Hortic Res | 华中农业大学周靖靖课题组利用遥感手段评价柑橘省力化栽培模式方面取得新进展

劳动力成本近年来不断攀升，国内规模化果园的劳动力成本已经占到生产成本的 50%左右，省力化、省工化栽培已经成为规模化果园能否实现盈利的基础。柑橘是世界第一大类水果，也是我国南方栽培面积最广、经济地位最重要的果树。以密改稀、宽行密株、机械作业等为主要内容的省力化栽培新模式在柑橘产业应用比例逐年增加。相比传统的栽培模式来说，它们的主要特点是宽行距和窄株距，更有利于机械化作业和未来机器人采摘。目前柑橘产业种已经出现了两张创新的省力化栽培模式即宽行窄株栽培模式和篱壁式栽培模式。已有研究表明，篱壁栽培模式下栽培的柑橘果实具有更高的果实品质。光合作用可以为人类提供氧气、食物和能量。光合作用是制约作物产量的一个关键因素，产量的提高与光合速率提升密切相关，也与单位面积接收的光能量密切相关。冠层结构通过影响光分布、光截获和相应的冠层光合作用进而影响产量。

2023年3月，Horticulture Research上线了（Advance Access）华中农业大学周靖靖课题组题为Characteristics of photosynthesis and vertical canopy architecture of citrus trees under two labor-saving cultivation modes using unmanned aerial vehicle (UAV) -based LiDAR data in citrus orchards 的研究论文。

栽培模式如何影响柑橘的光合特征，省力化栽培模式在改善光合利用效率的优势在哪里？不同栽培模式下柑橘果园的内部结构差异如何？因此，本研究通过对江西信丰县大阿镇两种柑橘省力化栽培模式—宽行窄株栽培模式和篱壁式栽培模式，对比传统栽培模式，从冠层的垂直尺度上揭示了三种栽培模式下光合速率和光合氮素利用效率的差异。利用无人机搭载激光雷达传感器获取的激光雷达点云数据，阐明了三种栽培模式下柑橘果园的内部结构差异，说明了引起光合速率和光合氮素利用效率差异的机制。

研究结果表明传统栽培模式和宽行窄株模式相对于篱壁式，冠层对光合因子的影响更加显著；在传统栽培模式下，冠层的上、中、下的叶片光合氮素利用效率差异显著，而篱壁式的下层光合氮素利用效率较其他两种栽培模式具有更大优势。篱壁栽培模式的光合速率明显高于其他两种栽培模式，不管叶片是出于上层、中层还是下层。

栽培模式的垂直结构具有较大差异，三种栽培模式的激光雷达点云密度、高度百分位、累积高度百分位均具有显著差异。篱壁栽培模式具有更高的冠层高度百分位。

本研究通过大尺度手段评估不同栽培模式下光合产物积累的时空分布规律，实现在较大尺度上对不同株形结构的光合特征监测，为果园的信息化管理和检测奠定了基础。

图1 柑橘果园的三种栽培模式（A、宽行窄株模式；B、篱壁式；C、一般传统模式）

图2 三种栽培模式的激光雷达高度百分位数据差异比较（K，宽行窄株模式；L，篱壁模式；Y，一般传统栽培模式）

图3 不同栽培模式下的柑橘冠层对光合速率、气孔导度和蒸腾速率的影响（A、宽行窄株-光合速率；B、篱壁式-光合速率；C、传统模式-光合速率；D、宽行窄株-气孔导度；E、篱壁式-气孔导度；F、传统模式-气孔导度；G、宽行窄株-蒸腾速率；H、篱壁式-蒸腾速率；I、传统模式-蒸腾速率）

课题组长期从事树木生理生态研究，利用无人机、激光雷达、高光谱技术等反演植被参数，在揭示树木生理生态动态变化方面取得系列成果。近5年来，主持国家重点研发子课题和国家自然基金项目多项，研究成果发表在Horticulture Research、Remote Sensing、Forests等SCI期刊发表。欢迎志趣相投的同学们加入团队。

华中农业大学佃袁勇副教授为论文第一作者，周靖靖副教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发项目和国家自然基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad018

转自：“园艺研究”微信公众号

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