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香榧Torreya grandis ‘Merrillii’是红豆杉科Taxaceae榧属Torreya榧树Torreya grandis中的优良栽培类型,是中国南方特色干果树种,属于国家二级保护植物[1]。其坚果风味香酥、营养丰富,富含油脂、蛋白质、各种微量元素等,尤其富含多不饱和脂肪酸和生育酚、角鲨烯等多种生物活性成分,具有很高的保健、药用和综合开发利用价值[2−7]。近年来,香榧产业不断发展扩大,目前,香榧种植区域覆盖浙江、安徽、江西、贵州等全国11个省,面积达到10余万hm2[8−9]。然而,在长期栽培管理过程中发现,香榧幼龄期容易出现树体徒长、生长过旺的问题,导致树冠光照强度降低,抑制了叶片光合能力,这不仅影响了树体的结实情况,同时严重影响种实品质,极大地限制了香榧产业的发展[9]。
树形调整是影响果实产量品质的关键整形技术,主要指对果树骨干枝数目和开张角度进行调整,并辅以适当的修剪、环剥等手段,从而影响树体骨架结构、枝条空间分布等,最终影响树冠光照强度、树体通风透光能力、叶片光合能力、营养运输等[10]。研究发现:在诸多影响果实品质的因素中,果树树形结构直接影响果实色泽、口感与营养价值[11]。荔枝Litchi chinensis树形缺乏科学管理,枝条分布密集,使得叶片之间相互遮挡,导致树冠内膛郁闭,降低了叶片对光能的利用,影响了光合同化物的积累和分配,导致果实品质降低[12]。苹果Malus pumila果实品质受树冠光照影响,无效光区越大,果实品质越差,对树体结构进行优化后,果实内光合产物分配和积累更多,产量和品质明显提高[13]。梨Pyrus spp.骨干枝数目调整后,平均单果质量、可溶性固形物、可溶性总糖等含量均明显上升,其中棚架形树冠可溶性固形物含量最高,果实品质一致性最好[14]。在早实核桃Juglans regia树形调整中也发现:与自然圆头形相比,骨干分层形和开心形树冠内通风透光性好,种实粗脂肪,蛋白质等含量较高,坚果品质最好[15]。澳洲坚果Macadamia spp.多干开心形和疏散分层形光合性能最佳、坚果品质最好,尤其是多干开心形对脂肪酸含量的提高效果最显著[16]。此外,研究表明拉枝可以打破树体原有的养分平衡关系,调节树体营养物质运输,使光合产物更多供给果实发育,在果实品质形成方面具有决定性作用。研究发现:开张角度对板栗Castanea mollissima树冠内膛光照强度和果实营养物质积累有显著影响,当开张角度大于60°时,果实内的可溶性糖和淀粉含量达到最高[17]。同样,开张角度60°处理后,枣Ziziphus jujuba果中的可溶性糖和维生素C含量升高,果实品质明显提高[18]。随着开张角度增大,泡核桃Juglans sigillata坚果品质明显提升,尤其是显著增加了种实蛋白质和粗脂肪含量[19]。综上所述,科学合理的树形调整不仅有利于果树树形培养,同时可显著提高树体光照强度和光合能力,促进果实营养物质积累,提高果实品质。近年来,有关树形调整技术在核桃等坚果类树种中虽有少量报道,但并未得到广泛的推广应用。目前有关香榧的优质丰产栽培理论与配套树形调控技术仍不完善,关于树形调整如何影响其树冠光照及果实品质的研究仍未见报道。因此,本研究针对香榧树形调整展开研究,分别设置不同的骨干枝数目和骨干枝开张角度处理,分析其对树体光照强度、光合能力、种实光合碳同化物质量分数、油脂品质等的影响,以揭示树形调整对香榧树冠光照和果实品质的影响,探索香榧树体适宜的骨干枝数目和开张角度,为香榧优质丰产、提高品质提供科学依据。
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本研究调查了不同树形处理下,香榧树冠5—9月的光照强度变化(表1~2)。骨干枝开张角度单因素分析发现:60°处理显著增加了5—9月香榧树冠中层和下层的光照强度,但80°处理会降低树冠光照强度。骨干枝数目和开张角度的交互处理显著提高了5—7月香榧树冠光照强度,其中,N3-A60°和N4-A60°效果最好(P<0.05)。
处理 光照强度/klx 5月 6月 7月 8月 9月 ck-A30° 16.92±0.26 c 18.11±0.21 d 32.26±0.57 b 38.48±0.34 a 22.10±0.42 bc ck-A60° 20.28±0.27 b 23.00±0.24 a 37.59±0.37 a 39.85±0.86 a 26.09±0.21 a ck-A80° 15.03±0.17 d 19.97±0.48 c 26.99±0.62 c 36.37±0.69 b 21.66±0.31 cd N3-A30° 20.08±0.35 b 21.11±1.53 bc 27.90±1.16 c 35.55±0.27 bc 22.86±0.44 b N3-A60° 26.85±0.50 a 22.15±0.35 ab 36.72±0.88 a 39.67±0.67 a 25.96±0.22 a N3-A80° 17.61±0.26 c 18.14±0.18 d 31.09±1.08 b 33.88±0.32 c 21.01±0.27 d N4-A30° 16.19±0.27 d 18.11±0.52 d 38.01±0.45 a 34.58±0.61 c 22.09±0.23 bc N4-A60° 25.25±0.72 a 23.33±0.30 a 36.95±0.66 a 39.15±0.36 a 25.83±0.21 a N4-A80° 18.01±0.59 c 14.96±0.27 e 36.10±0.81 ab 33.93±0.43 c 22.08±0.33 bc NE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.032 AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE 0.000 0.000 0.000 ns ns 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 1. Effect of tree shape adjustment on the change of central layer light intensity
处理 光照强度/klx 5月 6月 7月 8月 9月 ck-A30° 8.55±0.09 c 11.22±0.32 b 11.75±0.49 cd 14.25±0.43 b 10.15±0.33 cde ck-A60° 9.22±0.23 c 14.18±0.45 a 15.78±1.12 ab 16.55±0.22 a 11.73±0.14 a ck-A80° 7.38±0.46 d 9.83±0.68 c 9.93±1.17 d 12.53±0.35 c 9.64±0.16 de N3-A30° 7.41±0.09 d 9.50±0.43 c 10.64±0.69 d 12.60±0.46 c 10.31±0.19 c N3-A60° 13.93±0.45 a 13.82±0.37 a 13.70±0.45 bc 16.08±0.40 a 11.25±0.22 ab N3-A80° 9.15±0.27 c 8.41±0.12 c 12.20±0.79 cd 12.77±0.37 c 9.56±0.14 e N4-A30° 7.38±0.23 d 10.03±0.36 c 12.10±0.57 cd 13.22±0.36 c 10.34±0.10 c N4-A60° 11.54±0.23 b 13.54±0.33 ab 16.55±0.36 a 16.00±0.27 a 10.72±0.11 bc N4-A80° 7.32±0.17 d 6.65±0.13 d 10.21±0.37 d 12.67±0.62 c 10.22±0.22 cd NE 0.000 0.000 0.004 0.111 ns AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE 0.000 0.000 0.031 ns 0.007 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 2. Effect of tree shape adjustment on the change of lower layer light intensity
基于光照强度的结果,进一步以3条骨干枝为代表,于光照条件好的5、7和9月测定并分析骨干枝数目和开张角度交互处理对香榧叶片光合能力的影响。结果表明:骨干枝数目和开张角度的交互处理可有效提高5、7和9月香榧叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率(图1)。其中,N3-A60°处理效果最好,分别使7和9月香榧叶片的净光合速率提高了46%和38% (P<0.05),气孔导度提高了35%和54%,蒸腾速率提高了34%和30%。
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由表3~4可见:5—9月香榧种实逐渐成熟,种实内部积累的糖、淀粉等营养物质逐渐转化为蛋白质和油脂,种实中的淀粉和可溶性糖总体呈逐渐下降趋势。与A30°相比,A60°和A80°处理下5—9月香榧种实中可溶性糖质量分数均显著增加(P<0.05)。ck-A60°和ck-A80°处理下5月种实中可溶性糖质量分数分别达到565.11和577.53 mg·g−1,与ck-A30°相比分别高出34%和37%。与A30°相比,A60°处理也显著增加了香榧种实中淀粉质量分数(P<0.05)。相较于单因素试验,骨干枝数目和开张角度的交互处理对5—7月种实中可溶性糖质量分数增加幅度更大,N3-A60°和N4-A60°处理下,5月种实可溶性糖和淀粉质量分数分别达到573.41和576.63 mg·g−1。
处理 可溶性糖质量分数/(mg·g−1) 5月 6月 7月 8月 9月 ck-A30° 421.32±4.11 e 487.16±6.23 d 338.34±0.36 d 190.71±4.46 cd 158.85±0.67 c ck-A60° 565.11±8.55 c 541.84±10.31 bc 416.54±2.76 a 228.51±6.35 a 191.20±3.63 a ck-A80° 577.53±3.57 bc 512.94±10.18 cd 387.12±6.36 bc 215.29±2.45 ab 178.70±1.22 b N3-A30° 520.20±14.86 d 479.39±13.79 d 346.86±2.55 d 202.64±3.27 bcd 171.07±2.16 c N3-A60° 590.90±5.07 bc 566.07±15.20 ab 378.60±6.24 c 210.84±1.61 abc 190.53±1.40 a N3-A80° 641.06±8.71 a 585.95±2.65 a 367.76±6.82 cd 198.62±4.46 bcd 178.51±1.99 b N4-A30° 522.59±9.70 d 521.33±17.14 cd 354.34±2.69 d 183.24±1.08 d 166.30±2.92 c N4-A60° 609.05±8.22 b 567.31±2.17 ab 414.99±7.73 a 210.98±0.71 abc 185.28±0.99 ab N4-A80° 566.06±10.40 c 546.50±8.53 bc 408.28±6.78 ab 203.51±10.23 bc 180.70±2.30 ab NE 0.000 0.015 0.000 ns ns AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE 0.000 0.038 0.017 ns ns 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 3. Effect of tree shape adjustment on the content of soluble sugar of the seeds
处理 淀粉质量分数/(mg·g−1) 5月 6月 7月 8月 9月 ck-A30° 521.82±5.06 bc 267.04±16.07 f 110.38±4.14 d 96.55±5.21 d 107.33±1.39 c ck-A60° 650.25±38.93 a 362.11±2.06 cd 141.85±7.26 bc 117.53±8.18 bc 123.31±2.66 a ck-A80° 519.67±7.61 bc 497.72±7.55 a 166.86±9.52 ab 118.15±1.39 bc 104.11±0.37 c N3-A30° 490.65±10.37 c 311.77±8.97 ef 131.72±7.93 cd 115.05±4.91 c 116.52±1.88 b N3-A60° 573.41±12.95 b 393.56±4.00 bc 164.49±3.53 ab 141.76±1.17 a 110.77±0.72 bc N3-A80° 494.41±9.80 c 369.79±17.69 cd 117.27±4.69 cd 113.43±1.68 c 107.72±2.23 c N4-A30° 483.12±1.16 c 323.66±17.75 de 142.93±10.24 bc 118.15±2.31 bc 81.75±1.17 e N4-A60° 576.63±11.28 b 481.64±20.17 a 180.87±4.97 a 130.92±0.99 ab 106.09±1.71 c N4-A80° 508.92±13.08 c 433.41±1.51 b 121.59±5.50 cd 120.08±0.58 bc 95.36±1.77 d NE 0.021 0.001 ns 0.005 0.000 AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE ns 0.000 0.000 0.038 0.000 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 4. Effect of tree shape adjustment on the content of starch of the seeds
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由表5可见:随着香榧种实成熟,种实可溶性蛋白逐渐积累,8月达到最高值,9月相比8月略有下降。骨干枝开张角度单因素处理对香榧种实可溶性蛋白积累有显著影响(P<0.05),其中A60°处理可显著提高种实可溶性蛋白质量分数,但是开张角度继续增大则不利于种实中可溶性蛋白的增加。ck-A80°处理下,7—9月种实可溶性蛋白质量分数较ck-A30°显著降低(P<0.05)。同时,骨干枝数目增加也显著提高了种实中可溶性蛋白的质量分数,N3-A30°和N4-A30°处理下,种实中可溶性蛋白质量分数分别达到484.14和460.3 mg·g−1。骨干枝数目和开张角度的交互处理也可显著提高种实中可溶性蛋白的质量分数,以60°开张角度与3和4条骨干枝的交互处理促进效果最佳,N3-A60°和N4-A60°处理下,8月种实可溶性蛋白质量分数分别达到647.12和752.61 mg·g−1,较ck-A60°分别提高了13%和31%。
处理 可溶性蛋白质量分数/(mg·g−1) 5月 6月 7月 8月 9月 ck-A30° 135.89±6.72 d 146.02±5.22 e 172.30±3.13 fg 402.95±14.91 f 343.21±10.93 d ck-A60° 198.53±10.20 b 217.51±3.28 c 270.21±14.30 c 573.63±3.96 c 573.37±6.35 b ck-A80° 140.62±9.01 cd 151.01±3.82 e 161.66±2.30 g 235.22±5.10 h 235.33±14.75 f N3-A30° 205.62±3.35 b 215.97±10.83 c 240.41±5.43 d 484.14±5.23 d 478.95±5.14 c N3-A60° 286.88±0.64 a 329.74±6.35 b 407.50±11.09 b 647.12±12.21 b 585.41±11.49 b N3-A80° 197.94±8.84 b 200.59±7.38 cd 209.55±4.84 e 270.19±9.19 g 297.18±6.63 e N4-A30° 189.08±2.21 b 200.59±2.57 cd 223.38±2.30 e 456.88±8.05 de 460.3±7.14 c N4-A60° 283.63±8.86 a 363.95±9.76 a 444.75±11.75 a 752.61±7.16 a 680.07±15.65 a N4-A80° 163.67±2.30 c 181.76±2.74 d 195.71±1.51 ef 431.99±13.05 ef 296.71±6.88 e NE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE 0.027 0.000 0.000 0.000 0.000 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 5. Effect of tree shape adjustment on the content of soluble protein of the seeds
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含油率是衡量香榧种实品质的重要指标,油脂一般在7月开始积累,因此主要检测各处理7—9月种实的含油率。随着7—9月种实逐渐成熟,含油率逐渐增加,9月达到最大值。与A30°相比,A60°处理下种实含油率显著增加(P<0.05),但开张角度过大(A80°)不利于种实含油率积累。单独的骨干枝数目增加对种实含油率无显著影响,交互处理对种实含油率也无显著影响,说明树形调整对种实含油率的影响主要受到骨干枝开张角度的影响(表6)。
处理 含油率/% 7月 8月 9月 ck-A30° 28.34±0.16 c 45.96±0.01 abc 51.53±0.63 bcd ck-A60° 29.53±0.12 a 46.52±0.13 ab 53.59±0.53 a ck-A80° 28.09±0.32 c 45.11±0.12 c 50.19±0.44 bcd N3-A30° 28.56±0.21 c 46.17±0.23 abc 51.93±0.27 ab N3-A60° 29.65±0.19 a 47.08±0.24 a 53.89±0.69 a N3-A80° 28.12±0.26 c 45.61±0.11 bc 49.50±0.59 cd N4-A30° 28.65±0.17 bc 45.81±0.73 abc 51.26±0.28 bc N4-A60° 29.46±0.34 ab 47.03±0.38 a 53.90±0.48 a N4-A80° 28.34±0.19 c 45.14±0.20 c 49.04±0.30 d NE ns ns ns AE 0.000 0.001 0.000 NE × AE ns ns ns 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著;ns表示无显著差异。 Table 6. Effect of tree shape adjustment on the oil content of the seeds
9月香榧成熟种实中脂肪酸组分分析发现:香榧油脂主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和金松酸等组分组成,其中,不饱和脂肪酸油酸和亚油酸占比最高,金松酸质量分数也较高(图2)。研究发现不同树形处理对脂肪酸组分质量分数变化有显著影响(P<0.05)。如表7所示:骨干枝开张角度增大,各脂肪酸组分变化显著(P<0.05),其中,油酸质量分数和占比逐渐降低,亚油酸和金松酸质量分数和占比均逐渐升高,但开张角度过大,不利于油酸、亚油酸、金松酸的积累。骨干枝数目和开张角度的交互处理同样可以显著提高种实中亚油酸和金松酸的质量分数(P<0.05),其中,以N3-A60°和N4-A60°处理下亚油酸和金松酸质量分数最高,分别达到288.81和65.21 mg·g−1。
处理 脂肪酸组分/(mg·g−1) 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 二十碳二烯酸 金松酸 ck-A30° 39.04±0.23 cd 11.47±0.07 b 164.59±0.95 b 240.73±1.39 f 1.60±0.01 fg 3.64±0.02 a 47.48±0.28 f ck-A60° 44.52±0.21 a 10.50±0.05 c 151.62±0.71 c 262.57±1.22 d 1.82±0.01 d 3.45±0.02 b 54.59±0.26 c ck-A80° 38.96±0.16 cd 9.92±0.04 d 149.08±0.62 d 242.67±1.00 f 1.66±0.01 e 2.83±0.01 e 50.35±0.21 e N3-A30° 40.75±0.10 b 12.36±0.03 a 176.29±0.43 a 231.78±0.57 g 1.61±0.00 f 3.01±0.01 c 46.51±0.11 g N3-A60° 41.01±0.25 b 6.84±0.04 h 132.17±0.80 e 288.81±1.74 a 1.94±0.01 b 1.98±0.01 i 59.40±0.36 b N3-A80° 38.76±0.22 d 7.38±0.04 f 117.32±0.66 f 265.62±1.49 cd 1.89±0.01 c 2.56±0.01 g 55.18±0.31 c N4-A30° 41.03±0.11 b 9.96±0.03 d 150.38±0.39 cd 246.87±0.64 e 1.57±0.00 g 2.92±0.01 d 53.37±0.14 d N4-A60° 44.31±0.19 a 7.98±0.03 e 132.52±0.56 e 277.39±1.16 b 1.87±0.01 c 2.78±0.01 f 65.21±0.38 a N4-A80° 39.36±0.11 c 7.24±0.02 g 104.93±0.30 g 268.38±0.77 c 2.11±0.01 a 2.26±0.01 h 59.88±0.17 b NE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 NE × AE 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 说明:ck表示单骨干枝自然圆头形;N3~N4分别表示3、4条骨干枝开心形;A30°、A60°、A80°分别表示30°、60°、80°开张角度;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。NE表示骨干枝效应;AE表示角度效应;NE×AE表示交互效应;P<0.05表示差异显著。 Table 7. Effect of tree shape adjustment on the main fatty acid compositions of the seeds
Effects of tree shape adjustment on canopy light intensity and seed quality of Torreya grandis ‘Merrillii’
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240178
- Received Date: 2024-02-16
- Accepted Date: 2024-04-15
- Rev Recd Date: 2024-04-15
- Available Online: 2024-05-22
- Publish Date: 2024-05-22
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Key words:
- Torreya grandis ‘Merrillii’ /
- tree shape adjustment /
- light intensity /
- seed quality
Abstract:
Citation: | MA Shuang, SUO Jinwei, CHENG Hao, HU Yuanyuan, YU Weiwu, SONG Lili, WU Jiasheng. Effects of tree shape adjustment on canopy light intensity and seed quality of Torreya grandis ‘Merrillii’[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41(3): 467-477. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240178 |