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矮化修剪对龙眼成熟期间光合特性和品质产量的影响

邓朝军 许奇志 蒋际谋 郑少泉

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矮化修剪对龙眼成熟期间光合特性和品质产量的影响

    作者简介: 邓朝军(1979-), 男, 硕士, 副研究员, 主要从事果树栽培、育种、种质资源与生物技术研究(E-mail:dengchaojun2002@163.com)
    通讯作者: 蒋际谋(1974-), 男, 研究员, 主要从事果树育种、种质资源和栽培技术研究(E-mail:jjm2516@126.com); 郑少泉(1964-), 男, 博士, 研究员, 主要从事果树育种、种质资源与品质生物技术研究(E-mail:zsq333555@163.com)
  • 基金项目:

    农业部物种品种资源保护(热带作物)项目(151721301354051701);农业部物种品种资源保护费项目(111721301354052009);国家农作物种质资源共享服务平台(NICGR2017-054);福建省农业科学院科技创新团队建设项目(STIT2017-1-4);莆田市科技计划项目(2015N1001)

  • 中图分类号: S667.2

Effects of Dwarf-pruning on Photosynthesis, Quality and Yield of Longan Plants

  • 摘要: 探讨密闭成龄‘立冬本’果园的龙眼树矮化回缩修剪后,果实成熟阶段的叶片光合特性、环境因子及品质产量的变化情况。结果表明,与对照相比,矮化修剪整体提高了龙眼树冠内部的光照和温度,相对湿度稍下降;极显著提高了叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,降低了胞间CO2浓度;显著提高了树冠上层果实的单果重和可溶性固形物含量,显著提高了树冠內膛果实的可溶性固形物含量,株产无显著差异。
  • 图 1  不同处理树冠不同部位环境因子日变化

    Fig. 1  Diurnal variation of environmental factors on tree crown under treatments

    表 1  树冠不同部位的光合特性差异

    Table 1  Fruit quality and yield per plant in different parts of tree crown

    修剪层次 净光合速率(CO2)/(μmol·m-2 s-1) 蒸腾速率(H2O)/(mmol·m-2 s-1) 气孔导度(H2O)/(mol·m-2 s-1) 胞间CO2浓度/(μmol·mol-1)
    H3 3.93±0.64aA 1.96±0.29bB 0.11±0.01cdC 299.80±22.27fE
    H2 2.64±0.57bB 2.10±0.29abAB 0.14±0.02abAB 345.46±9.19bB
    H1 1.65±0.29cC 2.03±0.11bAB 0.15±0.01aA 364.50±3.48aA
    H0 1.74±0.42cC 1.16±0.12cC 0.06±0.01eD 331.71±7.69cBC
    T2 3.68±1.13aA 2.34±0.39aA 0.12±0.03bcBC 321.16±21.42cdeCD
    T1 3.44±0.83baA 2.16±0.63abAB 0.12±0.04cdBC 321.06±14.77deCD
    T0 3.78±0.52aA 2.09±0.21abAB 0.10±0.01dC 311.77±2.22eDE
    注:同列不同小写和大写字母分别表示在5%和1%水平差异显著。表 2同。
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    表 2  树冠不同部位的果实品质与株产变化

    Table 2  Differences on photosynthetic characteristics in different parts of tree crown

    年度 修剪层次 单果重/g 可溶性固形物含量/% 可食率/% 株产量/kg
    2016年 H3 12.56±1.14b 20.28±2.01abcAB 69.97±2.49a
    H2 12.54±0.87b 19.67±1.31cB 67.30±3.62b
    H1 12.59±0.85ab 20.29±0.68abcAB 67.36±4.11b
    H0 12.64±0.92ab 19.93±0.93bcAB 67.16±1.73b
    T2 13.39±1.19a 21.06±0.72aA 68.74±3.93ab
    T1 13.38±0.43a 20.91±1.02aAB 68.69±1.95ab
    T0 13.02±0.99ab 20.96±0.51aA 68.28±1.53ab
    H 12.58±0.04bB 20.04±0.30bB 67.95±1.35aA 40.53±0.65a
    T 13.26±0.21aA 20.98±0.08aA 68.57±0.25aA 39.4±0.82a
    2017年 H3 13.03±0.53ab 20.03±0.21bc 68.20±0.10ab
    H2 12.94±0.31b 19.87±0.38c 67.80±0.36b
    H1 12.79±0.26b 20.00±0.36bc 67.73±0.68b
    H0 12.78±0.16b 19.97±0.29c 67.90±0.62ab
    T2 13.52±0.45a 21.07±1.19a 68.70±0.56a
    T1 13.26±0.13ab 21.03±0.42a 68.53±0.60ab
    T0 13.11±0.19ab 20.93±0.15ab 68.47±0.38ab
    H 12.89±0.12bB 19.97±0.07bB 67.91±0.21aA 41.27±0.50a
    T 13.30±0.21aA 21.01±0.07aA 68.57±0.12aA 41.13±0.55a
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出版历程
    收稿日期: 
  • 初稿:  2018-01-01
  • 修改稿:  2018-02-24

矮化修剪对龙眼成熟期间光合特性和品质产量的影响

    通讯作者: 蒋际谋, jjm2516@126.com
    通讯作者: 郑少泉, zsq333555@163.com
    作者简介: 邓朝军(1979-), 男, 硕士, 副研究员, 主要从事果树栽培、育种、种质资源与生物技术研究(E-mail:dengchaojun2002@163.com)
  • 1. 福建省农业科学院果树研究所, 福建 福州 350013
  • 2. 福建省龙眼枇杷育种工程技术研究中心, 福建 福州 350013
基金项目:  国家农作物种质资源共享服务平台 NICGR2017-054农业部物种品种资源保护费项目 111721301354052009福建省农业科学院科技创新团队建设项目 STIT2017-1-4农业部物种品种资源保护(热带作物)项目 151721301354051701莆田市科技计划项目 2015N1001

摘要: 探讨密闭成龄‘立冬本’果园的龙眼树矮化回缩修剪后,果实成熟阶段的叶片光合特性、环境因子及品质产量的变化情况。结果表明,与对照相比,矮化修剪整体提高了龙眼树冠内部的光照和温度,相对湿度稍下降;极显著提高了叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,降低了胞间CO2浓度;显著提高了树冠上层果实的单果重和可溶性固形物含量,显著提高了树冠內膛果实的可溶性固形物含量,株产无显著差异。

English Abstract

  • 龙眼Dimocarpus longan L.是我国南方重要的名特优果树,实生树一般为自然圆头形,高可达13 m以上、冠幅可达18 m[1],不易管理。20世纪90年代以来,龙眼生产上推广密植栽培模式,但很多果园的修剪措施不到位,导致密植成龄果园内树冠高大、内膛郁闭、结果部位外移,如福建省福州市马尾区的龙眼园封行郁闭占调查面积的48.55%[2]。郁闭龙眼园由于树冠高大、枝梢交叉、密闭不透光,导致净光合速率低,大小年结果严重,产量和品质下降[3-4],也不利于精简化管理措施的实施,无法实现高效栽培。矮化修剪是调整树体结构和树冠光照条件的关键环节。郁闭果园常通过矮化修剪等方法,来改善光照,提高植物的光能利用率,从而提高产量和品质,已在荔枝[4]、苹果[5-7]等果树生产上推广应用,开心形树形的龙眼果实可溶性固形物含量、总糖含量显著高于自然圆头形[8]。光合作用作为果树生长发育过程中重要的生理生化过程,是果树生命周期中器官建造、树体结构建成和产量形成的基础,光合速率受到各种内部生理和外部生态环境的双重限制[9-10]。已有研究表明,果穗垂头后的成熟期阶段是‘立冬本’龙眼糖分主要累积期[11],为此,本课题组通过分析矮化回缩修剪后果实成熟阶段的冠层内微生态环境、光合特性及果实品质等差异,为龙眼高效管理及品质提升提供参考依据。

    • 试验地点在福建省莆田市东海镇禾硕农业开发有限公司的龙眼生产园,株行距4 m×5 m,冠幅4 m×4 m。2015年4月,选择15年生,树势一致的‘立冬本’龙眼树16株,其中8株未实施矮化修剪(对照,H),树冠圆头形,平均树高4.69 m;另8株矮化修剪处理(T),主要是锯除中心干约2 m,并疏剪树冠内细弱枝、交叉枝、病虫枝,修剪后树冠为开心形,以后每年采果后短截结果枝,矮化修剪后1年平均树高3.36 m。

      2016-2017年果实成熟期的晴天,根据树冠大小,将未修剪的龙眼树分为H0(距离中心干0~0.5 m,高0~1.5 m)、H1层(离树冠滴水线0~1.0 m,高0~1.5 m)、H2层(离树冠滴水线0~0.5 m,高1.5~3.0 m)、H3层(离树冠滴水线0~1.0 m,高3.0~4.5 m)4个层次;矮化修剪的分为T0层(距离中心干0~0.5 m,高0~1.5 m)、T1层(离树冠滴水线0~1.0 m,高0~1.5 m)、T2层(离树冠滴水线0~0.5 m,高1.5~3.0 m)3个层次。每个层次用美国HOBO U12-012温湿光度记录仪同步测定树冠内的光照、温度及相对湿度,测定时间8:00~18:00,每2 h测定1次;当天,每个层次参照廖镜思等[12]的方法选择生长正常的代表性叶龄相对一致的成熟秋梢叶,用LI-6400XT便携式光合仪,在9:00~11:00,测定净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率,同一叶片记录3组数据,取其平均值。重复3 d。果实成熟时测量单株产量,树冠每个层次选择正常果实30粒,测定单果重、可溶性固形物含量、可食率,测定方法参照《龙眼种质资源描述规范和数据标准》[13]

      数据采用统计软件DPS(v 6.55版)进行统计分析,多重比较采用LSD法。

    • 图 1-A可知,对照树树冠内日平均温度为33.25℃,H0、H1、H2、H3日平均温度呈现逐渐升高的趋势,H3与H0相比,在18:00差异显著。矮化修剪树日平均温度比未修剪的高1.03℃,T2与T0、T1与T0相比,均在10:00存在显著差异。矮化修剪树与对照树同一高度相比,H2、T2处10:00的温度相差4.08℃,差异极显著;14:00时H1与T1、H0与T0间的温度存在极显著差异,相差2.24、1.27℃。

      图  1  不同处理树冠不同部位环境因子日变化

      Figure 1.  Diurnal variation of environmental factors on tree crown under treatments

      图 1-B表明,对照树的日平均相对湿度为62.85%,H0、H1、H2、H3日平均相对湿度为随着树高增加而降低;H2与H0相对湿度差异显著的是在18:00,相差2.29%。矮化修剪树日平均相对湿度比未修剪的低1.67%,T2与T0相比,10:00相对湿度差异显著,相差10.16%。矮化修剪树与对照树同一高度相比,H2、T2处以10:00的相对湿度差异显著,相差11.50个百分点。

      图 1-C可以看出,对照树的日平均光照强度为3 255.80 lx,H0、H1、H2、H3日平均光照强度呈增加趋势,H3比H0高4.50倍;H3、H2与H0相比,在18:00均存在显著差异,分别相差5.67和3.98倍。矮化修剪树冠层内日平均光照强度8 564.76 lx,T2与T0相比,存在显著差异的是在10:00,相差4.72倍。两处理同一高度相比,H2、T2存在显著差异的是在10:00和14:00,分别相差5.12和5.15倍;H0、T0的光照在16:00存在显著差异,相差3.65倍。可见矮化修剪后能够改善龙眼树体的光照条件,为枝梢叶片提供了较好的光照环境。

    • 叶片净光合速率变化可反映植株在光合作用能力和光合产物积累效率的变化趋势[14],在相同的环境条件下,净光合速率越大,预示着越有利于植物获得良好结果性能。由表 1可知,对照树的H3、H2、H1、H0平均净光合速率呈逐渐降低趋势,H3、H2、H1间存在极显著差异,H1与H0之间差异不显著,说明对照组树冠外围下层和内膛的叶片净光合速率最低。矮化修剪后,T2、T1、T0层的枝梢叶片平均净光合速率差异不显著。T1、T0的净光合速率均极显著高于H1、H0,说明矮化修剪后,显著提高树冠外围下层和内膛的叶片净光合速率。

      表 1  树冠不同部位的光合特性差异

      Table 1.  Fruit quality and yield per plant in different parts of tree crown

      修剪层次 净光合速率(CO2)/(μmol·m-2 s-1) 蒸腾速率(H2O)/(mmol·m-2 s-1) 气孔导度(H2O)/(mol·m-2 s-1) 胞间CO2浓度/(μmol·mol-1)
      H3 3.93±0.64aA 1.96±0.29bB 0.11±0.01cdC 299.80±22.27fE
      H2 2.64±0.57bB 2.10±0.29abAB 0.14±0.02abAB 345.46±9.19bB
      H1 1.65±0.29cC 2.03±0.11bAB 0.15±0.01aA 364.50±3.48aA
      H0 1.74±0.42cC 1.16±0.12cC 0.06±0.01eD 331.71±7.69cBC
      T2 3.68±1.13aA 2.34±0.39aA 0.12±0.03bcBC 321.16±21.42cdeCD
      T1 3.44±0.83baA 2.16±0.63abAB 0.12±0.04cdBC 321.06±14.77deCD
      T0 3.78±0.52aA 2.09±0.21abAB 0.10±0.01dC 311.77±2.22eDE
      注:同列不同小写和大写字母分别表示在5%和1%水平差异显著。表 2同。
    • 蒸腾速率指单位叶面积在单位时间蒸腾散失水分的数量。从表 1中可以看出,对照树的H3、H2、H1层之间的蒸腾速率差异不显著,但均极显著大于H0的蒸腾速率,分别提高68.97%,81.03%,75.00%;矮化修剪树T2、T1、T0枝梢叶片间的蒸腾速率差异不显著;T0的蒸腾速率极显著高于H0。可见,矮化修剪能够提高內膛枝梢叶片的蒸腾速率。

    • 气孔导度是植物气孔传导CO2和水汽的能力,气孔导度越大,反映气孔开放程度越大,越有利于水分蒸腾及CO2传导。由表 1中可知,对照树H2、H1的叶片气孔导度差异不显著,而H3和H0枝梢叶片的气孔导度均极显著低于H2、H1;矮化修剪树T2的气孔导度显著高于T0;两处理同一高度的气孔导度相比,T1枝梢叶片的气孔导度极显著高于H1,T0极显著高于H0(提高66.67%)。可见龙眼树矮化后,有利于树冠外围下部和内膛的气孔导度提高。

    • 表 1可知,对照树的胞间CO2浓度以H1的最高,H3的最低,每层之间存在显著或者极显著差异;矮化修剪树,每层的胞间CO2浓度无显著差异;与同一高度的对照相比,T2、T1、T0层龙眼枝梢叶片的胞间CO2浓度均极显著低于H2、H1、H0层。

    • 表 2可知,2016年和2017年矮化修剪树的单果重、果实可溶性固形物含量均极显著大于对照树,果实可食率和单株产量差异不显著;对照树、矮化修剪树的树冠不同部位间单果重、可溶性固形物含量差异均不显著。

      表 2  树冠不同部位的果实品质与株产变化

      Table 2.  Differences on photosynthetic characteristics in different parts of tree crown

      年度 修剪层次 单果重/g 可溶性固形物含量/% 可食率/% 株产量/kg
      2016年 H3 12.56±1.14b 20.28±2.01abcAB 69.97±2.49a
      H2 12.54±0.87b 19.67±1.31cB 67.30±3.62b
      H1 12.59±0.85ab 20.29±0.68abcAB 67.36±4.11b
      H0 12.64±0.92ab 19.93±0.93bcAB 67.16±1.73b
      T2 13.39±1.19a 21.06±0.72aA 68.74±3.93ab
      T1 13.38±0.43a 20.91±1.02aAB 68.69±1.95ab
      T0 13.02±0.99ab 20.96±0.51aA 68.28±1.53ab
      H 12.58±0.04bB 20.04±0.30bB 67.95±1.35aA 40.53±0.65a
      T 13.26±0.21aA 20.98±0.08aA 68.57±0.25aA 39.4±0.82a
      2017年 H3 13.03±0.53ab 20.03±0.21bc 68.20±0.10ab
      H2 12.94±0.31b 19.87±0.38c 67.80±0.36b
      H1 12.79±0.26b 20.00±0.36bc 67.73±0.68b
      H0 12.78±0.16b 19.97±0.29c 67.90±0.62ab
      T2 13.52±0.45a 21.07±1.19a 68.70±0.56a
      T1 13.26±0.13ab 21.03±0.42a 68.53±0.60ab
      T0 13.11±0.19ab 20.93±0.15ab 68.47±0.38ab
      H 12.89±0.12bB 19.97±0.07bB 67.91±0.21aA 41.27±0.50a
      T 13.30±0.21aA 21.01±0.07aA 68.57±0.12aA 41.13±0.55a

      从两个处理的比较来看,2016年T2层的单果重比H2、H3层的增加了6.77%、6.60%,T1层比H3层增加了6.53%;T2层的可溶性固形物含量比H2层提高6.15%,T0层比H0层提高了5.17%,比H2层提高了6.56%。对照树的H3层可食率显著高于H2、H1、H0层,与修剪树的T2、T1、T0层差异不显著。2017年变化相似,修剪树的T2层单果重、可溶性固形物含量和可食率均显著高于对照树的H2层。

    • 光合作用在果树的生长发育中起着重要的作用,它影响花芽分化和果实品质。叶片净光合速率的变化可反映植株在光合作用能力和光合产物积累效率的变化趋势[15-16];蒸腾速率的强弱可以反映植物调节水分的能力以及适应逆境的能力[17-18];气孔导度会直接影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用等生理过程[14, 19-20],气孔导度随着气温的升高而增大,当气温超过某一界限时,气孔导度降低[21];胞间CO2浓度的高低可以作为判断光合作用潜在能力的一项指标[15]。从本试验可看出,郁闭龙眼园上层树冠的光照、温度比下层和内膛高,相对湿度低;下层和内膛的枝梢叶片光照不足,净光合速率偏低,蒸腾速率低;郁闭龙眼园的树体上层和内膛的气孔导度显著低于中下层,这可能是测定时树冠上层的枝梢叶片所处环境的温度较高,超过温度界限,导致气孔开放程度变小,同时內膛温度较低,导致气孔的开放也程度较小。疏剪中心干后,树冠矮化且成开心形树形,‘立冬本’龙眼树冠内环境的光照和温度得到显著提高,相对湿度略微下降;叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度提高,胞间CO2浓度降低,导致树冠外围下部和內膛的枝梢叶片的光合作用能力的提高,与苹果研究结论类似[6]

      已有研究认为,作物产量增加主要是依赖作物光合能力的提高[22],作为“源”的叶片向果实提供碳水化合物的多少能够影响果实的大小、可溶性固形物含量等[23]。本试验发现,矮化修剪后,提高了树冠外围和內膛的叶片光合作用能力,增加上层果实的单果重和可溶性固形物含量,提高树冠內膛果实的可溶性固形物含量,与杨祖艳等[8]的研究结论一致,虽然减少了树体的枝梢总量和冠层厚度,株产并未受到影响,初步达到高效生产的栽培目的。

参考文献 (23)

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