毛 雷，王鵬飛，楊 欣，李建平，邵建柱，錢 稷，李雪軍

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī) 電工程學(xué)院，河北 保定071001；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定071001）

果樹冠層修剪是果園果樹管理的重要管理環(huán)節(jié)之一，果樹管理是1個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，果樹冠層生長與根系生長有相互影響［1］。果樹根系的合理管控對(duì)果樹營養(yǎng)的吸收和地上冠層的生長影響顯著，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)果樹冠層生長的促控效果［2］。果樹根系修剪還能夠有效控制果樹根系輻射范圍，有利于果樹精準(zhǔn)施肥、精確灌溉等果園智能監(jiān)管的實(shí)施［3-5］。根據(jù)國外梨園控根中傳統(tǒng)的人工修剪樹枝方法費(fèi)時(shí)且昂貴，在梨園中采用了化學(xué)生長抑制劑來控制冠層生長，這導(dǎo)致水果化學(xué)殘留物增加，對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響［6-9］。因此，目前丹麥和歐洲在梨的生產(chǎn)中禁止使用化學(xué)生長抑制劑，根系修剪已被證明是控制果樹營養(yǎng)生長和冠層控制的的有效途徑［10-11］。同樣的，應(yīng)用在矮砧密植果園中，根系修剪能有效控制果樹冠層，增強(qiáng)果園果樹管理。為此，依據(jù)蘋果樹根系管控的園藝技術(shù)要求和蘋果樹經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等問題相結(jié)合，設(shè)計(jì)1種應(yīng)用于蘋果園的根系修剪裝置，在河北省唐縣丹鳳山蘋果園進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同的修剪處理對(duì)果樹新梢生長量的影響，來反映果樹根系修剪裝置的最優(yōu)參數(shù)和對(duì)果樹新梢生長的影響，找出適合的根系管理措施，對(duì)于提高果園經(jīng)濟(jì)效益有重要意義［12-13］。

1 果樹根系修剪裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

果樹根系修剪裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要由機(jī)架、限深輪、配重裝置、修剪刀等組成。

圖1 果樹根系修剪裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Orchard root cutting machine structure

1.2 工作原理

使用拖拉機(jī)通過3點(diǎn)懸掛與果樹根系修剪裝置連接以提供動(dòng)力，工作時(shí)，修剪刀在限深輪的作用下達(dá)到所要求的入土深度并對(duì)此深度的根系進(jìn)行修剪，通過調(diào)節(jié)液壓伸縮缸來控制斷根刀到蘋果樹主干的距離，刀具安裝可調(diào)節(jié)不同的安裝角度，實(shí)現(xiàn)斷根刀切割角度的調(diào)整。果樹根系修剪裝置在動(dòng)力機(jī)械的牽引下勻速前進(jìn)，對(duì)蘋果樹進(jìn)行不同修剪處理，滿足斷根要求。

2 根系修剪試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)時(shí)間：2018年7月21日；數(shù)據(jù)采集區(qū)間：2018年7月22日至2018年10月24日；

試驗(yàn)地點(diǎn)：河北省保定市唐縣丹鳳山果園基地（北緯38°、東經(jīng)115°、海拔190 m），地表相對(duì)平整，土質(zhì)為沙質(zhì)土，有小石塊、小土塊。土壤含水率19.75%，土壤硬度480.33 HB。

試驗(yàn)對(duì)象：蘋果長枝富士和短枝富士品種，試驗(yàn)地點(diǎn)長枝、短枝富士品種隨機(jī)混合栽植，樹齡5年，矮砧密植果園行株距為4 m×1 m，樹高4 m，樹行呈南北行，地頭處于樹行北側(cè)，果樹枝條密集，果樹長勢(shì)均勢(shì)。

試驗(yàn)儀器設(shè)備：東方紅554拖拉機(jī)；果樹根系修剪裝置；盒尺。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

蘋果矮砧密植栽培模式采用寬行距窄株距的栽培技術(shù)，果樹栽植行距一般為3.0～4.2 m，株距0.8～1.5 m，果樹根系修剪示意圖如圖2所示。

圖2 果樹根系修剪示意圖Fig.2 Schematice diagram of fruit tree root pruning

蘋果樹根系修剪時(shí)，通過調(diào)節(jié)修剪裝置控制修剪刀的角度θ，拖拉機(jī)液壓帶動(dòng)刀具入土，控制刀具入土垂直深度H，果樹根系修剪裝置上的液壓裝置控制距樹主干距離L，修剪位置W通過試驗(yàn)方案確定該行果樹單側(cè)或者雙側(cè)進(jìn)行修剪。

2.3 試驗(yàn)方案

以矮砧密植果樹為材料，以修剪位置（W）、距離（L）、深度（H）、角度（θ）為因素作L9（21×33）正交設(shè)計(jì)，其中修剪位置為2水平，其余因素為3水平，測(cè)試指標(biāo)為果樹新梢生長量。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（21×33）如表 1［14］。

表1 蘋果樹根系修剪因素水平表Table 1 Table of the roots of apple tree roots

3 結(jié)果與討論

3.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

由正交試驗(yàn)［14］得結(jié)果如表2、表3。

表2 長枝富士蘋果樹根系修剪正交試驗(yàn)及結(jié)果Table 2 Orthogonal test and results of root branch pruning of long-branched ‘Fuji’ apple tree

表3 短枝富士蘋果樹根系修剪正交試驗(yàn)及結(jié)果Table 3 Orthogonal test and results of root branch pruning of short-branched ‘Fuji’ apple tree

由表2可知，長枝富士品種蘋果樹影響新梢生長量的4個(gè)因素由高到低依次為：距離、修剪位置、角度、深度。根據(jù)計(jì)算的R值可以發(fā)現(xiàn)，長枝富士品種不同處理中影響新梢生長量最佳因素水平組合為W2H3θ2L1。

由表3可知，短枝富士品種蘋果樹影響新梢生長量的4個(gè)因素由高到低依次為：角度、距離、深度、修剪位置。根據(jù)計(jì)算的R值可以發(fā)現(xiàn)，短枝富士品種不同處理中影響新梢生長量最佳因素水平組合為W1H3θ2L2。

3.2 數(shù)據(jù)分析

測(cè)量蘋果樹新梢長度共10組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5棵樹，共15棵樹，每棵樹9個(gè)數(shù)據(jù)，使用Excel2010對(duì)每棵樹9個(gè)枝條所得數(shù)據(jù)平均，然后對(duì)每組處理共15棵樹所得數(shù)據(jù)平均，每次測(cè)量共得10個(gè)數(shù)，命名處理1為CTr1，處理2為CTr2...對(duì)照試驗(yàn)為bla1，在試驗(yàn)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，共測(cè)量9次，第1次測(cè)量代表基準(zhǔn)，所得長枝、短枝富士蘋果樹新梢生長量初始數(shù)據(jù)如表4、表5。

表4 長枝富士新梢生長量Table 4 Long-branched ‘Fuji’ new shoot elongation

表5 短枝富士新梢生長量Table 5 Short-branched ‘Fuji’ new shoot elongation

由表4、表5應(yīng)用Excel繪制如圖3、圖4的具體新梢生長量折線。

圖3 長枝、短枝富士蘋果樹新梢生長量折線圖Fig.3 Line diagram of new shoot elongation of long-branched and short-branched Fuji apple trees

圖4 長枝、短枝富士蘋果樹新梢總生長量折線圖Fig.4 Line diagram of new shoot total elongation of long-branched and short-branched ‘Fuji’ apple trees

由圖3、圖4的a、b可知，長枝、短枝富士品種在不同處理下曲線走向大致相同，說明不同處理只能抑制蘋果樹新梢生長速度，不會(huì)直接改變蘋果樹生長趨勢(shì)。

由圖3、圖4的a可知，在對(duì)長枝富士蘋果樹的9組處理中，和對(duì)照試驗(yàn)組作對(duì)比，第9組處理抑制蘋果樹新梢生長最為顯著，其次還有第1、2、7、8組處理有抑制效果；由圖3、圖4的b知，在短枝富士蘋果樹的9組處理中，在處理試驗(yàn)20 d時(shí)，9組處理的蘋果樹新梢相較于對(duì)照組促進(jìn)了生長，在20 d以后第2、4、5、6組處理試驗(yàn)開始呈現(xiàn)抑制效果。

由表2知影響長枝富士蘋果樹新梢生長量最優(yōu)因素水平為W2H3θ2L1，和圖3（a）折線圖對(duì)比可知，影響長枝富士蘋果樹新梢生長量最為顯著的處理為處理9，即為雙側(cè)，深度40 cm，角度20°，距離50 cm；由表3可知影響短枝富士蘋果樹新梢生長量最優(yōu)因素水平為W1H3θ2L2，和圖3（b）折線圖對(duì)比可知，影響短枝富士蘋果樹新梢生長量最為顯著的處理為處理6，即為單側(cè)，深度40 cm，角度10°，距離70 cm。

3.3 灌溉影響結(jié)果

在第20和第40天蘋果樹新梢生長量處于1個(gè)峰值，在第20和第40天時(shí)，試驗(yàn)時(shí)間為2018年8月13日和2018年9月4日，由表6整理的試驗(yàn)果園灌溉記錄可知，2018年8月13日正是灌溉后10 d左右，2018年9月4日在灌溉3 d天之后，蘋果樹枝條生長達(dá)到峰值。

表6 試驗(yàn)果園灌溉記錄Table 6 Test orchard irrigation records

4 結(jié)論

通過根系修剪裝置，研究不同的根系修剪處理對(duì)長枝和短枝富士蘋果樹新梢生長量的影響，來反映矮砧密植果園根系修剪試驗(yàn)的最優(yōu)參數(shù)，也反映了果樹根系修剪裝置的參數(shù)與性能，對(duì)于果樹控冠，根系修剪，降低勞動(dòng)成本具有重要意義。

（1）采用正交試驗(yàn)，選取正交試驗(yàn)表L9（21×33）列出根系修剪處理的不同試驗(yàn)方案及結(jié)果，結(jié)果表明，影響長枝富士蘋果樹新梢生長量的4個(gè)因素由高到低依次為：距離、修剪位置、角度、深度。由R值可知，長枝富士蘋果樹不同處理中影響新梢生長量最佳因素水平組合為雙側(cè)，深度40 cm，角度20°，距離50 cm。影響短枝富士蘋果樹新梢生長量的4個(gè)因素由高到低依次為：角度、距離、深度、修剪位置。由R值可知，短枝富士蘋果樹不同處理中影響新梢生長量最佳因素水平組合為單側(cè)，深度40 cm，角度10°，距離70 cm。

（2）根據(jù)新梢生長量的折線圖可知，修剪處理試驗(yàn)后，長枝、短枝富士蘋果樹新梢生長量趨勢(shì)大體相同，說明蘋果樹進(jìn)行修剪處理不影響果樹正常生長趨勢(shì)。通過對(duì)長枝、短枝富士蘋果樹新梢生長量折線圖中處理試驗(yàn)和對(duì)照試驗(yàn)對(duì)比可知，進(jìn)行根系修剪試驗(yàn)后，不同處理影響長枝、短枝富士蘋果樹新梢生長量每10 d生長趨勢(shì)大體相同，不同處理有加快新梢生長的反作用產(chǎn)生。

下一階段將繼續(xù)通過不同處理對(duì)不同品種蘋果樹生長影響進(jìn)行探究，進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)。