劉勇，龔林忠*，何華平，王富榮，王會良，艾小艷，劉模發(fā)，王澤瓊

（1. 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北武漢 430064；2. 武漢生物工程學(xué)院，湖北武漢 430415）

葡萄含有豐富的糖類、維生素、礦物質(zhì)，味甜多汁，深受消費者喜愛，在我國南方呈迅速發(fā)展的趨勢。葡萄為喜干怕濕作物，而我國南方產(chǎn)區(qū)常年雨水較多，病蟲害危害較為頻繁，因而生產(chǎn)上多采用避雨設(shè)施栽培[1]。葡萄設(shè)施栽培對于抵御外界不良環(huán)境的影響，提高葡萄品質(zhì)，降低病蟲害的發(fā)生具有顯著的效果，但同時也存在光照不足的特點。

光照是作物生長發(fā)育的能量來源，作物的形態(tài)建成和新陳代謝過程與光照密切相關(guān)，光照條件的好壞直接影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因光照不足導(dǎo)致葡萄樹勢衰弱、抗性和品質(zhì)下降已成為我國南方葡萄設(shè)施栽培中亟需解決的問題。隨著發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）技術(shù)的快速發(fā)展，使得低耗能的LED光源在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用成為現(xiàn)實[2]。本研究采用不同的LED光源組合對設(shè)施葡萄進行補光處理，比較分析不同處理葡萄植株在生長發(fā)育、果實品質(zhì)、病害發(fā)生程度等方面的差異，以期篩選出一套適宜的LED光源組合，為本產(chǎn)區(qū)設(shè)施葡萄的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗園位于武漢市江夏區(qū)金水閘，亞熱帶濕潤季風氣候，年均溫16.8 ℃，年均降雨量1680 mm，無霜期266 d。試驗園地勢平坦，土壤肥力中等，黃粘土，pH為7.0，有機質(zhì)含量13.6 g/kg[3]。

選擇長勢一致，生長健壯的6年生‘夏黑’葡萄扦插苗作為試材，株行距為1.5 m×3.0 m。全園避雨栽培，高干Y型整形，管理水平較好。試驗用LED植物補光燈（購自深圳明瑞旌科技有限公司）。

1.2 試驗方法

本試驗共設(shè)置5種不同補光處理。處理1，紅光∶藍光＝1∶1；處理2，紅光∶藍光＝3∶1；處理3，紅光∶藍光＝6∶1；處理4，紅光∶藍光＝9∶1；處理5，不進行任何補光處理，作為對照。光源為不同紅、藍光比例的LED燈，距頂端葉幕1 m高，順葡萄行向每3 m掛設(shè)一盞節(jié)能燈。每個處理各設(shè)3次重復(fù)（小區(qū)），每小區(qū)4株，5個處理；共15個小區(qū)，60株，小區(qū)隨機排列，并掛牌標示。從5月上旬開始，每天18∶00～24∶00進行人工補光，持續(xù)補光60 d。

1.3 調(diào)查方法

果實完全成熟后，每個處理組合各取20個果穗測定穗重、粒重、果實縱徑、果實橫徑、可溶性固形物含量、可滴定酸含量等指標，同時使用目測法測定果實色澤，具體方法參照吳小華等[4]，試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進行差異顯著性分析。

參照方芳[5]制定的葡萄果實病害分級方法對不同處理果實上葡萄灰霉病的發(fā)生情況進行調(diào)查，計算不同處理果實的發(fā)病率、病情指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED光源對葡萄品質(zhì)的影響

補光60 d后，對不同補光處理葡萄果實品質(zhì)進行了測量。結(jié)果顯示，處理3在穗重和單粒重兩項指標上極顯著高于對照組（處理5），與處理1、2也差異明顯；處理2、3、4中可溶性固形物含量均極顯著差異于對照組，其中以處理4最為明顯；可滴定酸含量以處理4最低，顯著低于對照組，并與處理1、2、3差異顯著。所有處理在葡萄穗長上沒有明顯差異（表1）。

表1 不同補光處理對葡萄果實品質(zhì)的影響Table 1 Effect of different LED sources on the quality of 'Summer black' grape

2.2 不同LED光源對葡萄抗性的影響

對不同處理葡萄植株上灰霉病的危害情況進行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，與對照相比四個補光處理均能夠在一定程度上提高夏黑葡萄對灰霉病的抗性，其中處理1效果最好，葡萄灰霉病發(fā)病率和病情指數(shù)分別為4.88%、2.93，顯著低于對照組的12.75%、9.02；其次為處理2，發(fā)病率和病情指數(shù)分別為6.49%、3.38；處理3與處理4的發(fā)病率都在10%以下，也明顯低于對照組（圖1）。

3 討論與結(jié)論

葡萄設(shè)施栽培對于應(yīng)對不良環(huán)境的影響，促早上市，提高果實品質(zhì)等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，因而近年來在我國南方產(chǎn)區(qū)發(fā)展迅速。南方產(chǎn)區(qū)普遍存在高溫多雨、空氣濕度大、光照條件差的氣候特點[6]，加之設(shè)施覆蓋材料遮蔽和過濾作用導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)部光照不足的現(xiàn)象時有發(fā)生。葡萄是喜光植物，對光敏感，光照不充足時易引起落花落果[7]。因光照不足導(dǎo)致葡萄樹勢衰弱、產(chǎn)量和品質(zhì)下降已成為我國南方葡萄設(shè)施栽培中亟需解決的問題。

已有的研究結(jié)果表明，在380～760 nm的可見光光譜范圍內(nèi)，植物光合作用可吸收的光能主要是波長為610～720 nm的紅、橙光以及波長為400～510 nm的藍、紫光[1]。LED能夠發(fā)出植物生長所需要的單色光，各種LED單色光組合后，可形成與各種植物光合作用相吻合的光譜，提高光能利用效率[2]。不同的研究者先后證實LED光源能夠明顯促進百合、菊花、萵苣、雙蝴蝶蘭等植物的生長發(fā)育[8-11]。與此同時，低耗能的LED人工光源在葡萄離體組織培養(yǎng)中也得到了廣泛應(yīng)用。Anzelika等[12]在葡萄組織培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，藍光雖然阻止了葡萄試管苗的生長，但能促進葉片的形成和各種光合色素的合成，同時發(fā)現(xiàn)遠紅光對試管苗干鮮重的積累和光合色素的合成也都有明顯的影響；Puspa等[13]報道紅光對葡萄株高、節(jié)間的生長均具有明顯的促進作用；馬紹英[14]比較分析了不同LED光源對葡萄試管苗的生長發(fā)育動態(tài)、色素含量、氣孔、酶活的影響。

圖1 不同處理夏黑葡萄上灰霉病的發(fā)生情況Figure 1 The occurrence of gray mold on 'Summer black' grape in different treatments

以上研究多是基于組培試驗為基礎(chǔ)的，而將LED應(yīng)用于葡萄設(shè)施田間生產(chǎn)的研究則相對較少。為此，本課題組成員開展了不同LED光源對設(shè)施葡萄的補光試驗，結(jié)果表明，四個補光處理在葡萄穗重、單粒重、可溶性固形物等指標上均要明顯高于對照組，表明LED光源能夠有效提高葡萄果實的品質(zhì)，這與鄭曉翠等[15]的研究結(jié)果相符合。在適當范圍內(nèi)，紅光比例的增大可有效促進果實產(chǎn)量、糖分積累及果實著色，表明紅光可能更有利于葡萄果實的生長和成熟。余陽等[1]報道LED復(fù)合光質(zhì)不僅可促進‘夏黑’葡萄葉片的光合速率，還提高了葉片SOD、POD、MDA等抗氧化酶的活性。最近，付雁南[16]的研究也證實，藍光、紅光能夠抑制灰霉病菌絲的生長，提高番茄葉片中SOD、POD和CAT等抗氧化酶的活性。由此推測本試驗中的LED復(fù)合光質(zhì)可能提高了‘夏黑’葡萄體內(nèi)抗氧化酶活性，從而激活了葡萄的防御反應(yīng)體系，加上LED光質(zhì)自身的抑菌作用，導(dǎo)致LED補光處理葡萄上灰霉病的危害程度明顯低于對照組。

綜上所述，本試驗得出的結(jié)論與前人的結(jié)論類似，證實不同的LED光質(zhì)可以有效提高設(shè)施葡萄的果實品質(zhì)，同時能夠明顯提高葡萄自身的抗性，為南方設(shè)施栽培葡萄進行補光處理提供了有益的啟示。同時，關(guān)于不同LED光源組合對葡萄的果實品質(zhì)影響機制及抗性作用機理有待進一步深入研究。