0.   引言

【研究意义】适宜的树形结构是果树稳产、优产的基础^[1]。果园群体结构以及树冠内部光照、温湿度等冠层微气候共同影响着树体生长发育和结果能力，生产中不乏因树形选择不当或栽培技术不到位而造成树冠郁闭、低产劣质的现象，选择和构建适宜树形，明确树形构建过程中树相参数变化，对苹果高效栽培具有重要指导意义。【前人研究进展】矮砧密植是当前苹果生产的主要发展方向^[2-3]，高纺锤形是针对矮砧密植果园提出的一种易管理、早果丰产、效益高的树形结构^[4]，目前关于该树形的研究主要集中在生长特性^[5]、整形修剪^[6-7]、光能截获^[8-9]、果实品质比较^[10]及郁闭园改造效果^[11]等方面，关于该树形枝量留存方面，梁海忠等^[12]研究了10～11年生苹果高纺锤形树冠不同部位枝量、果实产量和品质的差异，董然然等^[13]对比了高纺锤形和V形冠层结构参数，但针对高纺锤形特定时期最佳树相参数的研究未见报道。【本研究切入点】本研究连续3年对5～7 年生高纺锤形果园进行不同主枝数量的量化修剪，分析了不同主枝数对高纺锤形苹果树体产量及品质的影响，【拟解决的关键问题】拟获得高纺锤形苹果初成形期的最佳主枝参数，以期为苹果高纺锤树形模式构建及树体快速成型提供理论依据。

1.   材料与方法

1.1   试验材料

试验分别在山西省运城市芮城县阳城镇、临汾市永和县芝河镇两地果园同时进行，试材均为5～7 年生长枝富士/SH/八棱海棠。品种为长富2号（Malus domestica. Nagafu2），中间砧为SH₅，基砧为八棱海棠（M micromalus. Makino）。株距3 m，行距4 m，树形选用高纺锤形。除冬剪选留主枝数不同外其他管理条件一致。

1.2   试验方法

试验于2017–2019年进行，每年萌芽前分别对两地果园供试树体进行主枝数调查统计并挂牌标记，利用冬季修剪每年均将主枝数调整为23、24、25、26、27、28、29、30个主枝，每个果园均设8个处理，均6株为一小区，3次重复。每年生长季及时去除主干上萌发的新梢。对个别因不可控因素导致的主枝数无法调整到设定主枝数的树体及时剔除，并用符合设定主枝数的备选树体进行补充。

1.2.1   树相指标统计及株产调查

2017–2019年，每年均将主枝数分别选留为23～30个，调查统计并标记。秋季果实成熟期测定各处理树体的平均株产，计算3年均产。

1.2.2   单果重、TSS及花色苷指标测定

2017—2019年果实成熟期对不同主枝数处理的树体中部果实随机取样，用电子天平测定样品单果重，检定分度值为100 mg，计算3年所得平均单果重。用ATAGO爱宕PAL-1便携式数字折射仪测定样品果肉中可溶性固形物（Total soluble solids, TSS）含量。在两地果园每个处理所采果实样品的阳面削取果皮，刮去残留果肉后，剪碎，称取混合样，用0.5%盐酸乙醇浸提，过夜、定容，用紫外-可见吸收分光光度法测定535 nm下浸提液的吸光度，参见仝月澳等^[14]方法测定果皮中花色苷含量，计算3年均值。

1.3   数据统计与分析

将株产、单果重、TSS、花色苷等指标数据进行合并分析，用Excel 2017进行基础数据整理和作图。用SPSS 24.0对数据进行方差分析及相关性分析。

将不同主枝数处理下的产量、单果重、TSS及花色苷数据，进行Log函数转化，4指标按相同权重，即权数均为25%，进行加权平均，之后进行曲线拟合，求导计算极值，求的最佳主枝参数。

2.   结果与分析

2.1   不同主枝数量间苹果平均株产及品质的差异

以5～7年生高纺锤形苹果树为试材，研究了不同主枝数量的树体株产、果实单果重、TSS及果皮中花色苷含量间的差异。结果表明，随着主枝数量的增加，苹果树单株产量呈先增加后降低的趋势（图1-a）。主枝数为25条时，株产最高，达31.3 kg·株⁻¹，显著高于其他主枝数下的单株产量。主枝数为24和26条时，苹果株产位于其次，达29.2～29.6 kg·株⁻¹，显著高于其他主枝数对应株产。主枝为23和27条时，平均株产在28.2～28.4 kg·株⁻¹，二者之间无显著差异。主枝数达30条时，株产最低，仅为24.8 kg·株⁻¹，极显著低于其他处理。

图  1  主枝数量对苹果产量及品质的影响

注：大写字母表示差异达极显著水平（P＜0.01），小写字母表示差异达显著水平（P＜0.05）。

Figure  1.  Effects of limb retention in pruning on fruit yield and quality of apple plants

Note：values in the bar charts followed by capital mean significant difference at P＜0.01 levels，small letters mean P＜0.05.

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苹果的单果重随着主枝数量的增加而降低，其下降速率随主枝数的增加而增大（图1-b）。主枝数为23、24条时，苹果单果重最高，分别达296.8 g和294.6 g，极显著高于其他主枝数下苹果的单果重。主枝数为25、26条时，苹果单果重位于其次，分别为288.8 g和286.7 g。当主枝数增加至30个后，苹果单果重不足240 g，极显著低于其他处理。

苹果果肉中的TSS含量亦随主枝数的增加而呈降低趋势（图1-c），以主枝数23～25条时最高，显著高于其他主枝数，果肉TSS含量在16%以上，且三者之间无显著差异。主枝数增加至26～28条时，果肉TSS含量为15.7%～15.8%，极显著低于主枝数为23～25条时果肉的TSS含量。当主枝数增加至30条时，果肉TSS含量降至15.4%，极显著低于其他处理。

苹果果皮中花色苷含量随着主枝数量的增加呈现先持平后降低的趋势（图1-d），当主枝数为23～25条时，苹果果皮中花色苷含量间无显著差异，为225～228 mg·hg⁻¹，极显著高于主枝数27条以上时果实果皮的花色苷含量。主枝数为26枝时，果皮中花色苷含量为223.1 mg·hg⁻¹，极显著低于主枝数为23条时的果实，与主枝数24和25条时无显著差异，极显著高于主枝数27枝以上的果实。主枝数增加至27枝以上时，花色苷含量急剧下降，主枝数达30条时，果皮中花色苷含量仅为144.5 mg·hg⁻¹。

2.2   主枝数量与高纺锤形苹果单株产量、单果重、TSS及花色苷含量间的相关性分析

将高纺锤形苹果不同主枝数对单株产量、单果重、果肉中TSS含量及果皮中花色苷含量4指标分别作回归分析（表1），结果显示四指标与主枝数量均呈极显著负相关，四指标与主枝数的回归关系用二项式拟合度最高，拟合曲线的相关系数均达0.72以上。4指标中单果重与主枝数拟合曲线的相关系数最高达0.96。

表  1  高纺锤形苹果不同主枝数与其单株产量、单果重、果肉TSS及果皮花色苷含量间的相关关系

Table  1.  Correlations between limb amount and fruit yield, individual fruit weight, TSS, and total anthocyanin of pruned apple trees

指标 Character	回归方程 Regression equation	R2	r
株产/主枝数 Averaged yield per plant/Limbs amounts	y=−0.231x2+11.65x−117.07	0.864 4	−0.721**
单果重/主枝数 Single fruit weight/Limbs amounts	y=−0.967 3x2+42.473x−168	0.977 5	−0.964**
TSS/主枝数 TSS/Limbs amounts	y=−0.004 6x2+0.141 4x+15.301	0.967 6	−0.958**
花色苷/主枝数 Total anthocyanin content/Limbs amounts	y=−1.359 5x2+57.924x−379.97	0.908 9	−0.936**
注：R2：决定系数，r：相关系数，*P＜0.05，**P＜0.01。 Note：R2: determination coefficient；r: correlation coefficient. * correlation is significant at the 0.05 level，** correlation is significant at the 0.01 level.

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2.3   最佳主枝数参数评价

将不同主枝数处理下5～7年生高纺锤形苹果的单株产量、单果重、果实中TSS含量及果皮中花色苷等数据，进行Log函数转化，将4指标所得转化数据分别赋以25%的权重，进行加权平均，之后进行曲线拟合（表2），结果表明，使用对数进行曲线估计时拟合度最低，相关系数为−0.926。使用三项式进行曲线估计时拟合度最高，相关系数达−0.992。

表  2  苹果单株产量、单果重、果实中TSS含量及果皮中花色苷4指标加权值与主枝数量间的曲线估计

Table  2.  Estimated weighed averages on fruit yield, individual fruit weight, TSS, and total anthocyanin of apple trees pruned to retain varied amounts of limbs

曲线估计 Curve estimation	回归方程 Regression equation	R2	r
线性 Linear	y=−0.708 7 x+116.61	0.858 1	−0.926
对数 Logarithmic	y=−18.423 Ln（x）+158.14	0.834 3	−0.926
指数 Exponential	y=118.61 e−0.007 3 x	0.857 7	−0.913
乘幂 Power	y=181.66 x−0.189 1	0.833 7	−0.913
二项式 Quadratic	y=−0.121 x2+5.703 4 x+32.284	0.958 2	−0.927
三项式 Cubic	y=0.032 2 x3−2.681 8 x2+73.268 x−559.27	0.983 2	−0.992

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将三项式求导后，可得该三项式在试验所设区间[23, 30]内存在最大值。令求导后的一元二次函数y=0，求解一元二次方程，获得落在[23, 30]区间内一元二次方程的解为24.29（表3）。即当高纺锤形苹果的单株产量、单果重、果实TSS含量以及果皮中花色苷含量4指标均能达相对较高水平时对应的主枝数为24.29个（表3），为生产中5～7年生高纺锤树形应控制的最佳主枝参数。

表  3  苹果主枝数量的最优参数

Table  3.  Limb amounts on a pruned apple tree for optimum results

树相参数 Parameter of tree	回归方程 Regression equation	R2	r	区间 Interval	最优参数 Optimum amount of limbs
主枝数量 Limbs amounts	y=0.032 2 x3−2.681 8 x2+73.268 x−559.27	0.983 2	−0.992	[23, 30]	24.29

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3.   讨论与结论

合理的群体结构、冠层结构是果园优质、稳产的基础^[15-17]。树形决定了树体冠层结构，直接影响树冠内的光照分布和水肥利用，导致不同部位叶片营养的制造和贮藏产生差异，进而影响果实产量和品质^[18-20]。选择合理树形是改善果园光环境、解决低效郁闭、提质增效的关键。树形构建随着树体生命周期的发育进程和树龄发展而动态变化，因此研究树形构建中不同发育时期特定树相参数具有重要的研究意义。

关于树体构建中树相参数研究，王红宁等^[21]研究了留枝量对树体产量和品质的影响，认为10、20、30年生开心形果园的每667m²枝量宜分别控制在6.5、5.4、4.2万条。杨婷斐等^[22]报道了5.5万条的每667 m²枝量是渭北黄土高原旱区11年生高纺锤形苹果适宜的修剪留枝量。谢鹏等^[23]认为苹果开心形树形改造中主枝数的减少可有效提高叶片对光照的适应性和光能利用能力。有关高纺锤树形特定阶段参数构建方面，梁海忠等^[24]对比了3、6、9、11年生的苹果高纺锤树形结构差异，但并未提出特定树龄的最优树形参数。

本研究对高纺锤形树体初成形期的主枝数进行了为期3年的量化修剪，调查了不同主枝留枝量对其株产、单果重、果肉TSS及果皮花色苷等指标间的差异，得出5～7年生纺锤形苹果树的单株产量随着主枝数的增加呈先增后降的趋势，这是由于在空间充分、光照充足的情况下随着主枝量增加，叶幕随之增加，光合产物总量增加，单株产量随之增加，但当主枝数增加到一定程度后，叶幕间相互遮阴，影响了叶片通风，光照条件恶化，无效叶幕降低光合产出的同时又消耗了营养，导致单株产量随之下降。单果重、TSS及花色苷含量主要决定于果实周围有效叶片的营养供给状况，光照通风条件成为主要影响因素，因此三者的变化规律是随主枝数的增加呈降低趋势。

产量是衡量树形结构和果园效益的重要指标，TSS含量影响果实风味，适宜的单果重和着色程度又是果实商品性的衡量指标，为兼顾果园产量、果实品质及商品性，试验将4个指标拟定为同等重要，将其权重分别赋值为25%。为评估4个指标均处于相对较高水平时对应的留枝数，降低因计量单位不同而影响指标比重，对数据进行了归一化处理，将4个指标系列数据通过Log函数转化，加权分析后进行三项式曲线拟合，求得了该曲线在试验所设区间内最高点时对应的横坐标为24.29，即5～7年生高纺锤形苹果树的单株产量、单果重、果实TSS含量及果皮中花色苷含量4个指标均达到一个相对较高水平时，主枝数应为24.29条，为我省乃至同生态类型区高纺锤树形模式优化和修剪提供了理论依据和技术参考。至于如何更合理的综合评价各指标及如何更为科学的赋予各指标权重值有待更深入的研究。