栽培管理對‘和田紅’葡萄葉綠素熒光參數日變化的影響

蔣麗麗，王海鷗，楊小平，周龍*，杜展成

（1. 新疆農業大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊 830052；2. 新疆芳香莊園酒業有限公司，新疆焉耆 841100）

和田紅葡萄是新疆古老的地方品種，栽培歷史超過兩千年，因該品種適應性強，耐寒耐旱抗鹽堿，被南疆各族人民廣泛栽植。‘和田紅’葡萄不僅可以鮮食，還是新疆阿瓦提縣刀郎慕薩萊思保健酒的主要原料[1]。慕薩萊思是極具有市場潛力的葡萄酒飲品和保健品，有著很高的藥用價值，含有人體必需的氨基酸、維生素、葡萄糖等多種營養成分以及鉀、鈉、鐵等礦物質，有安神活絡、活血調氣的功能[2]。

‘和田紅’在新疆南疆栽培多采用傾斜式小棚架，但是在建園過程中架口朝向混亂不一，栽培管理粗放，不利于‘和田紅’葡萄的標準化生產與慕薩萊思酒品質的提高。目前，對于‘和田紅’的研究多集中在果實品質分析、加工工藝和繁殖技術等方面[3]，而關于其在栽培架式、新梢處理等方面的研究鮮有報道。很多研究表明，葉幕的光合生產效率能夠提高果實產量和品質[4]。因此，在露地栽培中選擇適宜的栽培架式和人工修剪措施來改善光照條件，提高葉幕整體的光合效率就顯得尤為重要。

李志偉等[5]通過比較深溝栽植和常規平畦栽植兩種栽植方式下‘赤霞珠’‘美樂’等葡萄果實品質的變化，發現深溝栽植葡萄其果實可溶性固形物、總糖、可滴定酸含量、糖酸比顯著高于常規平栽；趙海亮等[4]通過立體棚架、籬架、平棚三種架式對‘巨峰’葡萄光合特性與葉綠素熒光參數研究，發現立體棚架葉綠素熒光參數日變化較其他兩種架式平穩，有更好的光合特性。萬昊等[6]對寧夏產區‘北紅’葡萄晚霜后修剪的研究發現，低負載量更利于糖分的積累和酸度的降低，也更有利于次生代謝產物的積累。

葉綠素是植物葉片的主要光合色素，其含量與光合作用密切相關，葉綠素熒光蘊含著豐富的與光合原初反應有關的信息，熒光檢測技術已經被廣泛用于檢測PSII活性[7]。本研究在測定不同處理葉幕葉綠素含量和葉綠素熒光參數日變化的基礎上，探討葡萄不同架式和栽培管理技術與光合特性之間的關系，期望為生產中栽培技術的改進和提高提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于新疆塔里木盆地西北部阿瓦提縣（北緯40.37°，東經80.20°），年平均氣溫為10.4～11 ℃，極端最高氣溫39.4 ℃（7—8月），極端最低氣溫-25 ℃（1月），全年以南風為主，無霜期205 d。

1.2 試驗材料

以‘和田紅’葡萄為試材，樹齡4年，傾斜式棚架栽培，基架高度1.8 m，梢架高度2.2 m。株行距1.0 m×2.5 m，獨龍干整形。

1.3 試驗方法

‘和田紅’葡萄漿果膨大期（5月底），選擇坐東朝西架式（A）和坐西朝東（B）架式各一行。在A架式和B架式中隨機選取健康、生長一致的營養枝（A1、B1）和結果枝，掛牌標記。結果枝副梢摘心處理（A2、B2）和不摘心處理（A3、B3）。結果枝副梢摘心處理方法為：果穗以上副梢留2片葉反復摘心，果穗以下副梢全部抹除，每處理5株葡萄。營養枝不做摘心處理。

1.3.1 葉綠素含量測定

在確定的架式內，選擇結果枝（摘心5組和不摘心5組）、營養枝（5組）新梢上長勢健康的第3節葉片，用SPAD-502進行葉綠素含量的測定。

1.3.2 熒光參數測定方法

于‘和田紅’葡萄漿果迅速膨大期選擇晴朗天氣進行，采用FMS-2便攜式脈沖調節式進行熒光參數的測定，從11：00—19：00每2 h測定1次，各個處理分別取上、中、下各部位長勢一致的葉片，將選擇的葉片經過充足的自然光照射，先測定自然光下葉片葉綠素熒光參數，然后暗適應20 min，測定葉片初始熒光（Fo）、最大熒光產量（Fm），最大光化學效率Fv/Fm，并計算出光化學淬滅（qP）。

PSII最大光化學效率：Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm

實際光化學效率：ΦPSII=(F'm-Fs)/F'm

光化學淬滅：qP=(F'm-Fs)/F'v

1.4 數據處理

試驗數據處理和繪圖采用Excel軟件完成，SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 不同摘心處理對‘和田紅’葡萄葉綠素含量的影響

從圖1葉片葉綠素相對含量（SPAD值）變化可以看出，不同架口朝向對‘和田紅’葡萄漿果膨大期葉綠素含量變化的影響差異明顯。坐東朝西架式結果枝葉片葉綠素的含量明顯高于坐西朝東的，而在營養枝上的結果則截然相反；生長季摘心與否對葉綠素含量沒有影響，但是結果枝上葉片的葉綠素含量明顯高于營養枝。

圖1 不同處理下葡萄葉片葉綠素含量變化Figure 1 Variation of chlorophyll content under the different treatments leaves of grapevine

2.2 不同摘心處理對 ‘和田紅’葡萄葉綠素熒光參數日變化的影響

2.2.1 對初始熒光Fo的影響

初始熒光Fo是PSII反應中心處于完全開放時的熒光產量，它與葉綠素濃度有關，與光化學無關。從圖2葉片初始熒光Fo日變化可以看出，一天中除A2和A1外其他各個處理總的變化趨勢均呈現“降-升-降”的單“S”曲線變化。其中B2和B3的Fo明顯高于其他處理，Fo最低的為A1處理，A3、A2和B1處理從13：00—17：00點Fo值很接近，沒有明顯的差異，但是A3處理始終大于A2和B1處理。

圖2 不同處理下葡萄葉片初始熒光Fo日變化Figure 2 Diurnal variation of initial fluorescence(Fo) under the different treatments leaves of grapevine

2.2.2 對最大熒光產量Fm日變化的影響

最大熒光產量Fm反映經過PSII的電子傳遞情況，從圖3葉片最大熒光Fm日變化可以看出，除了B2處理外，各個處理的Fm總體呈現上升趨勢，說明其PSII的電子傳遞系統沒有受到抑制，A處理的Fm上升幅度明顯大于B處理，而B處理除了B2之外變化幅度不明顯，從各個處理一天中的變化趨勢發現拐點主要出現在13：00—17：00。

圖3 不同處理下葡萄葉片最大熒光Fm日變化Figure 3 Diurnal variation of maximal fluorescence (Fm) under the different treatments leaves of grapevine

2.2.3 對最大光能轉換效率Fv/Fm日變化的影響

最大光能轉換效率Fv/Fm表示PSII的潛在量子產量，是植物光合表現的一個敏感指標，從圖4葉片最大光能轉換效率Fv/Fm日變化可以看出，從11：00到19：00各個處理之間變化幅度不大，總體都保持在0.74～0.86，只是在15：00時各個處理略有下降，下降幅度相對較大的為B1和B3處理，分別降低了7.5%和7.2%。

圖4 不同處理下葡萄葉片最大光能轉換效率日變化Figure 4 Diurnal variation of optimal/maximal photochemical efficiency (Fv/Fm) under the different treatments leaves of grapevine

2.2.4 對光化學淬滅系數qP日變化的影響

光化學淬滅系數是PSII激發能捕獲效率的體現，在一定程度上反映了PSII反應中心的開放程度，一般情況下qP值愈高說明熱耗散能力愈強。從圖5葉片光化學淬滅系數qP值的日變化可以看出，不同架式之間變化趨勢明顯不同，坐東朝西架式總體呈現先上升后下降的趨勢，而坐西朝東架式呈現先下降后上升的趨勢。其中qP值最高的是A1處理，光化學淬滅系數為1.06；qP值最低的是B1處理，光化學淬滅系數僅僅為0.67。

圖5 不同處理下葡萄葉片光化學淬滅系數日變化Figure 5 Diurnal variation of photochemical quenching coefficient (qP) under the different treatments leaves of grape

3 討論

光照強度會影響植物葉片葉綠素的生物合成，而葉綠素的含量也同時影響PSII反應中心的電子傳遞。本研究發現，架式不同朝向之間葡萄葉片的葉綠素含量差異顯著，且坐東朝西架式明顯高于坐西朝東。關銳潔等研究遮陰對金蕎麥生長的影響時發現，隨遮陰強度增加，金蕎麥葉片葉綠素含量逐漸增加[8]。兩種架式不同時段的受光不同，上午坐東朝西架式的光合作用要強，而下午坐西朝東的受光面大，看似受光面和受光時間差別不大，但是下午的溫度高于上午，推測認為產生葉綠素含量差異的主要原因除了受光面和受光照時間外，溫度也會影響葉綠素的合成。何勇等在研究低溫和弱光對辣椒葉片葉綠素含量時也發現低溫會影響葉綠素的生物合成，使其含量降低[9]。

不同的架式和不同的葉幕厚度會明顯影響植物的光合特性與葉綠素熒光參數，進而影響到果實的產量和品質，因此葉綠素熒光可以作為光合作用的有效探針，能夠反映一些光合生理的重要指標[10]。Fv/Fm是指經過充分暗適應的植物葉片PSII最大光化學效率，是表示PSII光化學效率的重要指標，一般來說Fv/Fm值越大，表明該植物的光能利用潛力越大[11]。而本研究中發現不同處理下‘和田紅’葡萄葉片最大光能轉換效率Fv/Fm日變化從11：00到19：00各個處理之間變化幅度不大，說明不同架式、摘心強度和果枝類型對‘和田紅’葡萄的最大光合能力影響不大。分析認為新疆的環塔里木盆地夏季光照充足，氣溫高，光熱輻射強度大，獨特的氣候條件導致不同栽培措施處理后葉綠素熒光參數變化不明顯。

4 結論

在相同的光照條件下，采用不同的架式和栽培措施后‘和田紅’葡萄葉片葉綠素含量和葉綠素熒光參數存在一定的差異。坐東朝西架式結果枝葉片葉綠素的含量明顯高于坐西朝東的；對葉綠素熒光參數的分析發現，初始熒光Fo、最大熒光產量Fm、最大光能轉換效率Fv/Fm和葉片光化學淬滅系數qP值雖然隨著架式和栽培措施不同有一定的變化，但是變化不明顯。