劉勇，龔林忠*，何華平，王富榮，王會(huì)良，艾小艷，劉模發(fā)，王澤瓊

（1. 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北武漢 430064；2. 武漢生物工程學(xué)院，湖北武漢 430415）

葡萄含有豐富的糖類、維生素、礦物質(zhì)，味甜多汁，深受消費(fèi)者喜愛，在我國南方呈迅速發(fā)展的趨勢(shì)。葡萄為喜干怕濕作物，而我國南方產(chǎn)區(qū)常年雨水較多，病蟲害危害較為頻繁，因而生產(chǎn)上多采用避雨設(shè)施栽培[1]。葡萄設(shè)施栽培對(duì)于抵御外界不良環(huán)境的影響，提高葡萄品質(zhì)，降低病蟲害的發(fā)生具有顯著的效果，但同時(shí)也存在光照不足的特點(diǎn)。

光照是作物生長發(fā)育的能量來源，作物的形態(tài)建成和新陳代謝過程與光照密切相關(guān)，光照條件的好壞直接影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因光照不足導(dǎo)致葡萄樹勢(shì)衰弱、抗性和品質(zhì)下降已成為我國南方葡萄設(shè)施栽培中亟需解決的問題。隨著發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）技術(shù)的快速發(fā)展，使得低耗能的LED光源在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)[2]。本研究采用不同的LED光源組合對(duì)設(shè)施葡萄進(jìn)行補(bǔ)光處理，比較分析不同處理葡萄植株在生長發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)、病害發(fā)生程度等方面的差異，以期篩選出一套適宜的LED光源組合，為本產(chǎn)區(qū)設(shè)施葡萄的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)園位于武漢市江夏區(qū)金水閘，亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均溫16.8 ℃，年均降雨量1680 mm，無霜期266 d。試驗(yàn)園地勢(shì)平坦，土壤肥力中等，黃粘土，pH為7.0，有機(jī)質(zhì)含量13.6 g/kg[3]。

選擇長勢(shì)一致，生長健壯的6年生‘夏黑’葡萄扦插苗作為試材，株行距為1.5 m×3.0 m。全園避雨栽培，高干Y型整形，管理水平較好。試驗(yàn)用LED植物補(bǔ)光燈（購自深圳明瑞旌科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)共設(shè)置5種不同補(bǔ)光處理。處理1，紅光∶藍(lán)光＝1∶1；處理2，紅光∶藍(lán)光＝3∶1；處理3，紅光∶藍(lán)光＝6∶1；處理4，紅光∶藍(lán)光＝9∶1；處理5，不進(jìn)行任何補(bǔ)光處理，作為對(duì)照。光源為不同紅、藍(lán)光比例的LED燈，距頂端葉幕1 m高，順葡萄行向每3 m掛設(shè)一盞節(jié)能燈。每個(gè)處理各設(shè)3次重復(fù)（小區(qū)），每小區(qū)4株，5個(gè)處理；共15個(gè)小區(qū)，60株，小區(qū)隨機(jī)排列，并掛牌標(biāo)示。從5月上旬開始，每天18∶00～24∶00進(jìn)行人工補(bǔ)光，持續(xù)補(bǔ)光60 d。

1.3 調(diào)查方法

果實(shí)完全成熟后，每個(gè)處理組合各取20個(gè)果穗測(cè)定穗重、粒重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、可溶性固形物含量、可滴定酸含量等指標(biāo)，同時(shí)使用目測(cè)法測(cè)定果實(shí)色澤，具體方法參照吳小華等[4]，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進(jìn)行差異顯著性分析。

參照方芳[5]制定的葡萄果實(shí)病害分級(jí)方法對(duì)不同處理果實(shí)上葡萄灰霉病的發(fā)生情況進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算不同處理果實(shí)的發(fā)病率、病情指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED光源對(duì)葡萄品質(zhì)的影響

補(bǔ)光60 d后，對(duì)不同補(bǔ)光處理葡萄果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果顯示，處理3在穗重和單粒重兩項(xiàng)指標(biāo)上極顯著高于對(duì)照組（處理5），與處理1、2也差異明顯；處理2、3、4中可溶性固形物含量均極顯著差異于對(duì)照組，其中以處理4最為明顯；可滴定酸含量以處理4最低，顯著低于對(duì)照組，并與處理1、2、3差異顯著。所有處理在葡萄穗長上沒有明顯差異（表1）。

表1 不同補(bǔ)光處理對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響Table 1 Effect of different LED sources on the quality of 'Summer black' grape

2.2 不同LED光源對(duì)葡萄抗性的影響

對(duì)不同處理葡萄植株上灰霉病的危害情況進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，與對(duì)照相比四個(gè)補(bǔ)光處理均能夠在一定程度上提高夏黑葡萄對(duì)灰霉病的抗性，其中處理1效果最好，葡萄灰霉病發(fā)病率和病情指數(shù)分別為4.88%、2.93，顯著低于對(duì)照組的12.75%、9.02；其次為處理2，發(fā)病率和病情指數(shù)分別為6.49%、3.38；處理3與處理4的發(fā)病率都在10%以下，也明顯低于對(duì)照組（圖1）。

3 討論與結(jié)論

葡萄設(shè)施栽培對(duì)于應(yīng)對(duì)不良環(huán)境的影響，促早上市，提高果實(shí)品質(zhì)等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因而近年來在我國南方產(chǎn)區(qū)發(fā)展迅速。南方產(chǎn)區(qū)普遍存在高溫多雨、空氣濕度大、光照條件差的氣候特點(diǎn)[6]，加之設(shè)施覆蓋材料遮蔽和過濾作用導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)部光照不足的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。葡萄是喜光植物，對(duì)光敏感，光照不充足時(shí)易引起落花落果[7]。因光照不足導(dǎo)致葡萄樹勢(shì)衰弱、產(chǎn)量和品質(zhì)下降已成為我國南方葡萄設(shè)施栽培中亟需解決的問題。

已有的研究結(jié)果表明，在380～760 nm的可見光光譜范圍內(nèi)，植物光合作用可吸收的光能主要是波長為610～720 nm的紅、橙光以及波長為400～510 nm的藍(lán)、紫光[1]。LED能夠發(fā)出植物生長所需要的單色光，各種LED單色光組合后，可形成與各種植物光合作用相吻合的光譜，提高光能利用效率[2]。不同的研究者先后證實(shí)LED光源能夠明顯促進(jìn)百合、菊花、萵苣、雙蝴蝶蘭等植物的生長發(fā)育[8-11]。與此同時(shí)，低耗能的LED人工光源在葡萄離體組織培養(yǎng)中也得到了廣泛應(yīng)用。Anzelika等[12]在葡萄組織培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光雖然阻止了葡萄試管苗的生長，但能促進(jìn)葉片的形成和各種光合色素的合成，同時(shí)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅光對(duì)試管苗干鮮重的積累和光合色素的合成也都有明顯的影響；Puspa等[13]報(bào)道紅光對(duì)葡萄株高、節(jié)間的生長均具有明顯的促進(jìn)作用；馬紹英[14]比較分析了不同LED光源對(duì)葡萄試管苗的生長發(fā)育動(dòng)態(tài)、色素含量、氣孔、酶活的影響。

圖1 不同處理夏黑葡萄上灰霉病的發(fā)生情況Figure 1 The occurrence of gray mold on 'Summer black' grape in different treatments

以上研究多是基于組培試驗(yàn)為基礎(chǔ)的，而將LED應(yīng)用于葡萄設(shè)施田間生產(chǎn)的研究則相對(duì)較少。為此，本課題組成員開展了不同LED光源對(duì)設(shè)施葡萄的補(bǔ)光試驗(yàn)，結(jié)果表明，四個(gè)補(bǔ)光處理在葡萄穗重、單粒重、可溶性固形物等指標(biāo)上均要明顯高于對(duì)照組，表明LED光源能夠有效提高葡萄果實(shí)的品質(zhì)，這與鄭曉翠等[15]的研究結(jié)果相符合。在適當(dāng)范圍內(nèi)，紅光比例的增大可有效促進(jìn)果實(shí)產(chǎn)量、糖分積累及果實(shí)著色，表明紅光可能更有利于葡萄果實(shí)的生長和成熟。余陽等[1]報(bào)道LED復(fù)合光質(zhì)不僅可促進(jìn)‘夏黑’葡萄葉片的光合速率，還提高了葉片SOD、POD、MDA等抗氧化酶的活性。最近，付雁南[16]的研究也證實(shí)，藍(lán)光、紅光能夠抑制灰霉病菌絲的生長，提高番茄葉片中SOD、POD和CAT等抗氧化酶的活性。由此推測(cè)本試驗(yàn)中的LED復(fù)合光質(zhì)可能提高了‘夏黑’葡萄體內(nèi)抗氧化酶活性，從而激活了葡萄的防御反應(yīng)體系，加上LED光質(zhì)自身的抑菌作用，導(dǎo)致LED補(bǔ)光處理葡萄上灰霉病的危害程度明顯低于對(duì)照組。

綜上所述，本試驗(yàn)得出的結(jié)論與前人的結(jié)論類似，證實(shí)不同的LED光質(zhì)可以有效提高設(shè)施葡萄的果實(shí)品質(zhì)，同時(shí)能夠明顯提高葡萄自身的抗性，為南方設(shè)施栽培葡萄進(jìn)行補(bǔ)光處理提供了有益的啟示。同時(shí)，關(guān)于不同LED光源組合對(duì)葡萄的果實(shí)品質(zhì)影響機(jī)制及抗性作用機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。