影响果树生长最重要的环境因子主要有:冬季最低气温、年平均气温、年平均降水量、年日照时数、无霜期、土壤酸碱度、土层厚度等。
园艺植物生物技术与分子生物学、果树(林木)种质资源与种质创新、无病苗木繁育、有机农业、科技发展与科技战略学术研究1、“果树资源性状鉴定及优异种质筛选”(农业部重大项目)获1995年国家科技进步二等奖(参加)。2、“四川省柑桔无病毒良种苗木繁育体系研究”(四川省攻关项目)获1993年四川省科技进步二等奖(参加)。3、“重庆市柑桔良种无病毒苗木繁育”(重庆市攻关项目)获1996年度重庆市科技进步二等奖(参加)。4、“柑桔几种重要病虫害综合防治技术”(农业部重点项目)获1997年度农业部科技进步三等奖(参加)。5、“四川省柑桔主要病害防治研究”(四川省攻关项目)获1990年四川省科技进步三等奖(参加)。6、国家自然科学基金项目:果树LEAFY同源基因功能及其提早木本植物开花的研究(参加)。 已于2003年12月结题。7、国家社会科学基金项目:珠江中上游地区生态环境和生态农业建设研究(主要参加,排名第三)。获广西第八次社会科学优秀成果二等奖8、“科技信息远程联机系统”(广西区攻关项目)获1996-1997年度广西科技情报成果一等奖(厅局级)(第四名)。9、“广西科技信息网广西情报所节点建设”(广西区重点项目)获1998-1999年度广西科技情报成果一等奖(厅局级)(第三名)。10、“广西科研院所科技资源优化配置的研究与实践”(广西区软科学项目)荣获2000年度广西科学院科技进步奖一等奖(第三名)11、“柑桔碎叶病毒对八种不同来源枳砧锦橙的反应及脱毒研究”获1999年度世界华人重大学术成果(第一名)。12、“柑桔病毒病和类似病毒病害发生与分布鉴定和无病毒良种库的建立”(农业部攻关项目)1999年通过农业部鉴定,99农科果(050)号(第五名)。13、“非营利科研机构运行机制的研究与实践”(广西区软科学项目)通过广西区科技厅组织的鉴定,桂科鉴字[2001]第011号,成果登记号:200155009(排名第五)14、国家科技攻关项目:区域可持续发展关键技术研究与示范--恭城县生态产业园区建设的试点示范(主要参加),于2004年12月通过验收鉴定。15、农业部农业结构调整重大技术研究专项:长江流域优质柑桔新品种选育(主要参加),通过验收鉴定16、广西区基础研究项目:荔枝优变新株系特有性状分子标记及早期选择(主要参加,排名第三),通过验收结题。17、广西区软科学项目:广西科技发展战略研究(主持),2006年2月通过区科技厅组织的专家评审18、广西区软科学项目:广西产业结构调整对科技需求研究(第三),2006年1月通过区科技厅组织的专家评审19、参与《广西壮族自治区中长期科学和技术发展规划纲要》起草和撰写工作,该纲要已通过广西自治区人民政府文件(桂政发[2006]21号)发布20、广西区软科学项目:广西基础条件平台建设纲要(2005-2010)(副组长),已通过科技厅组织的专家鉴定21、广西大学基金:钼与杨梅植株生长和根瘤固氮关系的研究(主持),已于2007年4月结题验收。22、浙江省自然科学基金项目:杨梅根瘤高效固氮快生型菌株筛选及其固氮基因的分离(协助主持,排名第二),已结题验收。在研的国家及省部级主要项目:1、国家自然科学基金:杨梅根瘤及其弗兰克氏菌与重金属铅相互作用研究(主持)。2、广西自然科学基金:芒果ISSR指纹图谱的构建及优良单株早期鉴定研究(主持)。3、广西农科院重点项目:芒果ISSR分子标记及LEAFY同源基因的时空表达(主持,博士后项目)。4、教育部高等学校博士学科点专项科研基金:香榧的种质改良与遗传多样性研究(协助主持,排名第二)。5、广西软科学项目:未来几年广西产业科技发展预测及对策研究(排名第二,副组长)6、广西区软科学项目:广西产业发展科技创新平台构建研究(主要参加)。7、广西区软科学项目:广西发展有机农业对策研究(主要参加)。8、广西大学基金:广西大学创新体系建设研究(主持)。9、广西科学基金应用基础研究:芒果开花基因的克隆及其时空表达模式研究(主持)10、广西青年科学基金:利用定向进化的几丁质酶防治水稻重要真菌病的研究(排名第二)11、国家重大国际科技合作项目(国家科技部):日本温敏型核质雄性不育系番茄品种引进(主要参与)12、横向项目:梧州市砂糖桔苗木黄龙病快速检测(主持)论文论著1 张建业, 陈力耕,胡西琴,何新华, “银杏雄株GinNdly全长基因的分离克隆”,细胞生物学杂志,VOL24NO3,2002.052 张建业,陈力耕, 胡西琴,何新华, “银杏LEAFY同源基因的分离与克隆”,林业科学,VOL38NO4,2002.073 朱建华,彭宏祥,苏伟强,何新华,黄凤珠, “广西龙眼种质资源研究及品种选育”,亚热带植物科学 增刊,VOL31NO77,2002.094 唐秀玲,何新华,彭宏祥, 陈成斌, “广西石山区土地石漠化的成因及防治对策”,资源开发与市场,VOL19NO3,2003.065 叶裕惠,廖培来,何新华,陈华,邹荣林,黄宗华,“ 绿色珠江建设方略--珠江中上游地区生态环境和生态农业建设研究”, 中国农业出版社,2003.036 何新华 陈力耕, 胡西琴,“杨梅属植物共生结瘤固氮研究进展”,果树学报;VOL19NO05,2002.097 何新华 陈力耕* 胡西琴* 张建业* ,“杨梅根瘤Frankia菌分离株的遗传多样性研究”,浙江大学学报(农业与生命科学版);VOL28NO6,2002.128 何新华 叶裕惠,“重视珠江中上游地区生态环境建设”,桂海论丛;VOL17NO6,2001.129 何新华著 《柑桔高产栽培技术》, 广西科技出版社,1999.710 何新华,刘荣光,吴仁山,欧世金编著 荔枝龙眼芒果低产劣质改造技术。广西师范大学出版社,2001年5月11 邹荣林,何新华,杨木成编著. 21世纪可持续农业展望与实践。广西师范大学出版社,2001年5月12 Xinhua He(何新华), Ligeng Chen, Xiqin Hu, Syed Asghar tori. 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对果树生长发育产生明显影响的环境条件。温度(热量)、水分、光照、土壤与空气组分等是直接生态因子;风、海拔高度、坡向与坡度等则是间接生态因子。
在自然界,每个生态因子都不是孤立的,既相互影响,又相互制约,并各有其自身变化的规律。同时果树本身也在不断影响环境条件,任何果树在其发生、演化过程中,随其周围生态因子的不断变迁,果树的适应能力也有相应的变化。果树在其系统发育中,生态条件变迁越复杂,其适应潜力就越强。深入研究和掌握果树与环境间的相互关系,可对各地选择果树,制订农业技术措施,充分发挥果树的生产潜力提供重要的科学依据。
温度
温度主要是影响酶及细胞器和细胞膜的活性,来控制果树的吸收与蒸腾、光合与呼吸等重要的生理功能。通常,一地的年平均温度是限制某种果树分布的主要因素之一。一些果树分布地区的年平均温度如表1,在此范围内异地引种试栽有成功可能。
表1低温
低温对果树的影响依其各个不同生长期的耐寒性而异,同时也与降温速度、低温极值、降温季节、持续时间以及降温后温度回升速度等因子有关。果树休眠期内可以忍受较低的气温,落叶果树地上部一般可耐-25~-30℃的低温,地下部一般只耐-10~-12℃的低温;而常绿果树在相对休眠期只能忍耐短期的-5~-7℃低温。冬季,降温过早、过骤的降温使果树冻害严重,持续低温比断续相同的低温更易使果树受冻。苹果虽可耐-30~-32℃暂短低温,但最冷月平均低于-10℃就有冻害,低于-12℃或旬平均低于-14℃就有严重冻害。在中国,这一等温线相当于温带落叶果树与寒带落叶果树的自然分界线,界南适于苹果、白梨、山楂、桃、杏、葡萄等栽培,界北则只能栽培耐寒小苹果、秋子梨、越橘、醋栗等果树。
零下低温使果树组织的细胞内部或细胞间隙结冰,造成细胞失水,原生质凝聚而不能复原,细胞膜受损伤,最终造成局部冻害或整体死亡。当气温缓慢下降时,果树会产生适应能力,体内淀粉转化为糖,细胞液浓度提高,并自动适度地减少水分等。此时细胞膜的结构和功能也有适应性的改变,提高了抗寒力。因此,通过减少水分和氮素供应,增施磷、钾肥,或喷布抑制生长的调节物质等措施,可以使果树有接受抗寒“锻炼”的基础。
落叶果树有自然休眠期,这是果树抵御低温条件的一种生态适应性表现。打破休眠,必须有一定的低温积累(见低温要求)。休眠期内在0℃以下低温的影响下,可增加树体的抗寒力。在自然休眠初期抗寒力与休眠同时发展,以后随低温作用延长,植物脱离自然休眠,如继续低温就进入被迫休眠,这时抗寒力在低温作用下仍有增长;但随着温度的增高,生长开始,果树的抗寒力才急剧下降。落叶果树发芽后,如遇持续8~10小时的≤0℃的低温,就会发生冻害,特别是花期气温变化频繁的地区,常使梨、杏、梅等的花器受害,导致小年或绝产;热带果树低温在0~5℃间,就会受害,称为寒害。
高温
超过果树各器官所能忍受的高温时,光合作用下降而呼吸作用增强,当后者大大超过前者时,果树处于生理“饥饿”状态,持续一定时间就会受害甚至死亡;高温加速蒸腾,与根系吸水失去平衡,导致果树落花、落果,发生萎蔫,继而成为永久凋萎,不能复原。超过50℃的气温还可使蛋白质凝固,生命中止。土温超过20℃时,吸收根的发生加快,木栓化也加快;高于25℃后,生根受抑制,木栓化进程更快,根的吸收表面积大幅度下降,根组织细胞内的酶遭破坏,根的整个代谢过程停止。高温还使苹果等果实着色不良,果肉松绵,成熟提前,贮藏性下降。突然高温易使果实、叶片甚至树皮遭受灼伤和开裂,这与水分供不应求、蒸腾减弱的过程有关。干旱地区果树对高温的生态适应有多种表现,如叶面多毛、厚鳞或革质化,表面光滑,蜡质发达;或枝干木栓化发达,可以反射光线,阻止导热。或叶片与光平行排列,以减少受光受热面积,同时使细胞液浓度保持在较高水平,增加抗热能力。
昼夜温差
昼夜温差显著的地区,果树的果实品质特别良好,如‘砀山酥梨’在黄河故道地区,果实可溶性固形物仅10~12%,在陕北黄土高原可溶性固形物可达15%左右。落叶果树在白天高温(20~25℃)条件下光合效率最高,常绿果树约在20~30℃时光合效率最佳。夜间低温可以减少呼吸的消耗;夜间温度高,不利于营养积累,生长趋于中止。昼夜温差在10℃以上,且夜温在15℃左右时,苹果果实增大快,色泽好,品质佳;如果昼夜温度均较低,可因积温不足而使果实变小。此外,如白天高温,日照充足,光合产物大量积累,而夜间气温下降过低,在10℃左右时,会减弱山梨糖醇酶的活性,使苹果果实内山梨糖醇不能进入细胞,而在细胞间隙积聚,产生水心病;如低温持续时间长,这种过程便不能逆转,水心病严重,以致造成果实在贮藏期的腐烂。中国西北地区及西南高山地带苹果等果树的果实品质,一般虽比东南沿海地区的好,但水心病往往也重。
温度的季节变化
地球上亚热带、温带与寒温带的广大地区都有冷热季节之分。温度的季节性变化,影响果树的萌芽、生长、开花、芽的分化、结实、成熟与休眠,这种关系通常以物候期表示。同一果树品种,在不同地区的萌芽、开花、成熟并不一致。例如桃的同一品种的始花期,在广东沿海与江西赣州相差达50天;国光苹果果实成熟期,辽南在10月中下旬,而湘西提早到8月中旬。果树生命活动对温度的反应均有其最低点、最适点和最高点,过低或过高都会使生命活动受阻或中止,乃至死亡。不同物候期要求不同的适温,如金丝小枣开花要求日平均温度18℃以上,而花粉发芽则要求24℃左右,低于此限就会花而不实。因此,一地区温度的季节变化,对果树在该地区能否栽培和丰产、优质是极为重要的。
水分
水分以不同相态(气、液、固)、数量和持续时间对果树产生影响。水既是树体和果实的组成部分及光合作用的原料,又是无机营养进入树体时的介质和载体,而且还是维持蒸腾的基质。果树的整个生命过程,都必须保持其水分的平衡。这一过程既与外界温、湿、光、风等生态因子有关,也与果树不同生育期需水量有关。蒸腾系数通常是指形成一定干物质所需要的水量(需水量)。主要果树的平均需水量如表2。果树在低温、高湿条件下,需水量比高温、干旱时小。果树的需水量不等于降水量和灌水量。降水分布季节并不总与需水季节相吻合,即或吻合而降水强度过大,会有地表径流和向土壤深层渗漏的损失,漫灌也有此现象。此外,平时还有地表的蒸发,杂草的消耗等。因此,降水或漫灌实际只有30~40%可供利用,合理灌溉和保墒是干旱缺水地区果树生产上的重要技术措施。
表2土壤水分
水和空气在土壤中是相对共存体。水多则气少,反之亦然。果树根系吸水时,主要依赖呼吸释放的能量,水多气少反而不利吸水。例如苹果根在土壤含氧量5%、葡萄6~7%、挑8%以上时,才能正常呼吸和吸水。水分过多,会增加土壤中嫌气细菌的活动,积累对果树有害的还原性化合物如甲烷、硫化氢、乙烯等,影响根的功能,乃至中毒、腐烂,导致果树死亡。水涝的危害还可因高温条件而加剧,处于流水状态下的果树根系,氧气时有补充,因此不致于很快受害。另外,不同果树对少氧状态的忍受力与涝后迅速恢复的能力也不同,例如杜梨、葡萄、椰子和香蕉在积水中能存活15~30天,排涝后可以迅速恢复生长;而桃树受涝3~5天即可窒息死亡。
土壤水分过少,吸水速度抵偿不了蒸腾失水,这种情况下果实最先失水,以补偿叶片的失水;补偿不足时,叶片光合作用速率降低,合成酶的活性受抑制,生长停顿。因此,缺水最先影响果实的正常生长。若土壤失水缓慢,根系会向下层伸展,以取得水分维持生命。
果树对土壤水分的要求,一般以营养生长初期和果实开始迅速生长期为需水临界期,这时缺水对果树生长结果影响极大,此时土壤湿度以田间持水量的75~80%为适。果树需水最多是叶面积最大,气温最高的时期。果实接近成熟时,土壤湿度以田间持水量的50~60%为宜。
大气湿度
蒸腾是果树水分平衡的一种主要形式,与温度和大气湿度有直接关系。正常的蒸腾率有利于果树的生长结果。蒸腾失水可以换取二氧化碳气体,又使叶片细胞液浓度增高而加强根的吸水力(吸泵原理)。蒸腾还降低叶片和枝干表面的温度,免受灼伤。暂时的干旱,果树在一定限度内可以产生生态保护性适应,如叶片和新梢中半纤维素增加,淀粉加速转化为糖,细胞液浓度增高,气孔关闭,加强呼吸而降低光合作用,内部调节补充水分等。所以,暂时的干旱或中午的萎蔫,对果树不会造成危害。如果大气长期干旱,土壤水分又不能及时补给,会使果树水久凋萎,造成落叶,甚至枝干死亡。长期处于大气干旱的果树,如中国新疆南部地区的阿月浑子、扁桃等,都有共同的旱生形态结构,即强大的根系:叶片有厚的蜡质保护层,可以反射阳光;气孔小而深陷,蒸腾量小等。生理机能上,耐旱果树细胞内亲水胶体、多糖物质和脂肪等含量高,能增强组织的保水能力;根细胞的渗透压往往大于一般果树5~8倍:合成酶的活性也较强,能在干旱下继续进行蛋白质和碳水化合物的合成。但大多数果树是中生植物,既无旱生构造,又无耐涝能力,在大气干旱或过湿时,易受害。
光
阳光对果树的生长、发育、产量和品质均有重要影响。光以光强、光质和日照时间的长短对果树产生生态效应。日光强度随纬度增加而减弱,依海拔高度的升高而增强:山地南坡比北坡光强,夏季比冬季强,中午比早晚强。光质,在高纬度地区长波光多于短波光,低纬度地区反之:海拔升高短波光增多,夏季和一天的中午也有类似现象。日照时间,赤道地区年周期几无变化,而高纬度地区冬夏的变化很大。不同果树对光强、光质和日照时间的要求也不相同。绝大多数落叶果树是阳性植物,对光的要求高,其中桃、扁桃、杏、枣、阿月浑子等最喜光,苹果、梨、樱桃、葡萄、柿、栗等也要求较充足的光照,山楂、核桃、山核桃、猕猴桃等次之;亚热带常绿果树相对较耐荫,如柑橘、杨梅、枇杷等;热带果树中的椰子和香蕉习惯于强光下生长结果,而菠萝喜光又惧强光。
光强
果树主要利用的是直射光在5000~50000勒克斯(lx)的光强时,能满足大多数果树的要求。光强太低,光合效率低;光强太高,超过光饱和点,光合产物也会减少,而且会因水分不足,气孔关闭,光合受阻,果树开始受害。果树对光量的利用,还涉及受光叶面积的空间分布。一般以树冠内下部受光量为自然光强的30%为有效光合的下限。树冠覆盖率低于85%时,果园的漫射光尚可补充树冠内下部叶片的受光量。
光质
不同波长的光线对果树的光合作用和生长发育具有不同功能。一般,380~710毫微米的光对果树光合有益。其中,长波的红光有利于碳水化合物合成与新梢节间伸长;蓝光有助于蛋白质和有机酸形成:短波的紫外光与青光对节间伸长有抑制作用,但可促进芽的分化,还有助于花色素的合成,使有色果实的色泽更加艳丽。所以,高山、晴天有助于改善果实品质。
日照长度
除草莓、黑穗状醋栗在短日照下形成花芽外,大多数果树花芽分化不要求短日照,也不像一、二年生植物对日照长短很敏感。强的光照和长时间的光照,由于对生长的一定抑制作用而间接地促进花芽形成。年日照时数,对果树生长、发育、产量和品质都有一定影响,如年日照低于1500小时,或果实成熟前月日照不足150小时的地方,果实花色素形成受阻,不宜发展红色苹果品种。此外,光能可以转化为热能,中国西部高海拔和北部高纬度低温地区,充足的光照可使一些原来积温不得满足的果树品种获得较高品质、成熟度高的果实,如青海循化、新疆喀什和霍城等地的红星苹果达到优质水平。
土壤
土壤是果树生长发育的基地,果树从土壤中不断吸取水分和营养物质。土壤的温度、空气、酸碱度以及微生物等对果树影响很大。土壤本身是个复杂的因子,其中水、肥、气、热等是果树生长不可缺少的条件。
土壤物理状况
不同土壤由不同的土粒组份构成,形成不同的保水、通气和肥力状况。沙土透气性好,根系容易从中获得必要的氧气,也易排出过多的二氧化碳;但持水力差,易使根系缺水,不利于无机营养元素的吸收,也容易流失;沙土白天增温快,夜间散热降温也快,土壤昼夜温差大。粘土持水力强,土温变幅小较肥沃;但透气性差,特别是雨涝时,根系呼吸受抑制,活动终止,甚至腐烂死亡。壤土,既有一定的通透性,又有较强的保水力,是各种果树的理想土壤。
土壤酸碱度
土壤溶液的酸碱度,用pH值表示。它直接影响矿质盐类的溶解度,从而影响果树的生长发育。不同果树有其不同适应范围的土壤pH值(表3)
表3在表列范围内,可以通过不同砧木的选择,以扩大适应范围。如在土壤pH值7以上的地区,苹果以山荆子为砧木会出现黄化,改用海棠砧则会改善黄化现象。
土层厚度
土壤的深浅对不同果树的生长也有明显的生态效应。根系分布深度与土层深浅及其下层透气性优劣有关。根系深,地上部相应高大:反之,树冠矮小。核桃、桃等在浅薄土层中生长不良,寿命短,产量低,这与地下水位过高时相类似。干旱条件下,土层浅则根系水平分布大大超过垂直分布,但抗旱能力差。
土壤肥力
土壤含有丰富的有机质和多种易于吸收的无机盐类,是土壤肥力的主要内容。土壤有机质含量在2%以上,被认为是果园稳产优质的必须条件。土壤有机质含量高,不仅肥力高,而且物理性状好,各种土壤环境因子稳定。土壤中无机营养元素主要是磷、钾、钙、镁、铁、锰、硼、锌等。
土壤盐类
土壤中有害盐类主要是碳酸钠和硫酸盐。果树的耐盐力弱,一般以总含盐量不超过0.20~0.30%为宜。与此相关的是地下水矿化度,如每升水中含盐超过3克时,果树开始受害,超过10克则多数果树不能生长。在降水量小于土表蒸发量的地区,防止果园次生盐碱的发生,是土壤管理的一项重要措施。
影响果树生态型的间接生态因子主要有:①地势。包括海拔高度、小地形、坡度、坡向等,其中海拔高度对果树生长发育最为重要,大致与纬度的变化相似。在北半球每升高120米,相当于纬度北移1度。在北半球中纬度地区1000米以下,垂直升高100米,气温下降0.6~0.8℃,光强平均增加4.5%,紫外线增加3~4%。温带落叶果树在低纬度的平地,不能顺利通过休眠,但在800~1000米以上的山区则可正常生长,且品质有所改进。海拔愈高,长枝减少,花芽增加,叶片变小、增厚,唯果实变小;但超过一定高度后,则因气温过低,云雾量大,日照减少,不利因素增多,就不适于优质果大量生产。②地形。低凹的地形,由于冬、春冷空气下沉、积聚,果树易受冻害。山口风大,使果树加速蒸腾,不利于果树生长。山地坡谷自下而上常有逆温层,反而可以减轻果树冻害;湖泊、江河等水域附近的果园,由于水面热容量高,气温年较差小,有利于果树防寒越冬;多雾天气,果实着色受影响。不同的地形是通过影响果园的光、温、湿等条件,间接地对果树产生综合生态效应。了解不同地形果园的小气候特点,在果树栽培上趋利避害,可获得更好的生态效益。