吳軒，耿康奇，王瑞，王寧，陳澤平，王振平*

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

同心縣隸屬于寧夏回族自治區(qū)吳忠市，地勢南高北低，屬丘陵溝壑區(qū)。全縣境內(nèi)年平均溫度為9.5 ℃，降水量259.8 mm，屬干旱區(qū)[1]。此地區(qū)日照充足，晝夜溫差大，適合釀酒葡萄的生長發(fā)育。近年來，同心縣大力發(fā)展釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)，通過強(qiáng)產(chǎn)業(yè)、穩(wěn)就業(yè)等鞏固脫貧成果，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略發(fā)展提供了一種新思路。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為“根深樹大”才能夠培養(yǎng)健壯的樹體，獲得較高產(chǎn)量，并在很長一段時間內(nèi)被認(rèn)同。但在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)了種種問題，如營養(yǎng)生長過剩導(dǎo)致樹體徒長，漿果品質(zhì)形成期間因氮素吸收過多，影響果實(shí)上色和糖分積累等。限根栽培技術(shù)的提出，可以很好地解決這些問題。根域限制是一種利用物理或生態(tài)的方法控制植物根系生長，從而對植物地上部的營養(yǎng)生長及生殖生長進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種栽培方式[2]，具有提高漿果品質(zhì)，改善根系生長環(huán)境，節(jié)肥節(jié)水等諸多優(yōu)點(diǎn)。在我國，根域限制主要被應(yīng)用于果樹領(lǐng)域，在油桃[3-4]、蘋果[5-6]、柑橘[7-8]等樹種上多有報道，在葡萄方面的研究最為廣泛。Yu等[9]指出，根域限制下釀酒葡萄植株的氮儲量較少，是葡萄地上部生長受到抑制的主要原因之一。Wang等[10]報道，根域限制對‘巨峰’葡萄中花青素的積累和組成有影響。Xie等[11]發(fā)現(xiàn)，根域限制栽培中葡萄含糖量高于常規(guī)栽培。陸媚[12]調(diào)查了根域限制中漿果香氣物質(zhì)的積累情況，發(fā)現(xiàn)根域限制栽培可以提高葡萄漿果中的香氣物質(zhì)含量。以上研究均表明，根域限制可抑制葡萄植株?duì)I養(yǎng)生長，提高葡萄漿果品質(zhì)。

目前，根域限制在鮮食葡萄上的研究較多[13-15]，在釀酒葡萄方面少有報道。因此本研究以6個釀酒葡萄品種為試材，通過對比其光合特性及漿果品質(zhì)，篩選出適宜寧夏同心地區(qū)土壤氣候環(huán)境下的優(yōu)良品種和種植模式。

1 材料與方法

1.1 試材與處理

試驗(yàn)于2020年5—10月在銀川市同心縣王團(tuán)鎮(zhèn)旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)內(nèi)進(jìn)行。以3年生‘品麗珠’‘赤霞珠’‘馬瑟蘭’‘美樂’‘黑比諾’‘西拉’6個釀酒葡萄品種為材料，東西行向栽培，株距1.0 m，采用廠形整形。進(jìn)行根域限制（RR）試驗(yàn)，以常規(guī)栽培為對照（CK）。定植溝寬0.8 m，深0.8 m，根域限制試驗(yàn)的定植溝兩側(cè)鋪設(shè)塑料薄膜。

1.2 指標(biāo)測定方法

1.2.1 一年生枝條成熟情況

在漿果轉(zhuǎn)色期，隨機(jī)選取10株，用軟尺測定一年生枝條長度，并計(jì)算平均值，并與前一年所測枝條梢長相比評價一年生枝條成熟情況。

1.2.2 光合指標(biāo)

于7月中旬晴朗天氣下，采用浙江托普云農(nóng)3051D植物光合測定儀對凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）及水分利用效率（WUE）進(jìn)行測定。各處理均選取6株長勢相同葡萄，測定時兼顧陰陽兩面，每株葡萄均選取健壯結(jié)果母枝臨近果穗成熟葉片為材料。于早9:00開始測定，直至17:00結(jié)束，測定間隔為2 h，每次測定在30 min內(nèi)完成。

1.2.3 SPAD值

采用便攜式葉綠素測定儀SPAD0-502 PLUS對健壯結(jié)果枝臨近果穗的葉片進(jìn)行測定，并做好標(biāo)記，每隔2 h測定已標(biāo)記葉片的SPAD值。

1.2.4 漿果品質(zhì)指標(biāo)

從8月25日開始，每隔10 d采樣一次，至10月5日結(jié)束共采樣5次。每次采樣后各取300粒果實(shí)測定粒質(zhì)量、可溶性固形物和可滴定酸。百粒重用萬分之一天平測量，然后壓榨取汁，對可滴定酸（NaOH滴定法）和可溶性固形物（手持折光儀）進(jìn)行測定，剩余樣品液氮冷凍后迅速放入﹣80 ℃冰箱保存。

將皮、肉、籽分離，分別測定總酚及單寧。總酚采用福林酚法[16]，單寧采用福林-丹尼斯法[17]；利用福林-肖卡法[18]提取花色苷并用pH示差法測定花色苷。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Origin 2018進(jìn)行圖表繪制，SPSS statistics 2020進(jìn)行單因素方差分析，顯著性水平設(shè)為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 一年生枝條成熟情況比較

由表1可知，與常規(guī)栽培相比，限根栽培下‘品麗珠’‘馬瑟蘭’‘赤霞珠’‘美樂’一年生枝條成熟情況優(yōu)于對照，但只有‘赤霞珠’與對照的差異顯著。兩種栽培模式下‘美樂’一年生枝條成熟比例最高。

表1 兩種栽培模式下不同葡萄一年生枝條成熟情況Table 1 Cane maturity of six grape varieties under two cultivation patterns (%)

2.2 兩種栽培模式下不同品種水分利用率的日變化

由圖1可知，水分利用率日變化趨勢大致為先升后降，且峰值出現(xiàn)時間不同?！R瑟蘭’‘赤霞珠’‘黑比諾’的水分利用率最高出現(xiàn)在11:00，且與對照的差異顯著；‘品麗珠’的水分利用率最高出現(xiàn)在15:00，‘美樂’的水分利用率最高出現(xiàn)在13:00，‘西拉’的水分利用率則出現(xiàn)在17:00。所有品種中，‘馬瑟蘭’水分利用率最高。根域限制降低了‘赤霞珠’‘馬瑟蘭’的水分利用率，增加‘品麗珠’‘美樂’的水分利用率。

圖1 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄品種水分利用率日變化曲線Figure 1 Diurnal curves of WUE of six wine grapes under two cultivation patterns

2.3 兩種栽培模式下各品種光合指標(biāo)的日變化

2.3.1 兩種栽培模式下6個品種的凈光合速率日變化

由圖2可知，不同栽培模式下同一釀酒葡萄Pn不同。根域限制下‘馬瑟蘭’的Pn顯著高于CK，在13:00時較CK增加34.96%。而根域限制降低了‘赤霞珠’的Pn，15:00時較CK顯著降低34.74%?？傊?，根域限制對不同品種葉片Pn影響不同，增加了‘馬瑟蘭’‘美樂’的Pn，降低‘品麗珠’‘赤霞珠’‘西拉’的Pn。

圖2 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄品種凈光合速率日變化曲線Figure 2 Diurnal curve of Pn of six wine grapes under two cultivation patterns

2.3.2 兩種栽培模式下6個品種的蒸騰速率日變化

由圖3可知，除‘西拉’外所有品種的蒸騰速率日變化曲線均為單峰曲線，且峰值出現(xiàn)時間不同。兩種模式下‘馬瑟蘭’‘赤霞珠’峰值均出現(xiàn)在午后13:00，‘品麗珠’‘美樂’峰值出現(xiàn)在9:00。限根栽培顯著增加了‘馬瑟蘭’蒸騰速率，顯著降低‘美樂’蒸騰速率；午后13:00，根域限制下‘馬瑟蘭’的蒸騰速率高于CK 44.29%，‘美樂’蒸騰速率低于CK 43.41%。其余品種在兩種栽培模式下的差異均不顯著。

圖3 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄品種蒸騰速率日變化曲線Figure 3 Diurnal curve of Tr of seven wine grapes under two cultivation patterns

2.3.3 兩種栽培模式下6個品種的氣孔導(dǎo)度日變化

由圖4可知，不同栽培模式下釀酒葡萄的氣孔導(dǎo)度變化趨勢與蒸騰速率基本一致，呈單峰曲線，不同品種的氣孔導(dǎo)度日變化不同，峰值出現(xiàn)的時間不一致。與對照相比，根域限制下‘美樂’于13:00氣孔導(dǎo)度顯著降低，‘黑比諾’和‘西拉’則出現(xiàn)在15:00；‘馬瑟蘭’的氣孔導(dǎo)度在11:00、15:00、17:00均顯著提高。總體上限根栽培降低了‘美樂’‘西拉’氣孔導(dǎo)度，增加了‘馬瑟蘭’的氣孔導(dǎo)度。

圖4 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄品種Gs日變化曲線Figure 4 Diurnal curve of Gs of six wine grapes under two cultivation patterns

2.3.4 兩種栽培模式下6個品種的SPAD值日變化

由表2可知，不同品種的最大SPAD值出現(xiàn)在一天中的不同時間。與CK相比，除‘西拉’和‘赤霞珠’之外，其余品種葉片SPAD值均出現(xiàn)了一定程度的降低，只有‘黑比諾’在11:00和15:00與對照達(dá)到顯著水平。除‘西拉’外，根域限制下所有品種的葉片SPAD值在11:00均低于對照，說明根域限制可顯著降低‘黑比諾’葉片SPAD值，對其他品種無顯著影響。

表2 兩種栽培模式下6個葡萄品種的SPAD值日變化Table 2 The daily SPAD values of six wine grapes were changed under two cultivation patterns

2.4 兩種栽培模式下6個品種的漿果品質(zhì)

2.4.1 兩種栽培模式下6個品種漿果百粒質(zhì)量變化

由圖5可知，隨著葡萄的成熟，除‘西拉’外的其他品種的粒質(zhì)量呈上升的趨勢，‘西拉’呈先上升后下降的趨勢，且所有品種在成熟后期粒質(zhì)量增加速度減慢。限根栽培下‘美樂’粒質(zhì)量高于CK，其余品種的粒質(zhì)量低于CK。采收期時‘黑比諾’的粒質(zhì)量最高，‘赤霞珠’和‘馬瑟蘭’的粒質(zhì)量最低。限根栽培下釀酒葡萄成熟期的粒質(zhì)量變化趨勢與CK比較基本一致。

圖5 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄成熟期漿果百粒質(zhì)量變化Figure 5 Changes of hundred grain weight of six wine grapes at mature stage under two cultivation patterns

2.4.2 成熟期葡萄漿果花色苷的變化

如圖6所示，隨著漿果的成熟，所有葡萄中花色苷含量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，但后期的變化幅度較小，且兩種模式的變化趨勢基本一致。根域限制下所有葡萄花色苷含量均高于對照，8月26日花色苷含量最低，9月15日花色苷含量最高。與CK相比，限根栽培提高了所有品種的花色苷含量。

圖6 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄成熟期漿果花色苷含量變化Figure 6 Changes of anthocyanin content of six wine grapes at mature stage under two cultivation patterns

2.4.3 成熟期葡萄漿果可溶性固形物及可滴定酸變化

如圖7所示，隨著漿果的成熟，漿果中可溶性固形物含量呈現(xiàn)增加的趨勢，可滴定酸含量呈下降的趨勢，且糖酸比隨之變大。成熟后期可溶性固形物上升速度和可滴定酸下降速度減慢。10月5日，常規(guī)栽培下6個品種的可溶性固形物為21.89%～24.56%，可滴定酸為7.075～9.4 g·L-1；根域限制下各品種的可溶性固形物為21.46%～23.45%，可滴定酸含量為6.1～8.245 g·L-1。

圖7 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄成熟期漿果可溶性固形物及可滴定酸含量變化Figure 7 Changes of TSS and TA of six wine grapes at mature stage under two cultivation patterns

2.4.4 兩種栽培模式下漿果單寧及總酚變化

由圖8可知，不同時期釀酒葡萄單寧含量、兩種模式下皮和籽中的單寧變化趨勢基本一致，不同部位單寧含量不同，且籽中的單寧含量均大于皮中的單寧含量。隨著漿果成熟，皮中單寧含量先下降后上升，籽中的單寧一直下降，且越接近采收期降低越慢。除‘黑比諾’及‘馬瑟蘭’外，采收期根域限制下其他品種的皮單寧含量均低于CK，9月15日單寧含量最低，8月26日單寧含量最高。

圖8 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄成熟期漿果單寧含量變化Figure 8 Changes of tannin content of six wine grapes at mature stage under two cultivation patterns

如圖9所示，所有品種總酚在不同部位的含量不同，籽中的含量最多，皮次之。隨著漿果的成熟，‘馬瑟蘭’籽中的總酚含量先上升后下降，皮總酚含量先下降后上升。其余品種籽和皮中的總酚含量均為先下降后上升，最低值出現(xiàn)于9月15日，最高值為8月26日。

圖9 兩種栽培模式下6種釀酒葡萄成熟期漿果總酚含量變化Figure 9 Changes of total phenolic content of six wine grapes at mature stage under two cultivation patterns

2.4.5 兩種栽培模式下6個品種采收期葡萄漿果品質(zhì)

由表3可知，不同栽培模式對不同葡萄品種品質(zhì)影響不同。與常規(guī)栽培相比，采收期根域限制‘赤霞珠’‘馬瑟蘭’‘黑比諾’‘西拉’百粒質(zhì)量均顯著下降?！骼陌倭Ｙ|(zhì)量下降最多，比對照低了26.72%；‘美樂’的百粒質(zhì)量顯著增高，比對照高了17.03%。采收期所有品種的可溶性固形物含量為21.45%～24.55%，最低的是根域限制下的‘品麗珠’，最高的是常規(guī)栽培的‘黑比諾’。與常規(guī)栽培相比，根域限制下‘品麗珠’‘美樂’‘黑比諾’可溶性固形物含量顯著降低。采收期所有品種可滴定酸為6.10～9.75 g·L-1；與常規(guī)栽培相比，根域限制下‘馬瑟蘭’的可滴定酸顯著增加，‘品麗珠’‘美樂’‘黑比諾’‘西拉’的可滴定酸顯著降低。采收期時根域限制下‘赤霞珠’花色苷含量最高，與常規(guī)栽培相比，增加45.5%。葡萄漿果不同部位的總酚和單寧含量不同，籽中的含量均大于皮。根域限制顯著降低‘赤霞珠’果皮中的總酚和單寧，顯著增加‘品麗珠’和‘馬瑟蘭’果皮中的總酚。在同心地區(qū)，6個品種的糖酸比均大于20，‘黑比諾’‘美樂’具有較高的糖酸比，均超過了30；但根域限制降低了‘赤霞珠’和‘馬瑟蘭’的糖酸比。

表3 采收期6種釀酒葡萄漿果理化指標(biāo)Table 3 Physical and chemical of six grape varieties at harvest time

3 討論與結(jié)論

光合作用是植物葉片通過對光的利用和吸收將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程[19]。前人研究發(fā)現(xiàn)根域限制降低植株葉片N含量，抑制葉片生長及葉綠素合成，進(jìn)而抑制植株葉片光合速率[20]。葉綠素含量一定程度上可以代表植株葉片的光合能力，本研究發(fā)現(xiàn)除‘黑比諾’外，其他限根栽培植株葉片葉綠素含量與常規(guī)栽培差異均不顯著，限根栽培的‘黑比諾’葉片葉綠素含量顯著低于對照，且日凈光合速率降低。綜合各項(xiàng)光合指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，‘馬瑟蘭’光合優(yōu)勢較為明顯，限根栽培對‘黑比諾’的影響較大。本研究發(fā)現(xiàn)，根域限制對各釀酒葡萄光合指標(biāo)影響不同，這可能與限根規(guī)格和水肥供應(yīng)水平有關(guān)，若限根溝槽體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于葡萄根系生長體積，會導(dǎo)致限根程度不夠，且養(yǎng)分富集于限根溝槽之內(nèi)反而會促進(jìn)葡萄葉片營養(yǎng)生長，使限根栽培葡萄葉片光合速率大于常規(guī)栽培。

根域限制下‘品麗珠’‘美樂’‘黑比諾’及‘西拉’可滴定酸含量均低于對照，這與前人的研究一致[21-23]。試驗(yàn)地所有品種普遍呈現(xiàn)出糖低酸高的現(xiàn)象，這是因?yàn)橥牡貐^(qū)氣候冷涼，物候期較晚，果實(shí)成熟較慢，不利于糖的積累和酸的轉(zhuǎn)化，因此此地區(qū)適合釀造果香型葡萄酒，可以作為“起泡酒”產(chǎn)區(qū)。可溶性固形物含量一定程度上代表著葡萄漿果中的可溶性糖（如葡萄糖、蔗糖和果糖）。Xie等[24]發(fā)現(xiàn)，根域限制使葡萄漿果中的酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性變強(qiáng)，促進(jìn)葡萄漿果中糖的積累。婁玉穗等[25]發(fā)現(xiàn)，根域限制可促進(jìn)葡萄漿果韌皮部糖卸載，使葉片光合產(chǎn)物快速高效的卸載到細(xì)胞內(nèi)。根域限制通過抑制植株根系的生長來抑制植株?duì)I養(yǎng)生長，降低葉片凈光合速率，樹體干物質(zhì)積累量減少，轉(zhuǎn)移到漿果中的比例增多，漿果品質(zhì)提高[26-27]。同時，根域限制下的漿果花色苷含量高于常規(guī)栽培，這與前人的研究結(jié)果一致?；ㄉ帐瞧咸压ぶ械闹饕仡愇镔|(zhì)，其含量是決定葡萄品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，其合成受遺傳因素的影響，環(huán)境及內(nèi)源激素通過影響與花色苷合成相關(guān)的基因和轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來促進(jìn)或者抑制花色苷的合成[28]。于淼等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ABA可以提高花色苷合成相關(guān)結(jié)構(gòu)基因（CHS3、CHI2、F3H2、UFGT）的表達(dá)進(jìn)而影響植物可溶性固形物及花色苷的合成。郭蕾萍等[30]認(rèn)為，根域限制導(dǎo)致除萌芽期以外其余時期的內(nèi)源ABA含量增加，這可能是導(dǎo)致根域限制模式下葡萄漿果中花色苷含量增加的一個因素。

葡萄的營養(yǎng)生長及漿果品質(zhì)的高低是由栽培地區(qū)的氣候、土壤、栽培管理措施等多方面因素決定的。根域限制對不同品種的光合特性、品質(zhì)指標(biāo)影響不同，這與各品種之間的品種特異性有關(guān)?！诒戎Z’的總酚、糖酸比含量均高于其他品種，而‘西拉’綜合品質(zhì)最差，這可能是因?yàn)椤诒戎Z’喜愛冷涼氣候。前人研究發(fā)現(xiàn)‘西拉’抗寒性較弱[31-32]，對同心地區(qū)氣候表現(xiàn)出適應(yīng)性較差。綜合分析6個品種的漿果在發(fā)育過程有效成分積累規(guī)律發(fā)現(xiàn)，同心地區(qū)的所試葡萄品種采收期較寧夏其他產(chǎn)區(qū)晚。

綜上所述，在同心產(chǎn)區(qū)，常規(guī)栽培下漿果品質(zhì)好的品種為‘黑比諾’和‘美樂’；根域限制下漿果品質(zhì)好的葡萄品種為‘品麗珠’‘美樂’‘黑比諾’?！嘞贾椤谀壳暗姆N植面積占絕對優(yōu)勢，此地區(qū)在今后的基地建設(shè)中推薦種植‘黑比諾’和‘美樂’，不推薦‘西拉’。