開窗對設施大棚葡萄植株光合特性和果實品質的影響

江莉　牛先前　王鵬博　陳婷　劉鑫銘　謝倩　陳清西　雷龑

摘 要 以設施栽培條件下的‘巨峰葡萄為試材，研究設施大棚開窗對葡萄植株光合特性、果實品質的影響，以期為葡萄設施栽培模式改進提供理論依據。結果表明：通過自制拉桿在溫度高于35 ℃的天氣開窗，9：00-15：00開窗效果最佳，顯著降低棚內溫度6.1 ℃；同時設施大棚通風情況改善明顯，棚內風速顯著提高。開窗處理的植株葉片葉綠素總含量與CK無顯著影響（P>0.05），但開窗處理的PSⅡ實際光合效率 Y（Ⅱ） 在 ?9：00和13：00均顯著高于CK；13：00與CK相比提高12.4%，可能是開窗后棚內溫度降低，減輕了PSⅡ系統脅迫。CK的葉片光化學淬滅系數qP持續增至13：00后下降，開窗處理在9：00顯著高于CK，光合活性較好。在果實品質指標上，開窗處理的單粒質量比對照顯著提高9.9%、可滴定酸含量顯著降低、糖酸比顯著提高，開窗后果實風味更佳。開窗處理病害等級為5級的最多，其次是4級，葉片受輕微日灼的數量較少，其中1級病害數量顯著低于CK，開窗處理植株抗病性較強。開窗能有效改善設施環境小氣候，對果實發育的關鍵時期具有積極意義，有利于植株葉片光合作用，進而改善果實品質，日灼病害減輕。在生產中可參照此方法開窗降溫，可有效解決連棟設施大棚夏季熱害問題，對簡易連棟大棚栽培具有指導意義。

關鍵詞‘巨峰葡萄；開窗；光合特性；果實品質

設施栽培通過覆蓋塑料薄膜形成一個獨特的小氣候，使其適合作物生長，是介于封閉的溫室栽培和露地栽培之間的一種類型，是一種特殊的設施栽培形式［1］。南方高溫高濕環境下的授粉、結實率低，掛果期病害嚴重等問題通過設施栽培得到了有效的解決，同時隨著設施栽培時間的延長，也陸續暴露出諸多問題：容易造成高溫脅迫，南方自4月下旬開始直到10月底，大棚內每天有長達6～8 h的時間超過35 ℃，棚內溫度最大值達 ?65 ℃［2］。超過植株正常生長的高溫容易使葉片黃化嚴重，造成葉片及果實日灼，部分果穗容易出現干枯［3］，并且會造成生理落果嚴重、果皮粗糙、糖酸比下降、品質低劣等問題［4］。

近年來，閩東北地區葡萄產業迅速發展，已成為福建省葡萄主產區之一，80%采用連棟的設施栽培模式，部分葡萄種植者缺乏對設施環境的了解，栽培方式的盲目改變，造成只生產不豐產。因此，果實生育后期應注意設施通風換氣［5］。本試驗在設施環境微氣候的研究基礎上，對2種不同模式的大棚進行試驗，比較開窗大棚的微氣候、抗逆性、 產量及品質等，以期獲得適宜福建省設施大棚的通風方式，為福建省設施葡萄產業提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省福安市賽岐鎮象環村葡萄示范基地（東經119°40′，北緯26°56′），該區屬亞熱帶季風氣候區，海拔150 m，無霜期280～ ?290 d，年平均氣溫18.1 ℃～19.8 ℃，7月平均氣溫在 ?28 ℃以上，夏季最高氣溫38.5 ℃，近5年極端最高氣溫達到39.3 ℃。年積溫5 700 ℃～ ?6 500 ℃，壤土。

1.2 試驗材料

供試材料為11 a生設施大棚‘巨峰葡萄植株，南北行向，株行距3.00 m×2.25 m。連棟拱頂避雨棚，單個大棚長50.0 m，寬5.0 m，高3.5 m（圖1）。田間管理水平一致。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 以試驗地4個大棚為試材，其中3個作為處理組開窗，1個作為對照組不開窗（圖2）。試驗隨機區組排列，處理組和對照組各選取90株，共180株。自2019-04-02至2019-07-31進行定點觀測。

大棚兩側每5.0 m安裝一個簡易拉桿裝置，左右兩側均裝10個拉桿。將塑料薄膜底部平行沿橫向PVC導管纏繞一圈，將兩個塑料扣環卡緊兩端，垂直薄膜方向的PVC導管作為伸縮拉桿。開窗時，沿棚頂方向斜向上推動拉桿，至天窗完全打開，拉桿底部固定在大棚兩側肩管上，天窗最大寬度為1.2 m（圖3）。當天氣晴朗，棚內溫度超過35 ℃時，晝夜循環無間斷用此方法開窗通風降溫，為植株生長提供有利的生長發育環境，當降雨天時，則用拉桿將薄膜拉下閉合，保障無雨栽培環境，棚內濕度適宜。生物學特性依據《田間試驗與統計分析》［6］進行觀測登記。

1.3.2 物候期觀察 根據《葡萄種質資源描述規范和數據標準》［7］進行物候期觀察，主要觀測漿果快速膨大期、漿果轉色初期、漿果完全轉色期、漿果始熟期和漿果成熟期。

1.3.3 環境因子觀察 從花期開始直至果實成熟選擇3個大棚進行環境因子觀測，記錄棚內外溫濕度變化。總結棚內溫濕度變化規律，研究夏季高溫天氣最佳開窗時間段。

1.3.4 葉幕微環境測定 參照明道緒［6］的方法，溫濕度數據測定采用5點取樣法，選定5株測定葉幕周圍溫度、相對濕度和風速。

1.3.5 葉片生理指標測定 在漿果始熟期采集葉片測定指標，葉綠素含量測定參考高俊鳳［8］的方法；葉片含水率的測定采用烘干法。

葉綠素熒光參數測定：各果實發育期選擇晴朗的天氣于9：00-17：00 選取植株中部枝條第 ?5～6節充分見光的功能葉進行標記，每2 h測定1次，每處理測定3片健康葉片，經30 min暗處理后，利用Image -PAM熒光儀（德國Walz公司）測定葉綠素熒光參數［9］：PSⅡ實際光合效率Y（Ⅱ）、電子傳遞效率（ETR）、光化學猝滅系數（qP）和非光化學猝滅系數（NPQ），測定時選擇紅藍光源。

1.3.6 葉片日灼數量統計 葡萄果實成熟后于高溫天進行病害觀測統計。每處理片區隨機調查5株，試驗重復3次，取平均值［10］。葉片日灼病害分級（以發病葉面積占整個葉面積的比例為分級標準）：0 級（無病）：0%；1 級：≤5%；2 級：6%～10%；3 級：11%～25%；4 級：26%～50%； ?5 級：>50%。

發病率＝病株數/小區葡萄總株數×100%

1.3.7 果實品質測定 待葡萄進入盛果期開始進行果實品質測定。采收完全成熟的果實，即果實可溶性固形物達到最高。各處理隨機采集3串果穗，從果穗各個方位隨機共選取10個果混合測定果實縱橫徑、果形指數、單粒質量，取其平均值。可溶性固形物測定：采用手持式折光儀測定［11］；糖酸比=可溶性糖含量/可滴定酸含量×100%；可溶性糖含量測定采用苯酚法；可滴定酸含量采用酸堿滴定法［12］測定；維生素C含量采用滴定法［13］測定；花色苷含量采用pH示差法［14］測定。試驗重復3次，取平均值。

1.4 數據分析

試驗數據使用Excel 2007軟件整理，利用SPSS 17.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 物候期觀測

在葡萄生長不同時期，園區隨機調查5株樹開展物候期觀察記載。福安市連棟設施葡萄自5月開始進入漿果快速膨大期，6月份進入轉色期，7月底完全成熟（表1、圖4）。

2.2 棚內外環境因子觀察

2.2.1 設施葡萄園棚內外溫濕度比較 由圖5可看出，在葡萄生長的關鍵階段，對棚內外溫濕度監測比較得出，從4月初至7月底，由于棚內通風散熱較差，棚內最高溫始終高于棚外溫度，最低溫也基本高于棚外，棚內溫度最高比棚外高8.8 ℃。棚外最高溫在7月只有11 d高于35 ℃，而棚內最高溫有43 d高于35 ℃，在高溫天氣達45 ℃，超過葡萄生長上限10 ℃。7月以后棚內外溫度差異最大，晝夜溫差大，此時正值葡萄成熟階段，有利于糖分積累。棚內平均濕度顯著高于棚外，設施栽培造成高溫高濕的微氣候，營造了不利葡萄正常生長且易滋生病蟲害的環境。

2.2.2 開窗對葉幕微環境的影響 由圖6可看出，開窗對溫度有顯著影響，白天正午高溫時間段開窗能顯著降低棚內溫度，最高降溫6.1 ℃，有利于減輕正午高溫脅迫對植株光合作用的影響。開窗對濕度有時間段性的影響，開窗在白天顯著降低棚內濕度，晚上開窗棚內濕度高于棚外。開窗改善了設施大棚通風情況，顯著提高了棚內風速。

2.3 開窗對設施葡萄光合特性的影響

2.3.1 開窗對設施葡萄葉綠素含量的影響 由圖7可知，開窗處理一定周期后，果實成熟期植株光合特性趨于穩定，測定葉綠素含量，結果表明開窗處理葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總含量略低于CK，但無顯著影響（P>0.05）。以上表明，開窗處理在植株生長過程中對促進葡萄葉片葉綠素合成無顯著影響。

2.3.2 開窗對設施葡萄葉片含水率的影響 由圖8可知，在一天的變化中，開窗處理含水率持續升高至13：00而后持續降低，CK處理的含水率從9：00開始持續脫水下降至13：00以后上升，在13：00顯著低于開窗處理，其他時間點無顯著差異。可能是CK處理棚內溫度較高，葉片受到高溫脅迫容易失水，而開窗處理葉片活性較高，有利于光合作用。

2.3.3 開窗對設施葡萄葉綠素熒光參數的影響 由圖9可知，在一天的變化中，開窗處理的 ?PSⅡ實際光合效率Y（Ⅱ）始終高于CK，分別在13：00和11：00達到峰值而后均在15：00降至最低值，開窗處理在9：00和13：00均顯著高于CK；二者在13：00后變化趨勢一致，在15：00后脅迫均慢慢恢復。開窗處理的Y（Ⅱ）略高于CK， ?13：00時與CK相比提高了12.4%，可能是開窗處理的降溫效果減輕了PSⅡ系統脅迫。

CK表觀電子傳遞效率（ETR）在11：00和15：00出現2個峰值，最低值出現在13：00，開窗處理持續增至15：00而后下降，13：00后開窗處理的ETR均高于CK，但無顯著差異。在一天的變化中，CK變化幅度較大。

CK葉片光化學淬滅系數qP持續增至13：00后下降，變化幅度較小；開窗處理變化幅度較大，在11：00降至最低，在13：00達到峰值后下降。開窗處理在9：00顯著高于CK，光合活性較好。

非光化學猝滅系數（NPQ）2種處理表現不一，開窗處理呈先升后降的變化趨勢，在11：00下降至最低值，和13：00與開窗處理均有顯著差異；17：00開窗處理非光化學猝滅系數（NPQ）顯著高于CK，較CK提高了64.7%。光保護能力綜合來看開窗處理顯著優于CK。

2.4 開窗對設施葡萄葉片日灼數量的影響

在葡萄生長發育期間對葉片日灼數量進行統計分析，根據葡萄病害的分級標準，由圖10可知，開窗處理病害等級為5級的最多，其次是4級，葉片受輕微日灼的數量較少，嚴重日灼的較多。其中開窗對1級葉片日灼數量有顯著影響，1級病害數量比CK顯著降低了46.9%（表2）；開窗處理的2級、3級和4級葉片病害數量低于CK，但無顯著影響。日灼現象嚴重，危害部位主要是葉片，后期通過高溫天連續開窗得到控制。綜上所述：開窗處理抗病性較強，CK抗病性較弱。‘巨峰葡萄抗病性較強，但在設施環境栽培時要做好高溫防控工作，降低棚內濕度，防止霜霉病。因此，生產上可以選擇在夏季高溫天氣對設施大棚進行開窗處理。

2.5 開窗對設施葡萄果實品質的影響

由表3可知，開窗處理的葡萄單粒質量顯著高于CK，比CK提高了9.9%，開窗處理果實可溶性固形物含量略高于CK，但無顯著差異，可溶性糖含量顯著高于CK，比對照提高了6.6%。開窗處理可滴定酸含量顯著低于CK，糖酸比CK顯著低于開窗處理，開窗后果實風味更佳。抗壞血酸含量開窗處理略高于CK，開窗處理提高了葡萄果實單粒質量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比及花色苷含量，降低了可滴定酸含量，說明改造樹形可提高葡萄果實品質，改善果實風味。

3 討? 論

在福安市賽岐鎮象環村種植基地對4個設施大棚進行統一的田間管理，由于大棚通風模式及對葉幕微環境的影響不同，不同處理表現的生長性狀也有所不同。

3.1 連棟設施大棚微環境對果實發育的影響

福建省屬于高溫高濕的亞熱帶季風氣候，有利于葡萄的提早成熟。良好舒適的環境條件是葡萄安全生產的必備條件之一，葉幕溫度也是影響葡萄生長發育的重要環境因子。本研究表明，連棟設施大棚的結構通風散熱差，氣溫的季節變化呈逐漸上升趨勢，棚內溫度最高比棚外高8.8 ℃，6月份起棚內外溫度差異顯著，棚內溫度在高溫天氣達45 ℃，超過葡萄生長上限10 ℃，而極端高溫對葡萄正常生長發育有抑制作用。同時在葡萄整個生長期內，棚內濕度顯著高于棚外，此設施微環境下，容易造成果實生長發育不良、病害嚴重。

3.2 開窗對設施葡萄葉幕微環境的影響

植物生長都需要適宜的溫度，設施栽培環境不同于露地栽培，溫濕度記錄結果表明，夏季高溫天氣棚內溫度和濕度顯著高于棚外，棚內高溫高濕環境不利于葡萄生長，易滋生病蟲害［15］。由于夏季正午溫度過高，超過葡萄正常生長范圍，葡萄遭受明顯的高溫脅迫，植株的光合活性受到影響。在葡萄成熟后期，由于棚內濕度高，園內常有霜霉病發生，影響葡萄果實外觀品質以致影響出園價格，因此，需探索不同的栽培模式以解決現狀問題。就葉幕微環境來看，開窗處理的葡萄植株溫度降低，白天開窗降低了濕度，抗病性強，且改善了棚內通風。從連續幾天觀察的溫度變化來看，開窗明顯降低了3 ℃～6 ℃，把溫度控制在葡萄生長的正常范圍，大棚兩側開窗通風能有效將熱氣散出，解決連棟設施大棚栽培難題，開窗通風對大棚的夏季降溫效果顯著［16］。

3.3 開窗對設施葡萄光合特性的影響

溫度與光合系統效率息息相關，高溫影響植物正常生長，植物若長期在亞高溫環境中生長會出現植株徒長，葉色減淡，葉片和根系生長受抑制、植物早衰等一系列生長受阻問題。葡萄起源于森林藤蔓植物，最適宜的生長溫度為25 ℃～ ?30 ℃，當氣溫升至38 ℃～42 ℃時葡萄停止生長甚至死亡，歐洲葡萄品種致死高溫是49.5 ℃，高溫對葡萄的傷害包括以下幾個方面：高溫破壞葉綠素結構、生物膜和蛋白質，影響光合作用進行；高溫使氣孔導度長時間處于開而不閉的狀態，過度蒸騰導致水分流失；高溫增強了呼吸消耗，減少了樹體的養分積累［17-19］。

光合作用是果樹產量形成的基礎，而高溫對植物的光合作用影響顯著，光合作用的任一環節受到干擾都會影響植物生長結果。許多品種在15 ℃～27 ℃的溫度下呈現出相當高的光合速率［20］。張廣華［21］研究表明：溫度為15 ℃～35 ℃時，光補償點、CO2飽和點和補償點隨著溫度的升高逐漸增大。高溫脅迫主要傷害類囊體片層光化學反應中心和葉綠體基質碳代謝中心［22］，PSⅡ屬高度熱敏感的光系統，高溫脅迫可使其功能部分甚至完全喪失［23］。不少研究表明高溫不利于葡萄的生長發育，吳月燕［24］在藤稔葡萄上的試驗表明，42 ℃的高溫脅迫致使葡萄葉片的光合速率顯著下降，影響細胞分裂和細胞膨大。本試驗結果表明，通過開窗的方法通風散熱，盡可能減輕高溫對葡萄葉片的光合脅迫，在正午通過降低溫度提高了葉片含水率，葉片活力優于對照，進而提高了實際PSⅡ實際光合效率Y（Ⅱ）和電子傳遞效率（ETR），改善了植株光合性能。

3.4 開窗對設施葡萄果實品質及葉片日灼抗病性的影響

在果實品質方面，各處理果實具有良好的外觀品質，果面顏色鮮艷、果實大小均勻。果實風味上，不同處理的設施葡萄可滴定酸含量、可溶性糖含量、糖酸比存在顯著差異。開窗對花色苷含量有顯著促進作用，處理果皮著色更好，這與溫度對花色苷遺傳組分影響有關。相關研究研究表明，葡萄在漿果成熟階段，夜間溫度較低時加快了花色苷積累，分子分析顯示花青素中4個關鍵基因的轉錄增加處理中的生物合成（CHS3，F3H1，MYBA1和UFGT）［25］。這些結果表明涼爽的夜氣候，花色苷的生物合成能力得到增強。

高溫是導致葉片受日灼的重要因素，本試驗調查日灼情況結果表明，開窗處理的5級葉片日灼數量顯著低于CK，這跟開窗降低了棚內溫度有關，開窗處理的葉片含水率更高，葉片日灼病情減輕。

4 結? 論

溫濕度實時監測結果表明，棚內平均溫度在7月份（果實成熟期）高于30 ℃，超過葡萄生長適宜溫度范圍；開窗試驗結果表明，在9：00-15：00開窗能有效降低棚內溫度3 ℃～6 ℃，濕度降低了10%，棚內風速顯著提高，改善設施環境小氣候，對果實發育的關鍵時期起改善促進作用，開窗處理實際光合效率Y（Ⅱ）在13：00顯著提高，進而改善果實品質，單粒質量比CK提高了9.9%；日灼病害減輕，葉片1級病害數量比CK顯著低46.9%。針對連棟設施大棚夏季熱害的問題，在生產中可參照此方法開窗降溫，對簡易的連棟大棚栽培具有指導意義。

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Effects of Windows Opening? on Photosynthetic Characteristics and Fruit Quality of Grape Plants in Greenhouses

JIANG Li NIU? Xianqian1，WANG Pengbo2，CHEN Ting3，LIU Xinming3，XIE Qian2，CHEN Qingxi2?? and LEI Yan3

Abstract Taking the ‘Kyohogrape? grown under facility cultivation as the test material， the effect of opening windows in? greenhouses on the photosynthetic characteristics and fruit quality of grape plants was investigated.? This study? provides a theoretical basis for improving facility grape practices. The results showed that the opening windows from 9：00 to 15：00，? using a self-made pull rod， had the most significant effect when the temperature exceeded? 35 ℃， resulting in a remarkable 6.1 ℃ reduction in shed temperature.The ventilation of the greenhouse improved significantly， and the wind speed inside the shed? noticeably. increased. The total chlorophyll content of the leaves of the fenestrated plants? did not differ significantly from the control （CK） group （P>0.05）. However， the actual photosynthetic efficiency Y（Ⅱ） of PSⅡ in the fenestrated treatment was significantly higher than CK at 9：00 and 13：00， with a 12.4% increase at 13：00， attributed to the decreased shed temperature after window opening， relieving stress on the PSⅡ system.The leaf photochemical quenching coefficient qP of CK continued to increase until 13：00 and then decreased， while the windowing treatment was significantly higher than that of CK at 9：00， and the photosynthetic activity was better. In terms of fruit quality indicators， the single-grain quality of the window treatment? resulted in a significant? ?9.9% increase in single-grain quality compared to CK.The titratable acid content was significantly reduced， the sugar-acid ratio? significantly increased， and the fruit flavor was better after the window? ?opening.Window treatment demonstrated the highest? disease grade? 5， followed by grade 4. The number of leaves exposed to slight sunburn was lower， and the number of diseases at grade 1 was significantly lower than that of CK，indicating improved disease resistance in the window-treated plants.?? ?Opening windows effectively improve the microclimate in the facility environment and proved beneficial? during? the critical period of fruit development by promoting leaf photosynthesis，?? improving fruit quality and reducing sunburn. In production，? window opening provides an effective? cooling solution for multi-span greenhouses， particularly during summer. This study offers valuable guidance for? simple multi-span greenhouse cultivation.

Key words‘Kyoho grape；Opening window；Photosynthetic characteristic；Fruit quality

Received2022-04-14Returned 2022-09-10

Foundation item Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs： China Agriculture Research System （No.CARS-29）; Special Project for the Construction of Fujian Agriculture Research System ［Min Cai Jiao Zhi （No.2020） No. 74］; Fundamental Research Project of Provincial Public Welfare Research Institutes （No.2020R10280013）; Science and Technology Innovation Team of Fujian Academy of Agricultural Sciences （No.CXTD2021009-2）.

First author ? JIANG? Li ， female， master，research assistant.Research area： fruit tree physiology and ecology. E-mail：18900296903@163.com

Corresponding?? author LEI Yan， male， Ph.D， associate research fellow， master supervisor.Research area：fruit tree breeding and cultivation technology. E-mail： lxmy2010@163.com

CHEN Qingxi， male，Ph.D， professor， doctoral supervisor.Research area：horticultural plant cultivation physiology. E-mail：cqx0246@163.com

（責任編輯：潘學燕 Responsible editor：PAN Xueyan）

收稿日期：2022-04-14修回日期：2022-09-10

基金項目：國家現代農業產業技術體系（CARS-29）；福建省現代農業產業技術體系建設專項［閩財教指（2020）74號］；省屬公益類科研院所基本科研專項（2020R10280013）；福建省農業科學院科技創新團隊建設（CXTD2021009-2）。

第一作者：江 莉，女，碩士，研究實習員，主要從事果樹生理與生態研究。E-mail：18900296903@163.com

通信作者：雷 龑，男，博士，副研究員，碩士生導師，主要從事果樹育種與栽培技術研究。E-mail： lxmy2010@163.com

陳清西，男，博士，教授，博士生導師，主要從事園藝植物栽培生理的教學和科研工作。E-mail： cqx0246@163.com