【摘 要】
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冠层结构和光合能力直接影响果树产量和品质的形成。我国作为苹果生产及消费大国,目前正处于由乔砧密植向矮砧密植的关键转型期。不同矮化砧木冠层结构及叶片光合、蒸腾等生理过程存在差异,因而,选择适宜的矮化砧木尤为重要。本试验以9 a生八棱海棠+M9+长富2号、八棱海棠+M26+长富2号、M9+长富2号和M26+长富2号为试材,利用三维数字化技术结合枝叶异速生长关系,建立各矮化砧木冠层的三维虚拟模型,利用R
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冠层结构和光合能力直接影响果树产量和品质的形成。我国作为苹果生产及消费大国,目前正处于由乔砧密植向矮砧密植的关键转型期。不同矮化砧木冠层结构及叶片光合、蒸腾等生理过程存在差异,因而,选择适宜的矮化砧木尤为重要。本试验以9 a生八棱海棠+M9+长富2号、八棱海棠+M26+长富2号、M9+长富2号和M26+长富2号为试材,利用三维数字化技术结合枝叶异速生长关系,建立各矮化砧木冠层的三维虚拟模型,利用RATP功能结构模型模拟冠层光合生产力,结合虚拟试验,系统研究了不同矮化砧木对苹果冠层结构、光截获、叶片及冠层光合生产力的影响,以期为优化冠层结构、筛选适宜砧木提供参考。主要研究结果如下:（1）采用3D数字化技术与枝叶异速生长关系相结合,快速建立了苹果虚拟冠层模型并精确评价及比较不同矮化砧木冠层结构及枝叶空间分布情况的差异。（2）M9+长富2号的冠层体积小而叶片孔隙度（Crown porosity,Po）最高,叶片聚集度（Leaf clumping index,μ）较低,冠层内叶面积密度分布较均匀,从而改善了冠层光分布,减少了冠层的营养生长。（3）孤立状态下,M9+长富2号的冠层整体及各类型枝梢光截获值（Silhouette to total area ratio estimated as ratio of plai to TLA of isolated canpoy,STARi）依次为0.33、0.29、0.39和0.26;在虚拟果园环境中,其冠层整体及各类型枝梢光截获值光截获值（Silhouette to total area ratio estimated as ratio of plao to TLA of virtual orchard,STARo）依次为0.20、0.14、0.30和0.14,均最高,说明光截获优势明显。相比孤立状态,各处理在虚拟果园环境中整体冠层及各类枝梢STARo值均下降-40%以上,说明果园株行距太小,会降低光截获效率,实际生产实需根据不同砧木类型适当调整栽植密度,亦说明虚拟果园的构建可显著提高光截获评价的精确度。（4）八棱海棠+M26+长富2号和M9+长富2号叶片单位面积氮含量（Nitrogen content in leaf area,Na）同光合有效辐射日累计量（Accuradiation,PPFDd）、最大电子传递效率(Maximum rate of carboxylation,VCmax)、最大羧化效率(Maximum electron transfer efficiency,Jmax)和暗呼吸（Dark respiratory rate,Rd）线性关系的斜率分别高于八棱海棠+M9+长富2号和M26+长富2号,说明其叶片在相同Na下的光合能力更强,对光能利用效率更高。相对气孔导度对光合有效辐射、温度和饱和水汽压（Vapour pressure dificit,VPD）的响应曲线相似,且各响应模型决定系数较大,模拟结果精确度高。而八棱海棠+M26+长富2号和M26+长富2号,优化温度及VPD临界值较高,说明其叶片对高温和高VPD的的环境抗逆性较好。（5）各处理冠层净光合（Photosynthetic rate,Pn）日变化均呈现不对称的双峰曲,而蒸腾速率（Transpiration rate,Tr）日变化均呈现单峰曲线。八棱海棠+M26+长富2号和M9+长富2号,冠层整体Pn及Tr白天各时刻Pn均明显较高,说明其冠层的干物质积累速率快。八棱海棠+M26+长富2号整体高Pn、Tr、光合总量、蒸腾总量及水分利用效率（Water use efficiency,WUE）,分别为0.28mol·m-2·day-1、79.33 mol·m-2·day-1、6.79 mol·day-1、2000.34 mol·day-1和3.40 mmol·mol-1,说明其冠层的干物质积累能力强。（6）八棱海棠+M26+长富2号优化了果形,显著提高了果实糖度而降低了酸度,M9+长富2号显著增加了果实单果重。综上,在黄土高原地区,建议以八棱海棠+M26+长富2号和M9+长富2号建立矮砧密植园。
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