【摘要】：蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)與果園群體和個體冠層的光截獲及其利用有密切關(guān)系。矮化寬行密植栽培已成為世界蘋果主要栽培模式,也是我國現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。探討矮砧蘋果園的栽植密度、樹形與冠層光能截獲利用的關(guān)系,對指導(dǎo)矮砧果園合理整形修剪、充分利用光能、提高產(chǎn)量和品質(zhì)等具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文利用天文學(xué)太陽視運動理論和數(shù)學(xué)球面三角理論,研究了不同緯度、不同行距、不同樹形下群體冠層光能截獲及利用的差異,建立了矮砧蘋果園群體冠層光能截獲的理論和應(yīng)用模型;利用C語言編程計算并系統(tǒng)分析了3個緯度(30°N、35°N和40°N)、4個行距(3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m)及3種樹形(圓錐形、圓臺形、圓柱形)的冠層表面外側(cè)最低點在整個生長季(4月1日 11月30日)的可照時數(shù)和冠層基部中心的相對輻射通量密度,依據(jù)冠層表面光截獲和光在冠層內(nèi)部傳播規(guī)律的特征,闡明了優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)果園在不同的緯度、行距和樹形的條件下的最佳總枝量和枝類組成;利用實測和調(diào)查的果園太陽輻射通量密度和果樹生物學(xué)時空分布資料,對所建模型進行了驗證。研究結(jié)果如下:(1)依據(jù)樹體的實際形狀,將每一樹行的橫截面簡化為梯形,并假定冠層內(nèi)葉片均勻連續(xù)分布,推導(dǎo)了平原地區(qū)矮砧蘋果園南北行群體冠層表面某一點的日出日落時角計算公式,并由此可以計算該點在某一天中的可照時數(shù)(N)。(2)通過C語言編程模擬,明確了在平原地區(qū)的矮砧蘋果園中,南北行向的群體冠層表面外側(cè)的最低點,在整個生長季中可照時數(shù)的變化規(guī)律。在相同緯度和冠幅的條件下,可照時數(shù)隨樹高行距比的增加而降低;在相同緯度和樹高行距比的條件下,可照時數(shù)隨冠幅的增加而增加,但增幅不顯著;在相同的緯度和冠幅條件下,同一樹高行距比的可照時數(shù)在整個生長季隨時間的推移呈現(xiàn)先升高后降低的變化規(guī)律,夏至日達到最高。整個生長季中,春季光照條件明顯好于秋季光照條件。(3)獲得了平原地區(qū)矮砧蘋果園3個緯度(30°N、35°N和40°N),南北行向4個行距(3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m),3種樹形(圓錐形、圓臺形和圓柱形)的群體冠層表面在整個生長季能夠獲得最大光能截獲的樹形、樹體高度、冠幅、行距的最佳組合。在行距3.0 m到4.0 m間,圓錐和圓臺樹形的最佳樹高與行距比值以0.70 0.85較適宜,而圓柱形的最佳樹高與行距比值以0.60 0.75較適宜。且行距越小,最佳樹形越接近于圓柱形。(4)推導(dǎo)了一年內(nèi)任意一天任一時刻太陽光進入冠層到達冠層基部中心的穿越距離公式:確定了緯度、行距、冠幅與群體冠層內(nèi)任一點相對光輻射通量密度的數(shù)值關(guān)系,明確了整個生長季中,冠層直接輻射和散射輻射的相對輻射通量密度與葉面積系數(shù)的關(guān)系。在相同的樹形和消光系數(shù)的條件下,果園的直接輻射、散射輻射和總輻射的相對輻射通量密度隨著行距的增加而升高,且相對散射輻射通量密度高于相對直接輻射通量密度;直接輻射、散射輻射和總輻射的相對輻射通量密度隨著葉面積系數(shù)的增加而降低,且行距越大,相對直接輻射通量密度的降幅越顯著。在生長季節(jié),直接輻射和散射輻射的相對輻射通量密度隨時間的變化有差異,相對直接輻射通量密度從夏至日起,隨著時間的推移而降低;相對散射輻射通量密度與時間變化的關(guān)系較小,主要隨著葉面積系數(shù)增加而降低。(5)對于3個緯度(30°N、35°N和40°N)的平原地區(qū),南北行向的矮砧蘋果園,明確了春梢停長和秋梢停長時期的4個行距(3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m)的群體冠層基部中心的相對光輻射通量密度,以冠層基部中心的相對輻射通量密度不低于30%為標(biāo)準(zhǔn),計算了最佳葉面積系數(shù),從而得到冠層的最佳枝量。30°N的果園,行距為3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m的矮砧蘋果園,其最佳總枝量分別為7.22×10~5條·hm~(-2) 9.64×10~5條·hm~(-2)、7.48×10~5條·hm~(-2) 9.98×10~5條·hm~(-2)、7.79×10~5條·hm~(-2) 1.04×10~6條·hm~(-2)和8.05×10~5條·hm~(-2) 1.07×10~6條·hm~(-2)。35°N的果園,行距為3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m的矮砧蘋果園,其最佳總枝量分別為6.97×10~5條·hm~(-2) 9.27×10~5條·hm~(-2)、7.28×10~5條·hm~(-2) 9.73×10~5條·hm~(-2)、7.62×10~5條·hm~(-2) 1.02×10~6條·hm~(-2)和7.85×10~5條·hm~(-2) 1.05×10~6條·hm~(-2)。40°N的果園,行距為3.0 m、3.5 m、4.0 m和4.5 m的矮砧蘋果園,其最佳總枝量分別為6.77×10~5條·hm~(-2) 9.04×10~5條·hm~(-2)、7.08×10~5條·hm~(-2) 9.44×10~5條·hm~(-2)、7.37×10~5條·hm~(-2) 9.84×10~5條·hm~(-2)和7.57×10~5條·hm~(-2) 1.01×10~6條·hm~(-2)。(6)由于秋梢停長期的冠層光能輻射截獲量低于春梢停長期,為了獲得最佳的光能截獲和利用效率,位于30°N的矮砧蘋果園,秋梢停長期的總枝量和各枝類(長、中、短枝)減少量為5 10%;位于35°N的矮砧蘋果園,減少量為9 11%左右;位于40°N以上的果園,減少量為11 15%。(7)于2015 2017年對北京地區(qū)(40.14°N,116.85°E)2011年栽植的不同株距(0.75 m、1.00 m、1.25 m、1.50 m)、行距(3.0 m和4.0 m)矮化中間砧蘋果園的樹體生長、冠層光照分布及果實產(chǎn)量、品質(zhì)進行了調(diào)查,并對所建模型進行了驗證。調(diào)查表明,在北京地區(qū)現(xiàn)有栽培模式下,4.0 m行距,1.00 m 1.25 m株距栽培密度的樹體結(jié)構(gòu)參數(shù)及枝量,與模型中4.0 m行距的最佳參數(shù)最為接近,其他栽植密度的樹體參數(shù)與模型計算所得的最佳參數(shù)值相去甚遠。4.0 m行距,1.00 m 1.25 m株距的短枝比例、冠層內(nèi)相對輻射通量密度、果實質(zhì)量、可溶性固形物含量及累計產(chǎn)量,均顯著高于其他栽植模式。由此可見,我們所建立的矮砧密植蘋果園的光能截獲及光能利用的理論模型比較可靠。
【圖文】：

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文錘形等等，樹體瘦長，，株距較小。進入盛果期后，株間枝條交接，形成了“籬壁”了方便討論，我們將細長紡錘形的樹行簡化成橫截面是等腰梯形的籬壁，單株樹形圓臺形；將自由紡錘形的樹行簡化成橫截面是三角形的籬壁，單株樹形稱為圓錐形高紡錘形的樹行簡化成橫截面是矩形的籬壁，單株樹形稱為圓柱形。一天內(nèi)，果園中果樹樹冠上任一位置的可照時數(shù)，除了受太陽運動軌跡的影響以外與果樹遮陰有關(guān)。所以一天內(nèi)樹冠表面任一點的可照時數(shù)小于空曠地的可照時數(shù)（除外）。果樹整個樹冠表面，外側(cè)最低點的可照時數(shù)最少。一般情況下，果樹樹冠陰包括了相鄰行的行間遮陰和樹冠自身的遮陰（自遮陰）。

圖 2 日出時平原地區(qū)南北樹行的相鄰行日照遮陰情況示意圖Fig.2 Shading between tree rows in N-S row on flat areas at sunrise圖 3 日出時平原地區(qū)南北行向樹行的相鄰行日照遮陰寬度示意圖Fig.3 Shading width between tree rows in N-S row on flat areas at sunrise函數(shù)知識可知ě = = =
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S661.1

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本文編號：2672625