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本研究通过对渭北南部地区三种主要树形(小冠疏层形、自由纺锤形和低干开心形)的12年生红富士苹果,利用树冠分割法将树冠分割为0.5 m×0.5 m×0.5 m的分区,并对不同树形的各个分区进行生理生态指标的测定,探讨渭北南部富士苹果主要树形的生理生态效应。研究结果表明:在光照分布方面,低干开心形的适宜光区最大,占树冠总体积的74.39%,小冠疏层形的适宜光区为57.98%,自由纺锤形为50.21%,其无效光区接近40%;低干开心形的冠内UV-B辐射强度分布均匀,自由纺锤形冠内紫外辐射较弱,小冠疏层形上层紫外辐射过强。在温湿度和通风方面,三种树形的冠内温湿度变化趋势基本一致,自由纺锤形夜间冠内的温湿度都较高,低干开心形的树冠昼夜温差大。小冠疏层形冠内风速较高,低干开心形居中,自由纺锤形最小。三种树形的冠内CO2浓度差异不明显。在冠层结构方面,自由纺锤形春季留枝量164.8万/hm2条左右;小冠疏层形和低干开心形留枝量分别为140.1万条/hm2左右和130.3万条/hm2左右。小冠疏层形的外围光照条件好,树冠外围结果较多,自由纺锤形果实分布自下而上逐层减少,层间分布较均匀。低干开心形的光合作用较强;小冠疏层形光合作用为中等水平。自由纺锤形的叶片叶绿素含量整体水平较高。三种树形的叶面积系数,自由纺锤形〉小冠疏层形〉低干开心形。比叶重自下而上逐层升高,由内而外逐渐升高。在产量和品质方面,本研究发现:低干开心形产量23.962 kg/株,坐果率19.94%,果实品质较好,硬度大,可溶性固形物含量高,果实品质整齐度高。小冠疏层形果实品质稍差,但下部与上部果实整齐度较差。自由纺锤形的果实果个较小,产量少,品质指标单果重,果实硬度,果锈等都要劣于其他两个树形。果实同相对光照的多项式拟合我们可以看出,大部分苹果的品质与相对光照呈极显著正相关。单果重最佳光照取值为38.64%,硬度为67.08%,可溶性固形物为86.71%,着色为87.56%。树冠最佳光照取值范围40%～75%左右为宜。综合比较认为:三种树形中低干开心形和小冠疏层形的光照分布较合理,果实品质较好,适合推广,自由纺锤形的叶幕光照截获量较低,果实产量品质都较差,需要进行改造。本研究揭示了渭北地区三种树形对于生理生态指标的影响,为三种树形树体结构的评价提供科学依据,并为渭北南部地区富士苹果树形改造,修剪提供理论依据和技术指导。