薄膜覆蓋對葡萄生長和生理特性的影響

摘 要： 為了研究不同覆蓋層次薄膜對葡萄生長、光合和相關酶活性的影響，為我國南方葡萄的早熟栽培提供參考。以夏黑和醉金香1 a生苗為試材，通過田間試驗研究無膜（對照）、1層膜（處理I）、2層膜（處理II）和3層膜（處理III）覆蓋對其生長和生理特性的影響。試驗表明，2個品種株高、根莖粗度和平均單葉面積均受薄膜覆蓋影響，除處理I與對照無顯著差異外，處理II和處理III分別達顯著和極顯著水平；隨著薄膜覆蓋量增加，凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和水分利用率（WUE）均降低，葉綠素a（Chl a）和葉綠素b（Chl b）升高，葉綠素a/b值（Chl a/b）降低，丙二醛（MDA）含量升高；另外，薄膜覆蓋對還原性谷胱甘肽（GSH）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性的影響為處理I >處理II >對照>處理III；夏黑的耐弱光性高于醉金香。結果表明，夏黑和醉金香1層膜下能生長發育，2層膜受到一定影響，3層膜則不利于其生長。

關鍵詞： 葡萄葉片； 薄膜覆蓋； 生理特性； 抗氧化酶活性

中圖分類號：Ｓ６６3．1 文獻標識碼：Ａ 文章編號：１００９－９９８０?穴２０11?雪０6－991－０7

Effect of plastic films on growth and leaf physiological characteristics of grapevine

WU Yue-yan1， CUI Peng1，2， LI Bo1，2

（1College of Biology and Environment， Zhejiang Wanli University， Ningbo， Zhejiang 315100 China； 2College of Agriculture and Biotechnology， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310029 China）

Abstract: The effects of plastic filming under different covering layers on the growth， photosynthesis and related enzymes of grapevine were studied to provide guidance for early maturing cultivation in the Southern China. The experiments investigated the influences of no plastic cover （control）， single plastic film （treatment I）， double plastic films （treatment II）， and triple plastic films （treatment III） on the growth and physiological characteristics of Summer Black and Zuijinxiang. The significant differences in average stem height， rhizome diameter and leaf size were observed between the treatment II/III and the control， and the treatment III had the strongest effect， while the differences between treatment I and the control were not obvious. The increase in the layers of plastic film resulted in the decrease of net photosynthetic rate， transpiration rate， stomatal conductance， intercellular CO2 concentrations and water use efficiency. The level of chlorophyll a and chlorophyll b increased in respond to the additional layers， with a decline of the ratio of chlorophyll a and chlorophyll b. The concentration of MDA also increased. In addition， plastic filming influenced the concentration of reduced glutathione as well as the activities of superoxide dismutase， peroxidase and catalase of grapevine leaves. The intensity of these impacts was higher in treatment I， followed by treatment II， the control group and treatment III in decreasing order. Summer Black also showed higher tolerance to weak light compared to Zuijinxiang. In conclusion， normal growth and development of Summer Black and Zuijinxiang could be achieved under single layer plastic filming， while two-layer plastic filming may result in certain degree of the impact. Plastic filming with three layers can severely influence the growth of the two cultivars.

Key words: Grape leaves； Plastic film； Physiological characteristics； Antioxidant enzyme activities

葡萄屬葡萄科（Vitaceae）葡萄屬（Vitis L.）植物，起源于黑海和地中海沿岸，品種繁多，分布廣泛[1]。多數葡萄品種比較適應系干氣候，而我國南方地區降水主要集中在3—7月，年均雨量達1 000～2 000 mm，占全年降雨量的70%左右，屬典型的夏濕地帶，露地栽培條件下葡萄易感病、樹勢難以控制。設施栽培能有效地控制葡萄生長發育所需的生態環境因素，有利于控制病蟲害、調節葡萄生育期以及提高產量和品質等。目前我國南方設施大棚葡萄栽培主要有單、雙層膜2種覆膜方式，其中以單層膜為主。一些中早熟葡萄品種為了提早成熟，采用多層薄膜覆蓋。由于薄膜覆蓋后光照條件受到影響，因此多層膜覆蓋宜選擇耐弱光的品種。研究表明，歐美雜交種葡萄一般較歐亞種葡萄耐弱光，不同品種之間耐弱光性存在較大的差異[2]。夏黑（Summer Black）和醉金香（Zuijinxiang）屬歐美雜交品種（V. vinifera L.×V. labrusca L.），為我國南方栽培的中早熟優良葡萄品種，目前國內外對它們在多層膜覆蓋條件下的生長和生理反應研究甚少。我們采用田間試驗研究不同薄膜覆蓋層次對夏黑和醉金香葡萄的生長和生理特性影響，探討它們對弱光環境的適應性，以期為其早熟栽培提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設計

以取自浙江萬里學院葡萄試驗基地的夏黑和醉金香品種1 a生苗木為試材。2009年2月20日，在試驗基地隨機選取生長健壯、形態基本一致的夏黑和醉金香1 a生苗木各720株，平均株高20～25 cm，根頸粗度約0.5 cm。選用直徑為20.5 cm，高度30 cm的泥瓦容器單株定植，基質為泥炭和谷殼混合物（體積比為6∶4），盆土量550 g，有機質38 g·kg-1，堿解氮110 mg·kg-1，速效磷 87 mg·kg-1，速效鉀 237 mg·kg-1，pH 6.3。定植時先一次性施入可控性緩釋肥（N∶P∶K為18∶18∶8）1.0 kg·m-3。定植后定干，高度為10 cm左右；頂端留飽滿芽，萌芽后留頂芽生長，去除其下枝梢，生長期頂端留2個副梢并留3葉摘心，摘除其余副梢。試驗期間水分管理同常規栽培。

葡萄恢復正常生長后，即2009年4月1日開始，將葡萄盆栽苗置于連棟大棚內，無裙膜，雨天大棚頂部覆蓋無色聚氯乙烯無滴膜，晴天揭頂膜，以保持田間濕度基本一致。連棟大棚內再建小拱棚，頂高1.2 m，寬1.5 m，覆蓋無色聚氯乙烯無滴膜，無裙膜。試驗設4個處理：無膜覆蓋為對照，處理I為 1層膜，處理II為 2層膜，處理III為 3層膜。每個品種每個處理180株，重復3次。于處理當日（4月1日）、處理后30 d（5月1日）、處理后60 d（5月31日）、處理后90 d（6月30日）觀測植株形態特征，測定植株枝條中部功能葉片的光合特性指標，采集植株枝條中部功能葉測定生理生化指標。每次隨機取樣。葉片采集后裝入塑料袋并扎口，立即置于-80 ℃冰箱保存。

1.2 測定方法

1.2.1 形態特征的觀測 用米尺測量株高，游標卡尺測量植株離土壤表面1 cm處的根莖粗度。采用萬深LA-S植物圖像分析儀測定平均單葉面積，方法為每個品種的每個處理隨機取10株，將整株葉片采下平鋪于掃描儀，得出每片葉面積及其平均值。

1.2.2 光合和生理指標的測定 采用CB-1102便攜式光合蒸騰儀（北京渠道科學器材有限公司）于10:00～12:00測定植株中部功能葉的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和水分利用率，每個處理測5株，重復3次。

葉綠素含量采用丙酮提取分光光度法；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法[3]；還原型谷胱甘肽（GSH）采用間接分光光度法[3]；超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍四唑（NBT）法[3]；過氧化物酶（POD）采用愈創木酚法[4]，以每min內A470變化0.01的酶量為1個酶活性單位U；過氧化氫酶（CAT）參照Aebi H法[5]，3 mL反應體系中含50 mmol·L-1 pH 7. 0磷酸緩沖液1.9 mL， 45 mmol·L-1 H2O2 1.0 mL， 0.1 mL酶液，以每min內A240變化0.01的酶量為1個酶活性單位U。

2 結果與分析

2.1 薄膜覆蓋對葡萄形態特征的影響

由表1可以看出，株高、根莖粗度和平均葉面積均受薄膜覆蓋影響，處理I略小于對照，無顯著差異；90 d時，夏黑的處理II分別比對照下降25.80%、21.20%和15.80%，處理III下降52.16%、60.87%和55.33%，分別達顯著和極顯著水平。相同處理下，醉金香的株高、根莖粗度和平均葉面積均略低于夏黑；至90天時，處理Ⅱ分別比對照下降30.47%、36.48%和39.42%，除根莖粗度外，株高和平均葉面積均達顯著水平；處理III分別下降60.17%、61.64%和59.66%，達極顯著水平。表明薄膜覆蓋對夏黑和醉金香葡萄生長的影響為3層膜>2層膜>1層膜，且夏黑耐弱光性優于醉金香。

2.2 薄膜覆蓋對葡萄葉綠素含量的影響

圖1和圖2顯示，隨著薄膜覆蓋量增加，葉綠素a（Chl a）和葉綠素b（Chl b）含量均呈上升趨勢，90 d時，夏黑的3層膜分別比對照增加20.84%和96.02%，醉金香增加19.81%和100.96%；2個品種各處理的葉綠素a/b值（Chl a/b）均隨時間延長而降低，且對照>處理I>處理II >處理III；夏黑在各處理條件下的葉綠素a、葉綠素b含量和葉綠素a/b值均略高于醉金香。

2.3 薄膜覆蓋對葡萄葉片光合特性指標的影響

光照是植物光合作用的重要影響因素。隨著薄膜覆蓋量增加，夏黑和醉金香的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和水分利用率（WUE）均降低，即對照>處理I>處理II >處理III，與對照相比，3層膜覆蓋處理90 d時，Pn降幅為32.34%、35.23%，Tr為34.21%、34.78%，Gs為34.68%、35.86%，Ci為40.81%、62.11%，WUE為71.31%、72.96%；除對照外，2個品種的Tr均呈先下降后上升趨勢，WUE在對照和處理I下隨時間延長而升高，處理Ⅱ和處理III下降低；除Ci外，夏黑各處理的Pn、Tr、Gs和WUE均高于醉金香，表明弱光處理下，夏黑的光合效率高于醉金香（圖3、4）。

2.4 薄膜覆蓋對葡萄葉片丙二醛含量的影響

圖5和圖6顯示，隨著處理時間延長，夏黑和醉金香各處理的丙二醛（MDA）含量均呈上升趨勢，且均高于對照，即處理III>處理II>處理I>對照；3層膜處理90 d時，2個品種的MDA含量分別比對照提高了6倍和7倍，因此，MDA含量受光照條件影響較大。

2.5 薄膜覆蓋對葡萄葉片酶活性的影響

光照強度能顯著影響植物保護酶的活性。在對照、處理I和處理II條件下，夏黑和醉金香葉片內還原性谷胱甘肽（GSH）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性均呈上升趨勢，處理III則先上升后下降；薄膜覆蓋對GSH含量、SOD 、POD和CAT活性的影響為處理I >處理II>對照>處理III；1層膜處理90 d時，2個品種的相關酶活性分別比對照提高了1.5、1.25、1.16、1.17倍和1.15、1.11、1.21、1.18倍，而3層膜則降低了1.16、1.42、1.07、1.47倍和1.41、1.92、1.09、1.58倍；同時，夏黑在各處理條件下的酶活性均略高于醉金香（圖7、8）。表明適當的光照脅迫能誘導GSH、SOD、POD和CAT等保護酶活性，但光照脅迫強度增強時其活性將不可恢復。

3 討 論

同一物種在不同光照條件下常常會表現出不同的形態和生理特征，是物種本身對于不同光照條件做出的適應性變化，如植物葉片的適光變態（helioplasti）[6]。Ellsworth等[7]通過研究發現，同一樹冠層上部的陽生葉葉面積通常低于下部陰生葉。武高林等[8]發現，4種風毛菊屬物種幼苗的單葉面積對光照條件反應均隨光照減弱而增加。薄膜覆蓋量的增加減弱了光照強度，使得植物生長發育減慢，株高和根莖粗度隨著遮陰程度的增加而減小，葉面積增大。

王家保等[9]對番荔枝的研究表明，隨著光照強度減弱，凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均降低，而且伴隨著胞間CO2濃度的降低；吳月燕[10]在對無核白雞心（Centennial Seedless）葡萄的光合特性研究中表明，凈光合速率與氣孔導度和胞間CO2濃度呈顯著正相關。本試驗中，夏黑和醉金香在自然條件下，葉片表明溫度較高，蒸騰強烈，而在薄膜覆蓋下呈先降低后上升趨勢，冠幕微氣候顯著改善，溫度下降，濕度上升，葉片光合作用“午休”現象消除，蒸騰速率也逐漸下降，之后隨著處理時間延長，葉片適應了弱光環境，抗逆性增強，蒸騰速率隨之上升。

葉綠素是捕獲光能的物質基礎， 遮光條件下其含量增加和Chl a/b下降，意味著Chl b較高，不僅有利于對光能的捕獲和吸收， 而且有利于對弱光的利用，許多耐蔭植物在遮光條件下表現出這一特征[11-12]。本試驗中，覆膜后的葡萄葉綠素含量以及葉綠素a/b值（Chl a/b）與光照強度呈負相關，但品種之間并沒有差異。

研究表明遮陰處理使MDA含量增加，是植物在光照脅迫下的一種逆境響應[13-14]。試驗中以單層覆膜逆境對植株的生長產生較大影響，適合于南方葡萄栽培方式。光照對還原性谷胱甘肽含量有重要影響。本試驗中，1層膜遮陰下其含量最高，無遮陰其次，3層膜最低。與周曙光等[15]對牡丹的研究結果相似，可以推斷，1層膜覆蓋為夏黑和醉金香提供了一個較適合的光照強度，而2層膜和3層膜則達到過度避光的程度。

超氧化物歧化酶（SOD）是植物體內自由基的清除劑，一定程度上可以保護植物細胞[16]；過氧化物酶（POD）能夠清除自由基、控制膜脂過氧化和保護細胞膜正常代謝[17]，過氧化氫酶（CAT）則在氧脅迫及高光照脅迫時承擔重要作用[18]。本試驗中，SOD、POD和CAT活性均是1層膜下含量最高，呈上升趨勢，3層膜最低，且先上升后下降。這些結果表明在一定光強條件下，活性氧的產生和清除處于動態平衡，SOD、POD和CAT活性會隨著光照強度的減弱而升高，但在光照脅迫程度加深的情況下，植物體內活性氧大量積累，平衡被打破，使抗氧化酶系統對H2O2、O2-和OH-等無機的活性氧自由基及對有機自由基的清除能力的減弱，導致酶活性降低。

4 結 論

通過對夏黑和醉金香在不同薄膜覆蓋下光合生理特性變化的研究，表明光照對植物生長發育及代謝有著重要影響。隨著薄膜覆蓋量的增加，光照強度的減弱，植株葉片面積增加、株高和根莖粗度減小，這種形態特征的改變使其能夠吸收更多的太陽能，滿足自身的生理代謝需要；同時，光照脅迫使夏黑和醉金香葡萄葉片葉綠素a和葉綠素b含量增加，葉綠素a/b值下降；凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和水分利用率下降，丙二醛含量上升，SOD、POD和CAT活性先上升后下降。綜上所述，夏黑和醉金香1層膜下能生長發育，2層膜受到一定影響，3層膜則不利于其生長。

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