不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 競， 李 磊， 王 銳， 周麗娜， 孫 權(quán)

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021； 2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院，寧夏銀川 750002)

寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)地勢平坦、干燥少雨、土地肥沃、光熱資源充足，擁有和世界釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)法國相近的自然氣候條件，被稱作“法國的波爾多”，是中國釀酒葡萄適宜生態(tài)區(qū)之一[1-3]。然而，賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)土壤多為風(fēng)沙土，礫石較多，保水、保肥性差，其水分的供應(yīng)能力與該產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄適應(yīng)生長發(fā)育對水分的需求規(guī)律不一致，這嚴(yán)重影響到了釀酒葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。

水分利用效率是反映植物光合與蒸騰之間關(guān)系的重要指標(biāo)[4]。一方面，寧夏回族自治區(qū)大部分釀酒葡萄園區(qū)補(bǔ)水方式仍采用大水漫灌，田間水分利用率僅為54%[5]；另一方面，隨著我國人口增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源出現(xiàn)了匱乏，人們所能利用的淡水資源正逐步減少，用于農(nóng)田灌溉的水已不足以供給農(nóng)作物生產(chǎn)，目前，賀蘭山東麓釀酒葡萄的種植面積有47萬hm2，而用于釀酒葡萄的灌溉量為1.2萬～1.8萬m3/hm2，水資源供給不足嚴(yán)重影響和制約了當(dāng)?shù)蒯劸破咸旬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6]。釀酒葡萄在生長發(fā)育期間，充足的水分對其營養(yǎng)生長和生殖生長極其重要，不但有利于促進(jìn)其新陳代謝，使其增產(chǎn)，同時還可以提升其品質(zhì)[7-8]。有研究表明，作物生育期進(jìn)行適度控水以給予不同的水分虧缺，對其本身生長發(fā)育影響不大，而在關(guān)鍵生育期進(jìn)行適當(dāng)水分脅迫，會加速光合產(chǎn)物從營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實現(xiàn)產(chǎn)量的增加[9-10]。葡萄從萌芽期開始耗水量逐漸增大，直至膨大期時達(dá)到最大，進(jìn)入成熟期時又緩慢減小，而適量的水分脅迫有助于果實品質(zhì)的改善，但在葡萄生長早期給予脅迫則可能會影響果皮延展性發(fā)育[11-12]。此外，實現(xiàn)定期控水，可降低果實硬度，營養(yǎng)物質(zhì)得到累積，有助于提升口感[13]。為提高賀蘭山東麓釀酒葡萄水分利用率，獲得高品質(zhì)、高產(chǎn)量葡萄，本試驗研究生育期水分虧缺對釀酒葡萄的光合特性、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，以期科學(xué)指導(dǎo)賀蘭山東麓釀酒葡萄生產(chǎn)中的水肥管理，為釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2016年在寧夏回族自治區(qū)永寧縣玉泉營釀酒葡萄栽培園區(qū)進(jìn)行，該園區(qū)位于38°16′12″N、106°3′59″E，海拔 1 119 m，屬溫帶大陸性半干旱氣候，有效積溫為1 500 ℃，年日照時數(shù)為2 800 h，平均日照時長為7.8～8.3 h；年降水量為200 mm，其中8、9月降水量分別僅有61.9、24.4 mm；年均蒸發(fā)量2 550 mm，晝夜溫差10～15 ℃，無霜期180 d；土壤質(zhì)地為沙土，容重為1.4 g/cm3，土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量較低；田間持水量為17%，凋萎系數(shù)為5%。

1.2 試驗材料

供試葡萄品種為4年生赤霞珠，南北行向定植，株行距為0.5 m×3.0 m，單籬架，獨(dú)立龍干形整形，灌溉方式為滴灌，施肥采用文丘里施肥器隨水施入。

1.3 試驗設(shè)計

試驗按照不同生育期設(shè)置不同水分虧缺即不同灌水間隔，灌溉定額為4 200 m3/hm2，春灌600 m3/hm2，冬灌 600 m3/hm2，僅在4月20日至8月20進(jìn)行灌水，共設(shè)8個處理(表1)，分別為：CK(對照)，大田常規(guī)水分管理，整個生育期灌水周期為8～10 d，單次灌水量為200～250 m3/hm2，灌水12～15次；T1，萌芽期灌水周期為6～8 d，單次灌水量為162～215 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水13～16次；T2，萌芽期灌水周期為10～12 d，單次灌水量為350～400 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水11～14次；T3，花期灌水周期為6～8 d，單次灌水量為162～215 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水13～16次；T4，花期灌水周期為10～12 d，單次灌水量為350～400 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水11～14次；T5，膨大期灌水周期為6～8 d，單次灌水量為162～215 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水13～16次；T6，膨大期灌水周期為10～12 d，單次灌水量為350～400 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水11～14次；T7，著色期灌水周期為6～8 d，單次灌水量為162～215 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水13～16次；T8，著色期灌水周期為10～12 d，單次灌水量為350～400 m3/hm2，其他生育期灌水周期為8～10 d，灌水量同CK，灌水11～14次。試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，進(jìn)行水肥一體化管理，施用滴灌肥720 kg/hm2，根據(jù)生育期需肥特征確定施肥時期，結(jié)合實際經(jīng)驗，滴肥8次，單次滴肥 90 kg/hm2。每個處理小區(qū)面積為240 m2，重復(fù)3次。

表1 試驗灌溉制度

注：灌溉周期僅設(shè)定在葡萄萌芽期、花期、膨大期和著色期，“+”表示各生長階段灌水周期。

1.4 測定內(nèi)容和方法

葡萄果實膨大期，測定葡萄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度，計算水分有效利用率。葡萄果實成熟期，每處理隨機(jī)選取20株葡萄果穗進(jìn)行稱量，計算其單株平均產(chǎn)量、總產(chǎn)量；每處理選擇生長勢相近、有代表性的葡萄10株，每株選取1穗葡萄，用卷尺測量穗長，每穗上、中、下部各取1粒果實，共計30粒，用游標(biāo)卡尺測量粒徑，用電子天平稱其單粒質(zhì)量，另每株上、中、下各取葡萄果穗1穗，每穗隨機(jī)采摘果實10粒，分別采用手持糖度計法、蒽酮比色法、3，5- 二硝基水楊酸比色法、NaOH滴定法[14]、福林-肖卡法、福林-丹寧斯法、pH示差法[15]測定可溶性固形物、還原糖、可溶性糖、可滴定酸、總酚、單寧、花色苷含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件整理試驗數(shù)據(jù)并作表，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，差異顯著性檢驗采用Duncan’s新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期水分虧缺對釀酒葡萄光合特性的影響

對釀酒葡萄葉片凈光合速率的影響主要集中在膨大期，故研究不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄葉片凈光合速率的影響只須分析其7月15—30日膨大期時的變化值。由表2可知，在釀酒葡萄膨大期，T1處理的葡萄葉片凈光合速率相對最高，為22.52 μmol/(m2·s)，比CK顯著高 5.86 μmol/(m2·s)(P<0.05)；T7處理的葡萄葉片蒸騰速率相對最大，為 8.36 mmol/(m2·s)，比CK顯著高 3.90 mmol/(m2·s)，T4處理的蒸騰速率相對最小，為 5.43 mmol/(m2·s)，水分有效利用效率相對較低；T2處理的葡萄葉片水分利用效率相對最低，為2.17 μmol/mmol，較CK顯著低0.57 μmol/mmol；T1處理的葡萄葉片水分有效利用率相對最高，為 2.92 μmol/mmol，顯著高于CK 0.18 μmol/mmol，說明適度水分脅迫可以使葡萄植株充分利用水分，減少過多水分損耗；T8處理的葡萄葉片氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度均最高，分別為401.52 mmol/(m2·s)、176.40 mg/kg，比CK顯著高 297.61 mmol/(m2·s)、56.15 mg/kg，這有利于釀酒葡萄葉片對CO2的吸收；T3處理的葡萄葉片胞間CO2濃度為 89.91 mg/kg，顯著低于CK，但其氣孔導(dǎo)度大于CK，可能是因為灌水間隔較短，影響了葉片對CO2的吸收。

2.2 生育期水分虧缺對釀酒葡萄產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，萌芽期、膨大期進(jìn)行水分虧缺處理(T1、T2、T5、T6處理)對單粒質(zhì)量的影響與CK相比差異不顯著，而花期進(jìn)行水分虧缺(T3、T4處理)則使果實單粒質(zhì)量顯著降低(P<0.05)，灌水間隔6～8 d(T3處理)、10～12 d(T4處理)分別較CK降低0.20、0.21 g；與CK相比，著色期增大灌水間隔進(jìn)行水分虧缺處理可明顯增加果實單粒質(zhì)量、粒徑，尤其是灌水間隔為6～8 d(T7處理)，其果實單粒質(zhì)量、粒徑相對最大，分別為2.02 g、14.31 mm；萌芽期、花期、膨大期對葡萄植株增大灌水間隔進(jìn)行水分虧缺處理，其果實粒徑較CK有明顯降低，對穗長的影響較為明顯；T3、T4、T7處理的葡萄果穗顯著長于CK，T5、T6、T8處理的葡萄果穗短于CK，但與CK相比差異不顯著(P>0.05)，說明花期、著色期對灌水時間適度控制有助于穗長的增大；與CK相比，著色期進(jìn)行水分虧缺處理(T7、T8處理)可顯著增加葡萄單株產(chǎn)量、產(chǎn)量，T7、T8處理分別較CK增產(chǎn)18.78%、11.27%，而其他處理均較CK有明顯降低。

2.3 生育期水分虧缺對釀酒葡萄生育期品質(zhì)的影響

由表4可知，水分虧缺處理對釀酒葡萄果實品質(zhì)有著明顯影響；萌芽期、膨大期增大灌水間隔可顯著增加葡萄果實的可溶性固形物含量，著色期增大灌水間隔可使可溶性固形物含量有顯著降低；著色期灌水間隔6～8 d(T7處理)時，葡萄可溶性固形物含量相對最高，為24.31%，膨大期、著色期灌水間隔10～12 d(T6、T8處理)時次之，葡萄可溶性固形物含量為24.05%，均顯著高于CK(P<0.05)；萌芽期、膨大期、著色期增大灌水間隔可顯著降低葡萄果實的可滴定酸含量，其中萌芽期灌水間隔10～12 d(T2處理)、膨大期灌水間隔6～8 d(T5處理)的果實可滴定酸含量相對最小，為0.59%，顯著低于CK處理；萌芽期、膨大期、著色期增大灌水間隔可顯著降低果實的可溶性糖含量，花期進(jìn)行水分虧缺處理對果實可溶性糖含量影響差異不顯著；膨大期灌水間隔周期10～12 d(T6處理)、著色期灌水間隔周期6～8 d(T7處理)有助于提高葡萄可溶性固形物含量，增加可溶性糖、總酚、花色苷的積累；花期、膨大期增加灌水間隔周期，可增大葡萄果實單寧含量，萌芽期、著色期增大灌水間隔周期可明顯降低果實單寧含量，萌芽期灌水間隔6～8 d(處理T1)的果實單寧含量相對最高，為23.29 mg/g，顯著高于CK處理；花期增大灌水間隔可顯著增加果實總酚含量，但與CK相比差異不顯著；膨大期灌水間隔6～8 d處理(T5處理)的果實總酚含量相對最高，為16.68 mg/g，顯著高于CK，著色期灌水間隔6～8 d也有利于總酚含量的積累；萌芽期、花期、膨大期增大灌水間隔對花色苷影響不顯著，著色期增大灌水間隔可顯著增加果實花色苷含量，達(dá)到7.00 mg/g，比CK增加25.0%。

表2 不同生育期水分虧缺對膨大期釀酒葡萄葉片光合特性的影響

表3 不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄生育期生長指標(biāo)與產(chǎn)量的影響

表4 不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

水分是植物進(jìn)行光合作用的最重要原料之一，當(dāng)不能及時供給時會抑制植物光合作用的進(jìn)行，尤其是在增大灌水間隔的條件下，植物光合作用會顯著下降，影響正常生理過程的進(jìn)行[16]。本研究結(jié)果表明，當(dāng)灌水間隔為10～12 d時，釀酒葡萄凈光合速率較灌水間隔6～8 d受到抑制、蒸騰速率減緩，水分利用率較低，不利于植株蒸騰作用的進(jìn)行，這可能是因為當(dāng)天氣較熱時，植物缺水，氣孔關(guān)閉，葉片凈光合速率急劇下降[17]，從而抑制光合作用的進(jìn)行；在灌水間隔為6～8 d時，釀酒葡萄的耐旱能力上升，其水分利用效率提高，這與鄒原東等的研究結(jié)果[18-19]基本一致。

影響釀酒葡萄品質(zhì)的因素有很多，如土壤性狀、氣象因素、灌水多少、灌水間隔[20-23]等，其中灌水間隔對釀酒葡萄品質(zhì)的好壞起著至關(guān)重要的作用，不同生育時期進(jìn)行水分虧缺處理可明顯改善釀酒葡萄的果實品質(zhì)。釀酒葡萄中含糖量、酚類物質(zhì)的量是衡量釀酒葡萄品質(zhì)的重要指標(biāo)。鄧浩亮等研究表明，膨大期增大灌水間隔會降低釀酒葡萄還原糖、單寧、總酚含量，著色期進(jìn)行水分虧缺可促進(jìn)釀酒葡萄花青苷和還原糖的積累，分別提高2.7%、6.6%[24]。本試驗結(jié)果表明，膨大期、花期、著色期進(jìn)行水分虧缺可不同程度增加可溶性固形物、還原性糖、總酚含量，尤其在膨大期進(jìn)行中度調(diào)虧表現(xiàn)更加明顯，這與王開榮等的研究結(jié)論[25]相近。可溶性糖是植物體內(nèi)一種重要的具有滲透調(diào)節(jié)功能的小分子多醇類化合物。本試驗中灌水間隔為6～8 d時，可溶性糖含量均高于對照處理，但灌水間隔為10～12 d時，可溶性糖含量較灌水間隔為 6～8 d 時下降，這與蔡昆爭等的研究結(jié)論[26]吻合。生育期水分虧缺對釀酒葡萄的產(chǎn)量及果粒質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響[27]。試驗結(jié)果表明，生育時期灌水間隔不同對釀酒葡萄產(chǎn)量及果粒大小有明顯差異，這與Loveys等的研究結(jié)果[28]相似。

總之，對于寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓釀酒葡萄赤霞珠而言，著色期灌水間隔為6～8 d時可有利于提升釀酒葡萄的品質(zhì)，糖酸比、單寧含量分別為22.3、21.22 mg/g，為一個較適合的值，產(chǎn)量為12 048.60 kg/hm2，相對最高，水分利用率也較好。因此，著色期灌水間隔為6～8 d、單次灌水量為162～215 m3/hm2可作為賀蘭山東麓釀酒葡萄水分虧缺處理較為合理的一個方案。