趙 陽 ，劉懷鋒 ，趙慶祥 ，鄭小能 ，牛 媛 ，馬富裕 *

（1.石河子大學農學院，新疆 石河子 832003；2.石河子總場果品公司）

新疆是我國重要的葡萄栽培產區(qū)，也是全國推廣設施葡萄促早栽培模式的重要地區(qū)[1]。目前，新疆設施葡萄種植中，完全憑借露地葡萄栽培的經(jīng)驗進行灌溉，水分管理不科學，造成了很大的經(jīng)濟損失，急需建立適宜設施葡萄的灌溉制度；此外，在葡萄生產中為了追求產量的最大化，忽視果品品質問題日漸嚴重，而水分是葡萄品質形成中的一個重要影響因子，確定科學的灌溉制度不僅會在一定程度上提高設施葡萄的品質，對于產量的形成也會有積極的促進作用。

設施對環(huán)境的可控性較高，光照強度、溫度、水分、肥料及濕度是其主要的調控因素，水分管理也是設施栽培中的重要內容。水分是葡萄生產中最基礎的環(huán)境因子，水分的虧缺與過量都會對葡萄的生產造成較大的影響。水分對葡萄生長的影響是非常廣泛的，不僅表現(xiàn)在物質積累的生長發(fā)育階段，同時對葡萄光合特性、呼吸作用等具體的生理生化指標有著深遠的影響[2]。水分管理對作物的營養(yǎng)吸收、肥料利用率、光合作用以及設施環(huán)境濕度調節(jié)都起著非常重要的作用。進行設施葡萄水分調控效應的研究是葡萄設施化種植中的一個重要環(huán)節(jié)，對于設施促早模式下葡萄栽培管理以及設施葡萄產業(yè)發(fā)展具有十分重要的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年3～10月在新疆石河子總場綠源果業(yè)有限公司現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展中心進行。基地位于新疆天山北坡中段，準噶爾盆地南緣，瑪納斯河西岸，軍墾新城石河子市北郊，距市中心約25 km，地理坐標位于東經(jīng) 85°59'～ 86°10'， 北緯 44°25'～ 44°27'， 海拔400 m，屬典型的溫帶大陸性氣候，冬季漫長嚴寒，夏季干旱炎熱，氣溫年較差大，無霜期為168～171 d，≥0℃的活動積溫為4 023～4 118℃。一年中最高氣溫為7月，最低氣溫為1月，年平均氣溫在-17.8～-15.2℃。年降水量為125.0～207.7 mm。試驗基地設施大棚為坐北朝南、東西走向的日光溫室，棚內土壤質地為壤土，土壤容重1.47 g/cm3。。

1.2 試驗設計

供試材料為6年生火焰無核葡萄（Flame Seedless），別名弗雷無核、紅光無核、紅珍珠。試驗小區(qū)面積91 m3，南北行向，起壟栽培，株行距1 m×3 m，采用V型架廠字形（架長6.0 m，架高1.2 m）。灌溉方式為滴灌，采用一行兩管，即2根滴管帶灌溉1行葡萄，滴管帶距根基10 cm，雙管間距20 cm。毛管直徑16 mm，滴頭間距40 cm，滴頭流量2.6 L/h。

水分調控設定：根據(jù)葡萄物候期及其需水規(guī)律，處理時期定為花后20 d開始至成熟期結束。灌水量設定：根據(jù)當?shù)赝甑喂嘣囼灲?jīng)驗，試驗設高水W1（1 800 m3/hm2）、中水 W2 （900 m3/hm2）和低水 W3（450 m3/hm2）3個不同的灌溉定額處理，處理方法是：控制灌水，在果實膨大期及果實轉色期進行灌溉，每次灌量占灌溉定額的一半。試驗采用隨機區(qū)組設計，重復3次。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 設施葡萄成熟期土壤含水率的測定

采用PR2土壤剖面水分速測儀 （Delta-T，英國）測定成熟期設施葡萄0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～60 cm和60～100 cm處土壤體積含水率，試驗小區(qū)每行埋設水分測定管4根，在距植株每隔25 cm垂直于定植行埋設1根。

1.3.2 設施葡萄成熟期葉片水勢的測定

試驗小區(qū)內，每個處理的每行中選取長勢一致的葡萄植株1株，采用SKPM 1400便攜式植物壓力室水勢儀對葡萄結果枝基部向上第5支葉片進行成熟期葡萄葉片水勢的測定，于黎明前06：00開始測定，每2 h測定1次。

1.3.3 設施葡萄成熟期光合指標的測定

在每個處理每行中間選取生長一致的葡萄植株1株，并選取倒數(shù)第3個結果枝標記，以作標記的結果枝自基部起第5葉作為測定部位，并保證該葉片處于自然光照條件下。采用美國PP System公司的CIRAS-2便攜式光合儀于葡萄成熟期測定凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度及蒸騰速率，采用開放式氣路，設定光照強度為1 350 mol/m2/s，從10：00到18：00結束，每隔2 h測定1次。

1.3.4 設施葡萄成熟期葉片水分利用效率的測定

葉片水分利用效率（WUE）用美國PP System公司的CIRAS-2便攜式光合儀測得的光合速率與蒸騰速率的比值反映。表示為WUE=Pn/Tr（Pn為葉片的凈光合速率，Tr為蒸騰速率）。

1.3.5 設施葡萄成熟期葉片生理指標特征測定

成熟期對葡萄葉片中丙二醛（MDA）含量及抗氧化酶系統(tǒng)中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）的酶活性進行測定，其中：丙二醛含量的測定采用TCA-TBA法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑光化還原法，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，葡萄葉片中過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法。

1.3.6 設施葡萄成熟期葡萄主要品質指標的測定

在葡萄成熟后，各處理選擇6株代表性植株，每株選取一串果穗，用精度0.01的天平稱量單穗重，然后根據(jù)單穗重和小區(qū)面積換算最終產量；隨機選取果穗上、中、下部共10顆果粒用于測定以下指標：果實硬度用GY-1型果實硬度計測定，單粒重用精度0.01的天平測定，果實縱橫徑用游標卡尺測定，可溶性固形物用WY1手持折光儀測定，取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003、SigmaPlot 12.5和SPSS 11.5軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表繪制及相關性分析。

2 結果分析

2.1 不同灌量下葡萄成熟期土壤體積含水率

由圖1左可見，3個水分處理下，設施環(huán)境內土壤體積含水率隨土層深度增加土壤體積含水率升高；1 m深土壤體積含水率均值大小依次是W2＞W(wǎng)3＞W(wǎng)1。0～10 cm表土層，土壤體積含水率與灌水量成正比；20～40 cm土層，處理W3土壤體積含水率高于W1和W2，可能與該階段耗水量有關；40～100 cm深層儲水層由于前期處理W2耗水量較少，土壤體積含水率W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3。

2.2 不同灌量下成熟期葡萄葉水勢日變化

由圖1右可見，3個水分調控處理下的葡萄葉片水勢值呈現(xiàn)清晨和傍晚的數(shù)值較大，而中午數(shù)值較小的特征，葉水勢日變化趨勢大致為U型曲線，極小值出現(xiàn)在14：00左右，在16：00出現(xiàn)葉水勢曲線拐點。各處理早晨由于外界環(huán)境相對穩(wěn)定，葉水勢變化較小，隨著時間的推移，葉水勢受外界環(huán)境因素和氣孔導度影響逐漸增大，葉水勢變化趨勢較大，其中W1處理變化趨勢最大，在蒸騰速率和氣孔導度最高的12：00，W1處理葉水勢達到極小值且明顯低于處理W2與W3；高水處理葉水勢受氣孔導度和外界因素影響最大，葡萄葉水勢受氣孔導度與葉片蒸騰速率的影響較大，在氣孔導度、蒸騰速率較高時，葉水勢較低，而在蒸騰速率較低時，葉水勢處于相對較高水平。3個處理黎明06：00至08：00的葉水勢值相對穩(wěn)定，受其它因素影響較小，所以黎明葉水勢能較好地表達植株葉片的水分狀況。

2.3 不同灌量下成熟期葡萄光合特征日變化

不同水分處理葡萄成熟期葉片光合參數(shù)日變化差異較大（圖2）。總體來看，凈光合速率、氣孔導度與蒸騰速率W1、W2處理的變化較大，W3處理的變化較小，相對穩(wěn)定；胞間二氧化碳濃度先降后升，3個處理變化一致。說明灌水對光合作用的影響主要在凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率3個參數(shù)上。其中：單葉凈光合速率（Pn）處理W1與W2明顯高于W3，說明增加灌量可以提高凈光合速率；凈光合速率日變化趨勢，W1與W3呈現(xiàn)增大減小再增大的趨勢，凈光合速率為雙峰曲線，而W2處理則是先增加后減小，說明不同灌量及水分狀況對凈光合速率日變化趨勢有一定影響。W1、W2處理氣孔導度（Gs）與蒸騰速率（Tr）明顯高于W3處理，且日變化波動較大，說明低水處理氣孔導度較小并且對環(huán)境變化不敏感。上午設施內光照強度較弱，葡萄葉片凈光合速率相對較低并且處理間相差較大。隨著光照強度的增加，氣孔導度、蒸騰速率增加，凈光合速率逐漸增大，在12：00左右達到峰值。隨著葉片的含水量降低，葉片部分氣孔開始關閉和細胞間隙CO2濃度（Ci）持續(xù)降低， 在 12：00 到 14：00 凈光合速率有明顯的下降趨勢，14：00到16：00外界環(huán)境變化較小，氣孔導度與蒸騰速率相對穩(wěn)定，光合速率維持在一個較低值，葡萄葉片光合作用出現(xiàn)午休現(xiàn)象，16：00到18：00 W1與W3處理光合速率有所回升。

圖1 葡萄成熟期0~100 cm土壤體積含水率與葉水勢日變化對比（7月21日，灌水后22 d）

圖2 葡萄成熟期3個水分處理下葉片光合指標特征日變化（7月21日，灌水后22 d）

2.4 不同灌量下成熟期葡萄水分利用率日變化

由圖3可知，各水分處理下，成熟期葡萄葉片水分利用率特征與葉片水勢特征基本相同，均表現(xiàn)為清晨和傍晚較高，并且變化趨勢大致相同。水分利用率隨著葉片水勢減小呈降低趨勢，拐點都出現(xiàn)在16：00。WUE 上午總體較高，10：00 為最大值。12：00時，隨著氣溫升高，氣孔導度提升，光合速率有所增加，但葉片蒸騰速率的大幅提升，導致WUE大幅下降，當葡萄葉片凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率達到峰值，W2處理水分WUE為當日最低值。隨后W1與W3處理WUE呈下降趨勢，而W2處理WUE出現(xiàn)短暫的回升后又開始下降，各處理到16：00以后均有明顯的回升。各處理WUE日均值較為接近，由大到小依次為W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3。

圖3 成熟期3個水分處理下葡萄水分利用率日變化（7月21日，灌水后22 d）

2.5 不同灌量下成熟期葡萄生理生化特征

表1 設施葡萄成熟期3個水分處理下葡萄葉片生理指標

丙二醛（MDA）通常是用作反應葡萄在逆境生存情況下植株受環(huán)境因子損傷程度的重要指標。逆境脅迫下葡萄細胞正常代謝被破壞，自由基和活性氧含量上升與細胞膜磷脂反應產生丙二醛（MDA），其含量可以準確的反映葡萄細胞氧化脫脂損傷的程度。從表1可以看出，葡萄成熟期葉片丙二醛含量隨著灌水量的減少，丙二醛含量逐漸增加，W3與W1、W2處理間呈顯著性差異。W3處理即低水處理丙二醛含量最高，達到29 μmol/g FW，說明W3處理灌量下葡萄植株水分條件較差，葡萄植株受水分虧缺影響較大。

當葡萄植株受到逆境脅迫影響時，過氧化物酶（POD）是植株最早被激發(fā)的保護性酶，其活性迅速增強。POD活性隨著灌水量的減少，先增加后減少。其中，W2處理活性最強，說明W2處理灌水前可能受到一定的水分脅迫，而W3處理最低，只有138 μ/g，說明該處理灌水量較小，植株對水分脅迫抵抗性較弱。設施葡萄各處理之間POD酶活性沒有顯著性的差異。

超氧化物歧化酶（SOD）是葡萄抗氧化酶系統(tǒng)中最重要的一種酶，能夠清除葡萄逆境下產生的自由基，在維持葡萄細胞正常代謝和保護葡萄細胞上具有十分重要的功能，SOD可以把葡萄體內的自由基轉化成H2O2和O2，從而達到保護葡萄細胞膜的功能，使葡萄植株在一定程度上忍受和減輕逆境脅迫對植株的損傷。從表2可以看出，隨著灌水量的減少，葡萄葉片SOD活性逐漸增強，W1與W2、W3處理間差異顯著。W2與W3處理灌水量較少，生育期內可能受到水分虧缺的影響，所以SOD具有較高的活性。

過氧化氫酶（CAT）的作用是把過氧化氫轉化成水和氧氣，從而把逆境脅迫產生的毒害物質完全從葡萄植株體內清除。隨著灌水量的減小，CAT活性逐漸降低，但各處理間差異不顯著。CAT含量與灌水量呈正比，可能與植株代謝強度有關，高水處理的W1其生育期代謝強度較低水處理W3高，所以代謝過程中積累的過氧化氫含量較高，導致其CAT活性較高；也可能是W1處理生育期耗水量大，其土壤含水率低，而生育期內W1處理遭受過一定的水分脅迫，導致其CAT活性較高。

表2 不同灌水處理下設施葡萄果實性狀及品質

2.6 不同灌量下成熟期葡萄果實性狀及品質

水分對葡萄品質的形成有重要的影響，由表2可知，隨著灌水量的減少，葡萄可溶性固形物、硬度和Vc含量均呈上升趨勢，說明水分虧缺可以提高葡萄的品質，但不同灌水量下葡萄硬度、Vc含量均無顯著性差異。在可溶性固形物方面，W1處理顯著低于W2和W3處理，只有20.34%。可滴定酸隨灌水量減小而減小，各處理間差異不顯著，說明水分虧缺可以減少酸度。W2處理果實的可溶性糖含量和糖酸比略高于其他2個處理，但差異不顯著。W3處理的果實可溶性固形物含量、硬度、Vc含量均高于其他2個處理，其灌水量顯著低于其他2個處理。紅色葡萄顏色系數(shù)的能更好的體現(xiàn)果實外觀色澤，紅色葡萄系數(shù)＜2為黃綠，2＜紅色葡萄系數(shù)＜4為粉紅，4＜紅色葡萄系數(shù)＜5為紅色，5＜紅色葡萄系數(shù)＜6為深紅色，6＜紅色葡萄系數(shù)為藍黑色。從表2可知，W1處理果實外觀色澤為紅色，W2與W3處理為深紅色，方差分析后，W1與W2、W3處理差異顯著。說明減少灌水可以更好地促進葡萄著色，W2處理紅色葡萄系數(shù)達到5.26，處理間W2著色情況最優(yōu)。

3 結論與討論

葡萄成熟期3個處理含水率較為相近，W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3，黎明前的葉水勢W1與W2較為接近，各處理葉片水勢大小依次為W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3，葉水勢與0～10 cm土壤含水率成正比，深層土壤受根系吸收影響，土壤含水率受根系吸收及土壤水分轉移變化影響較大。不同處理葉水勢與光合作用相關性有所不同，W3處理葉水勢較小，水分利用率低，凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率日變化相對平穩(wěn)，W1與W2處理的葉水勢較高，水分利用率高，蒸騰速率、氣孔導度、凈光合速率較高且變化較大。在二氧化碳濃度較為相同情況下，葉片含水量對葉片的光合指標、利用率影響較大。

在露地栽培條件下，葡萄的Pn日變化規(guī)律為典型的雙峰型曲線，但在設施栽培條件下關于葡萄的Pn日變化規(guī)律的報道并不盡一致[3]。本試驗不同灌量間葡萄凈光合速率日變化趨勢有所不同，W2處理凈光合速率為單峰曲線，W1與W3處理在16：有所回升，說明不同調虧灌量對凈光速率日變化曲線有一定影響；各處理間凈光合速率差異顯著，但凈光合速率峰值出現(xiàn)時間點相同。植株凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）日變化趨勢基本一致，呈正相關；胞間二氧化碳濃度先降后升[4-5]。本試驗與前人研究結果一致。

成熟期葡萄葉片丙二醛含量及抗氧化酶活性的檢測結果顯示，灌量少的W3處理葡萄葉片丙二醛含量顯著高于其余處理，說明該處理下葡萄生長的水分狀況較差?？寡趸赶到y(tǒng)中SOD酶活性較高，并且活性與受脅迫程度有很大關系，而CAT酶活性W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3，POD 活性W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3，這可能與W1與W2處理生育期受到一定水分脅迫有關，W1處理土壤含水率較低，可能是灌水前期受到水分虧缺的影響，CAT酶活性較高可能與膨大期W2處理受到水分脅迫影響有關。丙二醛含量與超氧化物歧化酶活性能較好反應植物受水分脅迫影響，這與前人[6-7]研究結果相同，而過氧化氫酶活性隨水分脅迫加重活性降低的研究結果與與石永紅[8]研究結果相同，葡萄過氧化物酶活性與灌水量關系較為復雜。

葡萄果實品質與灌水量之間關系密切，適度的水分園林虧缺有利于提高葡萄的品質。本研究表明，隨著灌水量的減少，葡萄可溶性固形物、Vc含量與硬度均有所提高，可滴定酸減少，可溶性固形物W1與W2、W3處理差異顯著。說明減少灌水量可以提高葡萄可溶性固形物和Vc的含量，減輕葡萄的酸度，還能增強葡萄的硬度，從而便于葡萄的儲藏與運輸。葡萄的可溶性糖和糖酸比隨著灌水量的減少先增加后減少，葡萄糖酸比是鮮食葡萄重要的品質，而較高的含糖量是新疆葡萄的特色品質。本試驗W3處理的葡萄果實內在品質優(yōu)于其他2個處理，但耗水強度持續(xù)降低，說明該處理灌水量不能滿足葡萄正常生長所需的耗水量，持續(xù)控水會對植株產生不良影響。

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