果树设施栽培学

设施果树栽培研究初探白建瑞摘要：简要介绍国内外果树设施栽培的历史与现状,以及果树设施栽培的模式和设施类型、适宜的树种和品种、生理机理、设施果树栽培技术等, 并对目前果树设施栽培存在的问题及发展方向进行了总结。

关键词：果树;设施栽培果树设施栽培,是指利用温室、塑料大棚或其他设施,改变或控制果树生长发育的环境条件(包括光照、温度、湿度、CO2、O2、土壤等),对果树生产进行调控以达到某种生产目标的果树栽培方式[1]。

远在300年前西欧就开始进行葡萄保护地栽培,到了19世纪末20世纪初,比利时、荷兰等国利用玻璃温室栽培葡萄已很盛行[2]。

目前,荷兰的鲜食葡萄几乎都是用温室生产的,并能做到周年供应鲜食葡萄[3]。

早在1886年,日本冈山县就进行了白玫瑰香葡萄的温室栽培。

第二次世界大战后,日本设施果树迅猛发展[4]。

果树设施栽培以日本最为发达,意大利、荷兰、加拿大、比利时、罗马尼亚、美国等国亦有大面积发展[1]。

我国果树设施栽培起步较晚。

大约在1980年前后开始进行科研性质的试验,20世纪80年代末90年代初得到迅速发展[2,5]。

果树设施栽培具有高投入、高技术、高产出的特点,并以其高产量、高品质和高售价等优点取得了明显的社会和经济效益,成为我国现代高效果业的一种重要发展模式。

1.果树设施栽培的历史与现状果树设施栽培已有100余年历史, 20世纪80年代起在日本、澳大利亚、新西兰等国家受到重视,其中以日本发展最快,自动化控制与栽培技术最先进。

,其果树设施栽培的面积除草莓外已有9000hm2,目前仍以每年10%的速度增长。

用于设施果树栽培的种类,已由初期的草莓为主发展到葡萄、桃、樱桃、李、杏、枇杷、香蕉、柑橘、无花果等35个树种,其中常绿果树23种,落叶果树12种[1]。

近年来,国外设施果树的发展呈现出设施大型化、控制自动化、栽培标准化、模式多样化等趋势。

我国果树设施栽培开始于20世纪50年代,发展于80年代。

据不完全统计,全国设施果树栽培面积达10万hm2,占全国果树总面积的0. 19%,主要分布在山东、辽宁、河北、北京、河南、吉林、黑龙江、江苏等地。

其中山东省果树设施栽培涉及的树种、品种较多,技术起点较高,已成为全国果树设施栽培的中心。

我国目前果树设施栽培取得成功的植物种类有草莓、葡萄、桃、杏、樱桃、李、柑橘等,其中以草莓面积最大,占设施栽培总面积85%左右,葡萄、桃次之,其他树种如梨、无花果、猕猴桃、石榴等也有少量栽培。

2果树设施栽培模式及设施类型2.1栽培模式目前，中国果树设施栽培的模式主要包括促成早熟栽培、延迟晚熟栽培、避雨保护栽培和简易保护栽培4种栽培模式。

其中，促成早熟栽培又分为冬促成早熟栽培和春促成早熟栽培，延迟晚熟栽培也分为秋延迟晚熟栽培和冬延迟晚熟栽培。

在上述4种果树设施栽培模式中，以促成早熟栽培模式为主，避雨保护栽培模式次之，延迟晚熟栽培为辅，简易保护栽培略有发展。

果树的促成栽培,是以提早成熟、提前上市为目的的栽培模式,是我国果树设施栽培的主流[6],保证了早春、初夏果品淡季鲜果的供应。

通过促成栽培,葡萄、桃、杏、樱桃、李等均可提早1—2个月[7-13]上市。

果树的促成栽培模式,一般是在果树满足了需冷量之后再采用大棚、温室等设施进行升温,促其早开花、早结果。

为了提早使果树满足低温需冷量的要求,可采用反保温措施,如葡萄推迟到11月中旬,桃、油桃推迟到10月底至12月初扣棚。

也有部分盆栽果树(桃树)可在落叶前提早把它们移植到冷库中,待满足果树对低温的要求后升温,可使果实成熟期更加提前[14-16]。

避雨栽培,是使用聚乙烯薄膜等材料覆盖在大棚顶部,起到避雨、防病、防水土流失等作用,可以减少裂果、降低病害发生程度,消除雨水对果树外力的冲击,尤其是花期避免雨水冲刷,减少落花,提高坐果率,最重要的是,棚内环境条件容易控制,又可适当提早果实成熟。

避雨大棚栽培在南方多雨地区是主要的栽培方式,在葡萄栽培上应用更为广泛[17-19]。

果树延迟栽培,是以延长成熟期、延迟采收、提高果实品质为目的的栽培模式,既能生产出高品质果品,又可省去或降低鲜果贮藏费用,实际上起到延长鲜果货架期和降低贮藏成本的作用,并获得较高市场差价。

2.2设施类型[1]主要有2种形式:防雨棚及浮面覆盖。

①防雨棚栽培:仅在大棚的顶端覆盖天棚,可避雨、降温、防病,改善品质,增加产量,防止土壤水分流失。

覆盖物包括聚乙烯薄膜、各种遮阳网以及能挡住紫外线、改善光质、防治某些病虫害的特殊膜。

②浮面覆盖:以通气、透光、轻巧的材料直接覆盖在植株上,达到防寒、防霜、防风、防鸟的目的。

覆盖材料如聚乙烯醇、聚乙烯纤维、聚丙烯、聚酯为材料的不织布、维尼纶寒冷纱、聚酯寒冷纱、孔网等。

地膜覆盖亦属于浮面覆盖的范畴。

日光温室、塑料大棚是设施栽培的主要方式,其环境调节与管理技术已远远超过常规栽培。

设施功能与环境调节作为设施栽培研究的两个主要方面,其中的设施节能技术是现在以至将来人们关注的焦点。

节能技术的研究和应用目前主要有以下几个方面:①设置保温幕帘;棚内设置1~2层保温幕帘,达到保温节能。

②采用变温管理,提高自动化控制水平。

③利用天然气候资源及地形,合理栽植密度,因地制宜配置树种与品种。

④利用太阳能集存太阳辐射热量。

⑤地热水及地下水的开发。

⑥复合环境控制技术。

⑦热泵的开发研究:高效的潜热和贮热新技术。

热泵通过其冷媒的气化与液化而实现对环境的制冷、加热和除湿,其节能成绩远远超过迄今所知的所有节能设备。

3.果树设施栽培涉及的树种和品种3.1果树设施栽培涉及的树种中国果树设施栽培所涉及的树种以不耐贮运、供应期短的果品为主，尤其以浆果类和核果类为主。

主要有葡萄、草莓、桃、杏、李、樱桃（西洋樱桃和中国樱桃）、早熟梨、无花果、枣、毛叶枣、杏梅、佛手、柑橘和番木瓜等树种。

其中，以草莓面积最大，葡萄和桃次之[5]，樱桃和杏、李等居后，其他如早熟梨、无花果、枣、杏梅、佛手、柑橘和番木瓜等略有发展。

此外，近年来，南果北种在北方地区有所发展。

如芒果、番石榴、莲雾、百香果、甜杨桃、香蕉和火龙果等南方果树在北方借助设施栽培获得了极大成功。

3.2果树设施栽培涉及的品种◇草莓：丰香、全明星、弗吉尼亚、新明星、宝交早生、鬼怒甘、塞娃（无休眠品种）和美德莱特（无休眠品种）等。

◇葡萄：无核白鸡心、乍娜、夏黑无核、藤稔、巨玫瑰、红旗特早玫瑰、京秀、京亚、矢富罗莎、巨峰、维多利亚、奥古斯特、香妃、金手指、87-1、8611、早黑宝、红地球和红香妃等（促成早熟栽培）；红地球、黄意大利、红宝石无核、美人指、泽香、牛奶和巨峰等[2,3, 5,20,21]（延迟晚熟栽培）。

◇桃：春雪、春捷、源东白桃、春艳、金久红、曙光、艳光、丹墨、中油4号、早红宝石、玫瑰红、千年红、双喜红、金辉、金硕、五月阳光、早露蟠、126、极早518、大早红等[14]。

◇樱桃：红灯、岱红、先锋、拉宾斯、斯坦勒、美早、早大果、早红宝石、抉择、极佳、意大利早红等。

◇杏：凯特、金太阳等[20]。

◇李：大石早生、圣诞、美思蕾、早美丽、红美丽等。

4．果树设施栽培生理机理4.1果树自然休眠的解除与需冷量果树发芽分化成功与否取决于环境温度、水分和内源激素与营养水平等方面,其中温度尤为重要。

落叶果树需进行自然休眠,只有安全通过休眠期或顶芽停止营养生产,完成花芽分化,形成高质量的花芽,才能萌芽开花,而且花期整齐、集中、座果率高。

落叶果树进入自然休眠后,需要一定限度的低温量才能解除自然休眠,进行正常的萌芽开花,因此,落叶果树设施栽培和扣棚加温之前,应先解除其自然休眠。

如果果树低温累积量不足,需冷量不够,没有通过自然休眠,即使扣棚升温,给予生长发育适宜的环境条件,果树也不能萌芽开花,有时即使萌芽,也不整齐,生长不良。

不同果树通过自然休眠所需的有效低温不同,果树自然休眠的解除与所需低温程度及其时间的关系称需冷量。

不同果树树种、品种冷量单位数不同,苹果需冷量一般为800~1200cu[22],桃为500~940cu[23],杏为790~920cu[22],西洋樱桃为900~1240cu[22],李为800~880cu[23]。

高东升等人研究表明,同一品种其花芽和叶芽的需冷量不一致,花芽的需冷量高于叶芽。

自然休眠期间的根际高温显著减少了芽的低温需求量,尤其是花芽,其需冷量大约减少9%~12%。

晚秋根外施用外源激素也影响了芽的需冷量,6-BA减少芽的需冷量,诱导芽的萌发,GA3增加芽的需冷量而加长芽的休眠[23]。

南方果树花芽分化对低温要求不及北方果树那样严格(但必须停止营养生长),而对相关激素水平和水分控制要求较高,例如荔枝对冬季短时低温,兼具干旱条件可以抑制营养生长,利于生殖型激素的积累,促进花芽分化。

4.2果实生长发育规律与环境因子的关系通过控制发育期间的环境因子促使果树提前或延期花芽分化,可以达到提早或延期收获的目的。

果实生长发育过程与温度关系很大,从开花到成熟,适宜的温度将促进果实的发育,此外,光照、水分、肥力、病虫害也有不同程度的影响。

关于设施栽培提早成熟的原因,Caruso等[24]认为,温室栽培不仅可使萌芽期和花期提前,而且由于环境温度的提高,缩短果实发育的第二阶段,从而使成熟期提前。

设施栽培的果树,由于覆盖,光照减弱,树枝、芽、叶的特性及整个树体的生长状况都产生了影响。

叶片变薄、变大,单位质量叶片的叶绿素含量增加,光饱和点和光补偿点降低,对弱光的光能利用率提高,对强光的利用率降低,光合速率相对露地栽培较低,光合“午休”现象不明显[25]。

4.3产量与品质形成研究表明,与露地栽培相比,多种果树在设施栽培的前1~2年内产量与品质有所提高,但随着连续设施化栽培,树体枝条细弱,叶片大而薄,光合能力降低,树体营养减少,从而影响了座果、果实发育及品质,如桃树经连续3年设施栽培,树势变弱,产量与品质下降[26]。

设施栽培对产量的影响主要原因是,设施内较高的温度条件使花器官发育过快而不充实,座果率低。

George等研究表明,在无人工授粉情况下,17℃/12℃(日/夜间气温)温度条件下花芽发育比较充实,座果率为50.2%,而22℃/17℃、27℃/22℃、32℃/27℃的条件下座果率不足4%[27]。

沈元月等[28]认为,25℃以上随着温度的升高,桃花粉粒发育速率加快,雄性败育趋势增加,35℃/15℃处理影响减数分裂的正常进行,造成雄性完全败育;棚内CO2含量较低,光照减弱,光合能力下降;相对湿度较大,不利于自然授粉,导致座果率降低。

品质也与栽培设施内的温度与果树的光合作用密切相关。

绝大多数果树属于C3植物,光合作用最适温度为25℃~30℃。

试验证明,C3植物夜间在20℃、16℃、13℃下12h分别呼吸消耗运转光合产物总量的全部、3/4、1/2。