馮 洋，黃思浩，謝恒毅，李秀文，楊 玲，陸潔梅，黃旭明

（1.華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，廣東 廣州 510642；2.廣州市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，廣東 廣州 510520）

【研究意義】葡萄（Vitisspp.）是繼柑橘、蘋果、梨之后我國第四大果樹。由于抗病品種的引進及避雨栽培技術和單氰胺化學解除芽休眠技術的應用，葡萄在我國南方發(fā)展迅猛，近年來廣東省鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)也隨之興起［1］。廣東葡萄產(chǎn)業(yè)起步雖晚，卻正趕上抗病強、品質特優(yōu)、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的‘陽光玫瑰’葡萄的引入，進一步推動了廣東鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！柟饷倒濉瘜儆谥惺鞖W美雜交葡萄品種（V.vinifera×V.labrusca）［2-3］，是當下廣東主栽鮮食葡萄品種，占全省葡萄栽培面積70%以上。研究表明，以10 ℃為基溫，‘陽光玫瑰’從萌芽到果實成熟所需活動積溫（Active accumulated temperature）約2 300 ℃［4］，而廣東大于10 ℃的活動積溫則在3 100～9 300 ℃之間［5］。因此，除粵北局部地區(qū)外，廣東大部分地區(qū)有充足的活動積溫，可滿足‘陽光玫瑰’一年兩收的生產(chǎn)需求，且多以春季萌芽形成的夏果和秋季萌芽產(chǎn)生的冬果進行一年兩收生產(chǎn)［2］。然而，入秋后，隨著日照時長縮短和氣溫降低，溫帶落葉植物會發(fā)生系統(tǒng)性葉片衰老，導致葉片落盡［6-7］。因此，在反季節(jié)冬果葡萄生產(chǎn)中，會面臨系統(tǒng)性葉片衰老脫落而導致樹冠光合能力下降，進而不利于冬果產(chǎn)量和品質形成?！厩叭搜芯窟M展】光照對植物生長發(fā)育具有顯著影響，體現(xiàn)在光強度效應、光質（波長）效應和光周期效應三方面。有研究表明，適度人工補光可以抑制植物葉片衰老效應［8-9］，甚至可以抑制采后蔬菜外圍老葉的衰老［10］。在我國南方，春夏季多陰雨寡照，以紅、藍LED 人工補光可以提高‘夏黑’葡萄葉片光合速率，促進果實發(fā)育，提高果重［11］。人工補光還可以促進葡萄果實花青苷和糖分積累，顯著改善果實著色和內(nèi)在品質，其中以藍光處理效果最佳［12］?！颈狙芯壳腥朦c】關于反季節(jié)冬季葡萄果實發(fā)育期間人工補光處理對葉片衰老和果實發(fā)育的影響目前尚未有報道。我們推測冬季延長光照時間，可能會延緩‘陽光玫瑰’葡萄葉片冬季葉片系統(tǒng)性衰老產(chǎn)生，進而有利于果實發(fā)育和品質形成?！緮M解決的關鍵問題】本研究于冬季以紅藍LED 混合弱光進行補光處理，研究對‘陽光玫瑰’葡萄葉片衰老進程、果實發(fā)育及品質的影響，探索推遲秋冬季節(jié)葉片衰老的技術，為秋冬季葡萄生產(chǎn)人工補光技術應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為種植于廣州市農(nóng)業(yè)技術推廣中心大棚內(nèi)的8 年生‘5BB’砧‘陽光玫瑰’植株，種植密度為3 m×6 m，以直徑2 m、高0.6 m 的限根池種植。栽培架式為“T”形平棚，棚面距地面1.9 m。植株春季萌芽后，剪除花穗，枝梢每4～5 葉摘心，副梢保留0～1 葉絕后摘心。于2022年8 月25 日進行長枝修剪（保留6～7 個節(jié)位），并對剪口節(jié)位去葉處理，以5%單氰胺處理剪口芽促萌。萌芽后的新梢在花穗后2 葉進行第1 次摘心，之后每4～5 葉摘心1 次，副梢留1 葉絕后摘心。盛花前1 周修剪花穗，疏除側穗，僅保留約4 cm 長的穗尖。盛花期以20 mg/L 赤霉酸+2 mg/L 氯吡脲+0.8 mg/L 噻苯隆溶液浸泡花穗，誘導無核并保果，10 d 后再以20 mg/L 赤霉酸處理膨大果實，之后進行疏果，每穗果保留40～50 粒。

1.2 補光處理

2022 年10 月14 日，果實第1 次快速生長期結束后開始補光處理（T）。在主蔓兩側的果穗節(jié)位附近于葉片上方20 cm 處拉LED 燈帶，其中紅光LED 燈和藍光LED 按5∶1 設置，燈帶下20 cm處的光照強度為3 μmol/m2·s，每天補光時間為18 ∶00 —24 ∶00，直至果實采收，單株小區(qū)，3 次重復，以無燈帶單株作對照（CK）。

1.3 指標測定

補光處理開始后每2 周拍攝記錄樹冠葉幕形態(tài)。每株各標記5 個結果枝，每2 周測定標記枝上的果穗節(jié)位葉片的葉綠素指數(shù)（SPAD 值）和光合參數(shù)。其中，SPAD 值用 SPAD-502 葉綠素儀（日本 Minolta）測定；葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）及胞間CO2濃度（Ci）用 CIRAS-3 便攜式光合儀（美國PP System）測定，每次測定于上午9 ∶00 —11 ∶00 完成，為了避免測定時間差異的影響，處理組和對照組植株的光合測定交替進行。

2023 年1 月15 日，各植株隨機統(tǒng)計10 個枝條不同節(jié)位（果穗以上-2、0、1、2、4、6、8、10 節(jié)位）上葉片脫落情況，并測定、記錄各節(jié)位葉片SPAD 值；在標記枝的果穗，各標記上、中、下3 粒果實，每隔1～2 周測量標記果粒的縱橫徑。2023 年2 月10 日，果實成熟時采集標記枝果穗，每穗隨機選不同部位5 粒漿果進行稱重并測定可溶性固形物（TSS）含量。

試驗數(shù)據(jù)用Excel 整理、作圖，t測驗和相關分析采用IBM SPSS 26 統(tǒng)計軟件進行。

2 結果與分析

2.1 人工補光對葡萄葉片衰老的影響

如圖1 所示，對照和補光處理植株果穗節(jié)位葉片的葉綠素指數(shù)（SPAD 值）均在在處理6 周后呈現(xiàn)下降趨勢。其中，對照處理8 周后大幅下降，第8 周～10 周葉片平均SPAD 值從45.99 降至24.91，而補光處理期間葉片平均SPAD 值僅從49.91 降至44.63。由此可見，人工補光處理可以明顯延緩葉片SPAD 值下降；處理10 周后，補光處理葉片SPAD 值顯著高于對照，可見后者葉片已大面積黃化，而補光處理葉片則仍然保持綠色狀態(tài)（圖2）。

圖1 補光處理（T）與對照(CK)植株果穗節(jié)位葉片葉綠素指數(shù)（SPAD 值）變化Fig.1 Changes in the chlorophyll index (SPAD value) of the leaves at berry cluster node between the supplementary lighting treatment (T) and the control (CK)

圖2 處理后10 周補光處理（T）與對照（CK）果穗節(jié)位葉片形態(tài)比較Fig.2 Comparison of leaves at berry cluster node at 10 weeks after treatment between the supplementary lighting treatment (T) and the control (CK)

補光處理10 周，各節(jié)位葉片SPAD 值均高于對照，其中果穗之上-2、0、1、2、6 節(jié)位葉片的SPAD 值差異顯著，說明人工補光處理可以顯著抑制葉片退綠黃化（圖3A）。此外，對照各節(jié)位落葉率也顯著高于補光處理（圖3B），說明補光處理可以延緩冬季葉片衰老和脫落。

圖3 補光處理（T）與對照(CK)植株不同節(jié)位葉片SPAD 值（A）及落葉率（B）比較Fig.3 Comparison of SPAD values and leaves abscission rates at different nodes between the supplementary lighting treatment (T) and the control (CK)

入冬后，補光處理和對照植株的葉片凈光合速率均呈現(xiàn)下降趨勢，在處理4 周后下降明顯，但各時期補光處理與對照的差異均不顯著（表1）；從補光處理后4～8 周的葉片光合速率降幅來看，對照葉片為7.2 μmol/m2·s，高于補光處理（4.8 μmol/m2·s），說明補光處理可以延緩冬季葡萄葉片衰老伴隨的光合能力降低。

表1 補光處理對葡萄葉片凈光合速率（Pn)、氣孔導度（Gs）和胞間二氧化碳濃度（Ci）的影響Table 1 Effect of supplementary lighting treatment on net photosynthetic rate (Pn),stomatal conductance (Gs) and mesophyll CO2 concentration (Ci) of grape leaves

隨著植株生長發(fā)育，對照葉片Gs 呈現(xiàn)下降趨勢，而補光處理Gs 除處理6 周后降低外，其余時間保持相對穩(wěn)定，處理8 周時，補光處理葉片Gs 顯著高于對照；Ci 總體呈現(xiàn)增加趨勢，且對照各時期均高于補光處理，其中，處理8 周后對照Ci 顯著高于對照（表1）。Pn 與Gs 和Ci 之間的相關性分析（表2）顯示，補光處理與對照的葉片Pn 與Gs 相關性均不顯著，但與Ci 均呈極顯著負相關（P＜0.001）。

表2 Pn 與Gs 和Ci 的相關性分析Table 2 Correlation analysis between Pn and Gs or Ci

2.2 補光處理對葡萄果實發(fā)育和TSS 含量的影響

補光處理與對照的果實縱徑和橫徑變化如圖4 所示，處理8 周內(nèi)兩者果實縱橫徑同步增加，處理10 周后果徑略有降低；兩者縱徑非常接近，而補光處理果實橫徑始終高于對照果，但各時期處理與對照果實縱橫徑差異均不顯著。果實成熟時，補光處理平均穗重和平均粒重分別為367.1、10.8 g，而對照分別為361.5、8.8 g，兩者的粒重差異顯著；補光處理的果實TSS 含量僅為15.0%，顯著低于對照的16.7%（表3）。由圖5可知，補光處理的果實TSS 含量與粒重呈顯著的線性負相關性（y=-0.3752x+19.644,R2=0.3003,P＜0.001），而對照兩者無顯著相關性。

表3 補光處理對葡萄冬果穗重、粒重和 可溶性固形物含量影響Table 3 Effect of winter supplementary lighting treatment on cluster weight,berry weight and total soluble solids (TSS)in winter crop of grape

圖4 補光處理與對照果實縱橫徑的變化比較Fig.4 Comparison of changes in berry horizontal and vertical diameters between the supplementary lighting treatment and the control

圖5 果實TSS 含量與果實重量的相關性分析Fig.5 Correlation between berry weight and TSS content

3 討論

雖然廣東有充足的熱量可以滿足葡萄一年兩收的熱需求，但入秋后，隨著日照時長的縮短和氣溫降低，葡萄植株會產(chǎn)生系統(tǒng)性葉片衰老，表現(xiàn)為各節(jié)位葉片同步黃化甚至脫落，從而導致植株光合能力喪失，進而不利于冬果產(chǎn)量和品質形成。本研究重點探索冬季人工補光處理對‘陽光玫瑰’葡萄葉片衰老、果實發(fā)育和品質形成的影響。

3.1 人工補光對冬季葡萄葉片衰老的影響

入秋后，落葉植物響應短日照和低溫信號而啟動系統(tǒng)性葉片衰老［6-7］。夜間人工補光可以消除短日照的影響，理論上可以延遲葉片衰老。本研究證實了夜間補光，延長葉片光照時間可以顯著推遲葡萄冬季葉片系統(tǒng)性衰老，表現(xiàn)為補光處理抑制各節(jié)位葉片黃化和脫落。但有研究表明，在相同光周期下，從地面朝上照射作物的補光處理光可以抑制玫瑰［8］和生菜［9］基部老葉的衰老進程，說明人工補光處理不僅通過光周期抑制葉片衰老，還可能直接抑制葉片衰老的發(fā)生。在抑制采后白菜葉片衰老方面，紅光的效應較藍光更為顯著，可以降低乙烯信號轉導路徑中EIN3基因的表達［10］。每天2 h 紅光脈沖處理可通過植物色素來抑制羅勒葉片衰老［14］。然而，在小麥上的相關研究表明，藍光抑制葉片衰老的效果優(yōu)于紅光和綠光，藍光可維持小麥葉片中過氧化氫酶活性，從而抑制葉片活性氧積累［13］。本研究采用紅藍光混合補光處理，對冬季‘陽光玫瑰’葡萄葉片系統(tǒng)性衰老有明顯抑制作用。

本研究中，補光處理對‘陽光玫瑰’葡萄葉片衰老的抑制效應在處理后10 周才顯著表現(xiàn)出來，處理8 周內(nèi)補光處理對葉片葉綠素指數(shù)（SPAD值）和凈光合速率（Pn）的影響均不明顯，但能延緩Pn 的降低。本研究采用3 μmol/m2·s 的低光強補光，光照強度相對于日間的陽光強度幾乎可忽略，因此對日間光合速率的影響也不顯著。反過來也說明人工補光對葉片衰老的抑制效應可能是光的信號效應，涉及光周期和光質量共同影響。入冬后，對照植株葉片的Pn 下降伴隨氣孔導度（Gs）的降低，這與前人在櫟樹屬植物Gs 季節(jié)動態(tài)的研究結果一致［15］。Granda 等［15］認為櫟樹入秋后Gs 降低主要受短日照環(huán)境調控，因此光周期通過Gs 的調控而影響光合速率的季節(jié)變化［16］。而補光處理葉片Gs 相對穩(wěn)定，處理后8周，其Gs 顯著高于對照。補光處理一方面可能消除短日照環(huán)境誘導的氣孔關閉；另一方面，光質與光強均影響氣孔開放，紅光通過啟動光合作用，降低葉肉CO2濃度而啟動氣孔開放，是通過高光強實現(xiàn)；此外，而氣孔保衛(wèi)細胞還會特異響應藍光而吸水而使氣孔開放，藍光響應屬于低光強響應［17］。因此，補光處理維持較高的Gs 可能與補光中的弱藍光響應有關。葉片Pn 與Gs 無顯著相關性，而與Ci 呈極顯著負相關，說明氣孔因素并非顯著影響冬季葡萄葉片光合作用的關鍵因子。這與Yu 等［16］結論不同。處理8 周后，對照葉片Gs 低于補光處理，而其葉肉Ci 卻高于補光處理，說明隨著葉片衰老，葉片光合過程運轉弱化，固定CO2能力喪失。因此我們認為，非氣孔限制（Non-stomatal limitation）是入冬后葡萄光合能力伴隨葉片衰老而降低的關鍵。這一觀點與Kinoshita 等［18］在銀杏（Gingkobiloba）上的研究結果一致。

3.2 補光處理對葡萄果實發(fā)育與品質的影響

已有研究表明，以紅、藍LED 人工補光可以提高‘夏黑’葡萄葉片光合速率并增加果重［11］。人工補光還可以促進葡萄果實花青苷和糖分的積累，顯著改善果實著色，其中以藍光處理效果最佳［12］。本研究中，補光處理促進葡萄果實膨大，顯著提高單果重，說明補光處理可促進果實生長發(fā)育。補光處理主要是通過增加果實的橫徑實現(xiàn)增加果重。與Kondo 等［12］補強光照結果不同，本研究并未觀測到補光處理提高果實含糖量，相反，補光處理的果實TSS 含量顯著低于對照，這可能有三方面原因：首先，補光處理果實體積顯著增大，但其稀釋效應不利果實TSS 含量的提高，佐證TSS 含量與粒重顯著負相關的結論。其次，在葡萄始熟時摘除果穗附近葉片有利于葡萄成熟，促進品質形成［19］；對照植株落葉相對早發(fā)生，使得果穗曝光更充分，這有利于提早轉熟，糖分積累也提早，進而使其TSS 含量提高。再次，有研究表明，禾谷類作物谷粒充實過程往往伴隨旗葉衰老，葉鞘儲備的碳素營養(yǎng)大量回撤至谷粒中而有利谷物碳素營養(yǎng)積累［20-21］。我們推測，果穗作為強力庫器官，也可能吸收了衰老的葉片脫落前回撤的營養(yǎng)，有利于提高果實TSS 含量，而補光處理抑制葉片衰老和養(yǎng)分回撤，也使其果實TSS 含量低于對照。這一假設值得進一步研究。

4 結論

綜上，本研究得出以下結論：（1）入冬后葡萄葉片發(fā)生系統(tǒng)性衰老，光合能力的降低主要是由非氣孔限制導致；（2）以紅藍混合（5∶1）人工弱光延長光照可顯著抑制‘陽光玫瑰’葡萄系統(tǒng)性葉片衰老的發(fā)生，并促進果實生長；（3）在廣州或類似氣候的地區(qū)生產(chǎn)冬季葡萄可以實施LED 人工補光措施來提高冬果產(chǎn)量，但仍需要采取配套措施（增強補光強度、漿果始熟時摘除老葉等）促進果實TSS 積累。