不同补光时段对夏黑葡萄生长及光合特性的影响_王壮伟.pdf

王壮伟，吴伟民，王 博，等 不同补光时段对夏黑葡萄生长及光合特性的影响 江苏农业科学，（）：不不同同补补光光时时段段对对夏夏黑黑葡葡萄萄生生长长及及光光合合特特性性的的影影响响王壮伟，吴伟民，王 博，王西成，闫莉春（江苏省农业科学院果树研究所 江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室，江苏南京）摘要：通过探究不同补光时段对设施栽培夏黑葡萄生长和光合特性的影响，明确利于设施葡萄生长和树势营养的最佳补光时段，为葡萄设施栽培提供理论支撑。以 年生夏黑为试验材料，在大棚避雨生产模式下，采用以红光为主波段的红蓝光 灯作为光源，设（：）、（：）、（：）个不同时段的补光处理，测定葡萄新梢生长、叶片营养、叶绿素含量、光合特性指标和果实品质。结果表明，设施栽培模式下，人工补光增加了夏黑葡萄新梢前期生长的粗度，缩短了节间长度，提高了叶片叶绿素含量，延缓了老叶叶绿素的降解，延长了叶片功能期，个补光处理的嫩叶叶绿素含量与对照相差不大，而老叶的叶绿素含量都显著高于对照。补光处理增加了叶片中氮、钙、镁的含量，增加了叶片面积和干物质含量，处理果实单粒质量增加 ，果实品质与对照无显著差异。本研究中夏黑葡萄净光合速率日变化呈双峰型，高温是夏黑葡萄光合午休的主要原因；人工补光提高了葡萄光合作用的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、光饱和点，、处理的光合特征参数（除胞间 浓度外）均与对照呈显著性差异。综合比较叶片营养、新梢长势、果实品质、光合特性等各项指标，全天补光 处理效果最好，早晨补光 处理效果优于傍晚补光 处理。关键词：夏黑葡萄；补光；生长；光合特性 中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：江苏省农业科技自主创新资金编号：（）；国家现代农业产业技术体系建设专项（编号：）；徐州市政策引导类计划（编号：）。作者简介：王壮伟（），女，山东烟台人，硕士，研究员，从事葡萄品种创制与栽培技术研究。：。通信作者：吴伟民，硕士，研究员，从事葡萄果树研究。：。近年来葡萄设施栽培在我国发展迅速，成为我国目前葡萄生产的主要模式，葡萄设施栽培类型有促早栽培、延迟栽培、避雨栽培等多种形式，具有拉长果实供应期、扩大品种适应性、提高品质、减轻病害等显著效果。葡萄已成为我国设施栽培面积最大、技术最成熟的果树品种。葡萄为喜光作物，设施栽培通过薄膜覆盖达到保温、避雨的目的，然而由于受薄膜覆盖、薄膜老化、灰尘黏附等因素影响，也在一定程度上削弱了设施内环境的光照。尤其是在早春和秋冬季节，光照度低、光照时间短、光照分布不均匀，蓝、紫和紫外等短波光线比例低，是设施园艺光环境的典型特点。光照是影响设施园艺作物生长发育的主要环境因子之一，植物的形态建成、生理代谢、物质积累和基因调控等方面均与光环境有显著相关性。光照不足直接影响叶片的光合作用，影响植株生长和花芽分化，造成产量降低、品质变差、树势变弱等问题。人工补光是改善设施内光环境的有效措施。目前补光在设施园艺作物上的应用研究已有很多报道，通过人工补光改善设施内光环境，增强光照度、延长光照时间、调节光谱组成等，能提高作物光合能力，促进植株生长发育，提高产量，改善品质。前人研究表明，一年两熟设施栽培模式下，夜间补光能提高巨峰葡萄春果叶片 值、淀粉含量及全氮含量，显著增加产量，提高果实可溶性固形物含量和果皮花色苷总量；能增加冬果葡萄新梢粗度，加快果实膨大速率，提高品质，。阳光玫瑰葡萄冬果膨大期内夜间补光，可明显提高果实中吲哚乙酸（）和赤霉素（）的含量，降低脱落酸（）含量，提高产量，增糖降酸，有效改善葡萄冬果的品质。不同光质处理在设施葡萄生产上的报道也较多，有研究表明，补充红光、蓝光均明显增加温室葡萄新梢基部粗度，补充蓝光、紫外光减小了单叶面积，补充红光增加了新梢总的干物质积累。夜间紫外光和蓝光灯照能够对“瑞都江苏农业科学 年第 卷第 期香玉”起到增糖降酸的作用，并且促进萜烯类物质合成。在实际生产中，尽可能地以较低的补光能耗达到较佳的补光效果，是设施葡萄补光措施应用的主要原则。本研究以夏黑葡萄为试材，进行避雨设施栽培，以设施农业上普遍使用的红蓝光为光源，设置不同时间段的补光处理，研究不同时段补光对葡萄新梢叶片生长、营养积累及光合性能的影响，以期初步确定葡萄生长发育对不同时段补光的响应特性，为设施葡萄光环境调控技术提供理论依据，筛选葡萄设施生产较佳的补光时段，实现低碳高效生产。材料与方法 试验材料试验于 年在江苏省农业科学院葡萄园进行。供试葡萄品种夏黑，为定植 年的植株。树冠和长势一致，“一”字形棚架整形，株行距为 ，南北行向，设施避雨根域限制栽培，花期新梢进行摘心处理，果穗整形每穗留 个果粒。试验区概况葡萄园建在江苏南京。南京属亚热带季风气候，年平均温度 ，年极端气温最高 ，最低 。雨量充沛，年降水 ，春有梅雨时节，夏季亦高温多雨，降水主要在 月。试验设计光源使用以红光为主波段的红蓝光 灯（红光 、蓝光 ，红蓝光比例为 ），功率。悬挂于树体种植行上方 ，灯距 ，补光从芽绒球期开始，至成熟期结束。试验设计 个补 光 时 段 处 理，分 别 是 处 理 全 天 补 光（：）、处理 早晨补光 （：）、处理 傍晚补光 （：）、不补光。每 株树为 个小区，小区面积为 （），随机排列，每个小区设补光灯 盏，每个处理 次重复。每个处理间用反光膜进行遮挡，避免处理间光照影响。测定方法 新梢及叶片生长指标的测定在葡萄盛花期，每个处理选取 个长势均匀的新梢（总长度 ），用卷纸和游标卡尺测量新梢总长度、总节数、第 节新梢长度和粗度、第 张叶片宽度。计算平均节间长度 新梢总长度 总节数；叶面积大小.。将上述测量的叶片采回，置于 烘箱中杀青 ，烘至恒质量后测定干物质含量（干质量 鲜质量）。叶绿素含量的测定参考彭运生等的丙酮乙醇（）混合液测定法。在葡萄果实转色期，每个小区选取 个长势均匀的新梢，分别选取新梢顶端第 张展开叶（嫩叶）和基部第 张叶（老叶），剪成宽度小于 细丝，混合均匀，称取 叶片，放入丙酮 无水乙醇 的混合液 中，室温避光浸泡提取至叶片完全发白，采用分光光度计分别测定 和 处的吸光度，计算总叶绿素含量。光合指标及光响应曲线的测定葡萄盛花期，在天气晴朗的：，各处理选择新梢中部成熟叶片，用 便携式光合仪测定蒸腾速率、气孔导度、胞间 浓度。月 日，天气晴朗，于：测定新梢中部成熟叶片（第 张叶）的净光合速率，测定过程中使用光合仪的 光源，光强 值设置为、（），浓度设置为 （），自动记录光合参数。净光合速率测定 月 日，天气晴朗，针对本研究的补光时段选取一天中：、：、：、：、：、：、：、：个时间点，用光合仪测定不同处理的净光合速率，仪器光强按自然光强进行设定，选取长势均匀的新梢中部成熟叶片（第 张叶），测定位置为叶片中部并避开叶片的主脉。叶片养分的测定 在果实转色期，每个小区选取 个长势均匀的新梢，采取新梢中部正常生长的叶片，测定叶片中氮、磷、钾的含量，测定方法参考 植物中氮、磷、钾的测定和 植株全钾含量测定火焰光度计法，采用凯氏法测定植物全氮含量，钼锑抗比色法测定植物全磷含量，火焰光度计法测定植物钾含量。选取新梢顶端第 张展开叶（嫩叶）和基部第 张叶（老叶），分别测定老叶和嫩叶钙、镁的含量，测定方法参考 食品安全国家标准食品中多元素的测定，采用电感耦合等离子体质谱法测定钙、镁元素含量。果实品质测定 在果实完全成熟时采收，每个小区随机选取 串大小色泽均一的果穗进行果江苏农业科学 年第 卷第 期实品质的测定。每穗随机选取 粒果实，采用电子天平进行称质量，计算果实单粒质量；从中随机选取 粒用 型果实硬度计测定果肉硬度；用 数显折射计测定可溶性固形物含量；用酸碱滴定法测定果实可滴定酸含量。数据处理与分析采用“叶子飘模型”对净光合速率随光照度响应曲线进行拟合分析得到光饱和点和光补偿点。利用 和 软件对试验数据进行分析，采用 新复极差法进行显著性检验。结果与分析 不同补光处理对葡萄新梢生长的影响在初春葡萄设施栽培生长前期日照周期短，薄膜覆盖易造成棚内光照时长和光照度不足，新梢第 节间的长度和粗度反映了夏黑新梢初春季的生长发育状况。由表 可知，补光能增加新梢第 节间粗度，降低节间长度，但只有 处理与对照差异显著。可见人工补光可以防止初春弱光环境下的新梢徒长，这与前人的研究结果，相一致。各补光处理新梢的平均节间长度与对照均无显著性差异，说明随着栽培后期温度上升，日照周期渐长，日照强度增强，已能满足葡萄生长的基本光强需求，补光不再影响新梢的节间长度。表 不同补光处理对葡萄新梢生长的影响处理第 节间粗度（）第 节间长度（）平均节间长度（）注：同列数据后标有不同小写字母表示处理间差异显著（.）。下表同。不同补光处理对葡萄叶片生长的影响由表 可知，处理的叶面积、干物质含量和叶绿素含量最高，其次是 和 处理，对照最低。补光处理能增加叶片的面积和干物质含量，其中、处理与对照呈显著性差异，处理与对照差异不显著。补光处理嫩叶的叶绿素含量与对照相差不大，而补光处理的老叶的叶绿素含量都显著高于对照。与嫩叶相比，个补光处理老叶的叶绿素含量分别比嫩叶低 、，而对照老叶叶绿素含量比嫩叶低达 ，可见补光延缓了老叶叶绿素的降解。表 不同补光处理对叶片生长的影响处理叶面积（）干物质含量（）嫩叶叶绿素含量（）老叶叶绿素含量（）不同补光处理对叶片矿物质含量的影响由表 可知，补光处理增加了葡萄叶片中氮的含量，、处理与对照呈显著性差异，分别增加了.、。但补光对叶片中磷、钾含量无影响。镁是植物体内可移动和重复利用的元素，缺乏时首先在老叶上体现；钙是不可移动再利用元素，缺乏时首先在嫩叶上体现。个补光处理的嫩叶和老叶的钙含量都显著高于对照，其中 处理的叶片钙含量最高，显著高于、处理。补光处理的嫩叶与老叶相比，钙含量相差不大，、处理嫩叶的钙含量分别比老叶低 、.，而对照嫩叶的钙含量比老叶低达 。补光处理的老叶镁含量都显著高于对照，处理的嫩叶镁含量显著高于其他处理，、处理的嫩叶的镁含量与对照相差不大。个补光处理老叶的镁含量比嫩叶的分别低 、，而对照老叶比嫩叶低达 （表）。不同补光处理葡萄叶片的光合特征参数光合作用是物质积累和能量转化的过程，气孔导度、胞间 浓度和蒸腾速率会间接影响叶片的净光合速率。由表 可知，胞间 浓度各处理间无显著性差异。补光处理、的最大净光合速率、光饱和点、气孔导度、蒸腾速率都显著高于，处理只有光饱和点显著高于对照。江苏农业科学 年第 卷第 期表 不同补光处理葡萄叶片的氮磷钾含量处理氮含量（）磷含量（）钾含量（）钙含量（）镁含量（）嫩叶老叶嫩叶老叶 表 不同补光处理葡萄叶片光合特性处理最大净光合速率（）光饱和点（）气孔导度（）胞间 浓度（）蒸腾速率（）不同补光处理的净光合速率日变化棚内自然条件下的温度和光照度日变化如图 所示，光照度：开始逐渐升高，：达到最高点，然后逐步下降，：后棚内光照度基本为零。棚内温度：为 ，后逐渐升高，：达到棚内最高温度 ，：期间棚内温度都在 以上，下午棚内温度下降缓慢，：仍有 。由图 可知，一天中净光合速率的日变化呈双峰型，上午逐渐升高，中午降低，出现“午休”现象，下午回升后又很快下降。早晨补光时段（：，、补光），各处理光合速率总体比较结果为：。在：时，个补光处理的净光合速率相差不多，、显著高于对照。：时，、处理仍相差不大，但都显著高于对照。：时段（只有 补光），各处理光合速率总体比较结果为：。在：时，、处理的净光合速率相近，个补光处理都显著高于对照。：温度和光照处于一天中的高峰，各处理都出现午休，、处理净光合速率相近，显著高于、。：，各处理光合速率回升，处理净光合速率显著高于其他处理，、处理显著高于对照。傍晚补光时段（：，、补光），各处理光合速率总体比较结果为：；：时，个补光处理都显著高于对照。：时，自然光照度接近为，各处理的净光合速率几乎为，处理人工补光对光合作用也无效果。通过各处理净光合速率日变化比较，由于下午受亚高温影响，下午补光效果明显低于上午，处理的补光效果最好，光合速率全天都高于其他处理，早晨补光 处理的效果优于傍晚补光 处理，处理只有：的光合速率低于，其他时间