毛妮妮， 蘇西婭， 任俊鵬， 張奎峰， 劉照亭

(1.江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇句容 212400； 2.江蘇省句容市白兔鎮(zhèn)致富果業(yè)專業(yè)合作社，江蘇句容 212402)

“夏黑”葡萄產(chǎn)于日本，為“巨峰”后代，特點是早熟、無核、高糖、低酸、香味濃郁、肉質(zhì)細(xì)脆、硬度中等，是目前葡萄主栽品種之一。如何增質(zhì)提效、提高果品競爭力，對葡萄產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展具有十分重要的意義。

水分調(diào)虧指植物生長發(fā)育時期的供水量低于需水量，由降水或灌溉不足引起，會對植物生長及產(chǎn)量造成不利影響。為了抵御外界環(huán)境造成的傷害，植物在干旱脅迫下會表現(xiàn)出一系列的形態(tài)、生理、生物化學(xué)變化，產(chǎn)生脅迫耐受性。適度的脅迫，能夠使植物有效利用光合產(chǎn)物，促進光合產(chǎn)物積累并向果實中轉(zhuǎn)運提高果實品質(zhì)。前人研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫可調(diào)節(jié)果實品質(zhì)，提高葡萄果實中還原糖含量，降低滴定酸含量，促進果皮中總酚、類黃酮及花青素積累，促進果實著色，水分脅迫也有利于葡萄糖分的積累。同時通過控水還能抑制葡萄過度地營養(yǎng)生長，降低設(shè)施內(nèi)濕度可減少病害的發(fā)生，從而減少農(nóng)藥的使用。

本研究以“夏黑”葡萄為試材，通過對葡萄進行水分調(diào)虧處理，研究不同水分調(diào)虧程度下葡萄葉片的形態(tài)指標(biāo)的變化、葉片光合作用的改變，分析探索“夏黑”葡萄葉片對水分調(diào)虧的適應(yīng)及表現(xiàn)，以期為合理灌溉及改良果實品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年4—8月在江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所華陽基地進行。試驗材料為6年生的“夏黑”葡萄。苗木均為盆栽苗且避雨栽培。該試驗選取生長旺健、長勢一致的24株葡萄苗木進行水分調(diào)虧試驗。每株葡萄苗木上均懸掛土壤溫度、濕度監(jiān)測儀，用于觀測土壤含水量變化。

于2021年4月1日，將試驗苗統(tǒng)一澆透水分，試驗設(shè)置4個處理，輕度調(diào)虧(T1)、中度調(diào)虧(T2)、重度調(diào)虧(T3)、對照(CK)。輕度水分調(diào)虧處理土壤含水量保持在60%～70%，中度水分調(diào)虧土壤含水量保持在50%～60%，重度水分調(diào)虧土壤含水量保持在40%～50%，對照處理按日常田間水肥管理進行管理。之后每隔5 d觀測盆栽內(nèi)土壤含水量，各個處理到達含水量下限時補充水分，控制土壤水分。每個處理重復(fù)3次，每次重復(fù)2株葡萄，除灌水量不同外，其他管理措施保持一致。

4月15日進行第1次采樣，每隔10 d采樣一次，共計采樣4次。采樣時從東、南、西、北4個方向的枝條隨機選擇，采樣時均采集枝梢根部第2張葉子，保存于4 ℃冰箱中備用。

1.2 試驗方法

采用DL-WS20溫濕度記錄儀(盡享科技)對土壤溫度、濕度進行全天不間斷實時監(jiān)測，記錄儀放入土壤10 cm深處，保證高度一致。監(jiān)測時間段為2021年4—6月。

采用MNT-200數(shù)顯卡尺[上海美耐特實業(yè)(集團)有限公司]測量葡萄葉柄長度；使用烘干機對葉片進行烘干，葡萄葉片鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的測定使用JJ1000型電子天平(美國雙杰)測定；采用分度值為0.001的測厚規(guī)(上海艾測電子科技有限公司)測量不同時期葡萄葉片的厚度；不同時期葡萄葉片葉綠素含量使用SPAD-502Plus葉綠素測定儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測定；葉面積的測定使用YMJ-B手持葉面積儀(托普)進行掃描計算，所有指標(biāo)測定重復(fù)3次。

選擇晴朗具有代表性的一天(2021年8月20日)，使用3051D型植物光合作用測定儀(托普)對不同處理下葡萄葉片凈葉光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度等生理指標(biāo)進行測定。每盆植株均隨機選取葡萄新梢根部第4張葉片，選擇3張做好標(biāo)記進行活體測定。每張葉片重復(fù)測定3次。從 08：00—18：00，每隔2 h觀測1次，測定光合日變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel進行數(shù)據(jù)處理、作圖；使用SPSS 16.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析；使用鄧肯氏新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分調(diào)虧對葡萄葉片干、鮮質(zhì)量的影響

通過對4個時期葡萄葉片質(zhì)量進行分析(表1)，處理10 d后，輕度調(diào)虧下葉片鮮質(zhì)量最大，重度調(diào)虧葉片鮮質(zhì)量最小。輕度和中度調(diào)虧下葉片鮮質(zhì)量明顯高于對照，均提高了17.14%和6.43%，重度調(diào)虧葉片鮮質(zhì)量最低，比對照降低了13.57%。處理20 d后，葉片鮮質(zhì)量由低至高分別為T1>CK>T2>T3，T2和T3處理葉片鮮質(zhì)量相比于對照降低了1.21%、6.80%。處理30 d后，除T3處理外，各處理葡萄葉片鮮質(zhì)量和處理20 d后變化趨勢一致，T1處理后葉片鮮質(zhì)量最大，T2處理葉片鮮質(zhì)量最小。處理前30 d，各個處理對葡萄葉片鮮質(zhì)量的影響均無顯著變化，處理40 d后，T2處理葉片鮮質(zhì)量最大，顯著高于T3處理的葉片(<0.05)，T1、T2處理與CK相比均無顯著差異。對不同處理后葉片干質(zhì)量進行分析，調(diào)虧處理葉片不同時期，T3處理葉片干質(zhì)量均為最低，可進一步推測重度調(diào)虧抑制葉片營養(yǎng)物質(zhì)合成積累，表現(xiàn)為干質(zhì)量降低。處理20 d后，T3處理顯著低于其他處理(<0.05)，處理30 d后，T1處理顯著高于T2、T3處理(<0.05)，與對照相比無顯著差異(<0.05)。綜上分析，輕度調(diào)虧(T1)處理在一定程度上可以提高葉片鮮質(zhì)量，但隨著調(diào)虧時間的延長，促進作用逐漸減弱，重度調(diào)虧明顯抑制了葉片鮮質(zhì)量的增加。適當(dāng)?shù)乃终{(diào)虧(T2、T3)，對于葡萄葉片干物質(zhì)積累影響不大，隨著水分調(diào)虧程度加劇，葉片干質(zhì)量降低。

表1 水分調(diào)虧下葡萄葉片鮮質(zhì)量、干質(zhì)量

2.2 水分調(diào)虧對葡萄葉面積及葉片厚度的影響

對水分調(diào)虧處理后不同時期葉片的葉面積進行分析(表2)，處理10 d后，輕度和中度調(diào)虧均明顯高于對照，相比于對照提高了18.92%、12.68%，重度調(diào)虧相比于對照降低了5.28%，其中T1處理葉面積顯著高于T3處理(<0.05)。處理20 d后，T1處理葉面積高于對照，提高4.39%，其他處理葉片葉面積相比對照均有所降低，分別降低了11.47%、17.05%。處理30 d后，3個處理的葉面積相比于對照提高了6.67%、3.12%、-9.00%。處理40 d后，T1、T2處理葉面積顯著高于T3處理(<0.05)，相比于T3處理，分別提高了21.89%、18.66%，T2、T3處理與對照相比無顯著差異(<0.05)。除處理20 d外，其他處理時期葉面積由高至低排序均為T1>T2>CK>T3。由表2可知，水分調(diào)虧后葡萄葉片的厚度沒有顯著變化，處理10 d后，T1處理葉片厚度較大，相比對照高 0.011 mm，處理20 d后，對照葉片厚度最大，為0.372 mm，在處理30 d后，T3處理葉片厚度最小，而在處理40 d后T3處理的葉片厚度最大。綜上，輕度水分調(diào)虧可以提高葉片葉面積，中度水分調(diào)虧對葉面積的影響不明顯，重度水分調(diào)虧抑制葉片面積的生長，葉面積減小，水分調(diào)虧對葡萄葉片厚度無顯著影響。

表2 干旱脅迫下葡萄的葉面積、厚度

2.3 水分調(diào)虧對葡萄葉片葉綠素含量的影響

由表3可知，水分調(diào)虧處理在一定程度上可以提高葉片葉綠素含量，處理10、20、30 d后，所有處理葉片葉綠素含量均高于對照，與對照相比無顯著差異(<0.05)。處理30 d內(nèi)對照的葉片葉綠素含量基本沒有變化，可能原因為該處理葡萄苗木葉片產(chǎn)量大，造成單位葉面積葉綠素含量變化趨勢不明顯。處理10 d后，T1處理葉片葉綠素含量最高，相比于對照提高了10.47%，其次是T3和T2處理，分別提高了3.72%、1.05%。處理20 d和 30 d 后，葉綠素含量排序一致，由高至低分別為 T1>T2>T3>CK，處理40 d后，T1處理葉片葉綠素含量顯著高于CK及T2處理(<0.05)，提高了11.11%、12.46%，與重度調(diào)虧相比無顯著差異(<0.05)。對照葉片葉綠素含量在4個時期內(nèi)變化趨勢為前期平緩變化，后期極速增加，水分調(diào)虧的3個處理葉綠素含量變化趨勢為緩慢上升。

表3 水分調(diào)虧下葡萄葉片的葉綠素含量

2.4 水分調(diào)虧對葡萄葉片凈光合速率的影響

由圖1可知，葡萄葉片在水分調(diào)虧下凈光合日變化均呈先上升后下降的趨勢，沒有出現(xiàn)明顯的雙峰現(xiàn)象。與對照相比，T1處理后凈光合速率()增加，T2、T3處理后凈光合速率降低。T1處理后，在 08：00—18：00內(nèi)日平均值為9.37 μmol/(m·s)，對照日平均值為8.73 μmol/(m·s)，相比對照提高了7.33%。T2、T3處理后日平均值為8.14、6.68 μmol/(m·s)。相比于對照分別降低了6.76%、23.48%，不同處理值均在12：00時達到最高峰。T3處理后葡萄葉片的凈光合速率明顯降低，推測輕度水分調(diào)虧下葉片值有一定程度提高，有利于葡萄葉片進行光合作用積累養(yǎng)分，重度水分調(diào)虧抑制了葉片凈光合速率，不利于葉片生長。

由圖2可知，對照的蒸騰速率()最高峰在 14：00 出現(xiàn)，達到3.2 mmol/(m·s)。調(diào)虧處理后值最高峰均出現(xiàn)在了12：00，T1處理在12：00—16：00時間段內(nèi)值緩慢下降，在16：00—18：00這一時間段急劇下降，與T1不同的是，T2、T3處理在出現(xiàn)值最高峰后便迅速下降，在08：00時，所有處理值差別最小，在14：00時與對照處理值差別最大，在這一時間內(nèi)對照處理的值約為T2、T3的2.35倍和5.33倍。

圖3是葡萄在不同處理下氣孔導(dǎo)度()日變化曲線，氣孔導(dǎo)度的變化趨勢與凈光合速率、蒸騰速率的變化趨勢一致，均呈先上升后下降的趨勢。所有處理的氣孔導(dǎo)度均在12：00時達到最高峰值，T1處理值最大，為76.33 mmol/(m·s)，T3處理值最小，為41.67 mmol/(m·s)。T1、T2、T3和CK的日平均分別為54.66、33.43、22.19、56.00 mmol/(m·s)，T1處理與對照沒有明顯變化，說明輕度水分調(diào)虧不會造成葉片氣孔關(guān)閉。隨著水分調(diào)虧程度增加，為減少水分蒸發(fā)，部分氣孔關(guān)閉以應(yīng)對脅迫傷害。

3 討論與結(jié)論

水分在植物生命活動中扮演著重要作用，參與植物新陳代謝全過程、是植物生長發(fā)育、光合作用、呼吸作用等過程中必不可少的介質(zhì)和成分。水分過多或不足，都會影響植株的果實產(chǎn)量與品質(zhì)，甚至還會縮短植物的生長壽命。研究表明，葡萄不同生長發(fā)育時期對水分敏感性不同，因此，通過在某一生長時段進行水分脅迫處理，之后再復(fù)水的方法，達到調(diào)節(jié)葡萄產(chǎn)量及提高品質(zhì)的目的，同時還可以提高水分利用率、減少水分浪費。葡萄不同時期水分脅迫對葡萄果實的影響說法不一。楊慧慧等研究發(fā)現(xiàn)，葡萄營養(yǎng)生長初期和果實生長膨大期所需水分較多，開花和果實成熟后所需水分較少。王淑杰等研究認(rèn)為，花期脅迫利于葡萄坐果，果實膨大期后水分脅迫能抑制營養(yǎng)生長，促進促進果實成熟。而鄧文生等研究發(fā)現(xiàn)，在葡萄果實生長發(fā)育期適度脅迫，可以改善葡萄品質(zhì)，提高葡萄果實中的糖含量。Kennedy等通過對葡萄生長后期進行水分脅迫處理，發(fā)現(xiàn)葡萄果實中酚類物質(zhì)顯著提高。本研究通過對葡萄生長后期進行水分調(diào)虧，結(jié)果表明，輕度水分調(diào)虧有利于葡萄葉片積累光合作用增強，葉面積增大，促進營養(yǎng)物質(zhì)的合成與積累。

葡萄葉片生長初期需要足夠的水分，水分供應(yīng)不足會致使新梢生長速度變緩，Ussahatanonta等通過對赤霞珠葡萄進行水分脅迫研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)枝條長度、節(jié)間數(shù)、葉片產(chǎn)量相比對照降低2～3倍。水分調(diào)虧后，葡萄葉片表現(xiàn)為葉面積減小、且隨脅迫程度的加深，葡萄的葉片逐漸變厚，而在本研究中，對“夏黑”葡萄進行輕度水分調(diào)虧，葉面積反而增加，且葉片變厚。重度水分調(diào)虧下葉面積會明顯下降，在水分調(diào)虧處理前期，葉片厚度基本無顯著變化，在葉片處理40 d后，重度水分調(diào)虧葉片增厚。造成與上述研究結(jié)果不一致的原因可能有不同品種的抗旱性不同、葉片感受土壤含水量變化存在一定延后性、干旱處理時期不同、測定葉片成熟度不同等，具體原因可以進一步研究論證。

葉綠素通過吸收光能，將其轉(zhuǎn)化為碳水化合物傳遞給植物，參與光合作用，其含量多少直接影響葉片的光合能力。本研究通過測定不同程度水分調(diào)虧程度下葉片葉綠素含量，可以進一步揭示葉綠素含量對于葉片光合作用強弱的影響。許宏等研究發(fā)現(xiàn)隨著干旱脅迫程度增加，葡萄葉綠素總量逐漸減少，而本研究結(jié)果與之相反，在本試驗中水分調(diào)虧處理后，在一定程度內(nèi)葉綠素含量相比于對照提高，輕度水分調(diào)虧處理40 d后，葉綠素含量顯著高于對照。陳紹莉等通過對葡萄砧木進行抗旱性研究發(fā)現(xiàn)，抗旱性較強的品種在水分脅迫下，會促進葉綠素含量的增加，用于抵抗缺水環(huán)境，本研究結(jié)果與之一致，可以進一步推測“夏黑”葡萄的抗旱性較強。

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，光合作用的強弱受2個方面因素的影響，一是植物本身，與葉片的大小厚度，成熟度及葉綠素含量有關(guān)，二是外界干擾脅迫也會影響植物光合能力。在水分脅迫前期，氣孔關(guān)閉抑制蒸騰作用，隨著脅迫時間的增加，葡萄通過改變基因表達量、控制相關(guān)酶活性來調(diào)控生長。嚴(yán)巧娣等發(fā)現(xiàn)葡萄葉片凈光合速率在1 d內(nèi)先上升后下降，且在光照最強時光合作用有輕微下調(diào)趨勢。白云崗等通過對葡萄光合作用光響應(yīng)曲線分析比較，發(fā)現(xiàn)光照度大于600 μmol/(m·s)時，凈光合速率隨光照度增加而減弱出現(xiàn)下降趨勢。在本研究中，凈光合速率沒有出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象，原因為每2 h測定1次凈光合速率，與其他研究者試驗相比間隔時間較長，可能在15：00時存在上升趨勢，須進一步研究驗證。目前有研究發(fā)現(xiàn)，通過對葡萄進行水分調(diào)虧試驗，葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度下降。王生海等通過對不同樹形紫香無核葡萄進行水分脅迫，也得出了相同結(jié)果。在本研究中，通過對“夏黑”葡萄進行水分調(diào)虧，輕度水分調(diào)虧后葉片凈光合速率反而上升，蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度與對照無明顯差異，隨著水分調(diào)虧程度增加，所得結(jié)果與上述研究結(jié)果一致，分析造成該結(jié)論的原因可能有試驗用苗所處環(huán)境濕度大，該試驗只考慮了單一控制的土壤含水量這一自變量。

綜上所述，輕度水分調(diào)虧在不同處理時間內(nèi)均能夠提高葉片的鮮質(zhì)量、葉面積，重度水分調(diào)虧處理明顯減低了葉片的干質(zhì)量、鮮質(zhì)量和葉面積，重度水分調(diào)虧導(dǎo)致處理40 d后葉片厚度增大抵御脅迫，不同水分調(diào)虧處理在處理前30 d葉片葉綠素含量均高于對照，調(diào)虧處理40 d，輕度水分調(diào)虧處理葉片葉綠素含量顯著高于其他處理(<0.05)，不同處理凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度日變化趨勢一致，均為先上升后下降，輕度水分調(diào)虧處理后促進葉片凈光合速率增加不同處理后蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均低于對照。輕度調(diào)虧為江蘇省句容市“夏黑”葡萄最佳的水分調(diào)虧程度，可在一定程度上達到提高葉片形態(tài)品質(zhì)和節(jié)水效果，重度水分調(diào)虧不利于葡萄葉片生長，在形態(tài)和生理上表現(xiàn)出一定的脅迫性。