杏树不同树形冠层分析研究

(山西农业大学果树研究所，山西 太谷 030815)

杏(Armeniaca vulgaris)为蔷薇科杏属植物[1]，在中国栽培历史悠久[2]，杏原产我国，有记载的栽培历史有3 500年以上，杏树抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐盐碱，易管理，是兼具经济效益和生态效益的先锋树种。随着杏树在我省种植面积的不断扩大，杏树成为大多数山区、丘陵地带(譬如大同的阳高县、长治的武乡县等地区)农民脱贫致富的主要经济来源、“一县一品”、“一村一品”的主要树种。但由于杏园多处于山区，交通、管理不便，缺少及时有效的管理，放任生长，自然生长的杏树树冠庞大郁闭，枝条密生，光照和通风不良，树体冠层结构不合理。内膛光照恶化，结果枝少，结果部位外移严重，造成了杏树产量下降及品质的降低，这已成为广大杏树产区的普遍问题，解决这一问题的关键在于对杏树进行有效的整形修剪，形成与栽植密度相适应的树体大小和合理的枝条空间分布，能保证冠层结构分布合理，冠内通风、光照状况良好。而冠层结构是果树的重要组成部分，它与太阳能的截获、降雨的截留以及冠层内部小气候的形成都有着紧密的联系。有相关学者们在李子[3]、枣树[4]、苹果树[5-6]、杏[7-8]做过相关研究，但是关于杏树冠层结构方面的研究却很少。为了了解不同树形树冠内的光照分布状况、枝条密度、枝类比例等情况，本研究应用LAI-2200 冠层分析仪，对开心形、延迟开心形及自由圆头形3种树形进行了冠层分析研究，以期对生产中低产园区树形改造、新建园区树形选择，提高杏果实品质、保持杏园连续优质丰产等技术措施提供理论依据和指导性建议。

1 材料与方法

1.1 材料

试材取自山西省农科院果树研究所杏示范园，该园区所在地海拔820～870 m，年均温10.6 ℃，年均降雨量400～600 mm，无霜期160～180 d，土壤为沙壤土，树龄5年生，株行距4 m×5 m，园区施肥为有机肥，树体生长正常，圃区排灌条件完善。

1.2 方法

树体指标测量：试验选择开心形、延迟开心形、自由生长形等3种不同树形。用卷尺测量各处理的树高、干高和冠幅。并计算冠高、树冠投影面积、树冠体积等。计算方法见公式1、2、3。

公式1：冠高(m)=树高(m)-干高(m)

公式2：树冠投影面积(m2)=冠幅东西向(m)×冠幅南北向(m)

公式3：树冠体积(m3)=树冠投影面积(m2)×冠高(m)

冠层指标测量：测量前选择开心形、延迟开心形、自由生长形等3种不同树形具有代表性的树，以树干为中心，用竹竿将树冠分成0.5 m ×0.5 m ×0.5 m的立方体[8]。

测量时间：2017年9月17日，全天阴天。

测量过程：按照东、南、西、北四个方位；离地0.5 m以上依次分为第1层、第2层、第3层、第4层；从外到内分外围、中间、内膛3部分。测量时面对树体从左往右依次测量每个立方体。

枝条清点：依照测量顺序，记录离地0.5 m以上每个立方体内的枝条数。

仪器测量：先将LAI-2200型冠层分析仪调试好，每测量一个层次时，首先将分析仪置于周围无遮拦物的空地上测得空白值，再将分析仪置于该层次的每个立方体的中间部位，周围尽可能不接触树叶或树枝，进行读数、记录。

1.3 试验数据分析处理方法

试验数据通过Excel软件的表格及作图处理系统进行统计分析。

2 结果分析

2.1 不同树形的冠层结构特征比较

经过整形修剪以后，杏树在树高、冠高、冠幅等各方面生长指标发生变化，树体的树冠面积和投影体积随即发生变化。对测量数据进行整理做表1可知，开心形和延迟开心形的各树体指标存在明显差异；根据表1作图1可直观的看到，所选对照自由生长形，由于没有进行整形修剪，树高最高，树体向上长势强劲，树冠投影面积及树冠体积小；而经过整形修剪措施的开心形和延迟开心形这两种树形，由于枝条倾斜，枝条向四周延展，树冠张开，为此树冠投影面积及树冠体积相对较大。

表1 不同树形杏树的冠层结构特征比较

图1 不同树形树冠投影面积、树冠体积标胶

2.2 不同树形、不同层次内膛枝所占比例

从表2可知，不同树形的内膛枝比例由下往上逐渐减少，自由生长形内膛枝比例最大，占到总枝量的79.925%。而构成内膛枝的组成部分主要有主枝、主枝上萌发的分枝及下部枝条直立向上的延长枝3部分。未经整形修剪的自由生长形由于树上枝条未采取拉枝措施，下部枝条直立向上的延长枝进入内膛，致使内膛枝量加大；而经过整形修剪的开心形和延迟开心形两种树形的内膛枝量明显减少，并以主枝及主枝上萌生的分枝为主。通过表2数据做图2可看到：延迟开心形的总枝量为最大，而内膛枝比例为最小。枝量大的同时结果枝的枝量也大，该树形的结果枝丰富株产必定高于其余两种树形，故此从经济效益、利益最大化角度考量，延迟开心形树形对增加株产，提高667 m2产量有积极的作用。

表2 不同处理不同层次内膛枝所占比例/%

图2 不同树形总枝量、内膛枝量、内膛枝比例比较

2.3 不同树形、不同层次树冠内膛相对截获光辐射比例

树冠内的光照分布情况与树冠的形状、枝叶密度、枝叶数量以及不同枝类的空间分布有密切关系，3种树形的相对光照强度分布均呈现出自上而下逐渐减弱的规律，靠近中心主干的下层最低，冠层外围最高；不同树形的光照分布各不相同，均呈现出外围高，内膛低的趋势。不同树形不同层次相对光照强度所占的比例不同。

相对截获光辐射量的数值为各个立方体内的测量值与该立方体所在层次的空白值的比值。通过对测量数据整理得出：3种树形的相对截获光辐射量均呈现自上而下逐渐减弱的规律，其靠近中心主干的下层最低，冠层外围最高。不同树形内膛相对截获光辐射量有差异。

自由生长形大于30%的截获比例较开心形、延迟开心形的少，说明其内膛见光程度弱。不同树形不同层次树冠内膛相对截获光辐射比例分别见表3、表4，并作图3、图4。从图3、图4中可看到：在内膛截获光辐射<30%一列，开心形的数值最小，说明开心形树形内膛枝少，大部分枝条均能见光，利于接受光能。而在不同树形不同层次中，均有相同的规律，第1层也就是树冠最下层，接受光辐射能力弱，往上越来越强。

表3 不同处理树冠内膛相对截获光辐射比例/%

图3 不同树形树冠内膛相对截获光辐射比例比较

表4 不同处理不同层次树冠内膛相对截获光辐射比例/%

3 讨论与结论

LAI-2200 冠层分析仪是一种精密而使用极为方便的仪器，本试验中通过使用该仪器测量相对截获光辐射比例来分析研究不同树形的透光率。冠层下的光绝大部分来自其上面的植物冠层未遮蔽天空的部分。经植物群体反射、透射到达冠层下的光的确存在。果树无论采用何种树形，其目的均应保障冠层内部辐射分布合理，不同树形杏树的树体大小、冠层结构分布直接影响杏树叶面积指数、透光率和冠层光截获能力。树体越大，叶面积指数和光截获密度越大，透光率越小。可采取人工修剪措施合理控制叶面积指数，调节冠层结构，从而调节透光率和光能利用率[11]。

图4 不同树形不同层次树冠内膛相对截获光辐射比例比较

1)若经过整形修剪，树高、冠幅、冠高等生长指标发生变化，进而影响树体的投影面积和树冠体积[11]。自由生长形、开心形、延迟开心形3种树形各树体指标均有差异，对照自由生长形由于没有进行夏季修剪，树高最高，树体长势最茂盛，而经过整形修剪措施的开心形和延迟开心形这两种树形，由于枝条倾斜，向四周伸展，树冠张开，为此树冠投影面积及树冠体积均较对照自由生长形大。

2)不同树形的内膛枝比例由下往上逐渐减少，构成内膛枝的组成部分主要有主枝、主枝上萌发的分枝及下部枝条直立向上的延长枝3部分。而经过整形修剪的开心形和延迟开心形两种树形的内膛枝量明显减少，以主枝及部分主枝上萌生的分枝为主。自由生长形内膛枝比例最大，3个部分的枝条均有且枝量大。

3)树形与光能利用效率密切相关，光能利用效率的高低主要取决于光照在果树叶幕结构上的分布。冠层光合有效辐射是评价冠层透光率和光截获能力最重要的指标。透光率是一定时间内透过冠层并到达下方的入射辐射数量的相关的量化数据[11]。3种树形的相对截获光辐射量均呈现自下而上逐渐增高的规律，其冠层外围最高，靠近树干的下层最低。与马婧等在枣树上所做的研究结果相同。不同树形内膛相对截获光辐射量有差异。自由生长形由于内膛枝量最大最多，造成大于30%的截获比例较开心形、延迟开心形的少，说明其内膛见光程度弱。而开心形、延迟开心形这两种树形由于内膛枝不多，得到合理修剪控制，其余枝条见光丰富、均匀、合理，光能利用率高。

综上所述，一般认为相对光照低于30%为无效(或低效)光区[9-10]，本试验中采用的截获光辐射比例低于30%亦可认为是无效(或低效)光区。通过对3种不同树形的比较分析，自然开心形的树体结构较为合理，具有更高的光能利用率，试验结果与安佰义[3]同。然而开心形只有1层树枝，总体枝量比延迟开心形(2层树枝)树形少，所以从经济效益、利益最大化角度考虑首选以延迟开心形为宜。