不同微噴高度對葡萄棚架下微氣候因子及品質(zhì)的影響

張 衡，劉紅梅，楊 雪，宮厚杰

（喀什大學(xué)土木工程學(xué)院，新疆喀什 844006）

0 引 言

吐哈盆地由于其獨(dú)特的地理位置和特殊的氣候條件，成為我國著名的葡萄生產(chǎn)基地。但在葡萄果實(shí)成長的關(guān)鍵物候期6-8月，白天空氣溫度為35～40 ℃，有時(shí)可達(dá)40 ℃以上，極端的氣候條件使得葡萄植株處于高溫低濕的環(huán)境下，導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率的大幅下降[1]，對葡萄的果實(shí)生長產(chǎn)生極大的影響[2-4]。研究表明，適宜的氣候條件對葡萄植株的生長發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)和最終的產(chǎn)量均產(chǎn)生有利的影響[5-10]。因此，探索吐哈盆地適宜葡萄生長的微氣候環(huán)境對于當(dāng)?shù)厮Y源優(yōu)化配置和改善葡萄的品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

張嘉梅等通過葡萄園生草對園內(nèi)溫濕度的影響，發(fā)現(xiàn)自然生草較未生草地表溫度降低4.3～9.5 ℃[11]；王冬至發(fā)現(xiàn)通過彌霧調(diào)控，可明顯增大果實(shí)體積，提高果粒增長率和產(chǎn)量[12]；成果等對不同整形方式釀酒葡萄研究發(fā)現(xiàn)，廠字形整形能增強(qiáng)光照，增加光和有效輻射，利于葡萄品質(zhì)的提升[13]；Lemut等研究發(fā)現(xiàn)，摘葉處理可改變黑比諾葡萄植株不同發(fā)育期果際微氣候，影響果實(shí)品質(zhì)[14]。關(guān)于微氣候因子對葡萄果實(shí)生長與品質(zhì)影響的研究頗多[15-19]，但在不同微噴高度調(diào)控下，對葡萄品質(zhì)和果際微氣候影響的研究鮮有報(bào)道，因此本研究通過對不同高度微噴調(diào)控下微氣候因子的監(jiān)測，分析微氣候因子變化規(guī)律，篩選出本地區(qū)益于葡萄果樹生長和果實(shí)品質(zhì)提高的微噴方式，為當(dāng)?shù)仄咸逊N植生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吐魯番地區(qū)鄯善縣新疆葡萄瓜果開發(fā)研究中心試驗(yàn)田，地理坐標(biāo)：東經(jīng)90.29°，北緯42.90°，平均海拔高度419 m。年降水量25.3 mm，年蒸發(fā)量2 751 mm，≥10 ℃以上積溫為4 522.6～5 548.9 ℃，全年日照時(shí)數(shù)可達(dá)2 900～3 100 h，平均日較溫差為14.3～15.9 ℃，最大可達(dá)17～26.6 ℃，無霜期長達(dá)192～224 d。土壤質(zhì)地主要為礫石砂壤土。葡萄品種為“無核白”，1981年大溝定植，樹齡40 a，東西走向，溝長54 m，溝寬1.0～1.2 m，溝深0.5 m 左右；株距1.2～1.5 m 行距3.5 m；小棚架栽培，棚架前端高1.5 m，后端高0.8 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年5-7月進(jìn)行，共設(shè)3個(gè)不同高度的微噴調(diào)控處理，各微噴調(diào)控處理均與常規(guī)滴灌疊加組成。3個(gè)處理分別為棚架上50 cm 處噴水1 h（WP1）、棚架下50 cm 處噴水1 h（WP2）和地上30 cm 處噴水1 h（WP3），對照處理（CK）采用常規(guī)滴灌，共計(jì)4 個(gè)處理，每個(gè)處理2 個(gè)重復(fù)。微噴直徑2 m、流量40 L/h，噴頭間距2 m，微噴在葡萄果實(shí)膨大期（5月29日-7月18日）14:00 左右開啟，各處理灌溉定額均為9 150 m3/hm2。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

1.3.1 溫度與濕度監(jiān)測

為避免受噴水水滴影響，在葡萄棚架下30 cm 處放置百葉箱，內(nèi)置EasyLog-usb-2 型溫濕度自動(dòng)記錄儀，設(shè)置為每1 h記錄一次。

1.3.2 葡萄品質(zhì)的測定

采用手持式折光儀測定可溶性固形物含量；可溶性糖采用蒽酮比色法測定；總酸量采用NaOH 滴定法測定，以酒石酸計(jì)；還原型Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，采用SPSS 19.0進(jìn)行相關(guān)分析與回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微噴高度下微氣候因子變化

2.1.1 不同微噴高度下溫度與濕度的變化

通過測定每一天整點(diǎn)時(shí)刻棚架下的溫度值，計(jì)算葡萄果粒膨大期同一時(shí)間點(diǎn)的溫度均值，作為溫度日動(dòng)態(tài)分析的最終數(shù)據(jù)。棚架下溫度日動(dòng)態(tài)變化曲線見圖1。結(jié)果顯示：各處理溫度變化規(guī)律一致。各處理日最低溫度均在07:00，WP1，WP2，WP3 和CK 處理日最低溫度分別為19.56、19.33、19.37、18.91 ℃，從07:00-14:00，隨著太陽的升起，各處理光照光照強(qiáng)度逐漸增加，棚架下溫度逐漸上升，至14:00 前后達(dá)至日最高溫度，分別為35.55、34.85、33.76、36.70 ℃；微噴開啟后6 h 各處理平均溫度分別為33.27、32.94、31.99、34.61 ℃，日平均溫度為27.49、27.10、26.60、27.92℃，特殊的地理?xiàng)l件使得該地區(qū)溫差較大，WP1，WP2，WP3 和CK 處理日最高和最低溫差分別為15.99、15.52、14.39、17.79 ℃，微噴處理與對照處理相比，日最高溫度降低1.15～2.94 ℃，微噴開啟后6 h 平均溫度降低1.34～2.62 ℃，溫差降低1.80～3.40 ℃。

圖1 不同處理下溫度日動(dòng)態(tài)變化曲線Fig.1 Diurnal dynamic change curve of temperature under different treatments

在葡萄果粒膨大期，各處理濕度日動(dòng)態(tài)變化規(guī)律一致，見圖2。各處理濕度在07:00 最高，WP1，WP2，WP3 和CK 處理日最高濕度分別為66.32%、67.62%、67.84%、65.80%，從07:00-14:00，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，棚架下空氣濕度逐漸降低，至14:00 前后達(dá)至日最低濕度，分別為38.46%、37.65%、38.54%、35.33%；微噴開啟后6 h 各處理平均濕度分別為41.01%、40.97%、42.03%、38.04%，日平均濕度為49.68%、49.96%、50.45%、47.68%，日最高和最低濕度差分別為27.86%、29.97%、29.30%、30.47%，可以看出，微噴處理相對濕度均高于對照處理，日最低濕度增加2.32%～3.21%，微噴開啟后6 h 平均濕度增加2.93%～3.99%，濕度差降低0.50%～2.61%。

圖2 不同處理下相對濕度日動(dòng)態(tài)變化曲線Fig.2 Daily dynamic change curve of relative humidity under different treatments

2.1.2 不同微噴高度下溫度與濕度的關(guān)系

溫度與相對濕度在葡萄生長發(fā)育過程中起著十分重要的作用，這兩者之間也密切相關(guān)。將試驗(yàn)獲得的不同處理中空氣溫度與相對濕度的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，整理得到表1中溫度與相對濕度的函數(shù)關(guān)系。

表1 不同處理下溫度和相對濕度的回歸關(guān)系Tab.1 Regression relationship between temperature and relative humidity under different treatments

通過表1可以發(fā)現(xiàn)，葡萄棚架下溫度與相對濕度呈線性負(fù)相關(guān)函數(shù)關(guān)系，各處理相關(guān)系數(shù)R2接近0.9。通過各處理溫度與相對濕度擬合出的回歸函數(shù)可知，斜率k和截距b較CK 分別在14%和7%以內(nèi)變化，相對穩(wěn)定。當(dāng)溫度為33 ℃時(shí)，推算得到WP1、WP2、WP3、CK 處理的相對濕度分別為41.86%、40.54%、40.02%、40.43%，可以看出微噴處理在溫度相同時(shí)，隨微噴高度的降低，葡萄棚架下空氣相對濕度逐漸降低，CK 處理的空氣相對濕度與WP2 處理較為接近，與實(shí)際情況相符。說明所建立的溫度與相對濕度關(guān)系較可靠穩(wěn)定，對類似的試驗(yàn)研究具有參考意義。

2.2 不同微噴高度對葡萄的可溶性固形物含量及品質(zhì)的影響

2.2.1 不同微噴高度對葡萄的可溶性固形物含量影響

在果粒膨大期至成熟期對不同處理葡萄的可溶性固形物含量進(jìn)行測定，整理得到各處理可溶性固形物含量的影響趨勢見圖3。

圖3 不同微噴高度對可溶性固形物含量變化趨勢的影響Fig.3 The influence of different micro spray heights on the change trend of soluble solids content

圖3顯示，7月19日時(shí)WP1處理可溶性固形物含量較WP2處理高，且依次高于WP3 和CK 處理，到8月3日時(shí)，WP1、WP2 和WP3 處理可溶性固形物含量迅速上升直至可溶性固形物含量高于20%，到后期各處理含量增長平穩(wěn)。而CK 處理可溶性固形物積累速率較緩，直至8月20日其可溶性固形物含量仍低于20%。截止到采摘前，WP1、WP2、WP3、CK 處理的可溶性固形物含量依次為23.8%、24.2%、23.0%、19.8%，微噴處理可溶性固形物含量較CK 增加16.2%～22.2%，對比WP1、WP2 和WP3 得到WP1 和WP3 分別較WP2 低1.7%和5.0%?？傮w來說，不同高度的微噴處理加快了漿果可溶性固形物含量的積累，其中WP2 處理的可溶性固形物含量達(dá)到最高。

2.2.2 不同微噴高度對葡萄品質(zhì)的影響

葡萄的品質(zhì)影響著葡萄的外觀以及口感，為了研究不同微噴高度對葡萄品質(zhì)的影響，在果粒成熟期將不同處理的葡萄隨機(jī)采摘50 粒進(jìn)行分析。由表2可知，各處理的可溶性糖量在17.5%～22.3%之間變化，微噴處理的平均可溶性糖含量為21.5%，與WP1 的21.2%接近，且均大于CK 處理的可溶性糖含量，其中WP2 處理可溶性糖量含量最高，與其他處理具有極顯著差異性。

表2 不同處理下“無核白”葡萄的品質(zhì)對比Tab.2 Quality comparison of“Thompson Seedless”grapes different treatments

各處理總酸量在0.418%～0.488%之間變化，均低于CK 處理總酸量，WP1、WP2、WP3 處理總酸量均與CK 處理差異極顯著，分別較CK 總酸量降低7.8%，14.3%，2.5%。因此不同高度的微噴可有效降低葡萄的總酸量，提高葡萄的口感。

各處理還原型Vc 量在2.86～7.19 mg/100g 之間變化，微噴處理下的Vc 含量均值為5.97 mg/100g，均較WP3 和CK 處理高，其中WP3 較CK 處理Vc 含量提高49.9%，且與CK 處理差異極顯著。因此，不同高度的微噴可明顯提高Vc含量。

各處理的糖酸比在40.615～57.895之間變化，其中CK處理的糖酸比最低，僅為40.615，品質(zhì)較劣，其余各處理均高于CK 處理，較CK 提高19.0%～42.5%，WP2 處理的糖酸比為57.895，較CK 明顯提高且差異極顯著，WP1 和WP3 糖酸比為52.889、48.319，同樣較CK 明顯提高，但與WP2相比仍不如。因此，從糖酸比的大小角度來看，WP2 處理能有效提高葡萄的糖酸比。

綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在葡萄果粒膨大期進(jìn)行不同高度的微噴處理，能夠較好的提升葡萄品質(zhì)，其中WP2 處理效果最好，即在葡萄果粒膨大期每天中午在棚架下50 cm 處微噴1 h。

3 結(jié) 論

（1）在葡萄生長周期果粒膨大期時(shí)，微噴處理與對照處理相比，日最高溫度降低1.15～2.94 ℃，日最低相對濕度增加2.32%～3.21%，微噴開啟后6 h 平均溫度降低1.34～2.62 ℃，平均濕度增加2.93%～3.99%，溫差降低1.80～3.40 ℃，濕度差降低0.50%～2.61%，表明在該地區(qū)葡萄生長過程中還有很大的溫濕度等微氣候調(diào)控范圍。

（2）該試驗(yàn)中棚架下溫度與相對濕度間具有較好的線性負(fù)相關(guān)函數(shù)關(guān)系，且各處理相關(guān)系數(shù)R2均接近0.9，在類似實(shí)驗(yàn)中，果粒膨大期棚架下溫度與相對濕度可參考此線性關(guān)系表示。

（3）在葡萄果粒膨大期時(shí)，通過在棚架不同高度架設(shè)微噴，與對照處理相比，微噴處理均可以加快漿果可溶性固形物含量的積累，提升可溶性糖含量和還原型Vc 含量，降低總酸量。綜合各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)來看，WP2即在棚架下方50 cm 處每天噴水1 h處理最佳。