摘 要：【目的】研究疏密改造对郁闭富士苹果果园树冠内温度、相对湿度、光照强度、冠层反射光谱的影响，为提高果园产能和果实品质提供技术参考。
【方法】以新疆阿克苏地区老龄低效的郁闭富士苹果果园为研究对象，比较疏密改造与正常修剪果树冠层内的温度、相对湿度、光照强度、冠层反射光谱，并进行差异性分析，分析疏密改造对新疆富士苹果果园微环境和光谱特性的影响。
【结果】
疏密改造后冠层的光照强度高于对照（尤其是上部冠层）疏密改造后，苹果园疏密改造与其对照相比对冠层内温度湿度产生显著影响（Plt;0.05）。疏密改造后相同层次树冠内相对光照强度高于对照组，且在上部相对光照强度差异达显著水平（Plt;0.05），疏密改造后，树体冠层反射光谱不同光质的反射率均有不同程度的提升。
【结论】疏密改造显著降低了富士苹果树冠内的温度和相对湿度，冠层内东西南北4个方位、各时间段的光照强度与对照相比有不同程度的提升，同时冠层反射光谱不同光质的反射率也有显著的提升。疏密改造可以显著改善富士苹果果园通风透光条件和光质分布的方式及强度。
关键词：富士苹果；疏密改造；微环境；郁闭果园；光谱特性
中图分类号：S36"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）07-1682-07
0 引 言
【研究意义】苹果是蔷薇科苹果亚科苹果属植物。我国是世界上第一大苹果生产国［1-2］。红富士是新疆主栽苹果品种之一，采用乔砧栽培模式。砧木为八棱海棠，株行距通常为4×5（m），但随着树龄的增长、树冠增大及树冠之间交接率增多，导致果园郁闭、光照条件减弱，产量和品质下降，降低了苹果光谱特性，而疏密改造有利于果园提质增效，提升苹果标准化、产业化水平［3-5］。合理的疏密可以降低树冠的交接率，改善果园群体结构和通风透光条件，增强树势和树体的光合能力，提高果实产量及品质。改善果园中光照强度、温度和湿度等环境条件对于优质苹果果实的生长与成熟有重要意义。
【前人研究进展】光照对苹果根系的生长、花芽分化、果实发育以及果实品质均有影响，群体结构不同则光照分布不同［6］。树冠不同区位光照、温度、相对湿度、风速等微域气候的差异，均导致苹果产量和品质在树冠内空间分布的不同，而树冠内枝叶空间分布的差异是造成树冠不同区位微域气候差异的主要原因［7-8］。太阳光能是影响冠层内微气候的最重因素之一，太阳辐射到达冠层后，一部分以穿透辐射的形式到达地面，另一部分则被叶片等冠层器官截获，冠层截获的太阳光能可以直接被叶片或叶幕所吸收，用于植物光合作用，或经过叶幕的反射及透射，其光谱成分及强度发生了改变［9］。光线经过透射、吸收、反射到达冠层底部后辐射强度发生不可逆转的降低，光质参数亦发生了变化［10］。光质是一种调控能源，不同波段的光携带不同级别的能量，以此影响植物、作物生长发育［11］。在全光谱中，植物对290～850 nm的光谱敏感，包括紫外光、蓝光、绿光、红光、远红光，其中蓝光和红光是植物光合有效光谱［12-13］。【本研究切入点】不同光质或波长的光具有不同生物学效应，对植物的形态结构与化学组成、光合作用和器官生长发育亦有影响。【拟解决的关键问题】以老龄低效的郁闭富士苹果果园为研究对象，比较疏密改造与正常修剪果树冠层内的温度、相对湿度、光照强度、冠层反射光谱，并进行差异性分析，分析疏密改造对新疆富士苹果果园微环境和光谱特性的影响。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验果园位于新疆阿克苏地区阿克苏市依干其乡。该果园呈郁闭状态，主栽品种为长富2号，树龄为17年，砧木为八棱海棠，株行距是4 m×5 m。选择同一个果园生产状态较一致2个区域，每个处理6棵树。将其中一个区域进行疏密改造处理，方法包括落头、提干、疏枝、拉枝等，以果农常规修剪的植株为对照。
1.2 方 法
1.2.1 果园温度、相对湿度、光照强度测定
根据树高监测果树冠层内八个位置点的温度、相对湿度和光照强度，分别沿着树体主干的东、西、南、北4个方位，按照距离地面1.5 m及3.0 m，将树冠分为上下两部分，观测树冠上下光照与温度、相对湿度等参数。选择晴天，采集时间为09：00～20：00，每10 min采集1次数据。
1.2.2 光谱测定
选取长势一致，冠幅大小相似的苹果单株，根据树高，垂直方向不同高度进行光谱测定，具体是树冠离地面1 m和离地面2 m，水平方向以树主干为中心，半径分别为1、2、3 m，采用Unispec-sc光谱分析仪，使用直型光纤维测定冠层反射光谱，波长300～1 200 nm，将光谱分为紫外光（310～400 nm）、蓝紫光（400～510 nm）、黄绿光（510～610 nm）、红橙光（610～710 nm）、近红外（710～760）、远红外（760～1 130 nm），同一处理采集10～15个数据，采取数据后取其平均值。光谱测定选择在晴朗、无风的天气下进行，每隔5～10 min进行一次白板校准。
1.3 数据处理
利用SPSS26.0软件对数据进行差异显著性分析（P＜0.05），并用sigmaplot12.5软件绘图。
2 结果与分析
2.1 疏密改造后果园微环境的变化
2.1.1 疏密改造后冠层光照强度的变化
研究表明，疏密改造后冠层的光照强度高于对照（尤其是上部冠层），下部冠层各方位光照强度也有明显的改善。经疏密改造后，从09：00～20：00上部冠层的光照强度明显高于对照，在14：00达到峰值88.48 klx，且经疏密改造后下部在各时间段的光照强度也有不同程度提升。在相同时间点，相对光照强度随着树冠层次上升而增加。疏密改造措施在提高冠层各方位光照强度的同时，也对各时间段的光照强度产生了良好影响。图1
2.1.2 疏密改造后冠层内温湿度的变化
研究表明，苹果园疏密改造与其对照相比对冠层内温度湿度产生显著影响（Plt;0.05）。在温度方面，冠层不同方位不同层次的温度各有不同。在冠层垂直方向，疏密改造后冠层温度均低于对照组温度，疏密改造和对照组的上部平均温度分别为29.9和31.3℃，下部平均温度分别为27.3和29.1℃，相比于对照组，疏密改造后冠层上部平均温度减幅为4.68%，冠层下部平均温度减幅为6.59%，冠层温度分布均呈自上而下降低，疏密改造措施在降低冠层温度的同时，也改善了冠层内部温度的空间变化；在东西2个方位上，经过疏密改造后冠层内的温度与对照组相比显著降低。在湿度方面，同一冠层的空气相对湿度表现为疏密改造均小于对照，疏密改造和对照的上部平均相对湿度分别为38%和48%，下部平均相对湿度分别为49%和51%。二者相对湿度在冠层的空间分布自上而下均依次增大；在东南北3个方位，经过疏密改造后冠层内的相对湿度均显著低于对照组。图2
2.1.3 疏密改造对冠层不同部位温度、相对光照强度、湿度差异比较
研究表明，在垂直方向上，树冠内相对光照强度从下层到上层逐渐增大，疏密改造后相同层次树冠内相对光照强度高于对照组，且在上部相对光照强度差异达显著水平（Plt;0.05），与对照相比，树冠上部和下部光照强度增幅分别为74.13%和69.39%；树冠内不同层次温度大致趋势为上部（CK）＞上部（t）＞下部（CK）＞下部（t），不同处理间同层次差异均达到显著水平，和对照相比，树冠上部和下部温度减幅分别为7.38%和9.05%；树冠内不同层次相对湿度的变化趋势和温度、相对光照强度相反，即从树冠下层到上层逐渐降低，树冠内部湿度在不同处理间相同层次差异也均达到显著水平，和对照相比，树冠上部和下部相对湿度减幅分别为31.90%和26.95%。疏密改造后，树冠内相对光照强度有一定程度的提升，温度和湿度则显著下降。改造后的微域环境更有利于优质果品的生产。表1
2.2 疏密改造后冠层内不同光质的变化
研究表明，疏密改造后，树体冠层反射光谱不同光质的反射率均有不同程度的提升。紫外光在冠层高度距离地面1或2 m，经过疏密改造后，紫外光反射率由内膛到外围逐渐增加，且紫外光反射率均高于对照组，在高1 m的各个半径处和高2 m半径2 m、高2 m半径3 m的位置t＞CK差异均达到显著水平。在垂直方向，紫外光反射率自下而上增加不明显；其次是蓝紫光，在同一高度，经过疏密改造后，冠层内蓝紫光反射率由内膛到外围逐渐增大，在高1 m的各个半径处和高2 m半径2 m、高2 m半径3 m的位置处理组均大于对照且差异均达到显著水平。而黄绿光、红橙光、近红外光、远红外光不管冠层高度距离地面1或2 m，经过疏密改造后，反射率由内膛到外围逐渐增大，在高1 m的各个半径处和高2 m半径2 m、高2 m半径3 m的位置处理组均大于对照且差异均达到显著水平。表2
3 讨 论
3.1 疏密改造对果园微环境的影响
光照既是影响植物生长、生活和分布的重要生态因子，也是植物一切代谢活动的基础，在一定范围内，强光照会促进植物生长发育［14-16］。温度对果实品质、色泽以及成熟期有直接的影响，一般温度较高，则果实含糖量高、色鲜、品质好［17-19］。高湿环境中黄瓜的开花、结果数量均减少，且易发生枯萎、瓜蚜、霜霉等病虫害［20-21］。疏密改造是对树龄 10～15 年生以上、生长季节行间完全交接、株间树冠交叉、果园透光率低于10%的郁闭的果园，通过落头、提干、疏枝、拉枝等方式疏减过多的主枝，去除侧枝，降低密度，改善果树通风透光条件，提高光合效率［22-24］。试验研究通过对东西南北方位光照强度、温湿度的测定，发现疏密改造后上部和下部冠层的光照强度均高于对照，疏密改造使光照强度增强，而疏密改造后冠层温度、相对湿度均低于对照组，树冠内的温度和相对湿度显著降低。分析树冠内相对光照强度的日动态变化，经疏密改造后，09：00～20：00冠层的光照强度相较于对照均有不同程度的提升，且上部冠层在14：00达到峰值88.48 klx。适当降低果园温度、湿度，改善果园温湿度条件，不仅是减少其病虫害，也是增大产量、改善品质的重要方式，因此疏密改造有利于改善苹果的生长条件［25］。
3.2 疏密改造对光谱特性的影响
光照是植物生长发育的重要调节因子［26］。植物可感知生长环境中光质、光强、光照时间长短和方向的微妙变化，从而调节这个环境中生存所必需的生理和形态结构的变化［27］。蓝光、红光和远红光在控制植物光形态建成中发挥关作用［28］。试验研究表明经过疏密改造后，果树冠层反射光谱不同光质反射率在水平方向和垂直方向大均高于对照组。在水平方向，经过疏密改造后冠层反射光谱不同光质的反射率由半径1 m、半径2 m到半径3 m逐渐增加，垂直方向不同光质反射率在距离地面1和2 m均有显著上升。光质可通过影响植株叶片气孔导度、光合色素形成、叶片生理发育等来影响植物的光合作用，从而调节植物光合速率［29］。
4 结 论
4.1 富士苹果果园疏密改造后，不仅提高冠层各方位光照强度，也对各时间段的光照强度产生了积极影响，改造后树体光照分布相对均匀，由上至下缓慢降低，改善了树冠内光照环境。
4.2 疏密改造对温度、湿度改善效果显著，疏密改造显著降低了树冠内的温度和相对湿度。
4.3 富士苹果果园疏密改造后果树冠层反射光谱不同光质反射率均由内膛到外围逐渐增大，相同高度下在疏密改造后冠层不同光质反射率整体高于对照组。疏密改造显著改善了太阳辐射透过冠层后的不同光质的分布和果园透光条件。
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Effects of density transformation on microenvironment
and spectral characteristics of Fuji orchards in Xinjiang
MEI Chuang1， FENG Beibei1， MA Liya1，ZHANG Zhenjun2，
ZHANG Jinshan1， MA Yanhong1， WANG Jixun1，YAN Peng1
（1. Research Institute of Horticultural Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Xinjiang Fruit Tree Science Observation and Experimental Station of the Ministry of Agriculture and Rural Affinistry， Urumqi 830091， China; 2. Aksu Agricultural Technology Extension Service Center，Aksu Xinjiang 843000，China）
Abstract：【Objective】 To explore the effects of density transformation on canopy temperature， relative humidity， light intensity and canopy reflection spectrum in closed Fuji orchards， so as to solve the problems of reduced orchard productivity， decreased fruit quality and low comparative benefit.
【Methods】" The old and inefficient closed Fuji orchards in Akesu， Xinjiang were taken as the test object， the temperature， relative humidity， light intensity and canopy reflectance spectra in the canopy of the fruit trees under density transformation and normal pruning were compared， and the differences were analyzed to explore the effects of density transformation on the microenvironment and spectral characteristics of the Fuji orchards in Xinjiang.
【Results】" The light intensity of the canopy was higher than that of the control （especially the upper canopy）.Compared with the control the apple orchard density transformation had a significant effect on the canopy temperature and humidity（P＜0.05）.The relative light intensity of the same tree crown was higher than of the control，and the upper relative light intensity difference reached a significant level（P＜0.05）.The reflectance of different light quality of the canopy reflectance increased in different degree after the tree density reconstruction.
【Conclusion】 The density transformation significantly reduced the temperature and relative humidity in the canopy， and the light intensity in the four directions， east， west， north and south in the canopy was improved to different degrees compared with the control， and the reflectance of different light qualities in the canopy reflection spectrum was also increased significantly.The density transformation can significantly improve the ventilation and light transmission conditions and the distribution mode and intensity of light quality in orchards.
Key words： Fuji apple; density transformation; microenvironment; closed orchard; spectral characteristic
Fund projects： This work was supported by Xinjiang forest fruit industry technology system project（XJLGCYJSTX04-2024-20）;
Key Ramp;D Project of Xinjiang Autonomous Region （2023B02018-2）;China Agriculture Research System of MOF and MARA （CARS-27）；Forestry development subsidy project of Xinjiang Autonomous Region（XJLYKJ-2021-15）
Correspondence author：WANG Jixun （1965-）， male， from Anhui， researcher， research direction： fruit tree resources and breeding， （E-mail） ee_wjx@163.com
YAN Peng （1981-），male，from Nantong，Jiangsu，deputy researcher，research direction： cultivation and breeding of fruit tree resources，（E-mail） xaasyysyp@163.com
收稿日期（Received）：
2023-12-07
基金项目：
新疆林果产业技术体系（XJLGCYJSTX04-2024-20）；新疆维吾尔自治区重点研发项目（2023B02018-2）；国家现代苹果产业技术体系（CARS-27）；新疆维吾尔自治区林业发展补助资金项目（XJLYKJ-2021-15）
作者简介：
梅闯（1985-），男，四川人，副研究员，研究方向为果树育种与生物技术，（E-mail）meichuangxj@163.com
通讯作者：
王继勋（1965-），男，安徽人，研究员，研究方向为果树育种与栽培，（E-mail）ee_wjx@163.com
闫鹏（1981-），男，江苏南通人，副研究员，研究方向果树栽培与育种，（E-mail） xaasyysyp@163.com
