設施栽培對藍莓光合作用與果實品質的影響

古咸彬，郭書艷，黃武權，倪鑫太，謝鳴，張慧琴*

(1.浙江省農業(yè)科學院 園藝研究所，浙江 杭州 310021； 2.紹興市上虞區(qū)農業(yè)農村局，浙江 紹興 312300；3.紹興市上虞區(qū)鑫和生態(tài)農業(yè)綜合開發(fā)有限公司，浙江 紹興 312300)

藍莓(VacciniumcorymbosumL.)又名越橘，是杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬(Vacciniumspp.)常綠或落葉灌木植物，主要分為北高叢、南高叢、兔眼、半高叢品種群[1]。藍莓含有豐富的抗氧化成分，具有較好的抗癌作用，有助于提高免疫力，保護視力，在食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)廣受青睞，被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ母邫n水果[2-3]。截至2017年中國的藍莓栽培面積達5.59萬hm2，總產量達15.43萬t[4]。

設施栽培是現代農業(yè)生產中重要的栽培模式，已廣泛應用于果樹生產。設施栽培可調控環(huán)境因子，減少病蟲害發(fā)生率，在高溫多雨的江浙地區(qū)，能顯著提高果實品質，增加商品果率[5]。北方地區(qū)的設施栽培發(fā)展較早，在山東、遼寧等地已有一定規(guī)模[6-8]。隨著藍莓產業(yè)的高速發(fā)展，設施栽培也逐漸應用到藍莓生產中。光合作用是綠色植物生長發(fā)育的基礎，但對環(huán)境條件敏感。相較于露地栽培，設施栽培的光溫環(huán)境有所差異，對光合作用有一定影響。藍莓適宜的溫度為15～28 ℃，最適溫度為20 ℃，高于30 ℃或低于15 ℃，光合速率和呼吸強度會迅速下降[9]。設施栽培模式下藍莓光合作用相關的研究較少。陳彥君等[10]的研究表明，高度遮陰會影響葉片光合作用，在光熱條件較好的春夏季，進行80%光照的遮陰處理，能提高露天栽培兔眼藍莓的光合作用。魏海蓉等[11]研究表明，溫度是影響藍莓光合作用的主要因子，28 ℃以上會顯著抑制凈光合速率。本研究以2個南高叢藍莓品種綠寶石和珠寶為材料，測定植株的光合作用和環(huán)境因子，探討設施和露地栽培條件下藍莓光合能力的差異，以及設施栽培對藍莓果實品質的影響，旨在為設施栽培模式的應用和推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2018年5—8月開展試驗，設施栽培使用連棟避雨棚，露地栽培園緊鄰設施避雨棚。以3年生南高叢藍莓品種綠寶石和珠寶為材料，選擇設施和露地栽培下長勢基本一致的健康植株各6株。2018年5月11日上午，選擇成熟、健康、水平開展、顏色和大小基本一致的葉片，并進行標記。使用LI-6400XT便攜式光合儀(美國)測定相關光合指標的日變化曲線，測定時刻為7：00、9：00、11：00、13：00、15：00、17：00，測定指標包括凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、光合有效輻射、葉溫等。使用RC-4HA便攜式溫濕度計記錄棚內和露地的溫濕度變化情況，從7：00至17：00，每小時記錄1次。

取果實各20個，稱量單果重。用數顯游標卡尺測量果實縱徑和橫徑，計算果形指數，果形指數=縱徑/橫徑。擠取藍莓果汁，用ATAGO PAL-1數顯糖度計測定可溶性固形物含量。使用pH示差法測定藍莓的花色苷含量。

1.2 數據處理

利用Excel對原始數據進行處理，用GraphPad Prism 6作圖，SPSS 17.0軟件進行差異顯著性分析，Duncan法多重比較，以P=0.05作為檢驗閾值，下文以小寫字母表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 設施栽培對溫濕度的影響

由圖1可以看出，設施大棚內溫度升高較快，且12：00到13：00溫度顯著高于露地環(huán)境。13：00設施大棚內溫度最高，達到42.4 ℃，此時露地溫度為39.1 ℃。隨著時間的推移，設施和露地環(huán)境的溫度逐漸下降，在統(tǒng)計終點17：00設施大棚內溫度為35.2 ℃，露地為33.4 ℃，該日露地平均溫度為33.3 ℃，設施大棚內平均溫度為34.2 ℃。由此可見，設施大棚內溫度均高于露地，設施增溫效果明顯。由濕度日變化曲線可以看出，隨著太陽的升起，設施大棚內外濕度逐漸下降，均在13：00達到最低點，25%左右，此后濕度逐漸上升，17：00露地濕度稍高于設施大棚內。

圖1 露地和設施栽培條件下溫濕度變化情況

2.2 栽培條件對藍莓光合作用的影響

圖2中為凈光合速率日變化曲線，一天時間里，不同栽培模式下不同品種的凈光合速率均呈先上升后下降然后再上升再逐漸下降的趨勢，呈現雙峰模式；在第2峰值時，同一品種在露地栽培的藍莓凈光合速率較高，設施栽培的凈光合速率較低，其他時刻不同栽培模式差異不明顯。總體而言，設施栽培對藍莓凈光合速率無顯著影響。氣孔導度的日變化曲線與凈光合速率相近，呈現雙峰模式，不同栽培模式下綠寶石氣孔導度均高于珠寶，而且設施栽培條件下氣孔導度高于露地栽培。胞間CO2濃度有上升趨勢，到7：00達到峰值，隨后逐漸下降，然后在13：00達到第2個峰值，隨后逐漸下降，整體呈波動狀態(tài)。綠寶石的蒸騰作用整體較珠寶高，并且設施栽培條件下綠寶石的平均蒸騰速率高于露地栽培；珠寶在2種栽培模式下蒸騰速率無明顯差異。光合有效輻射從7：00開始逐漸升高，11：00達到最大，隨后逐漸下降，17：00降到最低值；露地栽培條件下綠寶石植株在各個時間點的光合有效輻射均高于設施栽培；珠寶的光合有效輻射差異不明顯，僅11：00、15：00露地高于設施栽培。藍莓葉片的溫度從早上逐漸上升，11：00達到最大值，隨后逐漸下降，設施大棚內11：00—15：00葉溫較露地低，說明設施大棚可以降低藍莓葉片溫度。

2.3 不同栽培模式下藍莓果實性狀的差異

由圖3中可以看出，設施栽培條件下綠寶石的平均單果重最大，達到2.86 g，顯著大于露地栽培。設施栽培的珠寶平均單果重較綠寶石小，為2.33 g，設施栽培的珠寶單果重顯著大于露地栽培。由此可見，該地區(qū)設施栽培能提高藍莓果實單果重。設施栽培下的珠寶果形指數為0.81，更接近1，果形較端正，露地栽培時果形指數顯著下降；設施和露地栽培的綠寶石果形指數基本一致，無顯著差異。露地栽培的珠寶可溶性固形物含量最高，達到12.5%，設施栽培下珠寶可溶性固形物含量顯著下降，僅為10.8%；綠寶石在不同栽培模式下可溶性固形物含量無明顯差異。設施栽培條件下，綠寶石花色苷含量為2.64 mg·g-1，顯著高于露地種植；設施栽培的珠寶花色苷含量為1.67 mg·g-1，顯著高于露地栽培；整體上，綠寶石果實的花色苷含量高于珠寶。

3 小結與討論

由于環(huán)境因子變化較大，在果樹栽培生產中，設施避雨栽培應用越來越廣泛。南高叢藍莓喜歡濕潤、溫暖的氣候條件，設施栽培模式能有效改善藍莓生長小環(huán)境，降低病菌侵染與傳播概率，明顯提高果實品質和產量[12]。光合作用是植物生長發(fā)育的生理基礎，光合產物的積累顯著影響植株抗逆性、產量和果實品質。本研究中，設施栽培可以提高環(huán)境溫度，日均溫度比露地栽培高0.9 ℃，設施和露地栽培的濕度無差異，設施栽培的濕度維持在常規(guī)水平，該結果與許文天等[13]對設施栽培杧果的研究結果一致，設施栽培改善了生長小環(huán)境，有益于果實生長發(fā)育。

圖2 栽培模式對不同品種藍莓光合作用的影響

圖3 不同栽培模式下藍莓果實指標分析

光合作用受環(huán)境因子影響，且有周期性變化，光合作用日變化曲線能直觀反應植物光合能力，許多植物的光合日變化曲線呈雙峰趨勢，存在光合“午休”現象。本研究中2個藍莓品種在露地和設施栽培中都存在該現象。光合午休主要由氣孔或非氣孔因素導致[14-15]，由結果可以看出，氣孔導度和胞間CO2濃度的日變化曲線和凈光合速率曲線相似，均存在先上升后下降再上升再下降的雙峰模式，3種呈現正相關性，由此說明，南高叢藍莓的光合午休主要受氣孔限制因素影響。此外，中午設施大棚內溫度較高，光合有效輻射最大，葉片溫度較高，持續(xù)高溫強光，促進藍莓葉片蒸騰速率的增加，對水分代謝有一定影響，高溫也使得參與光合作用的酶活性受抑制，抑制了光合作用，也促進了“午休”現象的產生。另一方面，對比2個品種在露地和設施條件下的光合指標發(fā)現，設施栽培對光合速率無顯著影響，光合產物的生成得到了保證，有利于果實品質和產量的提升。

果實品質是最重要的商品特性，研究表明，設施栽培能降低病害發(fā)生率，南方地區(qū)借助設施栽培可提高果實產量和品質[16-17]。劉夢溪等[18]研究表明，避雨栽培影響兔眼藍莓的生長光環(huán)境，降低了可溶性固形物含量，但對單果重無顯著影響，提高了商品果產量。本研究結果顯示，設施栽培顯著提高了2個南高叢藍莓的單果重和花色苷含量。前人研究表明，設施栽培的棚膜對光照強度影響較大，棚膜和葉表面的灰塵等因素不利于葡萄、藍莓等水果花色苷的積累[19-20]。顏麗菊等[21]研究表明，大棚設施栽培對密斯蒂藍莓成熟期果實總花色苷含量無顯著影響。此外，避雨栽培條件下的南高叢藍莓奧尼爾果實顏色較露地栽培更藍、色澤更亮，總花色苷含量顯著高于露地栽培[22]。說明棚膜與環(huán)境質量能影響花色苷的積累，不同藍莓品種在設施栽培條件下果實特性有一定差異。設施栽培條件下，生長小環(huán)境得以優(yōu)化，有利于提高商品果率和單果重。此外，設施栽培的珠寶可溶性固形物含量顯著低于露地栽培，設施大棚內光照強度的下降不利于糖分的積累，設施栽培對綠寶石的可溶性固形物含量的影響不明顯。

綜上所述，設施栽培對藍莓栽培環(huán)境有一定增溫效果且濕度維持在常規(guī)水平，改善了微環(huán)境，對于2個藍莓品種的光合速率無顯著影響，有利于單果重的提高，促進了花青苷的積累。