修剪對(duì)新疆核桃冠層微環(huán)境、枝組重構(gòu)及堅(jiān)果品質(zhì)的影響

Abstract： 【Objective】 Pruning is a crucial aspect in fruit cultivation management. The suitable pruning can enhance ventilation and light penetration within the canopy， improve photosynthetic capacity and light energy utilization efficiency， thereby establishing a better balance between vegetative and reproductive growth，and ultimately increasing the fruit quality.For the tall arboreal trees like walnut，adopting efficient and simple pruning method can significantly reduce production costs and enhance economic benefits.The aim of this study was to examine the effects of different pruning models on canopy microenvironment， branch composition and nut quality in walnut，and investigate the suitable and efficient pruning model for Xinjiang walnut trees.【Methods】The 15-year-old Xinfeng trees， primary walnut cultivar in Xinjiang， were taken as the experimental materials. Three models including mechanical pruning， mechanical and manual-asssted pruning，and manual pruning were adopted， with unpruned trees as the control. Parameters such as canopy temperature，relative humidity， light intensity， photosynthetic capacity，photosynthetically active radiation and chlorophyllcontent （SPAD） were measured.The number of mixed buds，fruit settings， newly developed bearing branches and mixed buds were quantified. The contents of endogenous hormones in the mixed buds were determined by the enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）.The plant yield， nut count，nut weight，and rates of empty and shriveled nuts were recorded during the fruit harvest period. Additionally， the kernel quality parameters including crude fat， crude protein and soluble sugar contents were tested.The parameter indicators were analyzed through clustering and correlation methods. The quantitatively comprehensive method was adopted to evaluate the different pruning models based on the AHP-CRITIC combination weight methods and the TOPSIS model. 【Results】After pruning，the height and crown width of walnut trees were reduced， and ventilation and light penetration were improved.The relative humidity of canopy decreased，while light intensity， photosynthetic capacity，and the SPAD values of leaves increased， and the net photosynthetic rate and photosynthetically active radiation were significantly enhanced， which collctively enhanced the microenvironment. Photosynthesis is the foundation of walnut growth. Through pruning，light could be utilized more effciently， which influenced the growth and development of leaves and branches，and ultimately shaped the formation of fruit quality. The results showed the net photosynthetic rate within the canopy exhibited an increasing gradient from the inner canopy to the outer， the mechanical and manual-assisted pruning was higher across all canopy zones compared to other pruning methods.The annual bearing branches and flower buds are critical for the formation of yield and quality. Pruning optimized light utilization and influenced the growth of annual bearing branches. The total number of mixed buds and female flowers in the selected annual bearing branches did not differ significantly among the pruning models.However， the number of fruit set，and newly formed bearing branches and mixed buds increased significantly. Specifically，the mechanical and manual-assisted pruning produced the highest number of new annual branches，and the manual pruning generated the most mixed buds. Additionally， the pruning promoted the accumulations of growth-promoting hormones， such as GA₃"and IAA， with the highest levels observed in mixed buds under the mechanical and manual-asisted pruning and manual pruning， respectively. Conversely， the growth- inhibiting hormone ABA decreased， and showed significant reductions in apical buds under manual pruning condition and lateral buds under mechanical and manual-assisted pruning conditions.Yield and nut quality are the most critical indicators for evaluating the rationality of pruning models in the fruit tree.The pruning can also establish physiological balance between vegetative growth and reproductive capacity， helping to maintain tree structure and improve nut quality. This study revealed that while pruning reduced the yield per plant， it significantly increased the nut weight and reduced the rates of empty and shriveled nuts with the lowest 4.3% in mechanical and manual-assisted pruning. Furthermore， pruning enhanced kernel quality， with significant increase in crude fat， crude protein， and soluble sugar contents from 17.9% to 42.7% . Among the three pruning models， the mechanical and manual-asssted pruning led to substantial improvements in nut quality， and the yield per plant could recover rapidly. Cluster analysis of the measured parameters revealed distinct groupings based on the different pruning methods. Negative indicators such as ABA， yield per plant， nut numbers and the rates of empty and shriveled nuts were clustered， while other parameters formed another. Correlation analysis further indicated that microenvironmental indicators were positively correlated with the numbers of annual fruiting branches，mixed buds，and nut quality traits. Pruning reduced the number of branches，leading to a temporary decline in yield per plant.However， yield could quickly recover through the changes of canopy microenvironment conditions. Based on the comprehensive evaluation， mechanical and manual-assisted pruning emerged as the optimal pruning model.【Conclusion】 Pruning significantly enhanced the canopy microenvironment， facilitated the reconstruction of annual bearing branches，and improved the nut quality of walnut. The integration of pruning machinery with simplified manual agronomic practices for mature walnut trees in Xinjiang represents an economically viable and highly efficient pruning model.

Key words： Xinjiang walnut; Pruning; Microenvironment; Annual bearing branch; Nut quality

核桃（JuglansregiaL.）是中國(guó)重要的堅(jiān)果和經(jīng)濟(jì)樹種之一，其核仁營(yíng)養(yǎng)豐富，富含脂肪和蛋白質(zhì)等成分，是優(yōu)良的食用油以及其他多種食品的重要制作原料。在國(guó)家大力推動(dòng)木本糧油發(fā)展的背景下，核桃產(chǎn)業(yè)具有較好的種植前景。新疆南疆地區(qū)光熱資源豐富，具有適合核桃生長(zhǎng)發(fā)育的氣候、土壤、灌溉、交通等優(yōu)越條件，非常適合規(guī)?；C(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，是中國(guó)商品核桃的最適栽培區(qū)域之一[2-3]。然而，目前新疆核桃園普遍存在著管理粗放、整形修剪不到位的情況，造成通風(fēng)透光差，內(nèi)膛空虛、結(jié)果部位外移，枝條層次不清，產(chǎn)量低、空殼癟仁率高等問(wèn)題[45]。修剪是核桃栽培過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，作為高大喬木樹種，核桃樹進(jìn)入結(jié)果期后，樹冠迅速擴(kuò)大，必須進(jìn)行修剪管理。修剪能夠平衡營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，控制樹勢(shì)，改善冠層的微環(huán)境，增加光照及促進(jìn)空氣的流動(dòng)，提高葉片的光合能力，促進(jìn)光能利用，促進(jìn)芽、花、枝條的生長(zhǎng)發(fā)育，是決定果園產(chǎn)量和果實(shí)質(zhì)量高低的關(guān)鍵因素7]。張翔等8研究山核桃不同修剪模式的結(jié)果表明，通過(guò)冠層枝條量的變化，提高了結(jié)果枝的萌芽率，促進(jìn)了新果枝的形成。另外，修剪去除了多余的枝條及花芽，也能提升堅(jiān)果品質(zhì)[9-10]。

核桃成齡樹樹體高大，傳統(tǒng)的人工修剪模式費(fèi)時(shí)費(fèi)工、勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了降低勞動(dòng)力成本并提高果樹的修剪效率，世界各地研究人員研發(fā)了高效省力的機(jī)械修剪工具和修剪技術(shù)[I-13]。20世紀(jì) 50年代，美國(guó)Moore[4研制了鋸盤式果樹修剪機(jī)，實(shí)現(xiàn)了檸檬、葡萄等單側(cè)的修剪。澳大利亞Spagnolo[研發(fā)了回轉(zhuǎn)式圓盤刀具的果樹修剪機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄藤蔓的頂部和側(cè)部修剪。英國(guó)研究者M(jìn)arti等[設(shè)計(jì)了一種圓盤鋸修剪機(jī)，可以完成果樹不同樹形的修剪作業(yè)。沈曉賀等設(shè)計(jì)了一種圓盤式核桃樹修剪機(jī)，經(jīng)過(guò)修剪后，核桃樹冠通風(fēng)透光條件改善，堅(jiān)果質(zhì)量得到提升。采用效率高、成本低、操作簡(jiǎn)便的修剪模式既可以節(jié)省勞動(dòng)力，也可以形成統(tǒng)一樹形，便于核桃的集約化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。隨著勞動(dòng)力成本的不斷上升，修剪機(jī)械化將會(huì)是新疆核桃產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。修剪會(huì)改變核桃冠層的微環(huán)境，影響結(jié)果枝的生長(zhǎng)發(fā)育以及堅(jiān)果品質(zhì)等，但是相關(guān)研究還很少，不能很好地指導(dǎo)新疆核桃樹的修剪管理。因此，筆者在本研究中以培養(yǎng)核桃高光效、簡(jiǎn)約化豐產(chǎn)樹形為目標(biāo)，擬采用不同的修剪模式，研究其對(duì)核桃冠層的微環(huán)境、1年生結(jié)果枝組重構(gòu)以及堅(jiān)果品質(zhì)等的影響，為新疆核桃樹的簡(jiǎn)約、高效修剪提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

樣地選擇在新疆核桃主產(chǎn)區(qū)新疆喀什地區(qū)葉城縣巴仁鄉(xiāng)阿亞克巴仁（8）村 （37.85^°N，77.57^°E） ，海拔 1300m ，年降水量 53.2mm 左右，為綠洲果園。試驗(yàn)地核桃栽培品種為新豐，樹齡 15a （年），樹形為疏散分層形，東西行向種植，株行距為 6.0m×8.0m ，樹體高度 9.0～11.5m ，胸徑 19.9～21.6cm ，冠幅 （6.5～ 7.0）m×（7.0-7.5）m （東西 × 南北）。栽培土壤為壤砂土，灌溉方式為漫灌，行間自然生草。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

修剪于2023年3月10—15日進(jìn)行。設(shè)定4種修剪模式：處理1（UP），未修剪；處理2（MP），機(jī)械修剪：采用圓盤式修剪機(jī)對(duì)樹冠落頭至 5.0～5.5m ，株間回縮至有 1.0m 的通風(fēng)帶，第1年只進(jìn)行落頭和行向的單側(cè)修剪，次年春季萌芽前進(jìn)行行向另一側(cè)的修剪；處理 3（MP+MaP）， ，機(jī)械 ∣+ 人工輔助修剪：采用圓盤式修剪機(jī)對(duì)樹冠落頭至 5.0～5.5m ，株間回縮至有 1.0m 的通風(fēng)帶，其中機(jī)械修剪第1年進(jìn)行落頭和行向的單側(cè)修剪，再進(jìn)行人工疏除或回縮內(nèi)膛過(guò)密的3年生以上骨干枝，次年春季萌芽前進(jìn)行行向另一側(cè)的修剪；處理4（MaP），人工修剪：采用人工操作，根據(jù)樹形，回縮主干，疏除或回縮3年生以上的骨干枝，使樹體高度保持在 5.0～5.5m ，株間有 1.0m 的通風(fēng)帶（圖1、表1）。以樹干為中心，參照謝輝等[18]的方法，根據(jù)樹冠距主干距離設(shè)定Zone1（距樹干 0～l.0m^?"）、Zone2（距樹干 1.0～2.0m∴ 和Zone3（距樹干 2.0～3.0m） 3個(gè)區(qū)域，同時(shí)根據(jù)冠層高度分成上、下兩層。選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的3株樹進(jìn)行測(cè)定分析。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1冠層微環(huán)境測(cè)定冠層溫濕度及光照度：于核桃樹冠郁閉期（7月1一5日），選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，使用彭云pywl-001溫濕度自動(dòng)記錄儀，觀測(cè)冠層的溫度、相對(duì)濕度與光照度等參數(shù)。采集時(shí)間為09：00——21：00，每 10min 采集1次數(shù)據(jù)。

冠層光譜指標(biāo)：使用UniSpec-SC單通道便攜式光譜測(cè)定儀，在已測(cè)過(guò)溫濕度及光照的區(qū)域進(jìn)行環(huán)境光譜組成測(cè)定，包括總輻射（totalradiation，TR）、葉片SPAD值：使用SPAD-502Plus手持植物葉綠素檢測(cè)儀，在已測(cè)定過(guò)光合參數(shù)的樣本葉片上測(cè)定葉綠素相對(duì)含量，即SPAD值。

A.未修剪；B.機(jī)械修剪；C.機(jī)械""人工輔助修剪：D.人工修剪。下同。 Unpruned，UP;B.Mchanicalpruing，MP;C.Mechanicalandmanualpruning，MP+MaP;D.Manualpruning，aP.hesamebelov 光合有效輻射（photosyntheticallyactiveradiation， PAR）及近紅外和遠(yuǎn)紅外等參數(shù)。

表1修剪后核桃樹體基本參數(shù)

Table1Theparametersofwalnutafterpruningindifferentmodels

葉片光合參數(shù)：使用CIRAS-3便攜式光合儀（美國(guó)，PPSystems公司），分別選擇樹冠Zone1、Zone2、Zone3區(qū)域發(fā)育良好的枝條上復(fù)葉各10枚，測(cè)定頂葉下第一對(duì)單葉的凈光合速率 P_n"（net photo-syntheticrate）、氣孔導(dǎo)度 G_s"（stomatal conductance）、胞間 CO₂"濃度 C_i"（intercelluar CO₂"concentration）和蒸騰速率 T_r"（transpiration）等光合參數(shù)。連續(xù)測(cè)定 3d. 0

1.3.21年生枝重構(gòu)測(cè)定1年生枝及混合芽統(tǒng)計(jì)：核桃萌芽前（3月21—25日），每個(gè)分區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)度 10～30cm 、生長(zhǎng)良好的1年生結(jié)果枝各5個(gè)，采用目測(cè)方法，統(tǒng)計(jì)枝條上總芽、混合芽數(shù)量，花期統(tǒng)計(jì)雌花數(shù)，果實(shí)采收期統(tǒng)計(jì)坐果率，休眠期統(tǒng)計(jì)發(fā)枝數(shù)及新發(fā)結(jié)果枝上的混合芽數(shù)量。

混合芽的內(nèi)源激素含量測(cè)定：在核桃混合芽生理分化完成（10月10日），采取冠層1年生結(jié)果枝的頂芽及頂芽下1～3個(gè)側(cè)芽，迅速放入液氮速凍，使用干冰保冷并帶回實(shí)驗(yàn)室，用于赤霉素（gibberellin3，GA₃"）、生長(zhǎng)素（ndole-3-aceticacid，IAA）、玉米素（ze-atin，ZT）和脫落酸（abscisicacid，ABA）內(nèi)源激素含量測(cè)定。使用上海酶聯(lián)生物科技有限公司的試劑盒，參照試劑盒說(shuō)明書，采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）測(cè)定內(nèi)源激素含量。

1.3.3單株產(chǎn)量和堅(jiān)果品質(zhì)測(cè)定在果實(shí)成熟期，收集供測(cè)試核桃樹的所有果實(shí)，統(tǒng)計(jì)單株產(chǎn)量及果實(shí)數(shù)量。在不同方位分別選取100個(gè)堅(jiān)果，參照《核桃種質(zhì)資源性狀描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》的方法測(cè)定單果質(zhì)量及空殼癟仁率。采用索氏抽提法測(cè)定粗脂肪含量，采用凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量，采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，均使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司的試劑盒進(jìn)行測(cè)定，方法參照試劑盒說(shuō)明書。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2021和SPSS26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及方差分析，其中單因素方差分析以最小顯著差異檢驗(yàn) （Plt;0.05） ，采用Excel2021和OriginPro2024軟件作圖。參照周罕覓等[2的方法，通過(guò)Rstudio（Rversion4.4.1）軟件，采用AHP層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重，首先將負(fù)向指標(biāo)（單株產(chǎn)量、單株果數(shù)、空殼癟仁率、ABA含量、修剪成本）和正向指標(biāo)（除負(fù)向指標(biāo)外的所有指標(biāo)）進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)而通過(guò)1～9標(biāo)度法，根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)堅(jiān)果品質(zhì)影響的重要程度，構(gòu)建判斷矩陣。采用CRITIC法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，得到主觀和客觀的組合權(quán)重。最后參照文獻(xiàn)中的描述，采用TOPSIS算法對(duì)不同修剪模式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出各修剪模式的優(yōu)劣排序。

2 結(jié)果與分析

2.1不同修剪模式對(duì)核桃樹體微環(huán)境的影響

2.1.1對(duì)冠層溫度及相對(duì)濕度的影響研究結(jié)果（圖2）表明，冠層上部區(qū)域的溫度均高于下部區(qū)域，而濕度則低于下部區(qū)域。3種修剪方式處理后樹體冠層下部區(qū)域的溫度均高于未修剪，且差異顯著，人工修剪溫度最高，平均為 32.5^°C ；修剪后冠層下部區(qū)域的相對(duì)濕度均低于未修剪，機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪均與未修剪差異顯著，機(jī)械 + 人工輔助修剪相對(duì)濕度最低，平均為 42.8% 。溫度日變化比較，修剪后冠層下部區(qū)域的溫度到13：00以后上升較明顯，并開始高于未修剪，均在15：00左右達(dá)到峰值；而修剪后相對(duì)濕度的日變化，基本均低于未修剪，均在15：00左右最低。

2.1.2對(duì)冠層光照度的影響冠層上部區(qū)域光照度顯著高于下層，不同修剪模式的上層區(qū)域光照度均差異不顯著，而下層區(qū)域修剪后均和未修剪差異顯著，機(jī)械修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪分別比未修剪增加 46.7% 、 56.2% 和 65.8% （圖3）。不同修剪模式的光照度日變化差異較明顯，未修剪模式的光照度始終保持較低水平；機(jī)械 + 入工輔助修剪后的冠層光照度變化起伏較大，在09：00—13：00和未修剪差異不明顯，隨后急劇上升，在17：00達(dá)到最高峰，為 67067lx ；機(jī)械修剪模式的光照度變化起伏較大，在11：00和17：00分別出現(xiàn)峰值，為 35600lx 和66330lx ；人工修剪模式冠層光照度變化較穩(wěn)定，始終高于未修剪（圖3）。

圖3不同修剪模式下冠層光照度的差異

Fig.3Differencesinlight intensityofcanopywithdifferentpruningmodels

2.1.3對(duì)冠層光環(huán)境的影響修剪后，冠層區(qū)域的光輻射明顯提升（表2）。不同修剪模式下 310～ 1130nm 波長(zhǎng)的總輻射、光合有效輻射、近紅外以及遠(yuǎn)紅外比較，均為人工修剪 gt; 機(jī)械 + 人工輔助修剪 gt; 機(jī)械修剪 gt; 未修剪，而且由樹冠的外圍到內(nèi)膛遞減。與未修剪相比，人工修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪、機(jī)械修剪的冠層總輻射和光合有效輻射平均分別增加 22.04% 和 27.65%，64.21% 和 66.89% ！69.19% 和 72.23% ，其中人工修剪模式的冠層Zone3區(qū)域的總輻射、光合有效輻射及近紅外和遠(yuǎn)紅外值最高，機(jī)械 + 人工輔助修剪模式Zone3區(qū)域次之。

表2不同修剪模式下冠層光質(zhì)變化

Table2Spectrogram distribution of canopy with different pruning models （1oooo Bit）

2.1.4對(duì)冠層葉片光合參數(shù)及SPAD值的影響修剪后，葉片的凈光合速率 （P_n） 和氣孔導(dǎo)度 （G_s） 均顯著高于未修剪，且表現(xiàn)出自樹冠內(nèi)膛到外圍遞升的趨勢(shì)，其中機(jī)械 + 人工輔助修剪模式各區(qū)域的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均高于其他修剪模式，在Zone3區(qū)域表現(xiàn)最高，分別達(dá)到 10.37μmol?m^-2?s^-1"和 0.43mol?m^-2?s^-1"，分別是未修剪的1.15倍和4.20倍（圖4-A～B）。不同修剪模式冠層葉片的胞間 CO₂"濃度 （C_i） 和蒸騰速率 （T_r） 差異較不明顯，但均顯著高于未修剪，均在Zone1區(qū)域與未修剪差異顯著（圖4-C～D）。

隨著冠層的外移，葉片的SPAD值逐漸增加，在樹冠內(nèi)膛Zone1區(qū)域，修剪后的核桃葉片SPAD值均顯著大于未修剪；在Zone2區(qū)域，除人工修剪外，其他修剪模式和未修剪差異不顯著；而在Zone3外圍區(qū)域，各修剪模式均無(wú)顯著差異。不同冠層區(qū)域比較，人工修剪模式葉片的SPAD值始終最高，最高平均為45.3（圖4-E）。

2.2 不同修剪模式對(duì)核桃1年生結(jié)果枝組重構(gòu)的影響

2.2.1對(duì)1年生結(jié)果枝和混合芽形成的影響不同修剪模式分別選定的1年生枝條在總芽、混合芽及形成的雌花數(shù)量方面差異不明顯，總芽數(shù)、混合芽數(shù)和雌花數(shù)分別在244～259個(gè)、87～100個(gè)和98～103個(gè)之間。修剪后統(tǒng)計(jì)的坐果數(shù)、新發(fā)枝數(shù)及新形成的混合芽數(shù)量明顯增加，其中未修剪、機(jī)械修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪坐果比分別為54.37%.77.22%.78.00% 和 78.57% ；與未修剪相比，機(jī)械修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪的新發(fā)枝和新形成的混合芽數(shù)量增加顯著，分別增加26.79% 和 38.49% 、 50.00% 和 43.25% 、 32.14% 和51.59% （表3）。

2.2.2對(duì)混合芽中激素含量的影響核桃混合芽中GA₃"、IAA、ZT和ABA的含量測(cè)定結(jié)果（圖5表明，不同修剪模式比較，頂芽中機(jī)械修剪的 GA₃"含量最高，側(cè)芽中機(jī)械 + 人工輔助修剪的 GA₃"含量 （σ_w"，后同）最高，分別為 1 171.81ng?g^-1"和 1276.88ng?g^-1"。頂芽的IAA平均含量為人工修剪模式最高，側(cè)芽中的IAA平均含量為機(jī)械 + 人工輔助修剪模式最高，分別為 54.63ng?g^-1"和 51.26ng?g^-1"，均與其他修剪模式差異顯著。頂芽和側(cè)芽的ZR平均含量均在機(jī)械 + 人工輔助修剪模式中最高，為 40.01ng?g^-1"和46.67ng?g^-1"，其中側(cè)芽中的含量與其他修剪模式差異顯著。1年生結(jié)果枝的頂芽和側(cè)芽中ABA含量均為未修剪最高，人工修剪最低。

圖4不同修剪模式下葉片光合參數(shù)和SPAD值的差異

Fig. 4Differences in photosynthetic parameters and SPAD value of leaves with different pruning models

表3不同修剪模式下1年生枝條生長(zhǎng)及成花數(shù)的差異

Table3Differences of annual branches growth and flowering with different pruning models

2.3不同修剪模式對(duì)核桃產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響

2.3.1對(duì)單株產(chǎn)量的影響如圖6所示，修剪后當(dāng)年的平均單株產(chǎn)量和平均單株果數(shù)均顯著降低，機(jī)械 + 人工輔助修剪下降最為顯著，分別為未修剪的53.7% 和 41.6% 。修剪后的第2年，未修剪核桃樹的單株產(chǎn)量和單株果數(shù)變化不明顯，而修剪后的單株產(chǎn)量和單株果數(shù)較上一年度明顯增加，機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪的單株產(chǎn)量與未修剪相比較，差異不顯著。

圖5不同修剪模式下混合芽中激素含量的差異Fig.5Differences in the contents ofhormones of mixed buds with different pruning models

圖6不同修剪模式下單株產(chǎn)量與單株果數(shù)的差異

Fig.6Differences inperplantyieldand nut numberwithdifferent pruningmodels

2.3.2對(duì)堅(jiān)果品質(zhì)的影響修剪后堅(jiān)果的單果質(zhì)量均顯著提高，其中機(jī)械 + 人工輔助修剪的平均單果質(zhì)量最高，為未修剪的1.26倍（圖7-A）；修剪后堅(jiān)果空殼癟仁率也顯著降低，未修剪的核桃樹堅(jiān)果空殼癟仁率達(dá)到 34.1% ，而修剪后的核桃樹堅(jiān)果空殼癟仁率均在 9% 以下，機(jī)械 + 人工輔助修剪最低，為6.3% （圖7-B）。修剪后的第2年堅(jiān)果空殼癟仁率持續(xù)降低，機(jī)械 + 人工輔助修剪最低為 4.3% ，堅(jiān)果品質(zhì)改善明顯，而未修剪核桃樹堅(jiān)果的單果質(zhì)量和空殼癟仁率變化不明顯，癟仁率為 33.1% （圖7-B）。核仁的內(nèi)在品質(zhì)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，修剪后粗脂肪、粗蛋白和可溶性糖含量均發(fā)生顯著變化。與未修剪比較，機(jī)械修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪的粗脂肪和粗蛋白含量分別增加 10.4% 和 8.3%.11.6% 和 15.5% 、10.4% 和 19.0% ；可溶性糖含量變化最大，分別提高了 17.9%.32.1% 和 42.7% （圖7-C～E）。修剪第2年（2024年），未修剪核桃樹的核仁粗脂肪、粗蛋白及可溶性糖含量仍然較低，而修剪后的核桃樹保持較高水平，其中機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪的粗脂肪、粗蛋白、可溶性糖含量變化顯著，分別比未修剪增加 18.5% 和 17.7%.29.6% 和 28.2% ！ 24.3% 和24.5% （圖7-C～E）。

圖7不同修剪模式下堅(jiān)果品質(zhì)的差異

Fig.7Differencesof nut qualitieswithdifferent pruningmodels

圖8不同修剪模式下參數(shù)指標(biāo)的聚類分析

ABA.脫落酸含量;SPY.單株產(chǎn)量;ESR.空殼癟仁率；NN.單株果數(shù);GA3.赤霉素含量;ZR.玉米素含量;Nbr.新發(fā)1年生枝； ?P_n. 凈光合速 率； G_s. 氣孔導(dǎo)度;NW.單果質(zhì)量;Nbu.新發(fā)混合芽;LI.光照度;CF.粗脂肪含量;SPAD.相對(duì)葉綠素含量;SS.可溶性糖含量;PAR.光合有效輻 射；TR.總輻射;CP.粗蛋白含量；IAA.生長(zhǎng)素含量。下同。 ABA.Abscisicacidotent;SYSingleplantyield;ESR.Eptyndsrikageate;NNutuber;GAGberelin3otet;ZZeati content; Nbr.New annual branch; P_n. Net photosynthetic rate; G_s".Stomatal conductance; NW.Nut weight; Nbu.New mixed buds;LI.Light intensity; CF.Crudefatontet;SPAD.Choophlotent;SSolublesugarontent;.otosytheticallctiediatio；Totaladai;C. Crude proteincontent; IAA.Ndole-3-acetic acid content.The same below.

Fig.8Cluster analysis of parameter indicatorswith different pruning models

2.4不同修剪模式冠層微環(huán)境、1年生枝重構(gòu)及產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的綜合分析

對(duì)測(cè)定的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了聚類，如圖8所示，各修剪模式整體上聚為兩大類，未修剪為一類，修剪為一類，修剪又根據(jù)不同修剪模式分別聚為一類。各參數(shù)指標(biāo)比較，混合芽的脫落酸（ABA）含量、單株產(chǎn)量（SPY）、單株果數(shù)（NN）和空殼癟仁率（ESR）聚為一類，其他指標(biāo)聚為一類。修剪后由于結(jié)果枝量的減少，當(dāng)年單株產(chǎn)量和單株果數(shù)降低，但空殼率也大幅下降。與未修剪相比，修剪提高了冠層光照度、增強(qiáng)了光合輻射，單枝新萌發(fā)的結(jié)果枝及混合芽數(shù)量增加，單果質(zhì)量及核仁粗脂肪、粗蛋白和可溶性糖含量也有較大提高。

各修剪參數(shù)相關(guān)性比較發(fā)現(xiàn)（圖9），冠層微環(huán)境指標(biāo)[光照度（LI）、凈光合速率 （P_n） 、氣孔導(dǎo)度 （G_s） ！總輻射（TR）、光合有效輻射（PAR）、葉片相對(duì)葉綠素含量（SPAD）]均與單株產(chǎn)量（SPY）、單株果數(shù)（NN）呈負(fù)相關(guān)，這種相關(guān)性主要由修剪降低了樹冠的大小、減少了枝條和花芽量所致；冠層微環(huán)境與堅(jiān)果的空殼癟仁率也呈顯著負(fù)相關(guān)，修剪明顯降低了堅(jiān)果的空殼癟仁比例。冠層微環(huán)境與單果質(zhì)量（NW）、核仁粗脂肪（CF）、粗蛋白（CP）和可溶性糖（SS）含量均呈正相關(guān)，表明修剪后，冠層微環(huán)境的改變，提高了單果質(zhì)量，提高了核仁粗蛋白、可溶性糖以及粗脂肪含量，改善了品質(zhì)。另外，還分析了冠層微環(huán)境與1年生枝及混合芽激素含量的關(guān)系。微環(huán)境指標(biāo)均與修剪后新發(fā)枝數(shù)（Nbr）、新形成的混合芽數(shù)（Nbu）以及 GA₃"、IAA和ZR含量呈正相關(guān)，其中與光合速率呈顯著正相關(guān)。冠層環(huán)境條件的變化，提高了1年生枝條混合芽的質(zhì)量，促進(jìn)了新枝萌發(fā)及花芽形成。

結(jié)合修剪人工成本和修剪效率（表4，對(duì)不同修剪模式下的參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)行了歸一化處理，其中ABA含量、空殼癟仁率、修剪成本為負(fù)向指標(biāo)，其余參數(shù)為正向指標(biāo)。采用層次分析法（AHP）主觀賦權(quán)重和CRITIC權(quán)重法客觀賦權(quán)重，計(jì)算了各指標(biāo)的組合權(quán)重值，各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重大小值如表5所示。進(jìn)一步通過(guò)TOPSIS法對(duì)核桃不同修剪模式進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，機(jī)械 + 人工輔助修剪綜合評(píng)分最高（圖10）。

表4不同修剪模式的人工成本比較

Table 4 Comparison oflabor costswith different pruning models

3討論

3.2修剪對(duì)核桃冠層微環(huán)境的影響

3.1高效輕簡(jiǎn)化是新疆核桃修剪的發(fā)展趨勢(shì)

建立核桃樹高效修剪管理體系，是維持高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要手段[21]。核桃樹進(jìn)入結(jié)果期后，樹冠迅速擴(kuò)大，若修剪不到位，容易造成樹冠郁閉、枝條紊亂、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問(wèn)題，需通過(guò)修剪改善冠層通風(fēng)透光條件，更新結(jié)果枝組，以保持優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。核桃是多年生高大喬木，傳統(tǒng)的人工修剪措施勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高，已成為新疆核桃產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要瓶頸。機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)果樹的大規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)化修剪，美國(guó)等國(guó)家核桃的整形修剪多采用此模式[22-23]，而新疆核桃的農(nóng)田栽培模式也非常適合機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，然而目前主要采用的人工修剪模式與栽培全程機(jī)械化管理的發(fā)展趨勢(shì)不符，迫切需要研發(fā)實(shí)施以機(jī)械化為主的高效輕簡(jiǎn)化修剪模式[24]。

修剪可使果樹擁有適宜的樹形結(jié)構(gòu)，提高樹體的通風(fēng)透光性，有利于光合作用能力的增強(qiáng)、光能利用率的提升，使?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)更加均衡，從而提升產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)[25-26]。在本研究中，通過(guò)修剪降低了核桃樹高、減小了冠幅，改善了冠層的通風(fēng)透光條件，冠層的溫度、光照度提高，相對(duì)濕度降低，葉片的SPAD值增大，凈光合速率和光合有效輻射顯著提高。另外，各修剪模式的冠層上部區(qū)域光照度差異不顯著，因此重點(diǎn)測(cè)定了冠層下部區(qū)域的光合作用等參數(shù)指標(biāo)，結(jié)果表明，修剪后冠層凈光合速率均呈現(xiàn)出自內(nèi)膛到外圍遞升的趨勢(shì)，且不同區(qū)域顯著高于未修剪，其中機(jī)械 + 人工輔助修剪最高，人工修剪次之。陳虹等2研究表明，光合作用是核桃生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，修剪能更有效地利用光能，影響葉片、枝條的生長(zhǎng)發(fā)育，最終影響到果實(shí)品質(zhì)的形成。本研究結(jié)果也表明，修剪提高了核桃葉片光照度、光合作用能力、光合輻射等微環(huán)境指標(biāo)，促進(jìn)了枝條及果實(shí)的發(fā)育。

表5不同修剪模式的參數(shù)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

Table5Weightcalculationresultof indexswithdifferentpruningmodels

圖10不同修剪模式的綜合評(píng)價(jià)

Fig.10 Comprehensive evaluationof different pruningmodels

3.3修剪對(duì)核桃1年生結(jié)果枝枝組重構(gòu)的影響

1年生結(jié)果枝和花芽的生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)果樹產(chǎn)量和品質(zhì)的形成至關(guān)重要。修剪減少了多余的枝條和花量，使冠層枝條分布均勻，營(yíng)養(yǎng)更多地集中于芽、花、果實(shí)，從而促進(jìn)結(jié)果枝重構(gòu)及改善果實(shí)品質(zhì)[28-29]。本研究結(jié)果表明，修剪后1年生結(jié)果枝的總芽、混合芽及雌花數(shù)量差異不明顯，但坐果數(shù)、新發(fā)枝數(shù)及新形成的混合芽數(shù)量明顯增加，其中機(jī)械 + 人工輔助修剪新發(fā)1年生枝數(shù)量最多，人工修剪新形成的混合芽數(shù)量最多。修剪還可以調(diào)節(jié)樹體的枝組結(jié)構(gòu)，改變內(nèi)源激素含量的積累，促進(jìn)芽的萌發(fā)和成花，提高坐果率[30-31]。本研究結(jié)果表明，修剪促進(jìn)了生長(zhǎng)促進(jìn)激素GA和IAA的積累，分別在機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪的混合芽中含量最高；而生長(zhǎng)抑制激素ABA含量則在修剪后降低，其中人工修剪的頂芽和機(jī)械 + 人工輔助修剪的側(cè)芽中顯著降低，這與蘇曼琳等[3在文冠果、羅雪夢(mèng)等[32]在紫葉紫薇中研究結(jié)果一致，修剪改變了內(nèi)源激素在核桃混合芽中的分布，促進(jìn)結(jié)果枝組的形成。

3.4修剪對(duì)核桃堅(jiān)果品質(zhì)的影響

果實(shí)品質(zhì)是衡量果樹整形修剪是否合理的最重要指標(biāo)，修剪能在果樹營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與結(jié)果能力之間建立生理平衡，保持樹體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，提升果實(shí)品質(zhì)[33-34]。本研究結(jié)果也顯示，修剪雖然降低了當(dāng)年的單株產(chǎn)量，但顯著提高了單果質(zhì)量、降低了空殼癟仁率，而且次年后單株產(chǎn)量和果數(shù)明顯增加，機(jī)械 + 人工輔助修剪的空殼癟仁率降低到 4.3% ，這與沈曉賀等對(duì)核桃機(jī)械修剪設(shè)備的研究結(jié)果一致；另外，修剪也顯著增加了核仁的粗脂肪、粗蛋白和可溶性糖含量，這與修剪后冠層微環(huán)境的變化、樹勢(shì)增強(qiáng)密切相關(guān)[1]。

3.5修剪后參數(shù)指標(biāo)的綜合分析

測(cè)定的參數(shù)指標(biāo)聚類分析表明，對(duì)指標(biāo)按照修剪模式不同分別聚類，ABA含量、單株產(chǎn)量、單株果數(shù)和空殼率等作為負(fù)向指標(biāo)聚為一類，其他指標(biāo)聚為一類。相關(guān)性分析也發(fā)現(xiàn)，微環(huán)境指標(biāo)與1年生結(jié)果枝、混合芽的形成數(shù)量以及堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)均呈正相關(guān)，由于修剪減少了樹冠外圍的枝組量，而使單株產(chǎn)量及單株果數(shù)下降，與微環(huán)境指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，但由于冠層環(huán)境條件的改善，單株產(chǎn)量能較快恢復(fù)。周罕覓等研究認(rèn)為，應(yīng)用AHP-CRITIC-TOPSIS法構(gòu)建的多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系，是解決果樹生產(chǎn)問(wèn)題的理想方案。因此，基于AHP和CRITIC權(quán)重分析，結(jié)合TOPSIS算法，對(duì)修剪后的參數(shù)指標(biāo)及修剪的成本和效率綜合評(píng)價(jià)表明機(jī)械 + 人工輔助修剪是成齡核桃樹的最優(yōu)修剪模式。

3.6新疆成齡核桃樹機(jī)械 + 人工輔助修剪技術(shù)模式分析

核桃成齡樹樹體高大，傳統(tǒng)的人工修剪模式費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低。在輕簡(jiǎn)高效修剪模式的研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)總結(jié)了10年生及以上新疆核桃樹機(jī)械 + 人工輔助修剪的技術(shù)方法[35]。機(jī)械修剪的定干高度為5.0～5.5m ，根據(jù)栽培株行距確定修剪冠幅，使冠幅之間至少有 1.0m 以上的通風(fēng)帶。如株距為 6.0m 、行距為 8.0m 時(shí)，定干高度為 5.0m ，種植行向冠幅為5.0m ，垂直于種植行向冠幅為 5.5m ；如株距為 6.0m 、行距為 10.0m 時(shí)，定干高度為 5.5m ，種植行向冠幅為 5.0m ，垂直于種植行向冠幅為 6.5m 。樹冠外圍機(jī)械修剪完成后，再采用電動(dòng)剪刀（鋸）對(duì)內(nèi)部枝條進(jìn)行回縮、疏除的人工輔助修剪。疏除冠內(nèi)密度過(guò)大、交叉生長(zhǎng)、基部光禿的枝條；對(duì)4年生以上結(jié)果枝組重回縮，刺激萌發(fā)培養(yǎng)新的結(jié)果枝組，達(dá)到更新結(jié)果枝組的目的，以保持樹體緊湊，結(jié)果部位不外移；輕度回縮大、中型輔養(yǎng)枝（剪除枝條長(zhǎng)度的 1/4～ 1/3），各類結(jié)果枝組間的距離保持 50～80cm ，并均勻分布在各級(jí)主、側(cè)枝上。另外，應(yīng)在幼樹整形過(guò)程中培養(yǎng)宜機(jī)化樹形，將不會(huì)使修剪后的產(chǎn)量大幅降低，更有利于推動(dòng)新疆核桃生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化。

4結(jié)論

經(jīng)過(guò)機(jī)械修剪、機(jī)械 + 人工輔助修剪和人工修剪后，核桃冠層下部的光照度、光合作用能力、光合有效輻射得到提升，顯著改善了微環(huán)境。修剪后坐果率、新發(fā)1年生結(jié)果枝和混合芽數(shù)量增加，混合芽中的 GA₃，IAA 等內(nèi)源激素含量也得到提高，促進(jìn)了冠層枝組的優(yōu)化重構(gòu)。冠層微環(huán)境的改善，也提升了堅(jiān)果質(zhì)量，單果質(zhì)量提高、空殼癟仁率顯著降低，核仁主要內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)的含量增加。另外，機(jī)械 + 人工輔助的機(jī)藝融合修剪模式可顯著節(jié)省勞動(dòng)力、降低生產(chǎn)成本，解決修剪機(jī)械對(duì)樹冠內(nèi)膛修剪不到位的問(wèn)題，適宜于核桃輕簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，栽培中針對(duì)新疆成齡核桃樹采用機(jī)械修剪并輔助簡(jiǎn)約的人工農(nóng)藝措施是經(jīng)濟(jì)高效的修剪方法。

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