免费文献传递   相关文献

Effects of Branch Girdling on Fruits Yield and Leaf Photosynthesis of ‘Leccino’ Olive Trees

枝梢环剥对油橄榄莱星品种果实产量及叶片光合作用的影响



全 文 :林业科学研究 2016,29(2):289 293
ForestResearch
  文章编号:10011498(2016)02028905
枝梢环剥对油橄榄莱星品种果实产量及
叶片光合作用的影响
姜成英1,朱振家2,史艳虎2,吴文俊1,赵梦炯1,陈炜青1,陈年来2
(1.甘肃省林业科学研究院,甘肃 兰州 730020;2.甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃 兰州 730070)
收稿日期:20150810
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31160170)
作者简介:姜成英(1973—),女,研究员,从事经济林良种选育与栽培技术研究。Email:jcytxb@126.com.
摘要:[目的]研究冬季半休眠期枝梢环剥对油橄榄成花、坐果及叶片碳氮营养、光合作用的影响,探讨环剥技术对
油橄榄大小年结果的调控作用及环剥后较长时期内叶片光合作用调控机制。[方法]以16年生油橄榄‘莱星’典型
的大、小年树为试验材料,研究了冬季半休眠期枝梢环剥对油橄榄成花、坐果及叶片碳氮营养、光合作用的影响。
[结果]冬季半休眠期枝梢环剥可显著提高油橄榄大、小年树次年花芽形成率和早期坐果率(花后30天),但对最终
的坐果率、单个果实干鲜质量和果实产量无明显影响。环剥后30天,叶片可溶性糖含量显著升高,叶片淀粉含量明
显升高,叶片全氮含量显著下降,叶片碳氮比值显著升高;叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著下降,叶片胞
间CO2浓度(Ci)基本未变。之后,随处理时间延长,叶片中可溶性糖和淀粉含量积累效应基本消失时(处理后120
d),叶片Pn和Gs仍显著低于对照,叶片Ci显著高于对照。[结论]冬季半休眠期枝梢环剥可促进油橄榄成花,但果
实产量无显著提高;莱星品种明显的结实大小年节律可能主要决定于其品种的发育节律和遗传本身。环剥后短期
内叶片Pn的下降应与叶片中可溶性糖和淀粉积累有关。
关键词:油橄榄;环剥;光合作用;光合末端产物
中图分类号:S727.32 文献标识码:A
EfectsofBranchGirdlingonFruitsYieldandLeafPhotosynthesisof
‘Leccino’OliveTrees
JIANGChengying1,ZHUZhenjia2,SHIYanhu2,WUWenjun1,ZHAOMengjiong1,
CHENWeiqing1,CHENNianlai2
(1.GansuAcademyofForestrySciences,Lanzhou 730020,Gansu,China;
2.ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou 730070,Gansu,China)
Abstract:[Objective]Tostudytheefectsofgirdlingonalternatebearingofolivetreesandonalteringofphotosyn
thesisinalong-term(125daysaftergirdling),andtoinvestigatethechangesoffruitcharacteristics(therateof
flowerbudstolateralbuds,fruitsetingandfruityield)andphotosynthesis,carbohydrateandnitrogencontentsin
leaves.[Method]Using16yearold‘Leccino’olivetreesasexperimentalmaterials,theefectsofbranchgirdling
onfruitcharacteristicsandleafphotosynthesisofolivetreeswerestudied.[Result]Branchgirdlinginsemidorman
cyincreasedsignificantlytherateofflowerbudstolateralbudsandfruitseting(30daysafterflowering)of‘On’
and‘Of’olivetrees,butthefinalfruitseting(beforefruitharvest)andfinalfruitsyielddidnotincrease.30days
aftergirdling,theconcentrationofsolublesugarandtherateofcarbohydratetonitrogenincreasedsignificantly,the
concentrationofstarchincreasedobviously,theconcentrationofnitrogen,netphotosyntheticrate(Pn)andstomatal
conductance(Gs)decreasedsignificantly,theintercelularCO2concentration(Ci)changedlitlein‘On’and
林 业 科 学 研 究 第29卷
‘Of’olivetrees.However,whentheefectofaccumulationofsolublesugarandstarchinleavesaftergirdlinghad
disappeared,PnandGsdecreasedsignificantlyalso,whileCiincreasedsignificantly.Also,therateofcarbohydrate
tonitrogeninleavesongirdlingbruncheswassignificanthigherthanthatoncontrolbranches,theleafwateruseef
ficiency(WUE)wassignificantlowerthanthatoncontrolones,whichmaybethereasonwhygirdlingcouldpro
motethefloweringbutcouldnotpromotethefruitbearingandfruitsyield.[Conclusion]Branchgirdlinginsemi-
dormancymaypromoteflowering,butmaynotincreasefinalfruityields.Inashorttime,thedecreaseofPnafter
girdlingatributedtoendproductfeedbackinhibition.
Keywords:olivetree;girdling;photosynthesis;endproductofphotosynthesis
环剥技术已经广泛用于果树生产,可抑制果树
枝梢生长[1]、促进成花和坐果[2-3]。其机理为通过
中断韧皮部运输途径,使光合产物集中供应到环剥
口以上部位,促进碳素营养积累,改变枝梢内源激素
平衡,从而达到控花和高产的目的[4-5]。环剥处理
可有效控制荔枝(LitchichinensisSonn.)[2-3]、龙眼
(DimocarpuslonganSijihua.)[4]、油橄榄(Oleaeuro
paeaL.)[5]等多种常绿果树营养梢的发生,促进花
芽分化。Goren等[6]认为,主干环剥处理后根系在
较长时期内处于“半饥饿”状态,根系对水分、矿物
质营养吸收及细胞分裂素合成的能力下降,引起树
势衰弱,生产上也仅在成年旺树上使用主干环剥技
术。随着果树生产趋向于集约化、精细化和可持续
发展的生产模式,轻度修剪、枝梢环剥[7]等技术更受
人们的重视。
油橄榄为常绿木本果树,原产于地中海地区。经
过多年的引种和试种,我国油橄榄种植已初具规模,
形成了一定的产量[8]。我国引种油橄榄成功是油橄
榄引种史上的奇迹[9]。由于与原产地存在气候上的
巨大差异,多年来,我国油橄榄的研究主要集中在优
良品种的引进及其生态适应性方面[10-11],而有关栽
培生理方面的基础研究甚少[12-13]。现有的栽培技术
多借鉴于国外,如每年秋季采果结束后进行的冬季修
剪,通常是采用结果枝回缩和夏梢环剥处理措施,以
刺激新梢萌发和促进次年花芽的形成。但我国油橄
榄种植区气候与原产地之间存在明显不同[14]。在原
产地,冬、春季气候温暖湿润,油橄榄春梢生长量占全
年新梢生长量的50%以上[15],而在我国,冬、春季节
气温偏低,新梢的萌发较晚,全年枝梢生长主要发生
在夏季[16]。因此,即使采用原产地相同的环剥技术
措施,也可能存在因枝梢分化程度不同而造成的环剥
效应差异。已有研究证实[5-17],环剥效应因树势、环
剥时期等不同有所差异。Proieti[18]在油橄榄果实发
育前、中期进行枝梢环剥处理后,叶片净光合速率基
本维持不变,但在果实发育后期的枝梢环剥处理却可
造成叶片净光合速率的显著下降。截止目前,国内有
关油橄榄枝梢环剥相关研究较少[19]。本试验以当地
油橄榄主栽品种‘莱星’典型的大、小年树为试材,试
图通过研究冬季半休眠期枝梢环剥对油橄榄成花、坐
果及叶片碳氮营养、光合作用的影响,探讨环剥技术
对油橄榄大小年结果的调控作用及环剥后较长时期
内叶片光合作用调控机制。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验在甘肃省武都区油橄榄科技示范园(104°53′
E,33°24′N)进行,该区海拔1079.1m,年平均气温
14.9℃,年平均相对湿度为61%,最冷月(1月)平均
气温4.1℃,平均年降水量483mm,降水量主要集中
在夏季6—8月(降水占全年的51%左右),年降水日
数平均为105d,年日照时数1923h,无霜期在280d
以上。试验地土壤属侵蚀性褐土类,pH值8.2。
1.2 材料与处理
试验材料选用当地主栽品种‘莱星’,树龄 16
年,栽植株行距4m×5m。供试品种大小年现象严
重,每年试验园中大年树与小年树共存,大年树结果
较多,小年树结果极少。参照树体当年及以往结果
状况,于果实采收后一周(2011年10月13日),选
择典型的大年树(次年小年树)和小年树(次年大年
树)各3株,每株选取树冠外围距地面1.3~1.7m
处东向生长的2年生枝30个,挂牌标记。然后分别
将两种树体的所有标记枝随机分为两组(每组45个
枝条,视为1个处理小区),将其中一组进行环剥处
理(采用不锈钢环剥刀,环剥口距离枝条基部 10
mm,环剥宽度4mm),另一组不处理(对照)。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 叶片气体交换 于处理前及处理后每隔约
30d,使用CIRAS2型便携式光合测定系统(PPSys
092
第2期 姜成英,等:枝梢环剥对油橄榄莱星品种果实产量及叶片光合作用的影响
tems,UK)测定各处理叶片净光合速率(Pn)、气孔导
度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间 CO2浓度(Ci)和水分
利用效率(WUE),至次年花期(2012年5月)结束,
共8次。测定时间选择晴天上午10:00—13:00,测
定时每处理小区随机选择6个枝条(每株上选择2
个枝条,视为1次重复),每枝条上选择中部3片健
康叶,每叶片记录1组稳定数值。
1.3.2 叶片可溶性糖、淀粉、全氮含量 每次叶片
气体交换测定完成后同步采摘枝条中部健康叶片2
3片,3次重复,信封袋分装后,置于80℃烘箱中
烘干,用于叶片可溶性糖、淀粉含量及全氮含量测
定,同时对采摘枝条进行标记,以避免同枝上下次重
复采摘。叶片可溶性糖和淀粉含量测定采用蒽酮比
色法[20],叶片全氮含量测定采用凯式定氮法[21]。
1.3.3 产量及其构成性状 次年开花前(2012年5
月4日)统计各处理小区内花芽形成率,花期(2012
年5月19日)统计各处理枝上所有小花数,花后30
d统计坐果率,采果前(2012年9月20日)统计最终
坐果率和测定果实鲜、干质量,计算小区产量。
花芽形成率=(处理枝上萌发出花序的侧芽数/
处理枝上所有侧芽数)×100%。
坐果率(%)=(果实数/花期总花数)×100%。
小区产量=每处理枝条上所有果实鲜质量。
1.4 数据分析
数据分析采用 SPSS19.0软件,ANOVA模块下
LSD法分析不同处理间的差异显著性,数据制图采
用Excel2003软件。
2 结果与分析
2.1 环剥对油橄榄产量及其构成性状的影响
和对照相比,环剥显著提高了大年树和小年树
次年花芽形成率和花后30d的坐果率,但对采果前
(花后125d)坐果率和果实干、鲜质量的影响不明
显,未能显著提高小区产量,大年树环剥处理未能获
得经济产量(表1)。
表1 环剥对油橄榄产量构成性状的影响
树体 处理
花前25d
花芽形成率/%
花后30d
坐果率/%
花后125d(采果前)
坐果率/% 单果鲜质量/g 单果干质量/g 小区产量/g
大年树
环剥 13.1c 3.8c 0 / / /
对照 0 0 0 / / /
小年树
环剥 89.55a 13.2a 3.5a 2.4±0.25a 1.1±0.11a 587.8
对照 83.21b 7.0b 3.7a 2.4±0.31a 1.0±0.15a 603.2
  “/”号表示无花序和果实形成;同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。
2.2 环剥对叶片碳氮营养的影响
油橄榄叶片中可溶性糖含量总体变化较小(图
1-A)。2011年 10月—2012年 1月和 2012年 4
月—5月两个时段大年树叶片可溶性糖含量略低于
小年树,其它时期二者可溶性糖含量基本接近。环
剥处理明显提高了叶片中可溶性糖含量,处理后90
d内(2011年10月—2012年1月),大、小年树叶片
中可溶性糖含量显著升高,之后,均逐渐接近对照,
且与对照无显著差异。油橄榄叶片中淀粉含量在
2011年10月—2012年5月期间先逐渐上升后略有
下降,但变化幅度较小,小年树叶片中淀粉含量明显
高于大年树(图1-B)。环剥处理后60d(2011年
12月)开始,大、小年树叶片中淀粉含量显著增加,
至处理后150d(2012年3月)时,又基本接近对照
水平;之后,与对照无显著差异。大、小年树叶片全
氮含量在处理后 60d(2011年 12月)显著低于对
照,其他时期均与对照无显著差异(图1-C)。环剥
显著提高了油橄榄大、小年树叶片中碳氮比值,处理
后大部分时期,处理枝叶片中碳氮比值显著高于对
照枝(图1-D)。
2.3 环剥对叶片气体交换特性的影响
油橄榄叶片净光合速率(Pn)在10月—次年1
月间总体呈下降趋势,次年1月—4月间总体上升
(图2-A)。大年树叶片Pn总体略低于小年树。环
剥处理后30d(2011年11月),大、小年树叶片 Pn
均显著下降,分别比其对照下降了47.1%(大年树)
和53.7%(小年树),之后,在全年最冷月1月前后,
均与各自对照无显著差异。至 2012年 2月—4月
间,又逐渐恢复了显著低于各自对照的趋势,2012
年4月时环剥处理叶片 Pn分别比其对照下降了
557%(大年树)和48.1%(小年树)。之后,随花期
到来,环剥效应消失。叶片气孔导度(Gs)的变化与
Pn相似,环剥亦使大、小年树叶片Gs显著下降(图2
-B)。叶片蒸腾速率(Tr)的变化与其Pn和Gs的变
化相似(图2-C),但环剥处理对叶片 Tr的影响较
小,整个试验期与对照基本无显著差异。大、小年树
192
林 业 科 学 研 究 第29卷
图1 环剥对油橄榄叶片可溶性糖、淀粉、全氮含量及碳氮比值的影响
叶片胞间 CO2浓度(Ci)均在 2011年 11月—2012
年2月间出现一个峰值(图2-D),环剥处理叶片Ci
峰值比对照略有提前,且在处理后期(2012年 2
月—5月),叶片Ci均比其对照显著升高,大年树升
高幅度更大。环剥处理后叶片水分利用效率
(WUE)显著下降,且在试验后期与对照相比下降幅
度更大。
3 讨论
3.1 冬季半休眠期枝梢环剥对油橄榄树体营养和
产量的影响
  环剥可阻止光合同化物的向下运输,从而使较
多的光合产物分配给环剥口以上部位,在果树生产
中常用环剥技术以提高果实产量和品质。花期环剥
可使红富士苹果花芽形成率显著提高[22],生长季环
剥处理可使藤稔葡萄果实发育前期可溶性糖、淀粉
显著积累,促进果实的生长与发育[1]。枝梢环剥可
显著提高芒果叶片非结构性糖含量,降低叶片全氮
图2 环剥对油橄榄叶片气体交换参数的影响
含量[23]。在我国气候条件下,莱星品种明显的结实
大小年节律可能还主要决定于其品种的生物发育节
律和遗传本身,详细的发育节律的分子调控机制还
需要进一步研究。花期前后,随环剥伤口的逐渐愈
合,环剥枝条上叶片光合能力也基本恢复至对照水
平,但叶片水分利用效率在试验后期却显著低于对
照,这也可能是环剥未能提高最终产量的原因之一。
在试验中也观察到,环剥处理后期(采果前)环剥枝
条上基部叶片发黄现象较明显,环剥可能加剧了叶
片的衰老。有报道指出环剥后一定时期内,导管栓
塞将再次填充,进而降低导管的水分通导特性[24],
从而能够导致木材包括韧皮部和木质部的水分含量
降低[25]。
292
第2期 姜成英,等:枝梢环剥对油橄榄莱星品种果实产量及叶片光合作用的影响
3.2 环剥处理后叶片光合作用的反馈调节
环剥处理后短期内源叶光合作用的响应特征已
有广泛研究[26]。多数研究认为,环剥后叶片光合产
物显著积累,同时源叶净光合速率(Pn)显著下降,
叶片中的光合同化物积累是造成 Pn下降的原因。
本试验中,环剥处理后叶片中可溶性糖(处理后30d
开始)和淀粉含量(处理后60d开始)显著增加,叶
片Pn、Gs和Tr显著降低,Ci基本维持未变(处理后
30d),之后当叶片中的可溶性糖和淀粉含量积累基
本消失时(处理后120d),叶片Pn和Gs仍显著低于
对照,Ci显著高于对照。Farquhar和 Sharkey等
[27]
认为,在Pn和Gs降低的同时,Ci变化不大或反而升
高时,Pn降低多是由于非气孔性限制所引起。由此
可推断,环剥后短期内,油橄榄叶片 Pn下降应与叶
片中可溶性糖和淀粉积累导致的反馈抑制有关。但
环剥后较长时期内,源叶 Pn的下降可能存在“反馈
调节”机制以外的途径[28]。
4 结论
(1)冬季半休眠期枝梢环剥处理可显著提高油
橄榄次年花芽形成率和早期坐果率,特别是小年树
效果更为明显,但对最终的坐果率、果实干鲜质量和
果实产量无明显影响,
(2)环剥处理后叶片中可溶性糖(处理后30d
开始)和淀粉含量(处理后60d开始)显著增加,叶
片Pn、Gs和Tr显著降低,Ci基本维持未变。
参考文献:
[1]吴 俊,钟家煌.生长季修剪和环剥对藤稔葡萄果实生长及叶片
光合作用的影响[J].山东农业大学学报:自然科学版,2002,
33(2):148-153.
[2]黄旭明,王惠聪,袁炜群.荔枝环剥时期对新梢生长及碳素储
备的影响[J].园艺学报,2003,30(2):192-194.
[3]莫伟平,周琳耀,张静逸,等.遮荫和环剥对荔枝枝梢生长和光
合生理的影响[J].园艺学报,2013,40(1):117-124.
[4]黄治远,李隆华,张义刚,等.螺旋环剥对龙眼幼树的促花增产
效应与可溶性糖的相关性[J].西南农业学报,2006,19(1):
112-115.
[5]ChoiST,SongWD,ParkDS,etal.Efectofdiferentgirdling
datesontreegrowth,fruitcharacteristicsandreserveaccumulationin
alatematuringpersimmon[J].ScientiaHorticulturae,2010,126
(2):152-155.
[6]GorenR,HubermanM,GoldschmidtEE.Girdling:physiologicaland
horticulturalaspects[J].HorticulturalReviews,2004,30:1-36.
[7]王丽敏,王惠聪,李建国,等.枝梢环剥对荔枝新梢生长和叶片
矿质营养的影响[J].果树学报,2010,27(2):257-260.
[8]施宗明,孙卫邦,祁治林,等.中国油橄榄适生区研究[J].植
物分类与资源学报,2011,(5):571-579.
[9]徐纬英,王贺春.油橄榄及其栽培技术[M].北京:中国林业出
版,2004:166-167.
[10]尹 东,张旭东.基于 GIS的甘肃省油橄榄气候适宜性区划
[J].经济林研究,2009,27(4):65-69.
[11]邓振镛,尹宪志,杨启国,等.白龙江沿岸油橄榄气候生态适
应性研究[J].中国油料作物学报,2005,27(1):65-68.
[12]李 娜,戴前莉,祁海红,等.不同栽培树形对油橄榄品种果
实产量的效应[J].林业科学研究,2013,26(4):521-527.
[13]邓明全.油橄榄丰产稳产栽培技术研究[J].林业科学研究,
2005,18(5):590-594.
[14]QianwenX,LiZ,LanyingZ,etal.Studyonolivedevelopmentin
China[J].AmericanEurasianJournalofAgriculturalandEnviron
mentalScience,2009,5(3):414-419.
[15]LaveeS.Biennialbearinginolive(OleaeuropaeaL.)[J].
AnnalesSerHisNat.2007,17:101-112.
[16]梁丹丹,姜成英,吴文俊,等.油橄榄枝条及果实生长规律研
究[J].甘肃林业科技,2012,37(2):5-8.
[17]LevinAG,LaveeS.Theinfluenceofgirdlingonflowertype,num
ber,inflorescencedensity,fruitset,andyieldsinthreediferent
olivecultivars(Barnea,Picual,andSouri)[J].CropandPasture
Science,2005,56(8):827-831.
[18]ProietiP.Changesinphotosynthesisandfruitcharacteristicsinol
iveinresponsetoassimilateavailability[J].Photosynthetica,
2003,41(4):559-564.
[19]谢明信.油橄榄幼树环剥对开花结实的影响[J].林业科技通
讯,1982,(6):21-22.
[20]李友军,熊 瑛,吕 强,等.不同类型专用小麦叶、茎、粒可
溶性糖变化与淀粉含量的关系[J].中国农业科学,2005,38
(11):2219-2226.
[21]潘晓华,王永锐.水稻库/源比对叶片光合作用、同化物运输和分
配及叶片衰老的影响[J].作物学报,1998,24(6):821-827.
[22]李天红,黄卫东,孟昭清.苹果花芽孕育机理的探讨[J].植物
生理学报,1996,22(3):251-257.
[23]UrbanL,AlphonsoutL.Girdlingdecreasesphotosyntheticelectron
fluxesandinducessustainedphotoprotectioninmangoleaves[J].
TreePhysiology,2007,27(3):345-352.
[24]SaleoS,GuloM,PAOLID,etal.Xylemrecoveryfromcavitati
oninducedembolisminyoungplantsofLaurusnobilis:apossible
mechanism[J].NewPhytologist,1996,132(1):47-56.
[25]TaylorAMV,CooperP.Theefectofstemgirdlingonwoodquali
ty[J].WoodandFiberScience,2002,34(2):212-220.
[26]LaurentUrban1,MathieuLechaudel,PingLu.Efectoffruitload
andgirdlingonleafphotosynthesisinMangiferaindicaL[J].Jour
nalofExperimentalBotany,2004,55:2075-2085.
[27]FarquharGDSD.Stomatalconductanceandphotosynthesis[J].
AnnualReviewsPlantPhysiology,1982,33(5):317-345.
[28]朱振家,姜成英,史艳虎,等.库源比改变对油橄榄产量及源
叶光合作用的调节[J].中国农业科学,2015,48(3):546
-554.
(责任编辑:彭南轩)
392