不同微喷高度对葡萄棚架下微气候因子及品质的影响

张 衡，刘红梅，杨 雪，宫厚杰

（喀什大学土木工程学院，新疆喀什 844006）

0 引 言

吐哈盆地由于其独特的地理位置和特殊的气候条件，成为我国著名的葡萄生产基地。但在葡萄果实成长的关键物候期6-8月，白天空气温度为35～40 ℃，有时可达40 ℃以上，极端的气候条件使得葡萄植株处于高温低湿的环境下，导致气孔导度、净光合速率和蒸腾速率的大幅下降[1]，对葡萄的果实生长产生极大的影响[2-4]。研究表明，适宜的气候条件对葡萄植株的生长发育、果实品质和最终的产量均产生有利的影响[5-10]。因此，探索吐哈盆地适宜葡萄生长的微气候环境对于当地水资源优化配置和改善葡萄的品质具有重要的现实意义。

张嘉梅等通过葡萄园生草对园内温湿度的影响，发现自然生草较未生草地表温度降低4.3～9.5 ℃[11]；王冬至发现通过弥雾调控，可明显增大果实体积，提高果粒增长率和产量[12]；成果等对不同整形方式酿酒葡萄研究发现，厂字形整形能增强光照，增加光和有效辐射，利于葡萄品质的提升[13]；Lemut等研究发现，摘叶处理可改变黑比诺葡萄植株不同发育期果际微气候，影响果实品质[14]。关于微气候因子对葡萄果实生长与品质影响的研究颇多[15-19]，但在不同微喷高度调控下，对葡萄品质和果际微气候影响的研究鲜有报道，因此本研究通过对不同高度微喷调控下微气候因子的监测，分析微气候因子变化规律，筛选出本地区益于葡萄果树生长和果实品质提高的微喷方式，为当地葡萄种植生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点位于吐鲁番地区鄯善县新疆葡萄瓜果开发研究中心试验田，地理坐标：东经90.29°，北纬42.90°，平均海拔高度419 m。年降水量25.3 mm，年蒸发量2 751 mm，≥10 ℃以上积温为4 522.6～5 548.9 ℃，全年日照时数可达2 900～3 100 h，平均日较温差为14.3～15.9 ℃，最大可达17～26.6 ℃，无霜期长达192～224 d。土壤质地主要为砾石砂壤土。葡萄品种为“无核白”，1981年大沟定植，树龄40 a，东西走向，沟长54 m，沟宽1.0～1.2 m，沟深0.5 m 左右；株距1.2～1.5 m 行距3.5 m；小棚架栽培，棚架前端高1.5 m，后端高0.8 m。

1.2 试验设计

试验于2017年5-7月进行，共设3个不同高度的微喷调控处理，各微喷调控处理均与常规滴灌叠加组成。3个处理分别为棚架上50 cm 处喷水1 h（WP1）、棚架下50 cm 处喷水1 h（WP2）和地上30 cm 处喷水1 h（WP3），对照处理（CK）采用常规滴灌，共计4 个处理，每个处理2 个重复。微喷直径2 m、流量40 L/h，喷头间距2 m，微喷在葡萄果实膨大期（5月29日-7月18日）14:00 左右开启，各处理灌溉定额均为9 150 m3/hm2。

1.3 试验内容与方法

1.3.1 温度与湿度监测

为避免受喷水水滴影响，在葡萄棚架下30 cm 处放置百叶箱，内置EasyLog-usb-2 型温湿度自动记录仪，设置为每1 h记录一次。

1.3.2 葡萄品质的测定

采用手持式折光仪测定可溶性固形物含量；可溶性糖采用蒽酮比色法测定；总酸量采用NaOH 滴定法测定，以酒石酸计；还原型Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。

1.4 数据处理

采用WPS 2019进行数据处理与分析，采用SPSS 19.0进行相关分析与回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同微喷高度下微气候因子变化

2.1.1 不同微喷高度下温度与湿度的变化

通过测定每一天整点时刻棚架下的温度值，计算葡萄果粒膨大期同一时间点的温度均值，作为温度日动态分析的最终数据。棚架下温度日动态变化曲线见图1。结果显示：各处理温度变化规律一致。各处理日最低温度均在07:00，WP1，WP2，WP3 和CK 处理日最低温度分别为19.56、19.33、19.37、18.91 ℃，从07:00-14:00，随着太阳的升起，各处理光照光照强度逐渐增加，棚架下温度逐渐上升，至14:00 前后达至日最高温度，分别为35.55、34.85、33.76、36.70 ℃；微喷开启后6 h 各处理平均温度分别为33.27、32.94、31.99、34.61 ℃，日平均温度为27.49、27.10、26.60、27.92℃，特殊的地理条件使得该地区温差较大，WP1，WP2，WP3 和CK 处理日最高和最低温差分别为15.99、15.52、14.39、17.79 ℃，微喷处理与对照处理相比，日最高温度降低1.15～2.94 ℃，微喷开启后6 h 平均温度降低1.34～2.62 ℃，温差降低1.80～3.40 ℃。

图1 不同处理下温度日动态变化曲线Fig.1 Diurnal dynamic change curve of temperature under different treatments

在葡萄果粒膨大期，各处理湿度日动态变化规律一致，见图2。各处理湿度在07:00 最高，WP1，WP2，WP3 和CK 处理日最高湿度分别为66.32%、67.62%、67.84%、65.80%，从07:00-14:00，随着光照强度的增强，棚架下空气湿度逐渐降低，至14:00 前后达至日最低湿度，分别为38.46%、37.65%、38.54%、35.33%；微喷开启后6 h 各处理平均湿度分别为41.01%、40.97%、42.03%、38.04%，日平均湿度为49.68%、49.96%、50.45%、47.68%，日最高和最低湿度差分别为27.86%、29.97%、29.30%、30.47%，可以看出，微喷处理相对湿度均高于对照处理，日最低湿度增加2.32%～3.21%，微喷开启后6 h 平均湿度增加2.93%～3.99%，湿度差降低0.50%～2.61%。

图2 不同处理下相对湿度日动态变化曲线Fig.2 Daily dynamic change curve of relative humidity under different treatments

2.1.2 不同微喷高度下温度与湿度的关系

温度与相对湿度在葡萄生长发育过程中起着十分重要的作用，这两者之间也密切相关。将试验获得的不同处理中空气温度与相对湿度的数据进行回归分析，整理得到表1中温度与相对湿度的函数关系。

表1 不同处理下温度和相对湿度的回归关系Tab.1 Regression relationship between temperature and relative humidity under different treatments

通过表1可以发现，葡萄棚架下温度与相对湿度呈线性负相关函数关系，各处理相关系数R2接近0.9。通过各处理温度与相对湿度拟合出的回归函数可知，斜率k和截距b较CK 分别在14%和7%以内变化，相对稳定。当温度为33 ℃时，推算得到WP1、WP2、WP3、CK 处理的相对湿度分别为41.86%、40.54%、40.02%、40.43%，可以看出微喷处理在温度相同时，随微喷高度的降低，葡萄棚架下空气相对湿度逐渐降低，CK 处理的空气相对湿度与WP2 处理较为接近，与实际情况相符。说明所建立的温度与相对湿度关系较可靠稳定，对类似的试验研究具有参考意义。

2.2 不同微喷高度对葡萄的可溶性固形物含量及品质的影响

2.2.1 不同微喷高度对葡萄的可溶性固形物含量影响

在果粒膨大期至成熟期对不同处理葡萄的可溶性固形物含量进行测定，整理得到各处理可溶性固形物含量的影响趋势见图3。

图3 不同微喷高度对可溶性固形物含量变化趋势的影响Fig.3 The influence of different micro spray heights on the change trend of soluble solids content

图3显示，7月19日时WP1处理可溶性固形物含量较WP2处理高，且依次高于WP3 和CK 处理，到8月3日时，WP1、WP2 和WP3 处理可溶性固形物含量迅速上升直至可溶性固形物含量高于20%，到后期各处理含量增长平稳。而CK 处理可溶性固形物积累速率较缓，直至8月20日其可溶性固形物含量仍低于20%。截止到采摘前，WP1、WP2、WP3、CK 处理的可溶性固形物含量依次为23.8%、24.2%、23.0%、19.8%，微喷处理可溶性固形物含量较CK 增加16.2%～22.2%，对比WP1、WP2 和WP3 得到WP1 和WP3 分别较WP2 低1.7%和5.0%。总体来说，不同高度的微喷处理加快了浆果可溶性固形物含量的积累，其中WP2 处理的可溶性固形物含量达到最高。

2.2.2 不同微喷高度对葡萄品质的影响

葡萄的品质影响着葡萄的外观以及口感，为了研究不同微喷高度对葡萄品质的影响，在果粒成熟期将不同处理的葡萄随机采摘50 粒进行分析。由表2可知，各处理的可溶性糖量在17.5%～22.3%之间变化，微喷处理的平均可溶性糖含量为21.5%，与WP1 的21.2%接近，且均大于CK 处理的可溶性糖含量，其中WP2 处理可溶性糖量含量最高，与其他处理具有极显著差异性。

表2 不同处理下“无核白”葡萄的品质对比Tab.2 Quality comparison of“Thompson Seedless”grapes different treatments

各处理总酸量在0.418%～0.488%之间变化，均低于CK 处理总酸量，WP1、WP2、WP3 处理总酸量均与CK 处理差异极显著，分别较CK 总酸量降低7.8%，14.3%，2.5%。因此不同高度的微喷可有效降低葡萄的总酸量，提高葡萄的口感。

各处理还原型Vc 量在2.86～7.19 mg/100g 之间变化，微喷处理下的Vc 含量均值为5.97 mg/100g，均较WP3 和CK 处理高，其中WP3 较CK 处理Vc 含量提高49.9%，且与CK 处理差异极显著。因此，不同高度的微喷可明显提高Vc含量。

各处理的糖酸比在40.615～57.895之间变化，其中CK处理的糖酸比最低，仅为40.615，品质较劣，其余各处理均高于CK 处理，较CK 提高19.0%～42.5%，WP2 处理的糖酸比为57.895，较CK 明显提高且差异极显著，WP1 和WP3 糖酸比为52.889、48.319，同样较CK 明显提高，但与WP2相比仍不如。因此，从糖酸比的大小角度来看，WP2 处理能有效提高葡萄的糖酸比。

综合以上分析可以发现，在葡萄果粒膨大期进行不同高度的微喷处理，能够较好的提升葡萄品质，其中WP2 处理效果最好，即在葡萄果粒膨大期每天中午在棚架下50 cm 处微喷1 h。

3 结 论

（1）在葡萄生长周期果粒膨大期时，微喷处理与对照处理相比，日最高温度降低1.15～2.94 ℃，日最低相对湿度增加2.32%～3.21%，微喷开启后6 h 平均温度降低1.34～2.62 ℃，平均湿度增加2.93%～3.99%，温差降低1.80～3.40 ℃，湿度差降低0.50%～2.61%，表明在该地区葡萄生长过程中还有很大的温湿度等微气候调控范围。

（2）该试验中棚架下温度与相对湿度间具有较好的线性负相关函数关系，且各处理相关系数R2均接近0.9，在类似实验中，果粒膨大期棚架下温度与相对湿度可参考此线性关系表示。

（3）在葡萄果粒膨大期时，通过在棚架不同高度架设微喷，与对照处理相比，微喷处理均可以加快浆果可溶性固形物含量的积累，提升可溶性糖含量和还原型Vc 含量，降低总酸量。综合各项品质指标来看，WP2即在棚架下方50 cm 处每天喷水1 h处理最佳。