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        菠蘿園冬季防寒覆蓋的調(diào)控效果?

        2020-04-22 15:13:44劉傳和匡石滋肖維強邵雪花
        中國農(nóng)業(yè)氣象 2020年4期
        關(guān)鍵詞:白膜冠層菠蘿

        劉傳和,賀 涵,匡石滋,肖維強,邵雪花,賴 多

        (廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室/廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點實驗室,廣州510640)

        低溫是限制南方常綠果樹生長發(fā)育的主要環(huán)境因子,也是其引種馴化和北移推廣的關(guān)鍵限制因子,能否安全越冬是南方果樹種植地選擇時應(yīng)著重考慮的問題[1-4]。果樹受低溫危害后,輕則造成樹干枝葉干枯、減產(chǎn),嚴重時導致樹體死亡,給生產(chǎn)造成重大損失。

        菠蘿[Ananas comosus(L.) Merr.]又稱鳳梨,是鳳梨科中最重要的經(jīng)濟植物,原產(chǎn)于巴西、阿根廷及巴拉圭一帶的熱帶地區(qū),喜溫暖、忌寒冷,是世界第三大熱帶水果。溫度在菠蘿生長發(fā)育中起著決定性作用,選擇菠蘿種植地時尤其要考慮冬季的溫度[5]。受季風性氣候的影響,冬季及早春時節(jié)廣東、廣西、福建等地種植的菠蘿常受到北方低溫寒潮的危害[6],導致菠蘿植株葉片失綠甚至整株枯黃萎蔫;冷霜和冷雨沁入生長點常引起植株爛心或死亡。菠蘿花期、結(jié)果期遭受冷害,常導致果實發(fā)育不良、畸形、頂芽脫落,果實外觀、品質(zhì)及產(chǎn)量大受影響,損失慘重[7-9]。過去常采用束葉的方式進行冬季菠蘿防寒,即在寒冬來臨之前,將植株葉片束起,以保護內(nèi)部葉片不致受害;或用稻草、雜草、硬紙殼覆蓋心葉以保護生長點。但都費時費工,且外部葉片常受傷。黑色網(wǎng)紗覆蓋在冬季菠蘿防寒中有較好的作用,尤其是在地膜覆蓋種植條件下黑色網(wǎng)紗覆蓋能較好地促進冬季菠蘿植株及果實的生長,對果實品質(zhì)無較大影響[10]。生產(chǎn)中也有用灰色網(wǎng)紗或白色薄膜覆蓋進行菠蘿冬季防寒,但有關(guān)灰色網(wǎng)紗、白色薄膜覆蓋對冬季菠蘿的防寒效果以及對菠蘿果實生長、品質(zhì)形成等的影響還鮮見研究報道。

        為此,本試驗擬研究灰色網(wǎng)紗及白色薄膜覆蓋對冬季菠蘿葉片冠層外圍微環(huán)境溫濕度、光照強度的影響,以及對冬季菠蘿植株、果實生長和品質(zhì)的調(diào)控效果,并與黑色網(wǎng)紗覆蓋防寒進行應(yīng)用比較,以探討黑色網(wǎng)紗、灰色網(wǎng)紗、白色薄膜3種覆蓋形式對菠蘿冬季防寒的調(diào)控效果,為菠蘿冬季防寒提供技術(shù)措施參考。

        1 材料與方法

        1.1 處理設(shè)置

        田間試驗在位于廣州市天河區(qū)(113°15′55″- 113°26′30″E,23°6′0″-23°14′45″N)的廣東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所菠蘿試驗果園進行,土壤為沙壤土。試驗地所在區(qū)域?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L性氣候,年平均最低氣溫出現(xiàn)在12月-翌年2月,為10~15℃;極端低溫常出現(xiàn)在1月,低至2℃[11]。

        第一年試驗對各處理下植株生長量進行測定。2015年12月23日,在試驗園內(nèi)隨機選擇12 塊種植管理良好的菠蘿地(2015年3月種植),每塊地(試驗小區(qū))畦寬1m,長6m,雙行平行對稱均勻種植24 棵菠蘿苗,行距40cm;畦與畦間隔60cm,種植品種為‘粵彤'。同日開始進行覆蓋處理,共設(shè)4個處理,即黑色網(wǎng)紗、灰色網(wǎng)紗、白色薄膜覆蓋以及不覆蓋(CK),分別簡稱黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜和對照。每處理3個小區(qū),即3 次重復,隨機排列。黑網(wǎng)、灰網(wǎng)覆蓋處理時分別用密度為90%的黑色、灰色尼龍網(wǎng)紗(市售)直接覆蓋在菠蘿植株上面罩住整畦菠蘿植株,四周用繩子系??;每塊網(wǎng)紗長7m,寬1.5m。白膜覆蓋處理時用0.125mm 厚白色透光聚乙烯塑料薄膜(市售)直接覆蓋在菠蘿植株上,罩住整畦菠蘿植株,四周用繩子系??;每塊薄膜長7m,寬1.5m。至2016年3月1日將黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜全部揭開移走。除覆蓋不同外,果園其它管理措施一致。

        第二年試驗對各處理下果實性狀進行測定。2016年12月23日,在同一菠蘿試驗果園隨機選擇12 塊種植管理良好、已經(jīng)抽蕾的菠蘿地,再次進行黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋,2017年3月1日全部揭開移走,此后菠蘿果實在自然條件下生長至5月中旬成熟,完成全部試驗過程。

        1.2 項目觀測

        1.2.1 防寒越冬后菠蘿植株外觀拍攝

        在2016年防寒結(jié)束時拍攝菠蘿植株照片,展示菠蘿植株外觀。

        1.2.2 葉片冠層外圍微環(huán)境溫濕度及光照強度觀測

        2016年1月6-8日及12-14日(共6d,1月6-8日晴天,12-14日陰天),每日8:30-17:30,每隔1.5h 觀測覆蓋處理與對照小區(qū)菠蘿植株葉片冠層外圍微環(huán)境溫濕度及光照強度。溫濕度和光照強度的測定分別用數(shù)顯溫濕度計和LX-9626 型光照強度測定計,在菠蘿畦面中部行間葉片冠層外圍離地面20cm 高處進行。晴天、陰天各時間點溫濕度及光照強度結(jié)果為3d 所測數(shù)據(jù)的平均值。

        1.2.3 冬季植株葉片生長量及新出葉數(shù)觀測

        2015年12月23日,在覆蓋處理開始時用紅色油漆標記菠蘿植株最小心葉,每小區(qū)隨機標記5株。在2016年3月1日揭開覆蓋當天,用直尺測量紅色油漆標記葉片的長度,即為冬季植株葉片生長量;統(tǒng)計覆蓋期間植株抽生的新葉片個數(shù),即為冬季植株新出葉數(shù)。

        1.2.4 果實大小、品質(zhì)及色澤的測定

        2017年5月果實成熟時(以1/3 果眼轉(zhuǎn)黃為度)從每個試驗小區(qū)隨機采收6個果實用于指標測定。頂芽長用直尺測量;單果重(不帶頂芽)用電子秤測定(精確到0.01g);縱、橫徑用數(shù)顯游標卡尺測定,縱徑為果實底部至頂部的長度(不包括頂芽),橫徑測定時測量果實赤道位置,避開果眼。用手持式折光儀測定果實中部果肉可溶性固形物含量;用酸堿滴定法測定中部果肉的可滴定酸含量,用檸檬酸含量表示[12];固/酸比用可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值表示。色澤采用色差計(CR-13,Konica Minolta,日本產(chǎn))分別測定果皮、果肉的亮度(L*)、紅色值(a*)及黃色值(b*),測定前用標準白板校定(L*=93.9,a*=0.2,b*=2.9)。果皮色澤測定時,在果實中部位置,果實陽面與陰面各測定1個點;果肉色澤測定時,將果實切開,在果實中部、距果心邊緣兩邊各1cm 位置分別測定。1.2.5 果實香氣物質(zhì)測定

        采用固相頂空微萃取,氣-質(zhì)聯(lián)用分析測定[13]。對采集的質(zhì)譜圖通過NIST(National Institute of Standards and Technology)譜庫搜索確定各組分的化學組成;用峰面積歸一法定量,得到其相對含量。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        試驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0 進行統(tǒng)計分析,顯著性分析用鄧肯氏新復極差法;用Microsoft Excel 2007作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 冬季防寒覆蓋對植株生長態(tài)勢的影響

        圖1為冬季防寒覆蓋結(jié)束后,各處理及對照菠蘿植株的生長態(tài)勢。由圖中可以看出,在經(jīng)過2015年12月23日-2016年3月1日長達68d的防寒覆蓋處理后,各覆蓋處理中菠蘿植株的長勢均比較旺盛,葉色非常濃綠,尤其是黑網(wǎng)(圖1a)覆蓋處理中,植株葉色最濃綠,長勢最好。而對照處理中(圖1d),由于未進行防寒處理,植株葉色普遍偏黃,尤其是葉片中上部失綠明顯。

        2.2 冬季防寒覆蓋對植株葉片抽生狀態(tài)的影響

        由圖2可見,未覆蓋處理(CK)中,整個防寒期間新抽葉片數(shù)平均為5.44個,而3個覆蓋處理新抽葉片數(shù)均高于對照,黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋植株新抽葉數(shù)分別比對照提高16.69%、14.52%和26.41%,且均與對照差異顯著(P<0.05)。圖中還顯示,整個防寒期間CK 中標記葉片的生長量平均為32.94cm,而3個覆蓋處理中標記葉片的生長量均高于對照,分別比CK提高4.63%、10.17%和16.59%,其中灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理均與對照差異顯著(P<0.05),黑網(wǎng)覆蓋處理的差異不顯著。從數(shù)值看,3種覆蓋處理中以白膜覆蓋新抽葉數(shù)和標記葉片生長量的數(shù)值最大。說明防寒覆蓋均促進了冬季菠蘿植株新葉的抽生和葉片的生長,3種材質(zhì)中白膜覆蓋效果最明顯。

        圖1 各處理冬季過后菠蘿植株生長態(tài)勢(2016年3月1日攝)Fig.1 Comparison of the pineapple plant photos among different covering-practice treatments and CK (no covering) after winter (taken on March 1, 2016)

        圖2 覆蓋結(jié)束后各處理冬季菠蘿植株新抽葉片數(shù)和標記葉生長量的比較(2016年3月1日觀測)Fig.2 Comparison of the number of newly growing leaves and the elongation of marked leaves among different covering-practice treatments and CK after winter (taken on March 1, 2016)

        2.3 冬季防寒覆蓋對植株冠層微氣候環(huán)境的影響

        由圖3可見,晴天、陰天天氣條件下黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理與對照菠蘿葉片冠層微環(huán)境溫度日變化一致。3個覆蓋處理對微環(huán)境溫度影響不大,略提高了8:30和17:30(一早一晚)溫度,縮小了午間與傍晚時段的溫差,且陰天效果更明顯。

        圖3 各處理冬季晴天和陰天植株冠層空氣溫度日內(nèi)變化比較Fig.3 Comparison of the diurnal variation of micro- environmental air temperature outside canopy on sunny and cloudy day as affected by different covering-practice treatments and CK in winter

        由圖4可見,晴天天氣條件下除8:30時白膜覆蓋處理微環(huán)境的濕度略低于對照外,覆蓋處理提高了微環(huán)境的濕度,尤以午間時段提高更明顯。在3個覆蓋處理中,以黑網(wǎng)覆蓋處理提高的幅度最大。陰天條件下,3個覆蓋處理均提高了10:00-16:00時段的濕度,其中黑網(wǎng)覆蓋處理提高的幅度最大,但提高幅度小于晴天;17:30時3個覆蓋處理的濕度均略低于對照。

        由圖5可見,晴天、陰天天氣條件下3個覆蓋處理均降低了環(huán)境光照強度,午間11:30 降低的幅度最大。在3個處理中,黑網(wǎng)覆蓋處理降低的幅度最大。

        圖4 各處理冬季典型晴天和陰天植株冠層空氣濕度日內(nèi)變化比較Fig.4 Comparison of the diurnal variation of micro- environmental air humidity outside canopy on sunny and cloudy day as affected by different covering-practice treatments and CK in winter

        圖5 各處理冬季晴天和陰天植株冠層光照強度日內(nèi)變化比較Fig.5 Comparison of the diurnal variation of micro- environmental light intensity outside canopy on sunny and cloudy day as affected by different covering-practice treatments and CK in winter

        2.4 冬季防寒覆蓋對菠蘿果實的影響

        2.4.1 果實大小與品質(zhì)

        由表1可見,CK處理菠蘿果實頂芽長、縱徑、橫徑和單果重分別為13.20cm、179.1mm、113.1mm和1494.47g。3個覆蓋處理的頂芽比對照長,縱徑、橫徑、單果重均比對照低,但差異均不顯著。說明防寒覆蓋對菠蘿果實大小沒有明顯影響。

        表1還顯示,CK處理菠蘿果實的可溶性固形物、可滴定酸含量及固/酸比分別為19.7%、0.28%和70.37。黑網(wǎng)、灰網(wǎng)覆蓋處理菠蘿果實可溶性固形物含量分別比對照降低5.54%和4.27%,白膜處理與對照無差別;3個覆蓋處理的可滴定酸含量分別比對照提高28.57%、10.71%和3.57%;固/酸比分別降低26.50%、13.51%和4.35%。經(jīng)分析黑網(wǎng)覆蓋處理與對照差異顯著(P<0.05)。從數(shù)值看,3種覆蓋處理中以黑網(wǎng)覆蓋降低的數(shù)值最大。說明黑網(wǎng)覆蓋防寒對菠蘿果實品質(zhì)有一定影響,灰網(wǎng)、白膜影響不大。

        2.4.2 果實色澤

        由表2可見,CK處理菠蘿果實果皮的亮度值(L*)、紅色值(a*)和黃色值(b*)分別為15.73、1.90和2.77。黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理菠蘿果皮L*、a*、b*與對照差異不顯著。表2還顯示,CK處理菠蘿果實果肉的L*、a*和b*值分別為59.25、3.97和45.72;各覆蓋處理菠蘿果實果肉的L*、a*和b*值均低于對照,但僅灰網(wǎng)、白膜處理的b*值與對照差異顯著,其余均差異不顯著。

        從數(shù)值看,3種覆蓋處理中除灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理菠蘿果實果肉的b*值顯著降低外,其余均與對照差異不顯著。說明黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜防寒覆蓋總體上對菠蘿果實果皮、果肉的色澤尤其是果皮色澤影響不大。

        2.4.3 果實香氣物質(zhì)

        由圖6可見,CK處理菠蘿果實中檢測到酯類香氣物質(zhì)16種,總含量為79.70%;黑網(wǎng)、灰網(wǎng)和白膜覆蓋處理的菠蘿果實中分別檢測到酯類香氣物質(zhì)18種、16種和15種,總含量分別為87.00%、82.94%和76.91%。從數(shù)值看,酯類香氣物質(zhì)是菠蘿果實中最主要的香氣物質(zhì)成分,黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理菠蘿果實中酯類香氣物質(zhì)組分數(shù)、總含量與CK相當。

        表1 各處理菠蘿果實大小及品質(zhì)的比較Table1 Comprison of the effects of different covering-practice treatments and CK in winter on the individual size and quality of pineapple fruit

        表2 各處理菠蘿果實色澤的比較Table2 Comparison of the effects of different covering-practice treatments in winter on color aspects of pineapple fruit

        圖6 各處理菠蘿果實酯類香氣物質(zhì)含量及組分數(shù)Fig.6 The number of aromatic esters and their relative contents of pineapple fruit as affected by different covering-practice treatments in winter

        由表3(下頁)可見,在檢測到的酯類香氣物質(zhì)中以乙酯類最多,尤其是己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基-丁酸乙酯等含量較高。體現(xiàn)菠蘿果實濃郁香味的己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯含量呈現(xiàn)出黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋處理高于CK 或與CK相當?shù)内厔荨Uf明黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜防寒覆蓋對菠蘿果實酯類香氣物質(zhì)的形成無不利影響。

        3 結(jié)論與討論

        3.1 討論

        防寒越冬是果樹生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),采用不同材料做成各種覆蓋物,幫助果樹安全越冬是果樹重要栽培技術(shù)措施之一[14-16]。用太空被+厚膜覆蓋防寒,葡萄新梢數(shù)量、果枝率和結(jié)果系數(shù)、萌芽率升高,受凍枝蔓比率降低,自根苗成活率提高,表現(xiàn)出極強生長勢[17]。冬季用草簾覆蓋對櫻桃有很好防寒作用,提高植株的可溶性蛋白質(zhì)含量及保護酶活性[18]。本研究中,采用黑網(wǎng)、灰網(wǎng)和白膜覆蓋防寒,菠蘿植株冬季新抽葉片數(shù)增多,葉片生長量增加,表現(xiàn)出明顯促進菠蘿植株生長的作用,這與以前菠蘿黑色網(wǎng)紗覆蓋防寒的研究結(jié)果一致[10]。3種覆蓋處理中,白膜的促進作用最明顯,灰網(wǎng)次之,黑網(wǎng)相對較小。狗牙根、生菜冬季覆蓋防寒也有相似研究結(jié)果[19-20]。

        冬季防寒覆蓋促進植株生長,與其改善了植株所處的微環(huán)境條件有關(guān)[17]。防寒覆蓋對菠蘿葉片冠層外圍微環(huán)境溫度影響不顯著[21]。本研究中防寒覆蓋有提高微環(huán)境8:30和17:30(一早一晚)溫度,縮小午間與傍晚時段溫差的作用,尤其是陰天條件下對一早一晚溫度的提高更明顯。防寒覆蓋提高微環(huán)境濕度,阻隔了冷霜、冷風對菠蘿的直接危害,對菠蘿植株起到保護作用,是黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜覆蓋促進菠蘿植株生長的主要原因[10];另外,菠蘿是起源于熱帶雨林的低矮草本,有一定的耐蔭能力[5,22],也是本研究中覆蓋降低了微環(huán)境光照強度但仍能促進菠蘿植株生長的一個原因。

        表3 各處理菠蘿果實酯類香氣物質(zhì)組分及相對含量Table3 Aromatic ester component and relative content in pineapple fruit as affected by different covering-practice treatments in winter

        覆蓋影響果實品質(zhì)與否,不同研究的結(jié)果不完全一致。網(wǎng)紗覆蓋降低了庫爾勒香梨、枸杞、油桃等果實可溶性固形物、可溶性糖含量,提高了可滴定酸含量,黃色程度較淡、著色變差[10,23-30];白膜覆蓋影響葡萄[31]果實品質(zhì)及桃[21]果實酯類等果香型香氣物質(zhì)的形成。也有研究表明,白膜覆蓋對大櫻桃果實可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量等無明顯影響[32]。本研究表明防寒覆蓋對菠蘿果實大小無顯著影響。對于菠蘿果實品質(zhì),不同覆蓋對菠蘿果實可溶性固形物、可滴定酸含量,果肉色澤黃色值有一定影響。但是,各處理對品質(zhì)的影響未見明顯的疊加效應(yīng),對菠蘿果實酯類香氣物質(zhì)的形成無明顯影響。防寒覆蓋對果實品質(zhì)形成影響與否及程度,與覆蓋對微環(huán)境的影響以及果樹的耐蔭性、果實所處的生長發(fā)育階段、覆蓋時間的長短等有關(guān)[33-34]。本研究中,防寒覆蓋處于菠蘿果實小果期,黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜揭開后仍有2.5個月的生長發(fā)育過程,也是本研究中防寒覆蓋對菠蘿果實大小與品質(zhì)影響不大的原因。

        3.2 結(jié)論

        黑網(wǎng)、灰網(wǎng)和白膜防寒覆蓋,可促進冬季營養(yǎng)生長期菠蘿的生長,植株新抽葉片數(shù)增多、葉片生長量提高,對菠蘿果實大小無明顯影響。黑網(wǎng)覆蓋對菠蘿果實可溶性固形物、可滴定酸含量有影響,灰網(wǎng)、白膜覆蓋后菠蘿果肉色澤b*值(黃色值)降低。黑網(wǎng)、灰網(wǎng)和白膜覆蓋對菠蘿果實香氣物質(zhì)形成無明顯影響。因此,處于營養(yǎng)生長期的菠蘿植株,黑網(wǎng)、灰網(wǎng)、白膜3個覆蓋處理均有較好的促進生長作用,但白膜覆蓋對植株生長的促進作用最明顯?;揖W(wǎng)、白膜覆蓋對果實品質(zhì)影響相對較小。

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