叶幕型和植物源营养液处理对赤霞珠葡萄生长和果实品质的影响

张 雯，韩守安，钟海霞，谢 辉，张付春，王 敏，周晓明，潘明启

(新疆农业科学院园艺作物研究所/农业部新疆地区果树科学观测试验站，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】新疆因其得天独厚的水、热、土壤和光照因素，近几年酿酒葡萄栽培得到快速发展[1]，目前新疆酿酒葡萄基地面积达到65万亩，占我国酿酒葡萄总面积的50%左右，已成为我国最大的优质酿酒葡萄原料生产基地[2]。赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄是世界上最著名的优质红色酿酒葡萄品种[3]占新疆红色酿酒葡萄品种栽培面积的60%以上[4]。对于完善“厂”形树形结构的生产管理措施，优质葡萄酒原材料生产具有重要意义。【前人研究进展】除品种特性和气候条件外，果实品质在很大程度上受栽培管理措施特别是叶幕整形方式(树形、叶幕型)的影响[5]。适宜的葡萄栽培架式有利于浆果品质的提高、产量的调控、机械化操作的实施及晚霜等自然灾害的防控[6]。整形方式对葡萄果实酿酒品质的影响主要表现在以下几个方面：叶幕整形方式通过改变树体叶幕结构而群体光合作用和光合产物的分配[7]。不同的叶幕结构影响叶幕群体的受光情况和光合速率，从而引起果实品质的差异[8,9]。其次叶幕型通过影响果际微气候对果实品质产生影响[10]。张大鹏[11]指出由整形方式创造的叶幕微气候对植株的生理过程有着深刻的影响，进而影响糖类、酸类、酚类等物质的含量和种类[12]。植物源营养液是以天然植物组织发酵而成的酵素制剂，含有作物生长所需的营养物质、高活性的生长调节物质和抗菌物质，具有促进作物生长发育、提高作物产量与品质、增强作物抗性等多种功效[13]。【本研究切入点】叶幕管理可以通过影响叶幕微环境进而对浆果品质产生较大影响，然而目前针对新疆 “厂”形树形配套叶幕管理措施的综合研究较少。研究叶幕型和植物源营养液处理对赤霞珠葡萄生长和果实品质的影响。【拟解决的关键问题】以新疆主栽酿酒葡萄品种赤霞珠为研究对象，设置不同处理，不同管理措施对赤霞珠生长和果实品质的影响程度，确定厂形树形适宜的管理模式，为新疆酿酒葡萄的生产措施的改善提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

于2017年在乌鲁木齐市新疆农业科学院综合试验场葡萄示范园内进行。以新疆主栽酿酒葡萄品种赤霞珠为为材料，供试树2011年定植，南北行向，株行距1 m×3 m。

采用“厂”形树形篱架进行修剪整形。秋季修剪时结果母枝留1～2节短截，第二年春季主蔓呈45°倾斜上架后水平绑缚至第一道铁丝，每一结果母枝留一个结果枝，结果部位保持一致，使果穗均集中至主蔓附近，呈水平带状分布。通过调节主蔓水平绑缚高度调节结果部位高度；开花前进行抹芽定梢，通过控制架面每m留芽量控制新梢数量，抹去多余新梢，控制新梢间距，使其保持均匀一致。

设置篱壁式叶幕、篱壁式叶幕+营养液、V形叶幕、V形叶幕+营养液4个试验处理。于新梢快速生长期进行叶幕整形果实膨大期开始进行植物源营养液处理，每隔10 d喷施1次，连续喷施3次。图1

图1 "厂"形树形结构及篱壁形、V形叶幕型示意
Fig.1 Abridged general view of '厂'shape training structure and the fence wall

1.2 方 法

1.2.1 果实不同发育时期果际温度、湿度指标的测定

于果实膨大期、转色期和成熟期，使用路格L95-4+高精度温湿度记录仪(识别率0.1℃、0.1%HR；测定精度±0.2℃，±0.2% HR)，测定不同处理果际微环境温度、湿度的变化趋势，每个时期连续测定10，每隔10 min记录一次，探头高度位置与结果部位果穗外围中部高度保持一致(使用纸罩进行遮挡，避免阳光直射)，每小区安置一个温湿度记录仪。

1.2.2 叶幕群体受光测定

于果实转色初期选择晴朗天气，使用便携式光合有效辐射计对叶幕层不同部位受光情况日变化情况进行测定，09:00至18:00每隔1 h测定一次，共测定3 d。使用同一时段各测点平均值作为该时段叶幕群体受光情况，使用各测点日平均值表示各测点受光水平。图1

1.2.3 叶片光合能力及叶片质量测定

于果实膨大期，选择晴朗天气，10:00～12:00，使用TPS-2光合测定系统，采用人工光源(强度1 000 μmol/(m2·s))对叶幕内堂和外围单叶(选择有代表性叶片，采用巡回测定重复测定3次)净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度和气孔导度等光合指标进行。同时采集响应部位叶片立即放入冰盒带回实验室，擦拭干净后，液氮速冻，放入-40℃冰箱保存，采用考马斯亮蓝比色法测定叶片可溶性蛋白含量、浸提比色法测定叶绿素各组分含量。

1.2.4 浆果品质指标测定

果实成熟期，每小区随机采摘5个果穗与相同处理组成混合样本，对品质指标进行测定。其中果穗实际体积采用排水法测定，估算体积通过测定穗长、穗宽后采用圆锥体计算公式进行计算，果穗紧实度=实际体积/估算体积；穗重、粒重使用电子天平测定(精度0.01 g)，每处理随机选择测定果穗15穗、果粒150粒(每穗随机选10粒)；在测定粒重的基础上分别测定果皮和种子重量，统计种子粒数，计算皮果比和籽粒/粒重等指标；可溶性固形物使用ATAGO手持数显折光仪(分辨率Brix0.1%；精度±Brix0.2%)测定，各小区5粒为一组，随机测定5组；可滴定酸采用NaOH滴定法(以酒石酸计)测定；总黄酮采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠比色法测定，总多酚采用福林-酚比色法测定。

1.3 数据处理

Excel2010和SAS数理统计软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同叶幕型结构群体受光情况差异

研究表明，叶幕型对赤霞珠葡萄叶幕群体受光情况的日变化趋势存在较大影响，其中V形叶幕型群体PAR均值整日均高于篱壁形叶幕型处理。两个叶幕型差值的日均值达到自然光强度的10.66%，09:00至18:00“V”形叶幕型群体PAR强度依次较篱壁形叶幕型高12.50%、14.53%、13.96%、19.08%、7.30%、6.89%、3.17%、14.69%、13.83%和0.68%，其中除13:00至15:00时和18:00外，其它时间段差值均大于自然光的10%以上。图2

研究表明，与篱壁形叶幕型相比V形叶幕型光照在叶幕群体内的分布更均匀，特别是通过叶幕的V形开张，有效改善了内堂区域的受光情况，PAR日均值均超过自然光比例的60%，除主蔓区域外，其它区域的日均值也均超过自然光PAR的17%。而篱壁形叶幕内堂区域叶片长期处于光照不良的情况，PAR日均值均低于自然光强度的5%。图3

图2 两个叶幕型群体PAR日变化趋势差异
Fig.2 Effect of canopy type on PAR daily change tendency of the two canopy types

图3 转色期叶幕层PAR日均截留量轮廓
Fig.3 The outline map of daily PAR interception mean value on grape outline map

2.2 不同叶幕型对果域温度、湿度指标的影响

研究表明，叶幕型对赤霞珠浆果不同发育阶段果域温度、湿度指标存在一定影响，果实膨大期、转色期和成熟期两个叶幕型果域日均温差异不大，但是日差值存在较大差异，与篱壁形叶幕型相比V形叶幕型三个果实发育阶段均不同程度增大，其中以浆果膨大期差异最明显；与篱壁形相比V形叶幕果域湿度浆果膨大期较大，比篱壁形提高2.16%，转色期和成熟期果域湿度逐渐降低，V形叶幕下降幅度较篱壁形大，与篱壁形相比两个时期依次较降低0.66%和3.27%。表1

表1 不同叶幕型处理下浆果不同发育阶段果域温度、湿度变化
Table 1 Effect of canopy type on temperature, humidity around berry at various fruit development stages

指标Index时期Period叶幕型Canopy type日均值Day mean value日最高值Day max value日最低值Day min value日差值Day d-value温度Temperature(℃)膨大期转色期成熟期V形25.1733.3816.5916.78篱壁形25.0132.7816.9515.84V形25.5134.3816.2218.16篱壁形25.3334.1616.4017.76V形17.2827.748.2719.47篱壁形17.1427.688.4719.21湿度Humidity(%)膨大期转色期成熟期V形58.4087.8830.9856.90篱壁形56.2486.4829.7156.77V形52.9984.3027.5856.72篱壁形53.6584.2727.1457.13V形49.3276.8920.6856.21篱壁形52.5977.9225.0052.92

2.3 不同叶幕型和植物源营养液处理对不同部位叶片质量和光合能力的影响

研究表明，叶幕型和植物源营养液处理对赤霞叶幕层不同部位叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量存在较大影响。喷施植物源营养液后各叶幕型处理不同部位叶片叶绿素和可溶性蛋白含量均有不同程度的提高，其中可溶性蛋白含量均达到极显著水平。V形叶幕与篱壁形相比内堂叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量明显提高，差异均达到极显著水平。表2

表2 叶幕型和植物源营养液处理下不同部位叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量变化
Table 2 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on leaf chlorophyll and soluble protein content at different parts of canopy

处理Treatment叶绿素aChla叶绿素bChlb叶绿素a+bChla+b叶绿素a/bChla/b可溶性蛋白Soluble proteinV形叶幕+营养液V canopy type + nutrient solution外围1.20±0.046B0.76±0.037AB1.97±0.082B1.58±0.020B10.71±0.687B内部1.57±0.084A0.84±0.034A2.30±0.118A1.73±0.030AB13.12±0.866AV形叶幕V canopy type外围1.12±0.056B0.76±0.045ABC1.94±0.041B1.57±0.160B8.81±0.516ED 内部1.18±0.037B0.70±0.044BC1.88±0.019BC1.70±0.151AB9.65±0.568BCD篱壁形叶幕+营养液Fence canopy type + nutrient solution外围1.21±0.020B0.66± 0.037BCD1.86±0.057BC1.84±0.074AB10.31±0.267BC内部1.13±0.037B0.71±0.025BC1.83±0.015BC1.58±0.106AB7.33±0.221E篱壁形叶幕Fence canopy type外围1.14±0.057B0.58±0.033D1.71±0.090C1.95±0.014B8.58±0.229ED内部1.07±0.033B0.64±0.029CD1.72±0.061C1.67±0.024A 5.35±0.237F

注：表中同列数据后不同大写字母表示T在0.01水平上有差异(P<0.01)，以下各表均相同

Note:Different capital letters in the same column mean significant difference among treatments atP<0.01, the same as following

研究表明，叶幕型和植物源营养液处理对赤霞叶幕层不同部位叶片光合指标存在较大影响。与篱壁形叶幕相比采用V形叶幕型后内堂叶片的净光合速率显著提高，二者差异达到极显著水平；植物源营养液处理后V形叶幕内堂和外围叶片、篱壁形内堂叶片的净光合速率依次提高了20.03%、19.4%和12.5%，但差异均达到显著性水平。表3

表3 叶幕型和植物源营养液处理下叶幕不同部位叶片光合能力的变化
Table 3 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on leaf photosynthetic capacity at different parts of canopy

处理Treatment净光合速率Pn(μmol/m2s)蒸腾系数Er(mmol/m2s)胞间二氧化碳浓度CI(μL/L)气孔导度Gs(mmol/m2s)V形叶幕+营养液V canopy type + nutrient solution外围21.03±0.69AB6.12±0.62AB308.33±13.82A358.00±32.87AB内部20.40±0.98AB5.94±0.40B312.67±6.18A328.00±41.67ABV形叶幕V canopy type 外围16.27±0.29AB5.23±0.72B277.33±26.28A239.00±51.52AB内部15.37±2.75B5.13±0.87B288.67±28.53A243.67±48.48AB篱壁形叶幕+营养液Fence canopy type + nutrient solution外围20.30±1.55AB6.35±1.01AB253.00±32.69A271.00±30.21AB内部13.50±3.76C6.82±1.57AB302.00±42.95A302.33±42.91AB篱壁形叶幕Fence canopy type外围22.40±1.19A8.91±0.55A282.67±8.01A421.33±10.34AB内部11.90±2.89C4.92±1.00B264.33±30.71A167.00±48.83B

2.4 不同叶幕型和植物源营养液处理对赤霞珠葡萄果实品质的影响

研究表明，叶幕型和植物源营养液处理对赤霞珠部分果实品质指标存在较大影响。叶幕型对单穗重无明显影响，喷施营养液后穗重降低，V形和篱壁型分别降低了20.86%和30.31%，其中篱壁型营养液处理和不处理之间的差异达到极显著水平；与篱壁形叶幕相比采用V形叶幕整形后果穗变得更松散；各处理对单粒重无明显影响；营养液处理后皮果比增加，但各处理间差异均未达到显著性水平；营养液处理能够增加浆果内种子数量，同一叶幕型营养液处理和不处理之间差异均达到极显著水平；与篱壁形叶幕相比采用V形叶幕后浆果中多酚和总黄酮含量均明显提高，差异达到极显著水平。综合分析营养液处理对穗重、皮果比、种子数影响较大，喷施营养液后皮果比和籽粒数增加酿酒品质得到改善；果穗松散度、浆果内多酚和总黄酮含量主要受叶幕型处理影响，采用V形叶幕处理后果穗变松散、多酚黄酮含量增加，果实品质得到改善。表4

表4 叶幕型和植物源营养液处理下果实品质变化
Table 4 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on fruit quality

指标IndexV形叶幕+营养液V canopy type + nutrient solutionV形叶幕V canopy type篱壁形叶幕+营养液Fence canopy type + nutrient solution篱壁形叶幕Fence canopy type穗重 The weight of clusters(g)113.67±5.56B137.38±12.64AB112.91±10.31B147.14±8.28A果穗松散度 The loose degrees of clusters1.98±0.18A1.71±0.17AB1.35±0.03B1.65±0.03AB粒重 The weight of single berry(g)1.01±0.05A0.95±0.05A1.13±0.05A1.07±0.05A皮果比 Pericarp weight/berry weight0.25±0.02A0.21±0.01A0.26±0.03A0.21±0.03A种子数 The number of seed(粒)4.47±0.19AB3.40±0.43C5.20±0.16A3.67±0.25BC多酚 Polyphenol(mg/g)6.35±0.17A5.30±0.32B3.95±0.31C3.21±0.32C总黄酮 General flavone(mg/g)5.59±0.20A4.82±0.24A3.32±0.33B2.61±0.32B

注：表中同行数据后不同大写字母表示T在0.01水平上有差异(P<0.01)，以下各表均相同

Note:Different capital letters in the same line mean significant difference among treatments atP<0.01, the same as following

研究表明，叶幕型和植物源营养液处理对赤霞珠果实不同发育阶段可溶性固形物和可滴定酸含量存在一定影响。果实转色期至成熟期可溶性固形物含量不断增加，可滴定酸含量不断降低。相同条件下V形叶幕型成熟期可溶性固形物略高于篱壁形叶幕型，但分析认为营养液处理对可溶性固形物含量影响更大，与不喷施营养液相比V形和篱壁叶幕喷施后成熟期可溶性固形物分别提高了7.8%和7.7%；可滴定酸含量主要受叶幕型影响，与篱壁形叶幕相比V型叶幕喷施和不喷施营养液处理成熟期可滴定酸分别提高了20.5%和8.5%。图4

图4 叶幕型和植物源营养液处理下浆果不同发育阶段可溶性固形物和可滴定酸含量变化
Fig.4 Effects of canopy type and plant-derived nutrient solution on SSC and titrable acid content at different berry developmental stage

3 讨 论

3.1 叶幕型对赤霞珠葡萄果实品质的影响及原因

整形方式通过改变叶片数量、叶片在空间内的分布结构及叶幕大小和形状，改变叶幕微生态条件同时对整个植株的生理过程产生深刻的影响，进而对浆果品质的形成产生重要的影响。在葡萄浆果品质因素中，可溶性糖是决定果实品质的重要因素，特别是对于酿酒葡萄，可溶性糖的含量一方面决定浆果品质，另一方面是葡萄酒发酵的基质[14]。前人研究认为光热水平较高的叶幕微气候有利于糖分在果实中的积累[15]，这主要与这种微环境有利于光合作用和浆果成熟有关[11]，另外日温差较大的条件有利于糖类物质的积累[16]。研究结果与前人相符，与篱壁形叶幕型相比，V形叶幕型叶幕群体光热条件更佳，内堂叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量提高，叶幕整体光合能力明显改善，且日温差更大，浆果成熟期可溶性固形物含量提高。

酸类物质是葡萄酒的骨架物质，直接影响葡萄酒的风味，由于新疆产区无霜期较短，夏季炎热，昼夜温差大，酿酒葡萄普遍存在糖高酸低的现象，不利于葡萄酒风味的形成[17]。葡萄中有机酸主要是由酒石酸和苹果酸组成，其中酒石酸较稳定，苹果酸伴随成熟进程快速下降，研究结果表明各处理浆果转色期至成熟期可滴定酸含量均呈下降趋势，但不同处理下降幅度不同；前人研究发现果实中的有机酸含量受果际光热环境影响，叶幕内曝光条件越好，热量越丰富，果实中酸含量越低，赵悦等[18]研究认为苹果酸含量与成熟期温度呈负相关，研究结果表明，浆果中可滴定酸的含量受叶幕型影响较大，与篱壁形相比成熟期V形叶幕处理果实可滴定酸含量较高，有利于酿酒品质的提高，成熟期两个叶幕型处理温度差别甚微，篱壁形处理可滴定酸下降幅度较V形叶幕型处理更大，综合分析造成这一现象的原因可能与酸类物质组成差异和光合产物的分配有关，有待于后期进一步研究。

酚类物质是葡萄次生代谢过程中产生的一类重要化合物，主要包括黄酮类、花色苷、单宁、酚酸类和芪类化合物，酚类物质在葡萄果皮、种子中大量存在[19]。酚类物质与酒中的蛋白质、多糖相互作用参与葡萄酒的口感、骨架、结构和色泽等品质的形成对葡萄酒特别是红葡萄酒的风味特征和品质具有重要意义[20]。前人研究表明光照强度和温度过高过低均会抑制酚类物质的积累，只有在一定光强和温度范围内酚类物质的合成才能顺利进行[21]，张军贤[22]研究发现赤霞珠葡萄采用V形叶幕型处理葡萄酒中单体酚总量高于篱架。研究结论与前人相符，与篱壁形叶幕相比V形叶幕处理浆果中多酚和总黄酮的含量显著提高，有助于改善酿酒品质，但引起这一变化的生理机制还有待遇进一步深入研究。

3.2 喷施植物源营养液对赤霞珠葡萄果实品质的影响及原因

植物源作物营养液是天然植物组织在设定条件下发酵而成的酵素制剂。它含有氨基酸、蛋白质、葡萄糖、各种维生素和微量元素等大量作物所需的营养物质，同时植物源营养液在发酵过程中形成了庞大的有益微生物群体，并富含微生物代谢产生的酶、有机酸、生物激素类物质等多种生理活性物[13]。杨文静等[23]研究认为，叶面喷施植物源营养液能够提高八棱海棠叶片质量和叶绿素含量；罗蕊等[24]研究认为以喷施植物源营养液后梨树叶片质量改善、叶绿素含量和叶片光合能力提高。研究得到了相同的结论，喷施植物源营养液后赤霞珠葡萄叶片叶绿素和叶片可溶性蛋白含量提高。

前人在苹果[24]、梨[23,25]等果树上的研究结果均表明，喷施植物源营养液后果实可溶性固形物含量增加，果实品质得到改善；研究结果与前人相符，喷施植物源营养液后两个叶幕型处理浆果可溶性固形物含量均提高。同时营养液处理能够提高果实皮果比、和中子数，可能与营养液中含有大量生物激素类物质，能够改善浆果的生理代谢有关。另一方面采用营养液处理后果实中酚类物质和总黄酮含量均提高，可能有两方面原因造成，植物源营养液处理后浆果高皮果比，果皮中酚类物质含量更为丰富，也可能与植物源营养液中本身含有丰富的酚类和黄酮类物质有关。

4 结 论

与篱壁形叶幕相比采用V形叶幕型后光能在叶幕群体内的分布更加均匀，能够有效改善叶幕群体的受光条件，叶幕群体平均PAR提高10.66%；提高浆果不同发育阶段的日温差，果穗更为松散；浆果可溶性固形物、可滴定酸、酚类物质和总黄酮含量依次提高4.7%、8.5%、65%和84%，果实酿酒品质得到改善。喷施植物源营养液后赤霞珠葡萄叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量分别提高了9.7%和28%，提高叶片的光合能力，改善了叶片的生理活性；皮果比和种子数显著提高；可溶性固形物、酚类物质和总黄酮含量依次提高4.8%、21%和20%，改善了赤霞珠葡萄的酿酒品质。

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