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        小農(nóng)戶(hù)管理行為對(duì)蘋(píng)果園郁閉度的影響

        2021-03-25 13:50:00張俊娜王沖張東楊晨
        關(guān)鍵詞:果實(shí)品質(zhì)郁閉度果園

        張俊娜 王沖 張東 楊晨

        摘要: 通過(guò)對(duì)60個(gè)農(nóng)戶(hù)跟蹤調(diào)研,利用邊界線(xiàn)分析法,研究了小農(nóng)戶(hù)果園管理行為對(duì)蘋(píng)果園郁閉度的影響。結(jié)果表明:果園郁閉度范圍為0.49~0.93,小農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)條件下郁閉度差異的產(chǎn)生由諸多因素綜合導(dǎo)致,包括農(nóng)戶(hù)特征、栽培管理、養(yǎng)分投入等,其中農(nóng)戶(hù)年齡、種植年限、樹(shù)齡以及氮肥施用量和氮肥基追比對(duì)果園郁閉度的貢獻(xiàn)率分別是12.72%、5.33%、4.29%、3.79%、3.68%,是影響果園郁閉度的關(guān)鍵因素;不同郁閉度果園,果實(shí)品質(zhì)存在顯著差異,其中果園郁閉度與果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、果實(shí)紅色程度(a*)均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與果實(shí)光澤度(L*)、黃色程度(b*)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。因此,規(guī)范小農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)管理行為,推動(dòng)郁閉果園改造,對(duì)提升果實(shí)品質(zhì)、推動(dòng)當(dāng)?shù)靥O(píng)果產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。

        關(guān)鍵詞: 蘋(píng)果;果園;郁閉度;邊界線(xiàn)分析;農(nóng)戶(hù)行為;果實(shí)品質(zhì)

        中圖分類(lèi)號(hào): S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000-4440(2021)01-0163-06

        Effect of smallholder farmers management behavior on the canopy density of apple orchard

        ZHANG Jun-na, WANG Chong, ZHANG Dong, YANG Chen

        (College of Resources and Environment,China Agricultural University,Beijing 100193,China)

        Abstract: The effect of smallholder farmers' management on the canopy density of apple orchard was studied by follow-up survey of 60 farmers using boundary line analysis method. The results showed that the canopy density of orchards ranged from 0.49 to 0.93, the differences in canopy density under production conditions of smallholder farmers were comprehensively caused by many factors, including characteristics of farmers, cultivation management and nutrient input. The key factors affecting orchard canopy density were farmers′ age, planting years, tree age, applying dosage of nitrogen fertilizer and the ratio of basic nitrogen fertilizer to additional nitrogen fertilizer, their contribution rates to orchard canopy density were 12.72%, 5.33%, 4.29%, 3.79% and 3.68%, respectively. The fruit quality showed significant differences in orchards with different canopy densities. The canopy density of orchards was significantly negative correlated with single fruit weight, content of soluble solids and redness of fruits (a*), and was significantly positive correlated with fruit gloss (L*) and yellowness (b*). Therefore, it is of great significance to regulate the production management behavior of smallholder farmers and to promote the transformation of canopy orchards for improving the quality of fruits and promoting the green development of local apple industry.

        Key words: apple;orchard;canopy density;boundary line analysis;farmers′ behavior;fruit quality

        中國(guó)是蘋(píng)果生產(chǎn)大國(guó),2018年中國(guó)蘋(píng)果總產(chǎn)量達(dá)3.924×107 t,種植面積為2.07×106 hm2,面積和產(chǎn)量均占世界的40%以上[1]。適宜的栽植密度、合理的群體結(jié)構(gòu)和個(gè)體空間分布,是實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的關(guān)鍵[2]。20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初,為促進(jìn)早果豐產(chǎn),90%以上的果園均采用喬砧密植栽培,由于栽植密度大、主枝數(shù)量多以及修剪方式不當(dāng)?shù)仍?,絕大多數(shù)果園發(fā)生不同程度的郁閉現(xiàn)象[3],影響果樹(shù)樹(shù)冠內(nèi)的光照分布與光能利用水平,限制樹(shù)冠葉片的光合生產(chǎn)能力,導(dǎo)致樹(shù)體的營(yíng)養(yǎng)生殖生長(zhǎng)水平和生長(zhǎng)發(fā)育狀況失衡,最終體現(xiàn)出果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的下降[4-5]。前人研究結(jié)果表明,果園郁閉程度受多方面因素的影響,包括氣候因素、土壤環(huán)境因素、農(nóng)戶(hù)栽培管理因素等,農(nóng)戶(hù)作為主要的生產(chǎn)者,其自身的文化水平、接受新技術(shù)的能力、果園的栽培管理措施都影響著實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[6]。縱觀前人關(guān)于郁閉蘋(píng)果園的研究中,多數(shù)是從果樹(shù)個(gè)體(群體)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化[4,7-9],很少有研究者分析小農(nóng)戶(hù)管理行為對(duì)郁閉度產(chǎn)生的影響。因此,通過(guò)了解農(nóng)戶(hù)果園管理行為方式,探究影響果園郁閉的關(guān)鍵生產(chǎn)因素,對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)郁閉果園改造以及提高果實(shí)品質(zhì)具有重要意義。

        曲周縣位于河北省太行山東麓海河平原的黑龍港流域,是中國(guó)重要的糧食生產(chǎn)縣,相公莊村位于曲周縣南部,于1986年開(kāi)始種植蘋(píng)果,主栽品種為紅富士,果實(shí)清脆可口、汁多味美,深受消費(fèi)者喜歡[10]。但當(dāng)?shù)刂饕孕∞r(nóng)戶(hù)經(jīng)營(yíng)為主,果園管理粗放,進(jìn)入盛果期后,過(guò)早形成樹(shù)冠交接,通風(fēng)透光條件惡化,造成果園郁閉度過(guò)高,嚴(yán)重影響了果實(shí)品質(zhì)。因此,筆者依托中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)相公莊科技小院平臺(tái),對(duì)農(nóng)戶(hù)果園管理行為進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,并跟蹤測(cè)定果園果實(shí)品質(zhì),定量化剖析農(nóng)戶(hù)管理行為對(duì)果園郁閉程度的影響,為促進(jìn)郁閉果園改造提供指導(dǎo)性管理建議。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)域概況

        河北省曲周縣(114°50′22.3″~115°13′27.4″E, 36°35′43″~36°57′N(xiāo)),位于河北省南部、海河低平原區(qū),海拔 40~45 m,屬溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū),年平均溫度 13.1 ℃,年平均降雨量 556.2 mm。該區(qū)光、熱、水資源比較豐富,受季風(fēng)氣候影響,冬季寒冷干燥,夏季溫暖多雨。

        1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

        于2019年7-8月期間,選擇10~20年樹(shù)齡(盛果期)果園,對(duì)相公莊村果農(nóng)進(jìn)行隨機(jī)抽樣“一對(duì)一”問(wèn)卷調(diào)查,每個(gè)家庭作為獨(dú)立樣本進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研并收回,共獲得樣本量60份。主要調(diào)查內(nèi)容見(jiàn)表1。

        1.3 郁閉度計(jì)算方法

        于2019年8月初對(duì)調(diào)研的60個(gè)農(nóng)戶(hù)果園跟蹤測(cè)定樹(shù)體結(jié)構(gòu),每個(gè)果園隨機(jī)選擇4棵具有代表性且生長(zhǎng)狀況一致的果樹(shù),對(duì)植株?yáng)|西、南北冠徑和株行距使用塔尺測(cè)定記錄。用林冠投影面積與林地面積之比計(jì)算果園郁閉度 [11-12],為方便統(tǒng)一計(jì)算,面積單位為hm2,計(jì)算方法如下:冠幅= (南北冠徑+東西冠徑) /2 ,單株樹(shù)冠投影面積(m2)= πr2,r為冠幅半徑,郁閉度=(單株樹(shù)冠投影面積×栽植株數(shù))/植株總占地面積。

        1.4 邊界線(xiàn)分析方法

        邊界線(xiàn)(Boundary line)指在任何2個(gè)有著因果關(guān)系的變量中都有一條存在于數(shù)據(jù)體邊界上的表示群體中最佳表現(xiàn)的線(xiàn),可從復(fù)雜的多因素中孤立出某個(gè)因素,進(jìn)而分析單因素對(duì)群體發(fā)展的限制程度[13-14]。采用邊界線(xiàn)分析法,對(duì)小農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)因素對(duì)蘋(píng)果園郁閉度的影響進(jìn)行模擬分析,了解其相互影響關(guān)系,最后計(jì)算每個(gè)因素對(duì)郁閉度的貢獻(xiàn)率,貢獻(xiàn)率越大,對(duì)果園郁閉度影響越大。分析計(jì)算如下[15-16]:

        DP=Datt/[1+K×EXP(-R×X)]

        式中, DP是在獨(dú)立變量 X 的限制下預(yù)測(cè)可達(dá)到的果園最大郁閉度,Datt 表示在調(diào)研區(qū)域內(nèi)可達(dá)到的最大郁閉度,X 代表獨(dú)立的變量,K 和 R是常數(shù)。

        α=(Dmax-Dx)/Dmax

        式中,α為貢獻(xiàn)率,Dmax為因變量最大值,Dx為每個(gè)獨(dú)立變量的邊際線(xiàn)值。

        1.5 果實(shí)品質(zhì)測(cè)定方法

        于2019年11月初對(duì)調(diào)研的60個(gè)農(nóng)戶(hù)果園跟蹤果實(shí)取樣,每個(gè)果園隨機(jī)選擇4棵具有代表性且生長(zhǎng)狀況一致的果樹(shù),每棵果樹(shù)分別在東、西、南、北各隨機(jī)采摘1個(gè)果實(shí),進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。單果質(zhì)量用1/100電子天平稱(chēng)量;果實(shí)縱、橫徑用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量,計(jì)算果形指數(shù)(果實(shí)縱徑與橫徑的比值),取平均值;硬度采用 GY-3型硬度計(jì)測(cè)定;可溶性固形物含量用手持糖量(折光)儀測(cè)定;可滴定酸含量用 NaOH 中和滴定法測(cè)定;維生素 C 用 2,6-二氯靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[17]。

        使用3nh NH310 色差儀,在每個(gè)果實(shí)的陰面和陽(yáng)面分別測(cè)定果實(shí)色差,以自動(dòng)測(cè)量的平均值為果實(shí)色差值。其中,L* 表示光澤度,a*表示紅綠程度,b* 表示黃藍(lán)程度 [18]。

        1.6 統(tǒng)計(jì)方法

        用 Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 用SPSS19.0 、SigmaPlot 12.5 軟件進(jìn)行制圖分析,用 Duncaus法檢驗(yàn)差異顯著性(P<0.05)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 農(nóng)戶(hù)管理行為因素與蘋(píng)果園郁閉度的關(guān)系

        本研究共有15個(gè)生產(chǎn)要素被視為與蘋(píng)果園郁閉度相關(guān),采用邊界線(xiàn)方法進(jìn)行分析。結(jié)果(圖1)表明,果農(nóng)年齡在53歲、文化水平在6年級(jí)以下、種植年限在25年左右、樹(shù)齡為15年盛果期、修剪1~2次、不拉枝或拉枝1次、灌溉7次、氮肥養(yǎng)分投入740~860 kg/hm2、氮肥基追比為1.37∶1~1.41∶1、鉀肥基追比為1.64∶1~1.73∶1時(shí),果園郁閉度最高,且隨生產(chǎn)要素變量增加到一定值后,又隨著變量增加而減少;種植密度、施磷量、施鉀量、磷肥基追比與果園郁閉度呈現(xiàn)顯著Sigmoidal 關(guān)系,種植密度在1 hm2 900株時(shí)出現(xiàn)“平臺(tái)”拐點(diǎn),施磷量和施鉀量分別在540 kg/hm2、862 kg/hm2時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn),磷肥基追比在1.04∶1時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn),即果園郁閉度從最初值增加達(dá)到“平臺(tái)”拐點(diǎn)后保持穩(wěn)定。

        2.2 農(nóng)戶(hù)管理行為對(duì)蘋(píng)果園郁閉度差異的貢獻(xiàn)率

        農(nóng)戶(hù)各生產(chǎn)要素對(duì)果園郁閉度的貢獻(xiàn)率分析結(jié)果如圖2所示。在農(nóng)戶(hù)特征方面,對(duì)郁閉度的貢獻(xiàn)率順序?yàn)槟挲g>種植年限>文化程度,其中果農(nóng)年齡對(duì)果園郁閉度的貢獻(xiàn)率為 12.72 %,其次是種植年限(5.33%),說(shuō)明果農(nóng)年齡對(duì)果園郁閉度起主要影響作用,同時(shí)隨種植年限增加,也會(huì)給予生產(chǎn)者一定種植管理經(jīng)驗(yàn);在栽培管理方面,對(duì)郁閉度的貢獻(xiàn)率順序?yàn)闃?shù)齡>密度>灌溉次數(shù)>修剪次數(shù)>拉枝次數(shù),其中樹(shù)齡貢獻(xiàn)率最大,為4.29%,修剪次數(shù)和拉枝次數(shù)對(duì)郁閉度影響的貢獻(xiàn)率分別為1.83%、1.62%;在養(yǎng)分投入方面,對(duì)果園郁閉度的貢獻(xiàn)率順序?yàn)榈驶繁?施氮量>施鉀量>磷肥基追比>鉀肥基追比>施磷量>有機(jī)質(zhì)投入量,其中有機(jī)質(zhì)投入量、磷肥施用量對(duì)郁閉度的貢獻(xiàn)率分別為2.65%、3.05%,而氮肥基追比和氮肥施用量對(duì)果園郁閉度的貢獻(xiàn)率分別為3.79%、3.68%,說(shuō)明氮肥施用量對(duì)于果園郁閉程度有較大影響作用。

        2.3 蘋(píng)果園郁閉度與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系

        2.3.1 蘋(píng)果園郁閉度與果實(shí)品質(zhì)分組

        根據(jù)60個(gè)果園郁閉度情況,采用四分法劃分農(nóng)戶(hù)(表2),依次為果園重度郁閉農(nóng)戶(hù)(DT)、果園中度郁閉農(nóng)戶(hù)(DMH)、果園輕度郁閉農(nóng)戶(hù)(DM)、果園最低郁閉度農(nóng)戶(hù)(DL),平均郁閉度分別為0.88、0.76、0.65、0.56,且均呈現(xiàn)顯著差異;在不同郁閉度果園,果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量在DL 、DM 、DT間無(wú)顯著差異,DMH、DT果園果實(shí)光澤度(L*)顯著高于DL果園,DL 、DM果園果實(shí)紅色程度(a*)顯著高于DMH、DT果園,而果實(shí)硬度、可滴定酸和維生素C含量在不同郁閉度果園之間沒(méi)有明顯差異。

        2.3.2 蘋(píng)果園郁閉度與果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性 從表3可以看出,果園郁閉度與果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、光澤度(L*)、紅色程度(a*)、黃色程度(b*)均有顯著相關(guān)關(guān)系。在果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)方面,果園郁閉度與果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著郁閉度增加果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量降低;在果實(shí)外觀著色方面,果園郁閉度與果實(shí)光澤度(L*)、黃色程度(b*)呈顯著正相關(guān)關(guān)系,即隨著郁閉度增加,果實(shí)光澤度和黃色程度增加,而果園郁閉度與果實(shí)紅色程度(a*)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著郁閉度增加,果實(shí)紅色程度降低,說(shuō)明果園郁閉度對(duì)果實(shí)著色有顯著影響。

        3 討論

        3.1 農(nóng)戶(hù)管理行為對(duì)果園郁閉度的影響

        小農(nóng)戶(hù)分散經(jīng)營(yíng)是中國(guó)農(nóng)業(yè)主要的生產(chǎn)模式,農(nóng)民作為農(nóng)業(yè)的主體,是農(nóng)業(yè)活動(dòng)的主要決策者[6]。趙慶穩(wěn)等[19]研究指出,農(nóng)民受教育水平、兼業(yè)程度差異等都會(huì)造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平的差異。本研究結(jié)果表明,隨果農(nóng)年齡增加,果園郁閉度逐漸增加,但隨種植年限增長(zhǎng),郁閉度逐漸降低,說(shuō)明種植年限增加雖然可以幫助果農(nóng)積累種植管理經(jīng)驗(yàn),但當(dāng)果農(nóng)年齡達(dá)到一定程度后,年齡會(huì)成為影響果園郁閉度的關(guān)鍵限制因素。本研究發(fā)現(xiàn),隨著樹(shù)齡增加,果園郁閉度逐漸增加,這與梁海忠等[20]、馮濤等[21]的研究結(jié)果一致,但又隨樹(shù)齡持續(xù)增加而呈降低趨勢(shì),主要原因可能是樹(shù)齡的增加雖然可以促進(jìn)果樹(shù)新梢生長(zhǎng),促進(jìn)果樹(shù)同化產(chǎn)物的積累,但同時(shí)樹(shù)體各營(yíng)養(yǎng)器官也會(huì)逐漸衰老,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)不平衡,樹(shù)勢(shì)也會(huì)逐漸呈現(xiàn)衰弱趨勢(shì) [22]。施肥不合理是果園普遍存在的問(wèn)題,且主要表現(xiàn)在氮磷鉀養(yǎng)分投入不平衡上[23-24]。適量氮肥施用,對(duì)促進(jìn)果樹(shù)短枝數(shù)量增加,保證枝、葉比例穩(wěn)定起重要作用[25],但氮肥過(guò)量施用不僅會(huì)導(dǎo)致果樹(shù)枝葉旺長(zhǎng),還會(huì)引起新梢停止生長(zhǎng)較晚,樹(shù)冠內(nèi)通風(fēng)透光差,郁閉度高[26-27]。本研究發(fā)現(xiàn),隨氮肥施用量增加,果園郁閉度逐漸增加,當(dāng)?shù)适┯昧繛?40~860 kg/hm2時(shí),果園郁閉程度最高,隨后郁閉度又呈現(xiàn)降低趨勢(shì),這可能與逐年過(guò)量施用氮肥造成樹(shù)體養(yǎng)分利用效率低,影響果樹(shù)養(yǎng)分積累,抑制來(lái)年新生器官的形成有關(guān)[28]。

        3.2 果園郁閉度對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

        蘋(píng)果園郁閉已成為影響果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵因子。前人研究指出,蘋(píng)果樹(shù)冠不同部位果實(shí)著色指數(shù)、光潔指數(shù)等均表現(xiàn)為樹(shù)冠上部外圍較高,下部?jī)?nèi)膛較低,郁閉果園間伐后能夠顯著提高果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、著色面積 [8,29]。本研究結(jié)果也表明,果園郁閉度與果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、果實(shí)紅色程度(a*)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨郁閉度增加而降低。主要是因?yàn)橛糸]果園影響了果樹(shù)光能利用效率,當(dāng)果園郁閉環(huán)境得到改善以后,光輻射更加合理有效地照射在樹(shù)體冠層,作為源的葉片可以及時(shí)向果實(shí)提供碳水化合物,進(jìn)而促進(jìn)果實(shí)生長(zhǎng)和品質(zhì)的改善[4]。本研究也發(fā)現(xiàn),隨郁閉度增加,果實(shí)a*值降低, L*和b*值增加,這與前人在阿克蘇蘋(píng)果[18]、柑桔[30]上的研究結(jié)果基本一致,可能是因?yàn)楫?dāng)果實(shí)紅色程度加深,果皮中花青苷含量增加,葉綠素含量降低,紅色逐漸覆蓋底色中的綠色和黃色,從而使果實(shí)表面亮度降低,色澤飽和度升高[31]。

        4 結(jié)論

        小農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)管理水平是制約郁閉果園改造的關(guān)鍵因素。本研究發(fā)現(xiàn),農(nóng)戶(hù)年齡、種植年限、樹(shù)齡、氮肥施用量和氮肥基追比是影響果園郁閉度的關(guān)鍵因素,果實(shí)單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、光澤度(L*)、紅色程度(a*)、黃色程度(b*)因郁閉度不同而存在差異,其中果園郁閉度對(duì)果實(shí)著色有顯著影響。因此,規(guī)范小農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)管理行為,對(duì)提升果實(shí)品質(zhì)、推動(dòng)當(dāng)?shù)靥O(píng)果產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

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        (責(zé)任編輯:張震林)

        收稿日期:2020-06-10

        基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0201100)

        作者簡(jiǎn)介:張俊娜(1995-),女,山東菏澤人,碩士研究生,研究方向?yàn)橘Y源利用與植物保護(hù)。(E-mail)jnzhang0105@163.com

        通訊作者:王沖,(E-mail)wangchong@cau.edu.cn

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