果树设施栽培有什么特点

简单来说果树设施栽培具有高投入、高技术、高产出的特点。现笔者简要整理了果树设施栽培的历史与现状,以及果树设施栽培的模式、生理机理、栽培技术等,以期为果树设施栽培产业的进一步发展提供一定的参考。

果树设施栽培，是指利用温室、塑料大棚或其他设施，改变或控制果树生长发育的环境条件(包括光照、温度、湿度、二氧化碳、氧气、土壤等)，对果树生产进行调控以达到某种生产目标的果树栽培方式。
设施栽培也是在投资能力增强、经济效益显著提高、设施栽培技术比较成熟的条件下以及社会经济发展到一定水平的产物。
与露地栽培相比，果树设施栽培具有调控果实成熟期、延长果品供应期、增加经济效益、扩大果树种植范围、控制病虫害传播、减少农药的使用量和使用次数等优点。
果树设施栽培具有高投入、高技术、高产出的特点，并以其高产量、高品质和高售价等优点取得了明显的社会和经济效益，成为我国现代高效果业的一种重要发展模式。
一、果树设施栽培的历史与现状
果树设施栽培已有100余年历史，20世纪80年代起在日本、澳大利亚、新西兰等国家受到重视，其中以日本发展最快，自动化控制与栽培技术最先进。其果树设施栽培的面积达13000公顷，占果树生产总面积的6%。用于设施果树栽培的种类，已由初期的草莓为主发展到葡萄、桃、樱桃、李、杏、枇杷、香蕉、柑橘、无花果等35个树种，其中常绿果树23种，落叶果树12种。
近年来，国外设施果树的发展呈现出设施大型化、控制自动化、栽培标准化、模式多样化等趋势。
我国果树设施栽培开始于20世纪50年代，发展于80年代。据不完全统计，全国设施果树栽培面积达10万公顷，占全国果树总面积的0.19%，主要分布在山东、辽宁、河北、北京、河南、吉林、黑龙江、江苏等地。其中山东省果树设施栽培涉及的树种、品种较多，技术起点较高，已成为全国果树设施栽培的中心。
我国目前果树设施栽培取得成功的植物种类有草莓、葡萄、桃、杏、樱桃、李、柑橘等，其中以草莓面积最大，占设施栽培总面积85%左右，葡萄、桃次之，其他树种如梨、无花果、猕猴桃、石榴等也有少量栽培。国内果树设施栽培呈现出如下特点:果树设施栽培相对集中，形成规模发展;设施栽培技术日趋成熟;设施栽培植物种类向多样性方向发展;设施栽培模式向多样化发展。
二、果树设施栽培的模式
（一）促成栽培
果树的促成栽培，是以提早成熟、提前上市为目的的栽培模式，是我国果树设施栽培的主流，保证了早春、初夏果品淡季鲜果的供应。通过促成栽培，葡萄、桃、杏、樱桃、李等均可提早1—2个月上市。此外，浙江温岭地区大棚设施栽培翠冠梨果实成熟期可比露地提早近1个月，但从大棚果实下市到露地果实上市存在20天的空档期，从中熟沙梨品种中筛选出几个优良品种通过设施栽培可填补该空档期，该期最宜选用的沙梨品种有秋荣、幸水、雪青、圆黄等。
果树的促成栽培模式，一般是在果树满足了需冷量之后再采用大棚、温室等设施进行升温，促其早开花、早结果。为了提早使果树满足低温需冷量的要求，可采用反保温措施，如葡萄推迟到11月中旬，桃、油桃推迟到10月底至12月初扣棚。也有部分盆栽果树(桃树)可在落叶前提早把它们移植到冷库中，待满足果树对低温的要求后升温，可使果实成熟期更加提前。
（二）延迟栽培
果树延迟栽培，是以延长成熟期、延迟采收、提高果实品质为目的的栽培模式，既能生产出高品质果品，又可省去或降低鲜果贮藏费用，实际上起到延长鲜果货架期和降低贮藏成本的作用，并获得较高市场差价。在意大利，大量葡萄园在秋季实行薄膜覆盖，使葡萄延迟到圣诞节采收。极晚熟桃盆栽延迟成熟可于春季在后墙设冰墙降温延迟开花期，果实生长后期采取扣棚保温等措施，果实成熟期延迟30～40天。在辽宁省利用葡萄的二次结果习性进行延后成熟栽培，同时利用当时的棚内低温延迟采收，延迟效果在60天以上。
（三）避雨栽培
避雨栽培，是使用聚乙烯薄膜等材料覆盖在大棚顶部，起到避雨、防病、防水土流失等作用，可以减少裂果、降低病害发生程度，消除雨水对果树外力的冲击，尤其是花期避免雨水冲刷，减少落花，提高坐果率，最重要的是，棚内环境条件容易控制，又可适当提早果实成熟。避雨大棚栽培在南方多雨地区是主要的栽培方式，在葡萄栽培上应用更为广泛[。
（四）抗灾栽培
抗灾栽培的目的是利用设施棚架坚固的结构来抗击自然灾害，使树体免受灾害的损伤，同时利用棚架的微环境易控制的特点还可使果实适当提早成熟。近几年，由于气候的异常变化(风、霜、雨、雪、旱、涝、雹、低温、日灼、突发性病虫害等)，往往会给果树产业带来严重的经济损失。我国每年的气象灾害损失占GDP的5%左右，抗灾栽培利用坚固的棚架营造的微环境可显著减少自然灾害损失。例如在我国东南沿海台风较频繁的地区，防风抗灾设施栽培利用较多，采用的常见措施主要是大棚设施栽培。沙梨树体的可塑性使梨棚架栽培成为抗风灾害的措施之一，但要注意中熟品种沙梨采用棚架栽培，要适时、及时采收，过迟采收品质会有一定的下降，这在秋荣和幸水2个沙梨品种中表现特别明显。
（五）异地栽培
在设施栽培条件下，通过人为创造适宜果树生长的各种生态因子，扩大果树的种植范围，打破了果树种植传统上适地适栽的模式，丰富了各地种植的果树种类，从而节省了因果树种植区域的限制需要调运果品的运输费用，也促进了果树产业的发展。国外在苹果、梨、桃、杏、樱桃等果树上通过设施栽培实现异地栽培已有报道，我国在柑橘、梨、枣等果树上通过设施栽培实施南北互换种植也有不少成功的经验。当前，在观光果园建设中，也常用这种异地栽培的方式，丰富园区的树种，实现园区综合效益的提升。
三、果树设施栽培的生理机制
（一）果树自然休眠的解除与需冷量
果树发芽分化成功与否取决于环境温度、水分、内源激素与营养水平等条件，其中温度尤为重要。落叶果树须进行自然休眠，完成花芽分化，形成高质量的花芽，才能萌芽开花。落叶果树进入自然休眠后，需要一定的低温量才能解除自然休眠，进行正常萌芽开花，因此落叶果树设施栽培在扣棚加温之前应先解除其自然休眠。如果低温累积量不足，未通过自然休眠，即使扣棚升温，给予生长发育适宜的环境条件，果树也不能萌芽开花。有时即使萌芽，也不整齐，生长不良。不同果树通过自然休眠所需的有效低温不同。果树自然休眠的解除与所需低温程度及其时间的关系称需冷量。需冷量有2种表示方法:(1)低温模型。以7.2℃以下低温小时数表示，如桃为500～1200小时，草莓为200～400小时，葡萄为200～600小时。这种表示方法忽视了7.2℃以下低温的不同作用效果及高于7.2℃温度对打破落叶果树自然休眠的作用，但其统计简便，对果树生产有一定的指导意义。
(2)犹他模型。2.5～9.1℃打破休眠最有效，该温度范围内1小时为1个冷量单位(1C.U);1.5～2.4℃及9.2～12.4℃打破休眠只有半效作用，该温度范围内1小时相当于0.5C.U;低于1.4℃或12.5～15.9℃之间无效;16～18℃低温效应被部分解除，该温度范围内1小时相当于--0.5C.U;18℃以上低温被完全解除，该温度范围内1小时相当于-1C.U。犹他模型在不同树种、品种及统计方法上不断得到广泛证实，对预测落叶果树自然休眠结束时期有重要作用。不同果树树种、品种的冷量单位数不同，同一品种的花芽和叶芽的需冷量也不一致，花芽的需冷量大于叶芽]。苹果需冷量一般为800～1200C.U，桃为500～940C.U，杏为790～920C.U，西洋樱桃为900～1240C.U，李为800～880C.U。自然休眠期间的根际高温显著减少了芽的低温需求量，尤其是花芽，其需冷量大约减少9%～12%。晚秋根外施用外源激素也影响芽的需冷量而延长芽的休眠。
南方果树花芽分化对低温要求不及北方果树那样严格，而对相关激素水平和水分控制要求较高，例如冬季短时低温和干旱对荔枝可以抑制营养生长，利于生殖型激素的积累，促进花芽分化。姜卫兵等对苏南地区主要落叶果树的需冷量进行研究，认为梨的需冷量最低，低温模型和犹他模型计算的需冷量分别为530～830h和340～500C.U。其中黄花、黄金、翠冠、金二十世纪、金珠果等品种的需冷量要求最低，低温模型和犹他模型计算的需冷量分别为494～554h和336～344C.U。
（二）果实生长发育规律与环境因子的关系
通过控制发育期间的环境因子促使果树提早或延迟花芽分化，可以达到提早或延迟收获的目的。果实生长发育过程与温度关系很大，从开花到成熟，适宜的温度将促进果实发育。此外，光照、水分、肥力、病虫害也有不同程度的影响。关于设施栽培提早成熟的原因，Caruso等认为，温室栽培不仅可使萌芽期和花期提前，而且由于环境温度的提高，缩短果实发育的第二阶段，从而使成熟期提前。设施栽培的果树，由于覆盖导致光照减弱，新梢、芽、叶的特性及整个树体的生长状况都产生了变化，叶片变薄变大，单位质量叶片的叶绿素含量增加，光饱和点和光补偿点降低，对弱光的光能利用率提高，对强光的利用率降低，光合速率相对露地栽培较低，光合“午休”现象不明显。
（三）产量与品质形成
研究表明，与露地栽培相比，多种果树在设施栽培的前1～2年内产量与品质有所提高，但随着连续设施化栽培，树体枝条细弱，叶片大而薄，光合能力降低，树体营养减少，从而影响了坐果、果实发育及品质，如桃树经连续3年设施栽培，树势变弱，产量与品质下降。设施栽培对产量的主要影响因素是:
(1)设施内较高的温度条件使花器官发育过快而不充实，坐果率低。有研究表明，在无人工授粉情况下，昼、夜气温为17℃-12℃条件下花芽发育比较充实，坐果率为50.2%，而22℃-17℃、27℃-22℃、32℃-27℃的条件下坐果率不足4%。有专家认为，25℃以上随着温度的升高，桃花粉粒发育速率加快，雄性败育趋势增加，昼、夜气温为35℃-15℃处理影响减数分裂的正常进行，造成雄性完全败育。
(2)棚内二氧化碳含量较低，光照减弱，光合能力下降。
(3)相对湿度较大，不利于自然授粉，也导致坐果率降低。
果实品质也与栽培设施内的温度及果树的光合作用密切相关。绝大多数果树属于C3植物，光合作用最适温度为25～30℃。试验证明，C3植物夜间在20℃、16℃、13℃下12小时分别呼吸消耗运转光合产物总量的全部、3/4、1/2。因此，为减少呼吸消耗，夜间后半夜设施内应保持较低的温度，一般在10～15℃。由于光合作用降低，果实糖分积累不够，降低果实甜度，增加酸含量，果实畸形率高，但果实着色好。并且由于大棚隔绝了外界病源，总体上减少了果实虫害染病概率，也减少了用药次数，从另一方面适当提高了果实品质。

四、设施栽培的关键技术
（一）设施结构
果树设施栽培结构多种多样，按覆盖形式可分为浮面覆盖、避雨棚、塑料大棚、日光温室和玻璃温室，按自动化控制程度又分为简易设施和高级设施两大类，浮面覆盖和避雨棚属于简易设施类。其中，避雨棚使用聚乙烯薄膜等覆盖在大棚顶部，起到避雨、防病、防水土流失等作用，可以适当提早果实成熟，在南方葡萄栽培上应用较多。浮面覆盖是用通气透光、轻巧的材料直接覆盖在果树植株上，达到防寒、防霜、防风、防鸟的目的。塑料大棚、日光温室和玻璃温室属于高级设施类，是果树设施栽培的主要形式，具有很强的环境调节功能，其中南方果树设施栽培一般以塑料大棚为主。高度自控化的温室、塑料大棚和植物工厂，往往采用计算机联网，监测各项环境因子，实现环境条件的自动调节。
（二）品种选择
果树品种的正确选择是设施栽培成功的关键。设施栽培品种选择的原则:低需冷量，早熟，品质优，自花结实率高，耐湿热，弱光性强，丰产，综合经济性状好，促早效果好，树形紧凑或矮化，适应性广，抗病性强，季节差价大。
（三）棚内环境调控
1.光照　
大棚内光照强度约为自然光照的60%～70%。为增强棚内光强，充分利用光照，目前采用的措施有:(1)棚体不宜过高，因为每高出1m下部减少光强约10%，宜采用南北棚向，倾斜式栽植，南低北高;(2)选择透光性能好的覆盖材料，并保持棚面清洁;(3)地面铺设反光膜，充分利用反射光;(4)人工补充光照;(5)选用耐弱光的树种、品种。
2.温度　
大棚温度(包括气温和土温)应根据果树不同生长发育阶段对温度要求的不同而灵活调节，调节手段主要有保温、加温、通风、遮阴等。当白天温度过高时，选择9:00—16:00放风降温;当遭遇低温时，应及时采取覆盖保温材料或烧煤、燃油、电热、沼气燃烧、熏烟等方式进行加热。设施果树对温度的敏感期主要是萌芽开花期和果实发育膨大期，在这两个生长阶段前后要控制好棚内温度。提高土温可促进早萌发，提高萌发整齐度，但土温比气温上升慢。因此，扣棚前15～30天覆盖地膜，且铺地膜前全园灌水，利于提高土温气温，使根系提早活动。
3.湿度　
设施内湿度(包括大气湿度和土壤湿度)通常比露地高，相对湿度为80%～100%，易造成植株霉菌感染。开花期花粉黏滞，生活力低，不利于授粉。葡萄专家晃无疾研究表明，调节棚内湿度可达到葡萄增产的目的。湿度调节主要靠覆盖地膜、通风换气和严格控制灌水，采取地膜下浇水或适当喷雾。对于设施栽培果树，不同发育时期不同果树对空气相对湿度的要求不同，开花坐果期要求相对湿度较低，一般为50%～60%，其他时期应在80%以下。
4.二氧化碳　
二氧化碳的多少直接影响光合产物的生成。有研究表明，园艺作物中物质产量的90%是靠光合作用形成的。一定范围内，植物光合作用产物量与二氧化碳的浓度成正相关。设施内的二氧化碳与自然条件下相比表现为严重亏缺，光合作用最强时，二氧化碳浓度也下降到最低，只相当于自然条件下二氧化碳浓度的1/5。由于大棚经常密封，二氧化碳得不到补充，使原本因光照不足而导致的果树光合能力下降进一步严重。因此，适当补充二氧化碳可提高设施果树的光能利用率，增加产量。研究表明，弱光条件下，当棚内CO浓度达到室外的3倍时，光合强度可以提高到原来的2倍。增加二氧化碳的方法有:(1)增施有机肥，腐化产生二氧化碳;(2)通风换气，增加二氧化碳;(3)施用现成的二氧化碳气体肥料或二氧化碳肥料制剂。增施二氧化碳气体肥要视树种、生长发育期不同而异，一般在花芽分化期和果实膨大期施用效果最佳。日照强度和温度较高时增施二氧化碳气肥效果也较好，同时要注意二氧化碳浓度不宜太高。
（四）树体综合管理技术
1.整形修剪　
由于设施栽培空间有限，栽植密度高，树体不能过于高大，须要通过整形修剪来控制树体形状，以保持树体通风透光，枝干合理分布，营养合理分配。整形修剪方法包括摘心或疏除过密枝、细弱枝或短截措施。也可采取喷施或土施多效唑来控制树势。不同树种、品种有着与其生长特性相适应的树体，但大量研究表明，在设施内高密度栽植条件下，*纺锤形和金字塔形有利于缓和树势，整体采光效果好，实现立体结果，果实成熟早、产量高。有专家经过近10年的研究创立修剪系统，即采果后，去除全部树冠，利用再生枝组构成翌年的结果枝，同时解决了控冠和稳产的问题，在桃和油桃上的应用效果良好。
2.提高坐果率　
由于设施栽培隔绝了果树与外界环境的联系，缺乏风力与昆虫的介入，授粉受精率低。为提高坐果率，可采取选用早果性强、着果率高的品种，并采用配置授粉树、花期放蜂、人工授粉和施用矮壮素、缩节胺等植物生长调节物质等手段。
3.促进花芽分化　
激素在果树花芽分化过程中起着非常重要的调节作用。研究表明，生殖型激素和具生长延缓作用的生长调节剂能有效地促进花芽分化，如PP333可以促进桃提早花芽分化，花量达到对照的2倍。人们还采用各种物理方法来促进果树的花芽分化，如人工干旱胁迫、环剥、环割、刻伤、夏季修剪、断根和人工除叶等。研究发现，水分胁迫可以有效地控制树体营养生长，促进花芽分化，产量比对照增加40%，单果增大37%。在生产实践中，常采取化学调控与物理调控结合手段。
4.果实管理　
授粉受精后，果树常有几次生理落果。为提高坐果率，可使用生理调节剂保果。如果实过多，可适当疏果，疏除小果、病虫果、畸形果。坐果后要加强管理，控制棚内温度，夜间温度不能太高，否则不利于糖分积累，也不能太低，否则不利于糖分运输。
5.肥水管理　
由于设施相对封闭，土壤肥水流失较少，无机盐积累，土壤盐渍化，因此要减少无机肥的施用。施肥以有机肥为主，以改良土壤结构，保证树体营养平衡。施肥次数也要减少，一般可视树体状况于花前或果实膨大期间少量追肥或喷施叶面肥。要严格控制大棚内的空气相对湿度。
6.病虫害防治　
设施栽培条件下，病虫害减少，喷药次数和农药用量明显减少。但要注意防治高湿条件发生的霉菌病害。因此，要控制大棚湿度，还可喷施大生M-45、甲基托布津、百菌清等药剂进行防治。
五、展望
果树设施栽培的研究正在迅速开展，并取得了一些成就。要确保果树设施栽培产业的更好发展，需要在以下几方面加强研究:选育更多适合设施栽培的品种，研究设施条件下果树生长发育的规律、生理生化特点、营养分配和内源激素的动态变化、病虫害发生规律及防治措施以及适用的设施结构等。