夏季修剪對(duì)巨玫瑰葡萄果實(shí)品質(zhì)及6種芳香化合物的影響

商佳胤，李 凱，王超霞，孫建軍，集 賢，王 丹，蘇 宏，張曉磊，田淑芬

(1.天津市設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所，天津 301700； 2.天津市林業(yè)果樹研究所，天津 300384)

近幾年，我國葡萄產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，到2016年種植面積已達(dá)81.0萬hm2，產(chǎn)量達(dá)到1 374.5萬t，鮮食葡萄種植面積和產(chǎn)量均位居世界首位。我國葡萄產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，勞動(dòng)力緊缺的問題卻日益凸顯，葡萄園用工成本逐漸成為葡萄經(jīng)營者主要的成本投入，已占全年總投資的50%以上。傳統(tǒng)夏季修剪費(fèi)工費(fèi)時(shí)，因此，優(yōu)化葡萄夏季修剪方法，提高勞動(dòng)效率，對(duì)降低葡萄園成本投入，提高葡萄果實(shí)品質(zhì)有重要的意義。夏季修剪是調(diào)節(jié)葡萄樹體營養(yǎng)生長與生殖生長的重要環(huán)節(jié)，研究表明，規(guī)范的架型、科學(xué)的修剪技術(shù)以及合理的葉幕型可以顯著提高勞動(dòng)效率，降低管理成本[1]，提高果實(shí)品質(zhì)[2]，影響花芽分化[3]，提高果實(shí)花色苷總量，改善葡萄酒中酚類物質(zhì)積累[4]，以及影響葉幕光照微區(qū)氣候和水分[5]。改變傳統(tǒng)的、不規(guī)范的葡萄夏季修剪方式，探索夏季修剪與果實(shí)發(fā)育和品質(zhì)之間的平衡關(guān)系，是生產(chǎn)上需要解決的重要課題。本研究設(shè)置了3種不同的夏季修剪方法，通過對(duì)比這3種修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)生長、品質(zhì)以及典型的6種醇醛類化合物含量的影響，探索其作用機(jī)理，旨在優(yōu)化葡萄園夏季修剪方法，為實(shí)現(xiàn)葡萄園的高效管理提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年4月至8月在天津市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基地進(jìn)行，供試品種為3年生巨玫瑰葡萄，采用日光溫室種植、根域限制栽培模式，定植株行距為2.0 m×2.2 m，樹形為有干雙臂水平棚架，結(jié)果新梢間距為20 cm，每個(gè)新梢上留果1穗，每株留18穗果，于5月中旬疏穗，每個(gè)果穗留果粒80～90個(gè)，成熟時(shí)單穗質(zhì)量為500～600 g。試驗(yàn)材料全年采用常規(guī)管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)的夏季修剪采用新梢“三段式”修剪法，設(shè)3個(gè)處理：處理A，第一段4葉(花序以下新梢，副梢抹除)+第二段8葉(花序以上新梢4葉摘心，保留副梢1葉)+第三段8葉(摘心以上新梢4葉摘心，保留副梢1葉)；處理B，第一段4葉(花序以下新梢，副梢抹除)+第二段12葉(花序以上新梢4葉摘心，保留副梢2葉)+第三段4葉(摘心以上新梢4葉摘心，副梢抹除)；處理C，第一段4葉(花序以下新梢，副梢抹除)+第二段4葉(花序以上新梢4葉摘心，副梢抹除)+第三段12葉(摘心以上新梢4葉摘心，保留副梢2葉)，最終葉果比均保持在20∶1。自4月初開始修剪處理，至8月初止，每周進(jìn)行1次修剪處理，共18次。每個(gè)處理3株樹，每株樹保留18個(gè)結(jié)果新梢，共54個(gè)結(jié)果新梢、54個(gè)果穗。試驗(yàn)過程中，每2周采樣1次，分別在每個(gè)處理的3株樹上進(jìn)行采樣，每株采2個(gè)果穗，共6個(gè)果穗，每2個(gè)果穗為1個(gè)重復(fù)，共3次重復(fù)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 果粒質(zhì)量和體積的測定

每個(gè)果穗分別從上、中、下部各取3粒果實(shí)，共計(jì)9粒果實(shí)，每個(gè)處理取54粒，用萬分之一天平稱取質(zhì)量，計(jì)算其平均值；用排水法測量果粒體積，計(jì)算平均值。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)的測定

每個(gè)果穗分別從上、中、下部各取 3粒果實(shí)，共計(jì)9粒果實(shí)，每個(gè)處理取54粒，采用手持糖量計(jì)法[6]測定可溶性固形物；采用福林-肖卡法[7]測定葡萄果皮中的原花青素；采用比色法[8]測定葡萄果皮中的類黃酮；采用Folin-Ciocalteu比色法[9]測定葡萄果皮中的總酚。

1.3.3 果實(shí)分析化合物含量的測定

測定方法參照李凱等[10]的方法。每個(gè)果穗分別從上、中、下部各取3粒果實(shí)，共計(jì)9粒果實(shí)，每個(gè)處理取54粒，每18粒為1個(gè)重復(fù)，使用電動(dòng)打汁機(jī)打碎果粒，吸取8 mL放入樣品瓶中，加入NaCl待測。己醛、2-己烯醛、1-己醇、2-己烯-1-醇、里那醇、橙花醇的標(biāo)準(zhǔn)樣品購自Sigma-Aldrich公司；使用氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀測定樣品，儀器配置為：5977A-7890B GC-MS聯(lián)用儀、CTC自動(dòng)進(jìn)樣裝置(Agilent，美國)；萃取頭：50/30 μm DVB/CAR/PDMS型極性(Supelco，美國)；色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS 24.0進(jìn)行單因素的方差分析，使用T-best法進(jìn)行顯著性分析，使用典型相關(guān)性法進(jìn)行相關(guān)性分析；使用Excel 2007進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏季修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)單粒質(zhì)量和單粒體積的影響

由圖1-a可以看出，隨著巨玫瑰葡萄植株生長，不同處理的單粒質(zhì)量逐漸增加。在不同生長期測定中，處理C的單粒質(zhì)量均顯著低于處理A和B。在最后一次測定時(shí)，處理A和B的單粒質(zhì)量分別為9.52和9.45 g，二者無顯著差異，但均顯著高于處理C的8.09 g。由圖1-b可以看出，與果實(shí)單粒質(zhì)量的變化趨勢基本一致，生長期果實(shí)的單粒體積也呈逐漸上升的趨勢，處理C的單粒體積顯著小于處理A和B；在最后一次測定時(shí)，處理B的單粒體積最大，為9.80 cm3，顯著高于處理A和C的9.20和8.20 cm3。

圖1 修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)單粒質(zhì)量和單粒體積的影響

2.2 修剪方法對(duì)葡萄可溶性固形物含量的影響

圖2結(jié)果顯示，隨著巨玫瑰葡萄果實(shí)發(fā)育，可溶性固形物含量呈上升趨勢。在花后8周時(shí)，各處理的可溶性固形物含量差異不顯著；在花后10～16周，處理A和B的果實(shí)可溶性固形物含量均顯著高于處理C；花后16周，3個(gè)修剪方法處理的可溶性固形物含量分別為20.1%、20.8%和19.1%，各處理間均呈現(xiàn)顯著差異，其中處理B效果最佳，較處理C提高了1.7百分點(diǎn)。

2.3 修剪方法對(duì)葡萄果皮原花青素含量的影響

隨著巨玫瑰葡萄植株生長，果皮原花青素含量呈上升趨勢(圖3-a)。在花后8～12周，各處理的果皮原花青素的含量差異不顯著。在花后14周，處理C的果皮原花青素含量(16.32 mg·g-1)顯著高于處理A(13.26 mg·g-1)和B(12.42 mg·g-1)，分別提高了23.1%和31.4%；花后16周采樣，3個(gè)處理之間無顯著差異。

2.4 修剪方法對(duì)葡萄果皮類黃酮含量的影響

圖3-b說明，不同修剪處理的巨玫瑰葡萄果皮類黃酮含量的變化趨勢不同，其中處理A的果皮類黃酮呈緩慢的下降趨勢，而處理B和C的果皮類黃酮含量呈先升高后降低的趨勢，在花后12周達(dá)到最高，分別為0.394 6和0.297 4 mg·g-1，此時(shí)3個(gè)處理均存在顯著差異，處理B較處理C和處理A的類黃酮含量分別提高了32.69%和134.99%；花后16周時(shí)，3個(gè)處理間的果皮類黃酮仍存在顯著差異，且處理B的類黃酮含量較處理C和處理A分別提高了43.24%和118.85%。

圖2 修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)可溶性固形物含量的影響

圖3 修剪方法對(duì)葡萄果皮原花青素(a)、類黃酮(b)和總酚(c)含量的影響

2.5 修剪方法對(duì)葡萄果皮總酚含量的影響

不同處理的果皮總酚含量花后12周前呈現(xiàn)不同的變化。處理A的果皮總酚含量略有下降后又上升恢復(fù)至8周水平；處理B的果皮總酚含量呈緩慢上升，在花后2周達(dá)到最高水平；處理C的變化趨勢不大。此后，各處理的果皮總酚含量開始下降，并在花后16周達(dá)到最低水平(圖3-c)。處理B在花后12、14、16周檢測時(shí)的果皮總酚含量均顯著高于處理A和C，而處理A和C之間的差異不顯著；在花后16周時(shí)，處理B的果皮總酚含量為11.69 mg·g-1，較處理A和C分別提高了37.01%和29.65%。

2.6 修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)6種主要芳香化合物含量的影響

采用GC-MS檢測葡萄果實(shí)中2種C6醛、C6醇和萜醇物質(zhì)的含量，其中C6化合物被認(rèn)為是葡萄果實(shí)中重要的芳香物質(zhì)，而萜醇類化合物則對(duì)玫瑰香型葡萄的風(fēng)味有著重要的影響。由圖4-a可以看出，己醛在果實(shí)中的含量隨著果實(shí)成熟而逐漸下降，最初3個(gè)處理的己醛含量分別為0.203 2、0.205 5和0.191 7 μg·mL-1。此后，處理C的己醛含量呈快速下降的趨勢，其下降趨勢顯著高于處理A和B。在花后12和14周時(shí)，處理A和B的己醛含量均顯著高于處理C；在花后16周時(shí)，處理B的己醛含量較低，為0.048 4 μg·mL-1，顯著低于其他2個(gè)處理的0.070 8 μg·mL-1和0.064 8 μg·mL-1。

由圖4-b可以看出，2-己烯醛在花后8和10周檢測中，各處理的含量變化不大或略有上升，隨后開始顯著下降，并均在花后16周降到最低，其中，處理A和C的含量分別為0.134 3 μg·mL-1和0.152 7 μg·mL-1，顯著高于處理B的0.016 8 μg·mL-1。

由圖4-c可以看出，1-己醇的含量總體呈上升的趨勢。其中，在最初檢測時(shí)，3個(gè)處理均在最低的水平，且差異不顯著；隨著果實(shí)成熟，1-己醇逐漸上升，并均在花后16周時(shí)，含量達(dá)到最大，分別為0.186 5、0.234 0和0.156 7 μg·mL-1，其中處理B的含量要顯著高于處理A和C。

由圖4-d可以看出，2-己烯-1-醇呈先下降后上升的趨勢。3個(gè)處理在花后8周檢測中的2-己烯-1-醇的含量最高，分別為0.081 9、0.079 4和0.063 5 μg·mL-1，然后呈快速下降的趨勢，并在花后12周達(dá)到最低，分別為0.020 6、0.019 6和0.014 8 μg·mL-1；此后快速升高，并在花后16周達(dá)到較高水平。此時(shí)，處理B的2-己烯-1-醇含量為0.068 0 μg·mL-1，顯著高于處理A和C，較這兩個(gè)處理分別提高了21.93%和11.34%。

由圖4-e可以看出，各處理果實(shí)中橙花醇的含量在花后12周前均處于相對(duì)較低的水平，此后快速上升，并在花后16周達(dá)到最高，分別為0.047 4、0.056 6和0.046 0 μg·mL-1，此時(shí)果實(shí)中的橙花醇含量分別是各處理最低值的2.67、2.29和4.34倍。其中，處理C的橙花醇含量增長速率最高，而處理B在果實(shí)成熟時(shí)的橙花醇含量最高。由此可見，隨著果實(shí)成熟度增加，橙花醇含量增長非常顯著。

圖4 修剪方法對(duì)葡萄果實(shí)6種芳香化合物含量的影響

由圖4-f可以看出，各處理果實(shí)中里那醇的含量在花后12周前均處于相對(duì)較低的水平，此后快速上升，并在花后16周達(dá)到最高，分別為0.355 2、0.757 5和0.656 9 μg·mL-1，處理B的含量最高；與果實(shí)中里那醇含量最低時(shí)(花后8周)相比，此時(shí)果實(shí)中的里那醇含量分別是最低值的110.34、271.76和218.58倍。由此可見，與果實(shí)中的橙花醇含量相似，隨著果實(shí)成熟度增加，里那醇含量顯著增加，且增加的幅度要高于橙花醇。

2.7 各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)12個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果見表1，果實(shí)單粒質(zhì)量、單粒體積、可溶性固形物含量、原花青素4項(xiàng)指標(biāo)的兩兩之間均呈顯著或極顯著相關(guān)性；這4項(xiàng)指標(biāo)與果實(shí)中的1-己醇、橙花醇和里那醇含量也均呈顯著的相關(guān)性。果皮類黃酮?jiǎng)t與單粒質(zhì)量等4個(gè)指標(biāo)均無顯著的相關(guān)性。果皮總酚與單粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，與單粒體積、可溶性固形物含量、原花青素單粒體積、可溶性固形物含量、原花青素以及1-己醇、橙花醇、里那醇均呈顯著負(fù)相關(guān)。1-己醇、橙花醇、里那醇與2-己烯醛、己醛、2-己烯-1-醇之間呈比較明顯的顯著負(fù)相關(guān)或負(fù)相關(guān)。

3 討論

夏季修剪是果樹生產(chǎn)中的重要農(nóng)藝措施，葡萄的夏季修剪量更大，需要投入大量人工。從巨玫瑰葡萄果實(shí)個(gè)體發(fā)育來看，不同夏季修剪處理的果實(shí)質(zhì)量和體積隨著植株生長而逐漸增加，但是處理C的增長速度要顯著低于處理A和B的增長速率；果實(shí)成熟時(shí)，處理B的單體體積最大，要顯著高于處理A和C。從試驗(yàn)處理來看，處理A、B和C的第一段的留葉量均為4片，沒有差異；第二段和第三段的留葉量分別為8、12、4和8、4、12，有明顯的差異；試驗(yàn)結(jié)果表明，在果實(shí)生長發(fā)育的前期和中期留葉片較多而后期留葉片較少的處理A和B，其果實(shí)的單粒質(zhì)量和體積要顯著高于前期和中期留葉片少而后期留葉片多的處理C。

果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)主要包括果實(shí)的風(fēng)味、營養(yǎng)成分及質(zhì)地特性等[11]。葡萄新梢生長特別旺盛，夏剪用工量大，如果新梢修剪管理跟不上，會(huì)造成樹體徒長嚴(yán)重，進(jìn)而影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的提高；如果新梢修剪次數(shù)過多，不僅用工量大，而且會(huì)造成植株生長所需有機(jī)養(yǎng)分增加，與果實(shí)發(fā)育所需養(yǎng)分形成競爭，從而造成果實(shí)品質(zhì)降低的后果[12]。糖代謝屬于初生代謝，而酚類物質(zhì)的生物合成為次生代謝，花色素是一種活性較高的酚類物質(zhì)，它在細(xì)胞內(nèi)與葡萄糖或其他糖結(jié)合形成各種花色素的糖苷[13-14]，因此，糖含量在一定程度上與花色苷的形成有關(guān)。不同的修剪方法對(duì)于葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量有一定的影響，由于在果實(shí)可溶性固形物含量積累的過程中，通過夏季修剪形成的3個(gè)處理在葉果比有一定差異，雖然最終每個(gè)處理的葉果比均為20∶1，但是在果實(shí)發(fā)育過程中的葉果比的不同仍然影響了果實(shí)的品質(zhì)。在對(duì)葡萄果實(shí)的可溶性固形物，果皮原花青素、類黃酮和總酚等品質(zhì)指標(biāo)的檢測中發(fā)現(xiàn)，處理B的果實(shí)可溶性固形物含量、果皮類黃酮和總酚的含量均顯著高于另2個(gè)處理，同時(shí)對(duì)3個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)與可溶性固形物含量進(jìn)行的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，果實(shí)可溶性固形物與果皮原花青素呈極顯著正相關(guān)性，與果皮類黃酮無相關(guān)性，與果皮總酚則呈顯著負(fù)相關(guān)性。

表1 相關(guān)性分析

Table1Correlation analysis

指標(biāo)Index單粒質(zhì)量Berryweigh單粒體積Berryvolume可溶性固形物TotalSolubleSolid原花青素Procyanidine類黃酮Flavonoids總酚TotalPhenols2-己烯醛2-Hexenal己醛Hexanal1-己醇1-Hexanol2-己烯-1-醇2-Hexen-1-ol橙花醇Nerol里那醇Linalool單粒質(zhì)量1.000Berryweigh單粒體積0.974??1.000Berryvlume可溶性固形物0.913??0.926??1.000TotalSolubleSolid果皮原花青素0.876??0.888??0.965??1.000Procyanidine果皮類黃酮-0.010-0.0170.0080.1101.000Flavonoids果皮總酚-0.411-0.481?-0.554?-0.488?0.563??1.000Totalphenols2-己烯醛-0.723??-0.792??-0.814??-0.842??-0.1370.555?1.0002-Hexenal己醛Hexanal-0.635??-0.691??-0.835??-0.882??-0.0440.548?0.814??1.0001-己醇1-Hex-anol0.793??0.863??0.834??0.809??-0.098-0.641??-0.753??-0.678??1.0002-己烯-1-醇-0.42-0.283-0.332-0.323-0.239-0.2090.1680.1750.1231.0002-Hexen-1-ol橙花醇Nerol0.585??0.664??0.681??0.699??0.073-0.607??-0.704??-0.608??0.871??0.2871.000里那醇Linalool0.669??0.763??0.803??0.798??0.047-0.704??-0.859??-0.757??0.780??-0.0290.736??1.000

*，**分別表示相關(guān)性達(dá)顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)水平。

*， ** indicated the significant at the level of 0.05， 0.01.

葡萄果實(shí)中的醛、酯、醇等物質(zhì)主要為脂肪族代謝路徑的中間產(chǎn)物。C6醇醛在葡萄整個(gè)發(fā)育期內(nèi)都可以被檢測到。但是與前人[15-16]的研究中2-己烯醇、己醇在幼果發(fā)育期較低，進(jìn)入轉(zhuǎn)色期后含量增加，成熟期有所減少有一定差異，本研究中，2種C6醇在果實(shí)成熟時(shí)有一定的升高。前人的研究中[15-16]，2-己烯醛、己醛的含量在幼果發(fā)育期有所減少，轉(zhuǎn)色期后迅速增加，成熟期后又有所減少，呈現(xiàn)波動(dòng)變化，這2種C6醛的含量基本呈下降的趨勢。里那醇、橙花醇被認(rèn)為是玫瑰香葡萄品種中主要的單萜成分[17-19]。Fenoll等[20]研究了玫瑰香葡萄果實(shí)發(fā)育過程中游離和糖苷結(jié)合態(tài)單萜化合物種類和含量的變化，通過計(jì)算香氣貢獻(xiàn)值，里那醇對(duì)玫瑰香葡萄果實(shí)香氣的貢獻(xiàn)最大。里那醇具有玫瑰花香、果香，轉(zhuǎn)色期后含量持續(xù)上升[21-22]。轉(zhuǎn)入成熟期后，里那醇、萜品醇合成路徑仍活躍，GPPS表達(dá)量持續(xù)上調(diào)，LIS、Vvter表達(dá)活躍[17，23]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果實(shí)中的橙花醇和里那醇在成熟度較低的時(shí)期，其含量很低，隨著果實(shí)的成熟度提高，2種萜烯醇的含量呈幾倍甚至幾百倍的幅度增加。處理B的6種醇醛類化合物含量在果實(shí)成熟時(shí)均高于其他2個(gè)處理。通過果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，1-己醇、橙花醇和里那醇這3種芳香化合物與果實(shí)單粒質(zhì)量、單粒體積、可溶性固形物含量、原花青素等葡萄成熟指標(biāo)呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，而這3種芳香化合物含量也正是具有玫瑰香味的巨玫瑰葡萄果實(shí)成熟風(fēng)味的重要指標(biāo)之一。由此可見，在果實(shí)生長發(fā)育前，留取較多的葉片，有利于果實(shí)前期可溶性固形物的積累，從而進(jìn)一步促進(jìn)果實(shí)成熟后期次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累。