形果實的醛類物質含量分別是C、D的11.5倍、5.8倍。數據表明，A、B未檢測到內酯類物質，C樹形果實的內酯類物質含量（w，后同）最高，為52.42 ng·g-1。C樹形果實的酯類物質含量分別是A、B的8.6倍、10.1倍，D樹形果實的酯類物質含量分別是A、B的4.7倍、5.5倍。芳樟醇為桃果實的主要呈味物質之一，它具有花香型香氣特性。A、B未檢測到芳樟醇，C、D樹形果實的芳樟醇含量分別為60.89、74.86 ng·g-1。苯甲醛具有苦味，C、D樹形果實的苯甲醛含量比主干形分別減少了48%、69%。γ-癸內酯和δ-癸內酯是桃果實中最重要的內酯，它們能賦予桃果實強烈的果香氣息，A、B未檢測到這2種內酯類物質。乙酸己酯是桃果實香氣的主要貢獻成分，C樹形果實的乙酸己酯含量最高，為928.77 ng·g-1。

2.4 主成分分析及綜合評價

主成分分析是通過降維的方式，將多個變量簡化為少數的幾個綜合變量，使現有的幾個少數綜合變量可以直接反映原來變量的信息[15]。對4種樹形的11個指標進行主成分分析（表7），提取了3個主成分，累積方差貢獻率達87.759%，對應的方差貢獻率分別為61.899%、16.269%、9.591%，基本能夠代表所有指標的絕大部分信息。

將原始數據標準化，將各主成分相應的因子得分乘以相應方差的算術平方根，計算出綜合評價得分值，各得分值與相應特征值的方差貢獻率的乘積累加，得出不同樹形的綜合評價指數[16]。如表8所示，綜合樹體相對光照度、冠層特征參數、果實品質幾個方面的因素，得出4種樹形的優劣順序依次為：C、D、A、B。

3 討 論

適宜的樹體結構有利于冠層透光率的提高，樹冠內的光照分布狀況會直接影響果實品質，果實品質的提高是獲得最大經濟效益的關鍵，是果樹栽植和整形的出發點和落腳點[10，17]。筆者比較了4種樹形不同層次的相對光照度和果實品質，C、D、B、A的平均相對光照度依次降低，C、D的低光效區比例顯著低于A、B的低光效區比例。在樹體上、中、下3層中，除D樹形下層外，C的單果質量均顯著高于其他樹形，B、C兩種樹形不同部位果實的單果質量自上而下呈現略微下降的趨勢，與相對光照度呈正相關，說明光照度會影響樹體的光合能力以及光合產物向果實的運轉分配，進而影響單果質量，這與劉麗等[2]在中油20號桃上的研究結果一致。研究表明，果實品質與光照度有關，光照度高，光照分布均勻，葉片可以更好地進行光合作用，一定程度上促進優質果的生產[18-19]。果實品質受土壤養分、當地氣候條件、果園地理位置等多種因素影響[20]，筆者僅對不同樹形果實品質進行了初步研究，還需進一步探索。

總孔隙度、開度、葉面積指數是表征植被冠層結構的重要參數，與光能截獲及利用、果實產量和品質的形成等過程密切相關[13，21]。總孔隙度與開度呈正相關，二者對光能截獲率存在直接影響，葉面積指數越大，樹體結構越緊湊，光能截獲率越高，光能浪費越少。在本研究中，C和D的總孔隙度、開度顯著低于其他樹形，葉面積指數均高于其他樹形，兩者的光能截獲率均高于90%，且高于A、B的光能截獲率。C、D為單層葉幕，未出現樹體郁閉現象。

香氣作為重要的次生代謝產物，賦予了果實獨特的風味品質，是果實重要的內在品質特征之一[22]。本研究中檢測到的香氣物質主要是醇類、萜類、醛類、酮類、酯類和內酯類物質[23-25]，乙酸己酯是桃果實香氣的主要貢獻成分，C樹形果實的乙酸己酯含量最高。C、D均提高了果實中酯類和內酯類物質的含量，降低了醇類物質的含量，促進了果實香氣由清香型向果香型轉變。以上結果表明，通過整形修剪這一栽培管理措施影響樹體透光情況及光能分布、果實的生長發育，可以間接影響果實香氣物質成分與含量[26-28]。

4 結 論

C冠層平均相對光照度最高，有效光照區域所占比例最高，光能截獲率最高，葉片一天光合的凈積累量最高。C、D兩種樹形的果香型揮發物酯類、內酯類物質含量較高，檢測到的具有花香型香氣特性的芳樟醇含量較高。C綜合得分最高，果實品質整體較好，是比較適宜促早栽培模式下中農早珍珠桃的優良樹形。

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