葉幕型和植物源營養液處理對赤霞珠葡萄生長和果實品質的影響

張 雯，韓守安，鐘海霞，謝 輝，張付春，王 敏，周曉明，潘明啟

(新疆農業科學院園藝作物研究所/農業部新疆地區果樹科學觀測試驗站，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】新疆因其得天獨厚的水、熱、土壤和光照因素，近幾年釀酒葡萄栽培得到快速發展[1]，目前新疆釀酒葡萄基地面積達到65萬畝，占我國釀酒葡萄總面積的50%左右，已成為我國最大的優質釀酒葡萄原料生產基地[2]。赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄是世界上最著名的優質紅色釀酒葡萄品種[3]占新疆紅色釀酒葡萄品種栽培面積的60%以上[4]。對于完善“廠”形樹形結構的生產管理措施，優質葡萄酒原材料生產具有重要意義。【前人研究進展】除品種特性和氣候條件外，果實品質在很大程度上受栽培管理措施特別是葉幕整形方式(樹形、葉幕型)的影響[5]。適宜的葡萄栽培架式有利于漿果品質的提高、產量的調控、機械化操作的實施及晚霜等自然災害的防控[6]。整形方式對葡萄果實釀酒品質的影響主要表現在以下幾個方面：葉幕整形方式通過改變樹體葉幕結構而群體光合作用和光合產物的分配[7]。不同的葉幕結構影響葉幕群體的受光情況和光合速率，從而引起果實品質的差異[8,9]。其次葉幕型通過影響果際微氣候對果實品質產生影響[10]。張大鵬[11]指出由整形方式創造的葉幕微氣候對植株的生理過程有著深刻的影響，進而影響糖類、酸類、酚類等物質的含量和種類[12]。植物源營養液是以天然植物組織發酵而成的酵素制劑，含有作物生長所需的營養物質、高活性的生長調節物質和抗菌物質，具有促進作物生長發育、提高作物產量與品質、增強作物抗性等多種功效[13]。【本研究切入點】葉幕管理可以通過影響葉幕微環境進而對漿果品質產生較大影響，然而目前針對新疆 “廠”形樹形配套葉幕管理措施的綜合研究較少。研究葉幕型和植物源營養液處理對赤霞珠葡萄生長和果實品質的影響。【擬解決的關鍵問題】以新疆主栽釀酒葡萄品種赤霞珠為研究對象，設置不同處理，不同管理措施對赤霞珠生長和果實品質的影響程度，確定廠形樹形適宜的管理模式，為新疆釀酒葡萄的生產措施的改善提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

于2017年在烏魯木齊市新疆農業科學院綜合試驗場葡萄示范園內進行。以新疆主栽釀酒葡萄品種赤霞珠為為材料，供試樹2011年定植，南北行向，株行距1 m×3 m。

采用“廠”形樹形籬架進行修剪整形。秋季修剪時結果母枝留1～2節短截，第二年春季主蔓呈45°傾斜上架后水平綁縛至第一道鐵絲，每一結果母枝留一個結果枝，結果部位保持一致，使果穗均集中至主蔓附近，呈水平帶狀分布。通過調節主蔓水平綁縛高度調節結果部位高度；開花前進行抹芽定梢，通過控制架面每m留芽量控制新梢數量，抹去多余新梢，控制新梢間距，使其保持均勻一致。

設置籬壁式葉幕、籬壁式葉幕+營養液、V形葉幕、V形葉幕+營養液4個試驗處理。于新梢快速生長期進行葉幕整形果實膨大期開始進行植物源營養液處理，每隔10 d噴施1次，連續噴施3次。圖1

圖1 "廠"形樹形結構及籬壁形、V形葉幕型示意
Fig.1 Abridged general view of '廠'shape training structure and the fence wall

1.2 方 法

1.2.1 果實不同發育時期果際溫度、濕度指標的測定

于果實膨大期、轉色期和成熟期，使用路格L95-4+高精度溫濕度記錄儀(識別率0.1℃、0.1%HR；測定精度±0.2℃，±0.2% HR)，測定不同處理果際微環境溫度、濕度的變化趨勢，每個時期連續測定10，每隔10 min記錄一次，探頭高度位置與結果部位果穗外圍中部高度保持一致(使用紙罩進行遮擋，避免陽光直射)，每小區安置一個溫濕度記錄儀。

1.2.2 葉幕群體受光測定

于果實轉色初期選擇晴朗天氣，使用便攜式光合有效輻射計對葉幕層不同部位受光情況日變化情況進行測定，09:00至18:00每隔1 h測定一次，共測定3 d。使用同一時段各測點平均值作為該時段葉幕群體受光情況，使用各測點日平均值表示各測點受光水平。圖1

1.2.3 葉片光合能力及葉片質量測定

于果實膨大期，選擇晴朗天氣，10:00～12:00，使用TPS-2光合測定系統，采用人工光源(強度1 000 μmol/(m2·s))對葉幕內堂和外圍單葉(選擇有代表性葉片，采用巡回測定重復測定3次)凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導度等光合指標進行。同時采集響應部位葉片立即放入冰盒帶回實驗室，擦拭干凈后，液氮速凍，放入-40℃冰箱保存，采用考馬斯亮藍比色法測定葉片可溶性蛋白含量、浸提比色法測定葉綠素各組分含量。

1.2.4 漿果品質指標測定

果實成熟期，每小區隨機采摘5個果穗與相同處理組成混合樣本，對品質指標進行測定。其中果穗實際體積采用排水法測定，估算體積通過測定穗長、穗寬后采用圓錐體計算公式進行計算，果穗緊實度=實際體積/估算體積；穗重、粒重使用電子天平測定(精度0.01 g)，每處理隨機選擇測定果穗15穗、果粒150粒(每穗隨機選10粒)；在測定粒重的基礎上分別測定果皮和種子重量，統計種子粒數，計算皮果比和籽粒/粒重等指標；可溶性固形物使用ATAGO手持數顯折光儀(分辨率Brix0.1%；精度±Brix0.2%)測定，各小區5粒為一組，隨機測定5組；可滴定酸采用NaOH滴定法(以酒石酸計)測定；總黃酮采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法測定，總多酚采用福林-酚比色法測定。

1.3 數據處理

Excel2010和SAS數理統計軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同葉幕型結構群體受光情況差異

研究表明，葉幕型對赤霞珠葡萄葉幕群體受光情況的日變化趨勢存在較大影響，其中V形葉幕型群體PAR均值整日均高于籬壁形葉幕型處理。兩個葉幕型差值的日均值達到自然光強度的10.66%，09:00至18:00“V”形葉幕型群體PAR強度依次較籬壁形葉幕型高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時和18:00外，其它時間段差值均大于自然光的10%以上。圖2

研究表明，與籬壁形葉幕型相比V形葉幕型光照在葉幕群體內的分布更均勻，特別是通過葉幕的V形開張，有效改善了內堂區域的受光情況，PAR日均值均超過自然光比例的60%，除主蔓區域外，其它區域的日均值也均超過自然光PAR的17%。而籬壁形葉幕內堂區域葉片長期處于光照不良的情況，PAR日均值均低于自然光強度的5%。圖3

圖2 兩個葉幕型群體PAR日變化趨勢差異
Fig.2 Effect of canopy type on PAR daily change tendency of the two canopy types

圖3 轉色期葉幕層PAR日均截留量輪廓
Fig.3 The outline map of daily PAR interception mean value on grape outline map

2.2 不同葉幕型對果域溫度、濕度指標的影響

研究表明，葉幕型對赤霞珠漿果不同發育階段果域溫度、濕度指標存在一定影響，果實膨大期、轉色期和成熟期兩個葉幕型果域日均溫差異不大，但是日差值存在較大差異，與籬壁形葉幕型相比V形葉幕型三個果實發育階段均不同程度增大，其中以漿果膨大期差異最明顯；與籬壁形相比V形葉幕果域濕度漿果膨大期較大，比籬壁形提高2.16%，轉色期和成熟期果域濕度逐漸降低，V形葉幕下降幅度較籬壁形大，與籬壁形相比兩個時期依次較降低0.66%和3.27%。表1

表1 不同葉幕型處理下漿果不同發育階段果域溫度、濕度變化
Table 1 Effect of canopy type on temperature, humidity around berry at various fruit development stages

指標Index時期Period葉幕型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溫度Temperature(℃)膨大期轉色期成熟期V形25.1733.3816.5916.78籬壁形25.0132.7816.9515.84V形25.5134.3816.2218.16籬壁形25.3334.1616.4017.76V形17.2827.748.2719.47籬壁形17.1427.688.4719.21濕度Humidity(%)膨大期轉色期成熟期V形58.4087.8830.9856.90籬壁形56.2486.4829.7156.77V形52.9984.3027.5856.72籬壁形53.6584.2727.1457.13V形49.3276.8920.6856.21籬壁形52.5977.9225.0052.92

2.3 不同葉幕型和植物源營養液處理對不同部位葉片質量和光合能力的影響

研究表明，葉幕型和植物源營養液處理對赤霞葉幕層不同部位葉片葉綠素和可溶性蛋白質含量存在較大影響。噴施植物源營養液后各葉幕型處理不同部位葉片葉綠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達到極顯著水平。V形葉幕與籬壁形相比內堂葉片葉綠素和可溶性蛋白質含量明顯提高，差異均達到極顯著水平。表2

表2 葉幕型和植物源營養液處理下不同部位葉片葉綠素和可溶性蛋白質含量變化
Table 2 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on leaf chlorophyll and soluble protein content at different parts of canopy

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

注：表中同列數據后不同大寫字母表示T在0.01水平上有差異(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，葉幕型和植物源營養液處理對赤霞葉幕層不同部位葉片光合指標存在較大影響。與籬壁形葉幕相比采用V形葉幕型后內堂葉片的凈光合速率顯著提高，二者差異達到極顯著水平；植物源營養液處理后V形葉幕內堂和外圍葉片、籬壁形內堂葉片的凈光合速率依次提高了20.03%、19.4%和12.5%，但差異均達到顯著性水平。表3

表3 葉幕型和植物源營養液處理下葉幕不同部位葉片光合能力的變化
Table 3 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on leaf photosynthetic capacity at different parts of canopy

處理Treatment凈光合速率Pn(μmol/m2s)蒸騰系數Er(mmol/m2s)胞間二氧化碳濃度CI(μL/L)氣孔導度Gs(mmol/m2s)V形葉幕+營養液V canopy type + nutrient solution外圍21.03±0.69AB6.12±0.62AB308.33±13.82A358.00±32.87AB內部20.40±0.98AB5.94±0.40B312.67±6.18A328.00±41.67ABV形葉幕V canopy type 外圍16.27±0.29AB5.23±0.72B277.33±26.28A239.00±51.52AB內部15.37±2.75B5.13±0.87B288.67±28.53A243.67±48.48AB籬壁形葉幕+營養液Fence canopy type + nutrient solution外圍20.30±1.55AB6.35±1.01AB253.00±32.69A271.00±30.21AB內部13.50±3.76C6.82±1.57AB302.00±42.95A302.33±42.91AB籬壁形葉幕Fence canopy type外圍22.40±1.19A8.91±0.55A282.67±8.01A421.33±10.34AB內部11.90±2.89C4.92±1.00B264.33±30.71A167.00±48.83B

2.4 不同葉幕型和植物源營養液處理對赤霞珠葡萄果實品質的影響

研究表明，葉幕型和植物源營養液處理對赤霞珠部分果實品質指標存在較大影響。葉幕型對單穗重無明顯影響，噴施營養液后穗重降低，V形和籬壁型分別降低了20.86%和30.31%，其中籬壁型營養液處理和不處理之間的差異達到極顯著水平；與籬壁形葉幕相比采用V形葉幕整形后果穗變得更松散；各處理對單粒重無明顯影響；營養液處理后皮果比增加，但各處理間差異均未達到顯著性水平；營養液處理能夠增加漿果內種子數量，同一葉幕型營養液處理和不處理之間差異均達到極顯著水平；與籬壁形葉幕相比采用V形葉幕后漿果中多酚和總黃酮含量均明顯提高，差異達到極顯著水平。綜合分析營養液處理對穗重、皮果比、種子數影響較大，噴施營養液后皮果比和籽粒數增加釀酒品質得到改善；果穗松散度、漿果內多酚和總黃酮含量主要受葉幕型處理影響，采用V形葉幕處理后果穗變松散、多酚黃酮含量增加，果實品質得到改善。表4

表4 葉幕型和植物源營養液處理下果實品質變化
Table 4 Effect of canopy type and plant-derived nutrient solution on fruit quality

指標IndexV形葉幕+營養液V canopy type + nutrient solutionV形葉幕V canopy type籬壁形葉幕+營養液Fence canopy type + nutrient solution籬壁形葉幕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種子數 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總黃酮 General flavone(mg/g)5.59±0.20A4.82±0.24A3.32±0.33B2.61±0.32B

注：表中同行數據后不同大寫字母表示T在0.01水平上有差異(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，葉幕型和植物源營養液處理對赤霞珠果實不同發育階段可溶性固形物和可滴定酸含量存在一定影響。果實轉色期至成熟期可溶性固形物含量不斷增加，可滴定酸含量不斷降低。相同條件下V形葉幕型成熟期可溶性固形物略高于籬壁形葉幕型，但分析認為營養液處理對可溶性固形物含量影響更大，與不噴施營養液相比V形和籬壁葉幕噴施后成熟期可溶性固形物分別提高了7.8%和7.7%；可滴定酸含量主要受葉幕型影響，與籬壁形葉幕相比V型葉幕噴施和不噴施營養液處理成熟期可滴定酸分別提高了20.5%和8.5%。圖4

圖4 葉幕型和植物源營養液處理下漿果不同發育階段可溶性固形物和可滴定酸含量變化
Fig.4 Effects of canopy type and plant-derived nutrient solution on SSC and titrable acid content at different berry developmental stage

3 討 論

3.1 葉幕型對赤霞珠葡萄果實品質的影響及原因

整形方式通過改變葉片數量、葉片在空間內的分布結構及葉幕大小和形狀，改變葉幕微生態條件同時對整個植株的生理過程產生深刻的影響，進而對漿果品質的形成產生重要的影響。在葡萄漿果品質因素中，可溶性糖是決定果實品質的重要因素，特別是對于釀酒葡萄，可溶性糖的含量一方面決定漿果品質，另一方面是葡萄酒發酵的基質[14]。前人研究認為光熱水平較高的葉幕微氣候有利于糖分在果實中的積累[15]，這主要與這種微環境有利于光合作用和漿果成熟有關[11]，另外日溫差較大的條件有利于糖類物質的積累[16]。研究結果與前人相符，與籬壁形葉幕型相比，V形葉幕型葉幕群體光熱條件更佳，內堂葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量提高，葉幕整體光合能力明顯改善，且日溫差更大，漿果成熟期可溶性固形物含量提高。

酸類物質是葡萄酒的骨架物質，直接影響葡萄酒的風味，由于新疆產區無霜期較短，夏季炎熱，晝夜溫差大，釀酒葡萄普遍存在糖高酸低的現象，不利于葡萄酒風味的形成[17]。葡萄中有機酸主要是由酒石酸和蘋果酸組成，其中酒石酸較穩定，蘋果酸伴隨成熟進程快速下降，研究結果表明各處理漿果轉色期至成熟期可滴定酸含量均呈下降趨勢，但不同處理下降幅度不同；前人研究發現果實中的有機酸含量受果際光熱環境影響，葉幕內曝光條件越好，熱量越豐富，果實中酸含量越低，趙悅等[18]研究認為蘋果酸含量與成熟期溫度呈負相關，研究結果表明，漿果中可滴定酸的含量受葉幕型影響較大，與籬壁形相比成熟期V形葉幕處理果實可滴定酸含量較高，有利于釀酒品質的提高，成熟期兩個葉幕型處理溫度差別甚微，籬壁形處理可滴定酸下降幅度較V形葉幕型處理更大，綜合分析造成這一現象的原因可能與酸類物質組成差異和光合產物的分配有關，有待于后期進一步研究。

酚類物質是葡萄次生代謝過程中產生的一類重要化合物，主要包括黃酮類、花色苷、單寧、酚酸類和芪類化合物，酚類物質在葡萄果皮、種子中大量存在[19]。酚類物質與酒中的蛋白質、多糖相互作用參與葡萄酒的口感、骨架、結構和色澤等品質的形成對葡萄酒特別是紅葡萄酒的風味特征和品質具有重要意義[20]。前人研究表明光照強度和溫度過高過低均會抑制酚類物質的積累，只有在一定光強和溫度范圍內酚類物質的合成才能順利進行[21]，張軍賢[22]研究發現赤霞珠葡萄采用V形葉幕型處理葡萄酒中單體酚總量高于籬架。研究結論與前人相符，與籬壁形葉幕相比V形葉幕處理漿果中多酚和總黃酮的含量顯著提高，有助于改善釀酒品質，但引起這一變化的生理機制還有待遇進一步深入研究。

3.2 噴施植物源營養液對赤霞珠葡萄果實品質的影響及原因

植物源作物營養液是天然植物組織在設定條件下發酵而成的酵素制劑。它含有氨基酸、蛋白質、葡萄糖、各種維生素和微量元素等大量作物所需的營養物質，同時植物源營養液在發酵過程中形成了龐大的有益微生物群體，并富含微生物代謝產生的酶、有機酸、生物激素類物質等多種生理活性物[13]。楊文靜等[23]研究認為，葉面噴施植物源營養液能夠提高八棱海棠葉片質量和葉綠素含量；羅蕊等[24]研究認為以噴施植物源營養液后梨樹葉片質量改善、葉綠素含量和葉片光合能力提高。研究得到了相同的結論，噴施植物源營養液后赤霞珠葡萄葉片葉綠素和葉片可溶性蛋白含量提高。

前人在蘋果[24]、梨[23,25]等果樹上的研究結果均表明，噴施植物源營養液后果實可溶性固形物含量增加，果實品質得到改善；研究結果與前人相符，噴施植物源營養液后兩個葉幕型處理漿果可溶性固形物含量均提高。同時營養液處理能夠提高果實皮果比、和中子數，可能與營養液中含有大量生物激素類物質，能夠改善漿果的生理代謝有關。另一方面采用營養液處理后果實中酚類物質和總黃酮含量均提高，可能有兩方面原因造成，植物源營養液處理后漿果高皮果比，果皮中酚類物質含量更為豐富，也可能與植物源營養液中本身含有豐富的酚類和黃酮類物質有關。

4 結 論

與籬壁形葉幕相比采用V形葉幕型后光能在葉幕群體內的分布更加均勻，能夠有效改善葉幕群體的受光條件，葉幕群體平均PAR提高10.66%；提高漿果不同發育階段的日溫差，果穗更為松散；漿果可溶性固形物、可滴定酸、酚類物質和總黃酮含量依次提高4.7%、8.5%、65%和84%，果實釀酒品質得到改善。噴施植物源營養液后赤霞珠葡萄葉片葉綠素和可溶性蛋白質含量分別提高了9.7%和28%，提高葉片的光合能力，改善了葉片的生理活性；皮果比和種子數顯著提高；可溶性固形物、酚類物質和總黃酮含量依次提高4.8%、21%和20%，改善了赤霞珠葡萄的釀酒品質。

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