3 種架式對‘新郁’葡萄栽培性狀及果實品質的影響

摘要：為篩選及優化西北干旱區鮮食葡萄優質高效栽培架式，以‘新郁’葡萄為試驗材料，設置獨龍干+水平葉幕（SDTS-H）、順行龍干+水平葉幕（ISDTS-H）和順行龍干+V+水平葉幕（ISDTS-VH）3種栽培架式，分析其對‘新郁’葡萄葉片光合特性、果穗微域環境、果實品質及經濟效益的影響。結果表明，相比SDTS-H，ISDTS-VH葉片凈光合速率提高7.73%，ISDTS-H水分利用效率提高14.13%；ISDTS-H、ISDTS-VH比SDTS-H果穗微域環境平均溫度分別升高2.29 和2.24 ℃，平均濕度分別減小4.96和3.85個百分點，日均總輻射分別為SDTS-H的2.66和1.31倍；ISDTS-H、ISDTS-VH葡萄較SDTS-H早熟，成熟期果實可溶性固形物、花色苷、類黃酮、維生素C含量及葡萄果實色澤指數均顯著高于SDTS-H，SDTS-VH果實成熟后期果粒質量最大，為13.99 g，類黃酮和維生素C含量最高，分別為7.36和44.18 mg·kg-1，且具有適度的花色苷含量（1.22 mg·g-1），綜合品質最好；SDTSVH實際果穗數、實際產量與目標值相似指數最高，分別為0.73和1.06；ISDTS-VH相比傳統SDTS-H，累計工時投入減少48.00%，經濟效益提高189.58%。綜上所述，ISDTS-VH栽培的‘新郁’葡萄葉片光合速率最高，果穗微域環境最優，利于品質形成和產量控制，栽培經濟效益最高。

關鍵詞：架式；‘新郁’葡萄；微域環境；栽培特性；果實品質

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.1069

中圖分類號：S663.1 文獻標志碼：A 文章編號：1008‐0864（2024）08‐0063‐11

葡萄（Vitis vinifera L.）屬于葡萄科葡萄屬多年生藤本落葉植物，在全球果品生產中占有重要地位。新疆是我國重要的葡萄產區，栽培面積和產量均居全國首位[1]。架式決定葉幕結構，葉幕結構一方面通過影響光能截留量和葉幕整體光合效率來調節光合產物的合成和分配[2]；另一方面通過影響果穗微域環境對果實發育產生影響[3]，最終影響葡萄樹體生長、越冬性、產量及果實品質[4‐5]。合理的架式有利于葡萄樹體的調控、產量的形成、果實品質的提高和田間管理的省力減工[6]，由此可見，栽培架式的優化與改造具有重大意義。

國外葡萄栽培多采用標準化架式，結果部位一致，葉幕與果實有明顯的分界，便于噴藥管理和機械化生產，修剪簡單化、生產規范化、品質一致化是國外葡萄生產先進國家的重要特點[7]。我國葡萄生產上采用的架式主要分為籬架和棚架，架式對葡萄栽培性狀及品質的研究大多集中于V 型架和T型架[5]，以及籬架和平頂棚架[8‐9]。史祥賓等[10]研究指出，設施栽培條件下直立葉幕籬架的葉面積指數、光能截獲率和葉幕晝夜溫差均顯著低于V型架和T型架，V型架栽培的‘京蜜’葡萄揮發性香氣化合物種類最多，香氣更濃郁，品質更佳。王曉玥等[5]研究發現，華北沖積平原埋土防寒區采用T型架栽培的鮮食葡萄比V型架新梢生長一致性更好，果實固酸比、花色苷及類黃酮含量均更高，果實品質更優，管理更省工。Zhang等[11]研究表明，在新疆準格爾盆地南緣葡萄產區‘紅地球’葡萄和‘火焰無核’葡萄順溝龍干式棚架栽培相比傳統獨龍干棚架栽培具有更大的光能截流量，更強的光能利用能力和光合效率。

確定不同地域、不同品種相對合理的栽培架式和樹體結構是葡萄栽培研究的核心內容之一。‘新郁’葡萄是我國自主培育的優良紅色大粒鮮食葡萄品種[12]，吐魯番產區的‘新郁’葡萄以傳統小棚架栽培為主，架下光照條件差，導致不同結果部位果實著色、成熟度不一致，成熟期延遲及耐貯運性差，且傳統小棚架架面低矮，不便于管理和機械化操作[13]。針對吐魯番地區高溫、低濕、強光的特殊生態環境條件開展架式對‘新郁’葡萄栽培性狀及果實品質的系統研究未見報道。本文擬研究架式對‘新郁’葡萄葉片光合特性、果穗微域環境、果實品質及經濟效益的影響，以期為西北干旱區紅色鮮食葡萄栽培架式選擇及優化提供理論依據，充分挖掘‘新郁’葡萄優良品質。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗地位于新疆維吾爾自治區鄯善縣園藝場（42°91′N、90°30′E）。試驗地海拔419.0 m，年降水量25.3 mm，年蒸發量2 751.0 mm，全年日照時數3 122.8 h，10 ℃以上有效積溫4 525 ℃以上，無霜期192 d，屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，為極端干旱氣候類型。土壤質地為礫石沙壤土。供試葡萄品種為鮮食葡萄‘新郁’，歐亞種，2015年定植，樹齡6 a。

1.2 試驗設計

試驗共設3種架式，分別是獨龍干+水平葉幕（single dragon trunk shaping+horizontal leaf curtain，SDTS-H）、順行龍干+水平葉幕（inclined singledragon trunk shaping+horizontal leaf curtain， ISDTSH）和順行龍干+V+ 水平葉幕（inclined singledragon trunk shaping+vertical+horizontal leaf curtain，ISDTS-VH），東西行向，SDTS-H 株行距1.2 m×4.0 m，ISDTS-H和ISDTS-VH株行距為2.0 m×3.5 m，均采用微噴灌溉。SDTS-H 小區面積300.0 m2，ISDTS-H和ISDTS-VH小區面積均為262.5 m2，3次重復，隨機區組排列。田間土、肥、水管理和病蟲害防治措施均一致。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 光合參數測定 于7月中旬晴天08∶00—20∶00測定葉片光合參數：每處理選擇長勢基本一致的葡萄樹3～5株，選擇新梢果穗以上第4～5片健康、無病害的功能葉，使用Li-6400便攜式光合測定系統（Li-Cor Inc.，Lincoln NE，USA）測定葉片光合參數日變化，包括凈光合速率（netphotosynthetic rate， Pn）、氣孔導度（stomatalconductance， Gs）、蒸騰速率（transpiration rate， Tr）和胞間CO2 濃度（intercellular CO2 concentration，Ci），每隔2 h測定1次。水分利用效率（water useefficiency， WUE）采用式（1）計算。測定的環境因子包括光合有效輻射（photosynthetically activeradiation， PAR） 和大氣溫度（atmospherictemperature， Ta）。

WUE=Pn/Tr （1）

1.3.2 果穗微域環境測定 果實膨大期至成熟期（5月7日至9月4日）在3種架式果穗處懸掛溫濕度記錄儀（LASCAR，EL-USB-2），實時監測果穗微域溫、濕度；果實轉色期（7月中旬）選擇晴朗無風的天氣，采用光合有效輻射儀（SPECTRUM，3415F）測定果穗微域光合有效輻射，測定時間為12∶00、14∶00和16∶00，測定位置為垂直方向距離果穗5 cm處，傳感器水平向上測定透過葉幕后剩余的有效輻射為葉幕透射輻射（photosyntheticallyactive radiation transmission，PARtran），傳感器水平向下測定土壤向上反射的有效輻射為土壤反射輻射（photosynthetically active radiation transmission soil，PARsoil），每小區每時間點輪回測3 組數據，每組10個位點。統計3種架式果穗微域環境超過35 ℃的溫差總和（高于35 ℃的溫度數值減去35之后的累計值）、≥35 ℃的高溫時長和≤45%的低濕時長。

1.3.3 果實品質指標測定 花后65、80、95 d采集果實樣品進行品質指標測定。每處理隨機選取10個代表性果穗，從每穗葡萄不同部位（上、中、下、陰面、陽面）隨機剪取6果粒，共60粒。采用稱重法測定果粒質量；采用CR-400 手持色差計（Konica Minolta，Japan）測定果實赤道部位的色澤指標，包括亮度（L*）、紅綠色差（a*）、黃藍色差（b*），計算葡萄果實色澤指數（color index of redgrape， CIRG）[14]，讀取30 個數據；采用PAL-1 型手持數顯折射儀（Atago Co， Tokyo， Japan）測定總可溶性固形物（total soluble solid， TSS）含量；總酸（total acid，TA）含量采用0.05 mol·L-1 NaOH 滴定法[15]測定；維生素C（Vc）含量采用鉬藍比色法[16]測定；果皮類黃酮含量采用NaNO2-Al（NO3）3比色法[17]測定；果皮葉綠素含量采用分光光度法[18]測定；果皮花色苷含量采用pH 示差法[19]測定。固酸比（TSS/TA）為可溶性固形物與總酸含量的比值。

1.3.4 產量測定 果實采收期統計每小區果穗數，稱量法測定果穗質量，計算每公頃果穗數和產量為實際果穗數和實際產量，設置目標果穗數和目標產量，相似指數為實際值與目標值的比值。

1.3.5 經濟效益調查和統計 根據田間管理情況，統計不同架式全年新梢綁縛、疏果、夏季修剪、上、下架工時，綜合計算熟練工完成每公頃葡萄園的工時投入；根據各架式葡萄市場售價及產量估算每公頃收益，綜合計算經濟效益。

1.4 數據處理

使用Microsoft Excel 2007 和DPS V7.05 版數據處理軟件進行圖表繪制與數據分析；采用Duncan 法進行單因素方差分析（analysis ofvariance，ANOVA），結果以“平均值±標準差”表示，差異顯著性定義為Plt;0.05。

2 結果與分析

2.1 架式對‘新郁’葡萄光合特性的影響

由圖1可知，3種架式的凈光合速率日變化趨勢不同，ISDTS-VH 呈單峰曲線，峰值在16∶00，ISDTS-H呈明顯的雙峰曲線，出現明顯的光合午休現象，SDTS-H呈不明顯的雙峰曲線，光合午休現象不明顯，ISDTS-H和SDTS-H峰值基本都出現在12∶00和16∶00，光合午休現象出現在14∶00；蒸騰速率、氣孔導度日變化趨勢與凈光合速率相似，只有ISDTS-H在14∶00出現明顯的降低呈雙峰曲線，其他2 種架式均呈單峰曲線；3 種架式胞間CO2 濃度日變化均表現為上午、中午低和下午升高的趨勢，早8∶00 ISDTS-VH 胞間CO2 濃度處于較高水平；3種架式水分利用效率呈現出早晚高、中午低的變化趨勢，ISDTS-H早晚水分利用效率處于較高水平。早晨10∶00凈光合速率略有下降的原因是天氣變化光合有效輻射降低引起。

由表1可知，ISDTS-VH的凈光合速率顯著高于其他2種架式，比ISDTS-H和SDTS-H分別提高8.49%和7.73%；ISDTS-H的蒸騰速率顯著低于其他2種架式，而ISDTS-VH和SDTS-H間無顯著差異；ISDTS-VH的氣孔導度和胞間CO2濃度顯著高于其他2種架式；ISDTS-H的水分利用效率顯著高于其他2種架式，比ISDTS-VH和SDTS-H分別提高8.03%和14.13%。可見，在吐魯番地區氣候條件下‘新郁’葡萄采用ISDTS-VH栽培葉片具有更高的群體光合速率。

2.2 架式對‘新郁’葡萄果穗微域環境的影響

由表2可知，相比SDTS-H、ISDTS-H和ISDTSVH的平均最低溫分別升高2.77和2.72 ℃，平均溫度分別升高2.29和2.24 ℃，平均溫差則分別減小2.42和2.49 ℃；ISDTS-H、ISDTS-VH相比SDTSH超過35 ℃溫差總和減小，但≥35 ℃高溫時長增加。ISDTS-H、ISDTS-VH 相比SDTS-H，平均最大濕度分別減小12.53和11.40個百分點，平均濕度分別減小4.96和3.85個百分點，平均最小濕度則出現相反的結果。果實生育期ISDTS-H、ISDTSVH相比SDTS-H，≤45% 低濕時長分別增加126.5和60.5 h，ISDTS-VH相比ISDTS-H ≤45%低濕時長減小66.0 h。ISDTS-H、ISDTS-VH日均葉幕透射輻射分別是SDTS-H的3.92和1.76倍，日均土壤反射輻射分別是SDTS-H的1.98和1.31倍，日均總輻射分別是SDTS-H的2.66和1.47倍。可見，ISDTS-H和ISDTS-VH相比SDTS-H，果穗微域具有更高的光熱水平，且出現極端高溫的頻率低于SDTS-H；ISDTS-H相比ISDTS-VH更易受到低濕危害。

2.3 架式對不同時期‘ 新郁’葡萄果實品質的影響

2.3.1 對果粒質量及可溶性固形物、酸含量的影響 由圖2 可知，3 種架式的果粒質量均在花后80 d達到最大值，以ISDTS-VH的最大，為13.99 g，顯著大于ISDTS-H（11.25 g）和SDTS-H（11.34 g），ISDTS-VH花后95 d果粒質量顯著減小；果實發育后期可溶性固形物含量基本呈ISDTS-Hgt;ISDTSVHgt;SDTS-H的趨勢，花后95 d達最大值，分別為24.09、22.09和17.04 °Brix，且三者間差異均達顯著水平；3種架式果實發育后期總酸含量均呈降低趨勢，花后80、95 d三者間差異減小，花后95 d時ISDTS-H（0.46%）顯著大于SDTS-H（0.40%）；果實發育后期3種架式的固酸比均升高，不同時期均呈ISDTS-H和ISDTS-VH顯著大于SDTS-H的趨勢，花后95 d時達最大值，分別為52.25、50.46和42.82。可見，ISDTS-H、ISDTS-VH 較高的果穗微域光熱水平促進了葡萄早熟，且ISDTS-VH 相比ISDTS-H具有更高的果穗微域環境濕度和較短的≤45%低濕時長，更利于葡萄果粒質量的發育增大，SDTS-H果粒質量小與較高的產量有關，而ISDTS-VH和ISDTS-H產量水平較一致。

2.3.2 對果實色澤及維生素C、類黃酮含量的影響 由圖3可知，果實色澤指數（CIRG）整體上呈ISDTS-Hgt;ISDTS-VHgt;SDTS-H的趨勢，花后65 d達最大值，花后80、95 d有所減小，花后95 d的CIRG分別為6.16、4.81和3.38；果實發育后期果皮葉綠素含量整體呈降低趨勢，花后80、95 d時ISDTS-H顯著低于ISDTS-VH和SDTS-H；果實發育后期3種架式花色苷含量呈ISDTS-Hgt;ISDTS-VHgt;SDTS-H的趨勢，三者間差異均達顯著水平，在花后65 d即達到最大值，分別為1.63、1.29 和0.47 mg·g-1，ISDTS-H 和ISDTS-VH 花色苷含量呈降低又升高的趨勢，而SDTS-H 3個時期花色苷含量無顯著差異，花后95 d時ISDTS-H、ISDTS-VH和SDTS-H花色苷含量分別為1.33、1.22 和0.43 mg·g-1；3 種架式果實發育后期類黃酮含量變化規律不同，其中SDTS-H在3個時期差異不顯著，ISDTS-H表現為顯著降低，ISDTS-VH呈先降低后升高的趨勢，花后95 d 時ISDTS-VH、ISDTS-H 和SDTS-H 類黃酮含量分別為7.36、5.61 和6.05 mg·g-1；3 個時期維生素C 含量呈ISDTS-VHgt;ISDTS-Hgt;SDTS-H 的趨勢，且三者間差異顯著，果實發育后期除ISDTSVH維生素C 含量無明顯變化外，其他2 種架式均顯著降低，花后95 d 時ISDTS-VH、ISDTS-H和SDTS-H 維生素C 含量分別為44.18、38.29 和29.95 mg·kg-1。可見，ISDTS-VH和ISDTS-H栽培的‘新郁’葡萄有較高的花色苷、類黃酮、維生素C含量，著色、品質更好，且ISDTS-VH優于ISDTS-H，而采用SDTS-H栽培的‘新郁’葡萄花色苷、類黃酮、維生素C含量低，著色不良，品質不佳。

2.4 架式對‘新郁’葡萄產量的影響

由表3可知，ISDTS-H的果穗質量顯著低于其他2 種架式，比ISDTS-VH 和SDTS-H 分別減小26.54%和26.72%；實際果穗數和實際產量均表現為SDTS-Hgt;ISDTS-VHgt;ISDTS-H，且各架式間差異均達顯著水平，其中，ISDTS-H相比ISDTS-VH 實際果穗數、實際產量分別減小12.42%和35.66%；ISDTS-VH的實際果穗數、實際產量與目標值相似指數最高，分別為0.73和1.06，ISDTS-H實際果穗數、實際產量與目標值相似指數最低，僅為0.64和0.68。可見，‘新郁’葡萄采用ISDTS-VH栽培更易獲得合理的產量。

2.5 用工成本及效益分析

由表4 可知，相比SDTS-H，ISDTS-VH 和ISDTS-H新梢頂端優勢不明顯，減少了夏季修剪中打尖、副梢修剪次數，主蔓的順行設置減小了上、下架勞動工時，且ISDTS-VH 主蔓、結果帶高度的降低進一步減輕了上下架、新梢綁縛、疏果等環節的勞動強度，提高了工作效率；ISDTS-VH、ISDTS-H 相比SDTS-H 累計工時投入分別減少48.00% 和32.00%。ISDTS-VH、ISDTS-H 相比SDTS-H商品率明顯提高，均為90.00%，而SDTS-H僅為60.00%～70.00%；ISDTS-VH、ISDTS-H 相比SDTS-H經濟效益分別提高189.58% 和46.98%。可見，采用ISDTS-VH 栽培能有效降低用工成本、提高栽培效益。

3 討論

3.1 架式對‘新郁’葡萄栽培性狀的影響

不同架式葉幕結構的區別會導致葉幕光截流量、光合面積及群體光合速率的差異[20‐21]。本研究中，ISDTS-VH凈光合速率日變化呈單峰曲線，且顯著高于其他2種架式，這與張潔等[22]研究認為在新疆石河子產區紫香無核葡萄采用飛鳥架樹形相比高廠樹形和水平棚架樹形凈光合速率更高的結果一致，ISDTS-VH不僅光截獲數值高[22]，且V形葉幕葉片質量高于水平葉幕[10]，因此具有較高的群體光合速率。本研究中，ISDTS-H的凈光合速率日變化呈明顯的雙峰曲線，出現明顯的光合午休現象，整體凈光合速率與SDTS-H 沒有顯著差異，這與Zhang等[11]的結果不一致，其認為在新疆準格爾盆地南緣產區火焰無核和紅地球葡萄采用順溝高廠形架式相比傳統棚架葉片具有更強光合作用這可能與ISDTS-H葡萄葉片所處高溫強光環境致使光合速率降低有關，可見產區氣候條件不同，相同架式對葡萄葉片光合能力的影響不盡相同。從光合參數指標日變化可知，ISDTS-H氣孔導度下降的同時胞間CO2濃度并未與凈光合速率表現出相同的變化趨勢，說明光合午休受到氣孔限制和非氣孔限制雙重因素的影響[23‐24]。不同架式葉幕層微環境及葉片曝光度等因素的不同也會造成葉片1，5-二磷酸核酮糖羧化酶活性不同或光抑制[25]，對于各架式葉片質量、葉綠體與光合能力的關系還需進一步深入分析。

本研究中，ISDTS-VH實際果穗數、實際產量及與目標值相似指數均較ISDTS-H高，在相同管理措施下果穗質量、果粒質量亦為前者高于后者，可見，ISDTS-VH更易獲得目標產量，造成差異的原因可能與（V+水平）葉幕群體光合效率的增加致使光合產物增加有關。SDTS-H新梢、部分主蔓和果穗分布于整個行間架面，容易出現下沉，導致葉幕層高度降低，不僅影響機械作業還增加了生產中果穗、新梢管理時的勞動強度，降低了勞動效率[26]，而采用順行龍干樹形的2種架式果穗集中分布于立柱兩側，主蔓綁縛于立柱間支撐鐵絲上，行間鋼絲僅用于支撐新梢，避免了架面下沉，降低了勞動強度，提高了勞動效率，這與潘明啟等[26]的結果一致，其研究認為‘順溝高廠’樹形棚架比傳統獨龍干樹形棚架栽培管理高效省工。值得一提的是，ISDTS-VH的主蔓距離地面高度較ISDTS-H降低40 cm，結果帶距地面高度亦降低為160 cm，更加便于果穗管理和第1次新梢綁縛，勞動強度進一步降低，生產效率明顯提高。

3.2 不同架式下‘新郁’葡萄的果穗微域環境和果實品質不同

研究表明，光熱水平高的葉幕微氣候對糖分在果實中的積累有明顯促進作用[27]，但過度的光熱水平會增強呼吸作用，消耗大量的蘋果酸，造成酒石酸合成前提物抗壞血酸的降解[28]，加速鉀離子等陽離子與有機酸結合[29]，從而降低可滴定酸含量。此外，果實過度曝光會吸收短波輻射升溫進而影響果實的發育[30]，一般認為葡萄果實生長發育的上限閾值為37.8 ℃[31]，而干旱區較高的濕度有利于果粒質量增大[32‐33]。本研究中，順架龍干式栽培的‘新郁’葡萄可溶性固形物、固酸比、花色苷含量及葡萄果實色澤指數（CIRG）均顯著高于傳統SDTS-H 栽培，這與前人在火焰無核葡萄[34]、紅地球葡萄[20]、紫香無核葡萄[22]的研究結果一致。可見，順架龍干式栽培較高的果穗微域光熱水平促進了果實糖分、花色苷的積累和有機酸的降解，而相對郁閉的傳統SDTS-H 則不利于果實糖分積累和著色，SDTS-H花后95 d總酸含量的大幅降低可能與成熟后期棚架郁閉的果穗微域環境保持較高的溫度有關。ISDTS-VH的V+水平葉幕不僅具有更大的光合面積和光截留量，促進了更多營養物質的積累，且結果部位的降低加上V形葉幕的保護，使果實避免了低濕、干熱風、高溫強光等逆境傷害，果粒更大，而ISDTS-H果實所處高度高、過度曝光、濕度小，雖然糖、花色苷含量積累快，有機酸含量降解快，果實成熟早，但不利于果實發育，果粒質量較小，采收期類黃酮、維生素C含量不及ISDTS-VH高，這與張潔等[22]在紫香無核葡萄上的研究結果一致。

色澤是評價葡萄品質的重要指標之一，葡萄果皮顏色主要由花色苷的含量和比例決定[35]，光照可以增加葡萄果皮花色苷含量，弱光則會顯著降低葡萄漿果中花色苷、類黃酮的積累[36]。順架龍干式栽培相比SDTS-H，果穗微域環境光照條件明顯改善，促進了果實早期花色苷、類黃酮的積累，但過度的高溫、強光照造成了果實成熟后期花色苷、類黃酮的降解[37‐38]，高溫一方面通過抑制花色苷合成的關鍵酶活性抑制花色苷合成[39]，另一方面通過提高過氧化物酶基因VviPrx31 的表達誘導花色苷降解[40]，而過度暴露在強光下的葡萄果實表面溫度更高[41]。ISDTS-VH 相比ISDTS-H 具更優的果穗微域光熱環境，能夠積累更多的花色苷、類黃酮物質，對于環境因子對‘新郁’葡萄果皮類黃酮物質的調控機理還需要從分子水平進行深入研究。

綜上所述，3種架式下‘新郁’葡萄栽培性狀及果實品質存在明顯差異。ISDTS-VH有效提高了‘新郁’葡萄葉片光合速率，改善果穗微域環境，利于品質形成和產量控制，生產的葡萄果粒大，綜合品質最好。此外，ISDTS-VH生產管理更加省力減工，效益顯著提高。

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