炎熱氣候條件下抗蒸騰劑對釀酒葡萄光合特性與葡萄酒品質的影響

李婉平，劉敏，王皆行，姚衡，成正龍，竇俊霞，周曉明，房玉林，孫翔宇

炎熱氣候條件下抗蒸騰劑對釀酒葡萄光合特性與葡萄酒品質的影響

李婉平1，劉敏1，王皆行1，姚衡1，成正龍2，竇俊霞2，周曉明3，房玉林1，孫翔宇1

（1西北農林科技大學葡萄酒學院/陜西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心，陜西楊凌 712100；2新疆瑞泰青林酒業有限公司，新疆和碩 841200；3新疆農業科學院，烏魯木齊 830091）

針對氣候炎熱葡萄產區夏季高溫導致的高溫脅迫、果實成熟過快、糖高酸低，進而影響葡萄酒品質等現狀，探討炎熱氣候條件下噴施抗蒸騰劑（Anti-transpirant）對釀酒葡萄光合特性、生理指標、果實與葡萄酒相關品質的綜合影響，旨在為改善炎熱氣候產區釀酒葡萄與葡萄酒綜合品質提供理論依據。試驗于2017年在新疆和碩縣開展，以釀酒葡萄‘赤霞珠’（L. cv. Cabernet Sauvignon，CS）和‘雷司令’（L.cv. Riesling）為材料，于2017年7月26日、8月9日兩次噴施抗蒸騰劑后，對葉片采樣并測定光合指標、氣孔特性、生理指標，在果實成熟過程中監測成熟度變化；并利用超高效液相色譜法（ultra performance liquid chromatography，UPLC）對成熟期果實中葡萄糖與果糖含量進行測定；采收后（‘雷司令’：8月16日；‘赤霞珠’：9月8日）采用小容器釀造法釀造赤霞珠干紅與‘雷司令’干白葡萄酒，終止發酵后測定葡萄酒的基本理化指標。抗蒸騰劑顯著降低了釀酒葡萄的凈光合速率與氣孔導度，但胞間CO2濃度、蒸騰速率在兩個品種中表現不一致；利用掃描電鏡觀察發現，抗蒸騰劑處理顯著減小了‘赤霞珠’和‘雷司令’的未成熟葉片氣孔寬度（41.02%、46.94%）、開張程度（59.59%、67.43%）及分布密度（13.84%、4.97%），從而在炎熱氣候條件下降低水分散失；抗蒸騰劑處理顯著降低了葉片中丙二醛、游離脯氨酸含量，并降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量，對葉綠素含量無顯著影響，有利于植株減輕高溫脅迫；抗蒸騰劑處理后，能夠顯著延緩果實還原糖含量積累和有機酸的降解，成熟期‘赤霞珠’與‘雷司令’果實中總還原糖含量分別降低6.6 g·L-1、11.7 g·L-1，總酸含量分別增加0.57 g·L-1、0.76 g·L-1，葡萄糖和果糖含量均顯著降低，‘赤霞珠’和‘雷司令’葡萄酒的酒精度分別降低了0.71%、0.39%。抗蒸騰劑具有調節光合特性、減少水分蒸發、提高抗高溫能力、降糖增酸、降低酒精度的作用，具有易操作、低成本、綜合效果好等優勢。

抗蒸騰劑；釀酒葡萄；光合特性；氣孔特性；生理指標；酒精度

0 引言

【研究意義】釀酒葡萄的品質主要取決于其自身的遺傳特性和環境條件，適宜的生態條件是保證釀酒葡萄優良品質的重要因素，而氣候條件具有決定生產方向（酒型、酒質）的主導作用[1]。全球氣候正在發生變化，平均氣溫顯著上升[2]。炎熱氣候條件對釀酒葡萄與葡萄酒品質產生不利影響的現象普遍發生。氣孔能控制植物光合作用、CO2氣體交換和蒸騰作用水分的散失，是連接光合作用、蒸騰作用的重要樞紐。因此，從農業生產的角度出發，使用抗蒸騰劑（Anti-transpirant）控制釀酒葡萄氣孔的運動從而減少植株蒸騰，并起到緩解高溫脅迫、調節成熟度的作用，對提高炎熱氣候產區葡萄與葡萄酒品質具有重要意義。【前人研究進展】抗蒸騰劑是作用于植物表面，能夠調節植物蒸騰作用，減少水分損失的一類物質的總稱[3]。抗蒸騰劑的應用自20世紀60—70年代受到了很多關注，因為其有可能節約大量水，從而減輕因缺水而造成的植物損害[4]。目前，不同類型的抗蒸騰劑已被成功應用在多種園藝作物上，如在對玉米[5]、大豆[6]、小麥[7]、番茄[8]等開展的機理研究中，普遍認為在一定條件下使用抗蒸騰劑，可適當減少氣孔開張度或關閉部分氣孔從而降低植物的蒸騰作用，具有顯著提高植物抗旱能力、減少水分散失、改善果實品質及增產的作用，而對光合作用、呼吸作用及其他生理代謝活動沒有明顯的不利影響。除此之外，抗蒸騰劑在延長果實保質期、防治病蟲害、花卉保鮮和提高移栽幼苗的成活率等方面也有廣泛應用。代謝型抗蒸騰劑是抗蒸騰劑的一種代表類型，能夠通過影響氣孔周圍的保衛細胞來阻止氣孔完全打開，從而抑制蒸騰，但不影響角質蒸騰阻力和界層水分擴散阻力[9]。以黃腐酸（fulvicacid，FA）為主要成分的FA抗蒸騰，是代謝型抗蒸騰劑的典型代表，其具有代謝與成膜的特點。20世紀80—90年代，河南省科學院化學研究所依次開發研制了“抗旱劑一號”“FA旱地龍”“農氣一號”等以黃腐酸為主要成分的抗蒸騰劑，經過逐漸轉變名稱和劑型后，研究成果及生產應用規模與當時國外同類研究相比均位于國際領先[10]。目前，FA抗蒸騰劑已被廣泛應用于小麥、玉米、水稻、棉化、花生、甘薯、煙草及蔬菜的抗旱生產與品質提升中，取得了明顯的作用效果。【本研究切入點】炎熱干旱氣候條件下，葡萄葉片易枯黃脫落，或在枝梢葉片局部呈灼傷枯焦斑，嚴重影響葡萄植株的正常生長。同時，葡萄植株在炎熱氣候條件下為了防止灼傷并降低葉溫，其葉片蒸騰散失大量水分，造成耗水。隨之而來的問題還有由于氣候炎熱使葡萄果實的糖分快速積累而過早成熟，從而導致最終釀造的葡萄酒酒精度過高[11-13]、低酸、顏色欠佳[14]、微生物穩定性降低及非典型香氣的產生[15-16]。新疆是我國重要的釀酒葡萄和鮮食葡萄產區，夏季頻發高溫天氣，急需一種合適的栽培管理方法來解決高溫帶來的不良影響。目前，FA已被廣泛應用于林業、農業、草業的相關研究領域中，但關于炎熱氣候條件下抗蒸騰劑對釀酒葡萄的應用效果的相關研究較少，抗蒸騰劑對釀酒葡萄品質的綜合影響也還不夠清楚。【擬解決的關鍵問題】本研究在具有典型炎熱氣候條件的新疆產區，以釀酒葡萄‘赤霞珠’和‘雷司令’為試驗材料開展FA抗蒸騰劑噴施試驗，探究抗蒸騰劑對炎熱氣候條件下釀酒葡萄植株光合、生理、果實及葡萄酒品質的綜合影響，為研究新疆釀酒葡萄在炎熱氣候條件下增強植株抗炎熱氣候能力、調控果實成熟度、改善葡萄與葡萄酒綜合品質等提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于新疆和碩縣國菲酒莊葡萄園（42°2′ N，87°3′ E）。試驗品種為釀酒葡萄‘赤霞珠’（L. cv. Cabernet Sauvignon，CS）和‘雷司令’（L. cv. Riesling）。5年生自根苗，單籬架式，龍干樹形，株行距0.5 m×4.0 m，南北行向，規范化田間管理。試驗所用抗蒸騰劑為FA“旱地龍”新型植物抗蒸騰劑，新疆匯通旱地龍腐植酸有限責任公司產品（黃腐酸≥30%）。

1.2 主要儀器與設備

LI-6400型光合儀（美國LI-COR公司），S-4800型冷場發射掃描電子顯微鏡（日本日立公司），UV-1700紫外分光光度計（日本島津公司），LC-30A超高效液相色譜儀（日本島津公司），CentriVap型旋轉蒸發儀（美國LABCONCO公司），RC-5C-PLUS型高速冷凍臺式離心機（美國Kendro公司），PB-10標準型pH計（德國Sartorius）。

1.3 試驗設計

分別在‘赤霞珠’與‘雷司令’試驗田選取兩個相鄰行作為試驗小區，每個小區除去地頭兩個水泥柱距離，向后選擇5個水泥柱中葡萄植株作為試驗材料（每個水泥柱間隔中栽植6—8株）。兩個品種的處理時間均為2017年7月26日、8月9日兩次（處于‘赤霞珠’果實轉色前、后期）。‘赤霞珠’與‘雷司令’對照組噴蒸餾水，試驗組噴施稀釋600倍的FA“旱地龍”。噴施時選取在19：00之后（傍晚），葉片正、反兩面噴施，為了確保抗蒸騰劑的持久性和效果發揮，每次重復噴施兩次以充分覆蓋于葉片表面。‘雷司令’采收時間為8月16日，‘赤霞珠’為9月8日。

1.4 采樣方法

光合測定、生理指標測定與氣孔電鏡掃描的日期標注及田間溫、濕度測定情況如圖1所示。

葉片采樣：首次噴施后次日開始的第2、5、8、11和14天，各處理的水泥柱間選擇3株葡萄（共15株），選擇每個植株結果母枝基部向上的第5片平整光潔、長勢良好、大小一致的葉片作為光合指標測定對象，并做標記；首次噴施后次日開始的第1、2、4、6、8、11和14天，采相同位置的葉片用于生理指標測定；噴施后第7天，用相同的方法選取每個植株長度生長一致的3個新梢，每個新梢選取頂端向下的第5片葉（為未成熟葉）用于電鏡掃描觀察。

果實采樣：果實成熟度監測為每隔10 d左右進行一次采樣，待葡萄成熟時采樣間隔時間縮短至3—5 d。采樣時，每個處理隨機抽取5株葡萄，分別采陰、陽面的上、中、下各1穗葡萄，每穗分別采陰、陽面上、中、下各2粒葡萄（每個處理共計采取180粒）。待葡萄完全成熟后每處理采樣6—7 kg，測定還原糖、總酸及可溶性單糖含量，其余樣品按照干紅、干白葡萄酒標準工藝釀制，葡萄酒釀造完成后測定其基本理化指標。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 光合特性 每次噴施后次日開始的第2、5、8、11、14天，于晴天上午09：00—11：00采用LI-6400型光合儀測定蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、氣孔導度（stomatal conductance，Gs）、胞間二氧化碳濃度（intercellular CO2concentration，Ci），設定光強為1 800 μmol?m-2?s-1。每處理重復測定3次，取平均值。

圖1 果實周圍日平均溫度、平均濕度的變化情況及采樣日期

1.5.2 葉綠素含量 葉綠素含量的測定采用丙酮浸提法[17]。

1.5.3 滲透調節物質含量 丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的測定采用硫代巴比妥酸法[17]；游離脯氨酸含量采用磺基水楊酸提取，茚三酮比色方法測定[18]；可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍法[17]。

1.5.4 掃描電鏡觀察 蒸餾水清洗噴施抗蒸騰劑7 d的葉片，取主葉脈兩側的部分，用刀片切成5 mm×5 mm的小方塊，將其于2 mL離心管中，用pH 6.8、4%戊二醛固定。用0.1 mol?L-1、pH 6.8的PBS緩沖液清洗4次，每次10 min。用30%、50%、70%、90%乙醇脫水各一次，每次20 min，再用100%乙醇脫水3次，每次30 min，然后用乙酸異戊酯置換。用英國Quorum K850臨界點干燥儀干燥樣品，用日本日立E-1045離子濺射儀進行噴金，在日本日立S-4800冷場發射掃描電子顯微鏡下進行觀察和拍照。

1.5.5 葡萄酒釀造工藝 將葡萄采收后，除梗破碎，采用小容器釀造法進行發酵，溫度控制在25—28℃，當還原糖小于2 g?L-1時終止發酵，過濾裝瓶[19]。

1.5.6 葡萄與葡萄酒基本理化指標 還原糖（reducing sugar，RS）含量采用斐林試劑滴定法測定，以葡萄糖計；總酸（titrable acidity，TAC）含量采用NaOH滴定法測定，以酒石酸計；pH用pH計測定；揮發酸用水蒸汽蒸餾法（醋酸計）；酒精度用密度瓶法測定；葡萄糖、果糖樣品采用UPLC測定，具體方法如下。

標準溶液配制：稱取葡萄糖、果糖各1.00 g于10 mL容量瓶，定容得到100 g?L-1混合標液，純水依次配制為100、50、40、30、20、10、5和2.5 g?L-1標液，0.45 μm濾膜過濾，保存于-20℃冰箱。

樣品提取：果實去掉籽、皮后液氮研磨，稱取3.00 g于15 mL離心管，80%乙醇溶液加6 mL，超聲20 min（35℃），離心10 min（8 000 r/min、20℃），重復3次提取步驟，合并上清液后減壓濃縮（35℃)，定容至10 mL，0.45 μm濾膜過濾。

色譜條件：ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm）色譜柱；流動相為乙腈-水（80﹕20，v/v）；柱溫：40℃；進樣量：20 μL；流速：1.2 mL?min-1；檢測器：示差檢測器；分析時間：15 min。根據標準樣品繪制標準曲線進行定量計算。

1.6 數據處理

采用Microsoft Office 2007處理數據；SPSS20.0進行單因素方差分析（＜0.05，Duncan）、檢驗；GraphPad Prisim 6.0繪圖。

2 結果

2.1 抗蒸騰劑對葡萄植株光合作用的影響

圖2-A表示植株凈光合速率變化情況。噴施抗蒸騰劑后次日開始的第2天，抗蒸騰劑較對照組就表現出了顯著差異，在隨后的2—14 d內，除第5天，Ri-CK（‘雷司令’-對照組，下同）與Ri-AT（雷司令-抗蒸騰劑處理組，下同）間無顯著差異外，其余CS-AT（‘赤霞珠’-抗蒸騰劑處理組，下同）和Ri-AT處理均始終顯著降低了葡萄的凈光合速率。整體分析，相比CS-CK（‘赤霞珠’-對照組，下同）、Ri-CK分別平均顯著降低光合速率1.09和1.62 μmol?m-2?s-1，降幅分別為11.25%、17.66%，對‘赤霞珠’與‘雷司令’葡萄凈光合速率的影響均達到顯著水平（＜0.05）。

圖2-B表示蒸騰速率變化情況。炎熱氣候條件下，噴施抗蒸騰劑后的2—14 d內，由于測定日期的氣溫呈現逐漸下降趨勢，因此，測定結果顯示各對照組和處理組的蒸騰速率逐漸下降。但整體分析，抗蒸騰劑分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’蒸騰速率0.70和1.37 mmol?m-2?s-1，降幅分別為7.23%、15.45%，對‘雷司令’蒸騰速率的降低作用達到顯著水平（＜0.05）。

圖2-C表示氣孔導度變化情況。噴施抗蒸騰劑后，‘赤霞珠’氣孔導度持續下降，而‘雷司令’在噴施后2—5 d中略有提高后逐漸下降，可能與當地出現的短暫氣候田間變化情況有關（期間溫度不斷降低，濕度先升高后下降）。整體分析，抗蒸騰劑分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’氣孔導度60.82 mmol?m-2?s-1、50.50 mmol?m-2?s-1，降幅分別為16.55%、18.35%，對兩個品種氣孔導度的降低作用均達到顯著水平（＜0.05）。

圖2-D表示胞間CO2濃度變化情況。各處理的胞間CO2濃度測定時大體趨勢表現略有提高后逐漸降低，在第5天時濃度最高，濃度分別為166.14和159.13 μmol?m-2?s-1，這可能是由于第5天在所有測定日期內氣溫最高（30.6℃），濕度最低（42.2% RH），短暫的氣候原因提高了各處理光合作用。但整體分析可知，抗蒸騰劑分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’氣孔導度4.60和1.82 μmol?m-2?s-1，降幅分別為2.90%、1.20%，對‘赤霞珠’葡萄胞間CO2濃度的降低作用達到顯著水平（＜0.05）。

綜上，抗蒸騰劑在處理后第2天即對‘赤霞珠’與‘雷司令’各光合指標形成顯著影響。顯著降低了‘赤霞珠’葡萄的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度；對于‘雷司令’，顯著降低了該品種的凈光合速率、氣孔導度與蒸騰速率。

不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同 Different lowercase letters indicate significant differences (P＜0.05). The same as below

2.2 抗蒸騰劑對炎熱氣候條件下葉片氣孔分布與大小的影響

從圖3可以看出，由300倍放大圖可見抗蒸騰劑處理使葉片表面氣孔變得稀疏，3 000倍放大后清晰可見氣孔開張度明顯減小，出現閉合趨勢。由表1可知，相比對照組，抗蒸騰劑處理顯著減小‘雷司令’葉片氣孔各項特性指標：氣孔長度減小5.14 μm（25.21%）、氣孔寬度減小4.01 μm（46.94%）、氣孔開張程度減小2.42 μm（67.43%）、氣孔密度減少33.49個/mm2（4.97%）。抗蒸騰劑可以減小‘赤霞珠’葉片的氣孔長度1.76 μm，未達到顯著水平，但顯著減小氣孔寬度3.10 μm（41.02%）、氣孔開張程度2.47 μm（59.59%）、氣孔密度26.4個/mm2（13.84%）。說明抗蒸騰劑可以顯著影響葡萄葉片表面氣孔分布及開張情況，可降低水分大量散失，在炎熱氣候條件下對植株內部生理起到保持水分的作用。

A: CS-CK（×300）; B: CS-AT（×300）; C: Ri-CK（×300）; D: Ri-AT（×300）; E: CS-CK（×3000）; F: CS-AT（×3000）; G: Ri-CK（×3000）; H: Ri-AT（×3000）

表1 抗蒸騰劑對炎熱氣候條件下葡萄葉片表皮氣孔特性的影響

指標重復測定3次，結果以平均值±標準差表示；同列不同字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異。下同

The indicator was repeatedly measured 3 times and the results were expressed as mean ± standard deviation; Different letters inthe same column indicate significant difference among treatment at 0.05 level. The same as below

2.3 抗蒸騰劑對葉片生理指標的影響

圖4-A表示MDA含量變化。‘雷司令’MDA含量全程（1—14 d）顯著高于‘赤霞珠’，在測定日期內由于高溫作用下MDA含量逐漸升高，但在第14天，CS-AT、Ri-AT的MDA含量相比于對照分別降低了3.12和1.66 μmol?g-1FW，且抗蒸騰劑分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’MDA含量3.04和2.67 μmol?g-1FW，降幅分別為12.22%、7.98%，均達到顯著水平（＜0.05）。

圖4-B表示游離脯氨酸含量變化。高溫氣候條件下，處理后第2天各處理游離脯氨酸濃度達到峰值，隨著抗蒸騰劑作用效果的發揮，之后各處理植株游離脯氨酸含量趨于平穩。抗蒸騰劑處理后，全程分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’游離脯氨酸含量4.32和3.17 μg?g-1，降幅分別為18.82%、17.57%，均達到顯著水平（＜0.05）。

圖4-C表示可溶性蛋白含量。隨著處理天數的延長，各處理可溶性蛋白含量有逐漸升高的趨勢，但相同測定日期內，抗蒸騰劑對‘雷司令’的可溶性蛋白含量均有顯著降低作用。整體分析，抗蒸騰劑分別平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’可溶性蛋白含量0.53和4.92 mg?g-1FW，降幅分別為5.06%、30.48%，對‘雷司令’可溶性蛋白含量的降低作用達到顯著水平（＜0.05）。

圖4-D表示葉綠素含量變化。CS-CK、CS-AT、Ri-CK、Ri-AT全程平均葉綠素含量分別為2.49、2.55、3.05和3.20mg?g-1，‘雷司令’各處理葉綠素含量明顯高于‘赤霞珠’。抗蒸騰劑處理后，對‘赤霞珠’與‘雷司令’葉綠素的影響未達到顯著水平（＞0.05）。

綜上，抗蒸騰劑處理降低了‘赤霞珠’和‘雷司令’的MDA、游離脯氨酸含量，此外，降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量，且對兩個品種葉綠素含量均無顯著影響。說明炎熱氣候條件下，抗蒸騰劑對緩解‘赤霞珠’與‘雷司令’植株生理有較明顯效果，對提高抵御高溫能力有顯著作用。

圖4 抗蒸騰劑對葉片MDA(A)、游離脯氨酸(B)、可溶性蛋白(C)、葉綠素含量(D)的影響

2.4 抗蒸騰劑對果實與葡萄酒重要品質性狀的影響

2.4.1 對果實中總還原糖、總酸、葡萄糖及果糖的影響 由圖5可知，對于‘雷司令’與‘赤霞珠’，噴水對照和抗蒸騰劑處理的果實還原糖含量與總酸的變化趨勢基本同步，進入‘赤霞珠’轉色期后，還原糖含量總體呈現上升趨勢，且增長速度較快，進入成熟期后還原糖增長速度變緩，而總酸含量總體呈現下降趨勢，但各處理在含量上有所不同；抗蒸騰劑處理的‘赤霞珠’‘雷司令’果實中總酸含量顯著高于對照（＜0.05），而其還原糖含量顯著低于對照（＜0.05），表明抗蒸騰劑處理具有顯著的降糖增酸的作用。

具體分析，隨著果實的成熟，還原糖含量不斷升高，且伴隨著總酸逐漸下降。‘赤霞珠’自7月23日還原糖積累迅速，到9月5日之后升高速度減慢，采收時（9月8日）抗蒸騰劑處理和對照的‘赤霞珠’果實中總還原糖含量分別為250.4和257.0 g?L-1，總酸含量分別為8.52和7.95 g?L-1，抗蒸騰劑降低了‘赤霞珠’總還原糖含量6.6 g?L-1，提高總酸含量0.57 g?L-1（圖5-A）。‘雷司令’自7月23日還原糖快速積累，到8月14日之后升高緩慢，采收時（8月16日）抗蒸騰劑處理和對照組‘雷司令’的果實中總還原糖含量分別為225.4和237.1 g?L-1，總酸含量分別為8.63和7.87 g?L-1，抗蒸騰劑分別降低了‘雷司令’總還原糖11.7 g?L-1，提高了總酸含量0.76 g?L-1（圖5-B）。

為研究抗蒸騰劑對葡萄果實中糖分積累的具體影響，試驗利用UPLC測定了各處理采收時可溶性單體糖的含量。由表2可知，抗蒸騰劑處理后，采收期‘赤霞珠’果實中葡萄糖與果糖含量分別顯著降低了8.89%、10.81%，‘雷司令’果實葡萄糖與果糖含量分別顯著降低了10.60%、9.42%。

圖5 抗蒸騰劑處理對果實總還原糖與總酸含量變化的影響

表2 抗蒸騰劑處理對果實中果糖與葡萄糖含量變化的影響

2.4.2 對葡萄酒基本理化指標的影響 表3顯示，

‘赤霞珠’干紅葡萄酒的殘糖、pH、揮發酸、酒精度及干浸出物濃度顯著高于‘雷司令’干白葡萄酒，而總酸含量顯著低于‘雷司令’葡萄酒，這符和干白、干紅葡萄酒的品種特點。與噴水對照相比，抗蒸騰劑分別提高了‘赤霞珠’與‘雷司令’葡萄酒中總酸含量0.66和0.57 g?L-1；抗蒸騰劑處理的‘赤霞珠’和‘雷司令’葡萄酒的pH分別降低了0.03和0.19，且酒精度分別降低了0.71%、0.39%。這初步說明在炎熱氣候產區噴施抗蒸騰劑來實現降糖增酸、降低酒精度的措施是可行的，這可為今后嘗試設計多種噴施濃度、使用其他類型抗蒸騰劑產品等措施來提高作用效果提供依據。

表3 抗蒸騰處理下葡萄酒基本理化指標的變化

3 討論

新疆是我國主要的鮮食、釀酒葡萄栽培區，為干旱半干旱區，夏季極端高溫天氣頻發，常導致葡萄葉片水分蒸發強烈而枯黃灼傷、植株抗干旱脅迫能力弱，果實成熟過快、糖高酸低，進而影響葡萄酒的品質，如酒精度過高、香氣欠缺、口感乏味、顏色不穩定等。其中，成熟度過高常常是導致葡萄酒品質下降的主要原因，而對于不同釀酒葡萄品種的成熟度調控是一項巨大挑戰。對于白色釀酒葡萄品種，研究者們主要關心的問題是在其成熟過程中如何避免蘋果酸過快消耗，同時保持新鮮的香氣物質。最近，意大利通過提前采收白色品種‘奧圖戈’（Ortrugo）的方法來降低成熟度。然而，這種方法只有在適當的冠層管理且有足夠的糖分積累情況下才可以進行[20]。而對于紅色品種，氣候溫暖產區的種植者觀察到，盡管在8月中旬葡萄果實就已經具備發酵為最適宜葡萄酒精度的潛力，但葡萄果實的色澤和理想的典型特性尚未達到。雖然推遲采收時間可以讓紅色品種的著色更好，但這種方法同樣對葡萄酒的品質存在威脅，因為這可能會引起酒精度的進一步升高[21-22]，并且，這種延遲采收的辦法還會增加蘋果酸乳酸發酵過程不完全或發酵緩慢的風險[23]。

在本研究中，抗蒸騰劑具有調節葡萄植株光合特性的功能。Palliotti等[24]使用抗蒸騰劑處理紅色品種‘桑喬維塞’（Sangiovese）和‘塞立吉洛’（Ciliegiolo），研究結果顯示葉片光合作用和蒸騰速率均降低約40%—70%。在本試驗中，抗蒸騰劑處理后，‘赤霞珠’與‘雷司令’葉片的凈光合速率均顯著降低，與Brillante[25]、Tubajika[26]等的研究結果一致。此外，抗蒸騰劑對喜樹（Decne.）的研究結果顯示，抗蒸騰劑在使氣孔導度下降的同時通過降低蒸騰速率而減少水分損失[27]，本試驗中抗蒸騰劑也均降低了‘赤霞珠’和‘雷司令’氣孔導度，但對‘赤霞珠’蒸騰速率的影響未達到顯著水平，這主要是由于第一次測定其蒸騰速率的時間處于噴施后的第2天，抗蒸騰劑抑制蒸騰的作用可能在‘赤霞珠’葉片上還沒有完全發揮，即使在之后的測定期間內抗蒸騰劑均顯著降低了其蒸騰速率，但最終配對檢驗結果仍為不顯著，這仍不可否定抗蒸騰劑降低蒸騰速率的作用，因為噴施抗蒸騰劑后的測定期間全程顯著降低了‘雷司令’的蒸騰速率，說明抗蒸騰劑對‘雷司令’降低水分散失有更加積極的作用，與‘赤霞珠’的顯著性差異可能與品種響應抗蒸騰劑的作用時間有關。

為了研究引起光合特性變化的生理結構原因，利用掃描電鏡觀察葉片氣孔特性。馮建燦等[27]研究顯示，抗蒸騰劑可減小氣孔開張度而降低蒸騰速率，從而提高植物抵御干旱能力。本試驗研究結果與其一致：抗蒸騰劑顯著減小了‘赤霞珠’與‘雷司令’的葉片氣孔寬度、開張程度及分布密度，從而在炎熱氣候條件下降低水分大量散失。

植物組織內可溶性蛋白、MDA、游離脯氨酸的含量可以反映植株在抵抗不良條件下的自我保護能力，本試驗中蒸騰劑處理顯著降低了‘赤霞珠’與‘雷司令’葉片中的MDA、游離脯氨酸含量，并降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量。植物組織中MDA為脂質過氧化作用的產物，故過氧化作用的破壞程度越嚴重，MDA的含量越高。Anjum等[28]認為黃腐酸可以提高干旱高溫脅迫下植物根部的細胞膜滲透勢，提高吸收土壤中水分和營養物質的能力，減少水分散失，根生長加強，提高葉片相對含水量，降低MDA含量，從而幫助植株抵御脅迫。本試驗結果顯示，主要成分為黃腐酸的FA抗蒸騰劑處理使葡萄MDA含量顯著降低，與前人研究結果一致。另外，植物在逆境條件下游離脯氨酸含量增加，可使其保持較高的滲透勢而適應逆境[29]。試驗顯示抗蒸騰劑顯著降低了釀酒葡萄‘赤霞珠’與‘雷司令’的游離脯氨酸含量，說明抗蒸騰劑減輕了高溫脅迫對植株造成的傷害，提高了葡萄植株的整體抗旱性。

抗蒸騰劑對于葡萄果實糖酸含量和酒精度有影響，主要歸因于其對光合作用的影響。葡萄果實內可溶性固形物成分以糖為主，葉片的光合產物則是可溶性固形物積累的最主要來源，抗蒸騰劑顯著降低了凈光合速率，則最終減少碳水化合物的合成，導致果實中還原糖積累較少，并減緩了有機酸的分解速度。Brillante等[25]研究成膜型抗蒸騰劑松脂二烯降低‘赤霞珠’果實TSS 2.09° Brix，處理組還原糖含量低于21 g?L-1，葡萄酒中乙醇含量降低1.06%（v/v）；Palliotti等[30]報告了一項為期2年在‘桑嬌維賽’（Sangiovese）植株施用有機成膜抗蒸騰劑的研究結果顯示，葡萄果實平均TSS約為14°Brix，在不影響有機酸、pH和漿果酚類物質合成的情況下，有效減少糖的積累；Abdallah等[31]在番茄上應用0.15% FA抗蒸騰劑同樣顯著降低了果實含糖量。以上研究結果表明，如果想要達到調控果實成熟度、防止酒精度過高的效果，在糖快速積累的過程中及時施用抗蒸騰劑，從而對葉片光合作用施加明顯的限制是有重要作用的[32]。本試驗中，抗蒸騰劑顯著降低了‘赤霞珠’‘雷司令’果實中總還原糖，提高了總酸含量，并最終避免在炎熱氣候產區生產出酒精度過高且品質欠佳的葡萄酒，噴施抗蒸騰劑是實現控制果實糖高酸低問題的有效措施，與前人研究結果一致，對于解決新疆地區葡萄果實糖分積累過快，過高而引起的一系列葡萄酒品質問題具有一定的指導意義。此外，采收期果實中葡萄糖與果糖含量顯著降低，目前鮮見報道外施抗蒸騰劑對葡萄果實可溶性單體糖的影響，具體機理有待進一步研究。

溫度是植物形態、地緣分布的重要限制因素，它影響著植物生長發育的全部過程。全球氣候變暖對炎熱氣候產區的釀酒葡萄與葡萄酒的生產帶來新的挑戰。White等[33]預測21世紀末美國適合栽培釀酒葡萄的地區會減少81%。Hall等[34]預測在2070年前，由于生長期溫度過高的問題，澳大利亞1/3的葡萄酒產區將不再是優質釀酒葡萄產區。目前釀酒葡萄生產中主要有以下幾種降溫抗旱措施：（1）樹冠上方安裝彩色遮陽網[35-36]；（2）改變葡萄栽培架式或葉幕類型調控微氣候[37]；（3）地表覆蓋（覆草、地膜、秸稈及砂土等）技術改善土壤水熱效應[38]；（4）適當灌水（噴灌）。本研究中使用的FA新型植物抗蒸騰劑具有易操作、低成本、綜合效果好等特點，并可通過調節噴施劑量、時間、頻率以及噴施位置（即整個葉幕層或特定部分）來靈活調節以達到所需的效果。未來有必要考慮噴施的時間和頻率、抗蒸騰劑的疏水性或親水性差異來研究如何優化作用效果，并從分子水平開展更深度的機理研究。

4 結論

本研究表明，炎熱氣候條件下抗蒸騰劑噴施可顯著降低釀酒葡萄植株凈光合速率與氣孔導度；通過顯著減小葉片氣孔寬度、開張程度及密度，從而減少水分大量散失；抗蒸騰劑可顯著降低釀酒葡萄植株丙二醛和游離脯氨酸含量，對‘雷司令’的可溶性蛋白含量也有降低作用，從而提高植株抵御高溫氣候；抗蒸騰劑能夠顯著抑制果實還原糖含量過高積累和有機酸的快速降解，從而降低葡萄酒的酒精度。

[1] 韓穎娟, 張磊, 衛建國, 曹寧, 段曉鳳, 楊云. 寧夏釀酒葡萄生育期氣象條件及管理措施綜述. 中國農業氣象, 2011, 32(S1): 108-112.

HAN Y J, ZHANG L, WEI J G, CAO N, DUAN X F, YANG Y. Review on research of meteorological conditions and managing measure for wine grape growth in Ningxia., 2011, 32(S1): 108-112. (in Chinese)

[2] Tomasi D, Jones G V, Giust M, Lovat L, Gaiotti F. Grapevine phenology and climate change: Relationships and trends in the Veneto Region of Italy for 1964-2009., 2011, 62(3): 329-339.

[3] 李金洪, 李伯航. 植物抗蒸騰劑的研究及應用. 中國農學通報, 1993, 9(4): 28-32.

LI J H, LI B H. Research and application of plant anti-transpiration agent., 1993, 9(4): 28-32. (in Chinese)

[4] PLAUT Z, MAGRIL Y, KEDEM U. A new film forming material, which reduces water vapour conductance more than CO2fixation in several horticultural crops., 2004, 79(4): 528-532.

[5] 樸春紅, 寶音巴特, 郭占全, 胡文河. 抗蒸騰劑對玉米主要葉片光合特性及生理特性的影響. 分子植物育種, 2017, 15(10): 4289-4293.

PIAO C H, BAOYIN B T, GUO Z Q, HU W H. Effect of antitranspirant on major leaf physiological and photosynthetic characteristics., 2017, 15(10): 4289-4293. (in Chinese)

[6] Iriti M, Picchi V, Rossoni M, Gomarasca S, Ludwig N, Gargano M, Faoro F. Chitosan antitranspirant activity is due to abscisic acid-dependent stomatal closure., 2009, 66(2): 493-500.

[7] 李茂松, 李森, 張述義, 池寶亮. 灌漿期噴施新型FA抗蒸騰劑對冬小麥的生理調節作用研究. 中國農業科學, 2005, 38(4): 703-708.

LI M S, LI S, ZHANG S Y, CHI B L. Physiological effect of new FA antitranspirant on winter wheat at ear filling stage., 2005, 38(4): 703-708. (in Chinese)

[8] AbdAllah A. Impacts of kaolin and pinoline foliar application on growth, yield and water use efficiency of tomato (L.) grown under water deficit: A comparative study., 2017. doi:10.1016/j.jssas.2017. 08.001.

[9] Al-Absi K M, Archbold D D, Alvino A. Apple tree responses to deficit irrigation combined with periodic applications of particle film or abscisic acid., 2016, 4(2): 16.

[10] 王一鳴. 我國抗蒸騰劑的研究和應用. 腐植酸. 2000(4): 35-40.

WANG Y M. Research and application of anti-transpiration agent in China., 2000(4): 35-40. (in Chinese)

[11] Duchêne E, Schneider C. Grapevine and climatic changes: a glance at the situation in Alsace., 2005, 25(1): 93-99.

[12] Godden P, Gishen M. Trends in the composition of Australian wine., 2005, 20(5): 21-46.

[13] Schultz H R, Jones G V. Climate induced historic and future changes in viticulture., 2010, 21(2/3): 137-145.

[14] Cohen S D, Tarara J M, Kennedy J A. Assessing the impact of temperature on grape phenolic metabolism., 2007, 621(1): 57-67.

[15] Keller M. Managing grapevines to optimise fruit development in a challenging environment: a climate change primer for viticulturists., 2010, 16(1): 56-69.

[16] Webb L B, Whetton P H, Bhend J, Darbyshire R, Briggs P R, Barlow E W R. Earlier wine-grape ripening driven by climatic warming and drying and management practices., 2012, 2(4): 259-264.

[17] 高俊鳳. 植物生理學實驗指導. 北京: 高等教育出版社, 2006.

GAO J F.. Beijing: Higher Education Press, 2006. (in Chinese)

[18] 鄒琦. 植物生理生化實驗指導. 北京: 中國農業出版社, 1995.

Zou Q.. Beijing: China Agriculture Press, 1995. (in Chinese)

[19] 王美麗. 葡萄成熟過程與葡萄酒陳釀過程單體酚變化的研究[D]. 楊凌: 西北農林科技大學, 2006.

Wang M L. Study on the changing of monophenol during grape ripening and wine aging [D]. Yangling: Northwest A & F University, 2006. (in Chinese)

[20] Gatti M, Garavani A, Cantatore A, Parisi M G, Bobeica N. Interactions of summer pruning techniques and vine performance in the white cultivar Ortrugo (L.)., 2015, 21(1): 80-89.

[21] Godden P, Gishen M. Trends in the composition of Australian wine. Australian and New Zealand., 2005, 20(5): 21-46.

[22] Sadras V O, Petrie P R. Climate shifts in south-eastern Australia: early maturity of Chardonnay, Shiraz and Cabernet Sauvignon is associated with early onset rather than faster ripening., 2011, 17(2): 199-205.

[23] Da Silveira M G, San Romao M V, Loureiro-Dias M C, Rombouts F M, Abee T. Flow cytometric assessment of membrane integrity of ethanol-stressedcells., 2002, 68(12): 6087-6093.

[24] Palliotti A, Poni S, Berrios J G, Bernizzoni F. Vine performance and grape composition as affected by early: eason source limitation induced with anti-transpirants in two redL. cultivars., 2010, 16(3): 426-433.

[25] Brillante L, Belfiore N, Gaiottti F, Lovat L, Sansone L, Poni S, Tomasi D. Comparing kaolin and pinolene to improve sustainable grapevine production during drought., 2016, 11(6): e0156631.

[26] Tubajika K. The effects of kaolin, harpin, and imidacloprid in development of pierce's disease in grape., 2007, 26(2): 92-99.

[27] 馮建燦, 張玉潔, 張秋娟, 李淑玲, 胡湛. 干旱脅迫與抗蒸騰劑對喜樹幾項生理指標及喜樹堿含量的影響. 河南農業大學學報, 2002, 36(2): 138-142, 154.

FENG J C, ZHANG Y J, ZHANG Q J, LI S L, HU Z. The effects of drought stress and anti-transpiration agent treatment on some physiological indexes ofand its camptothecin content., 2002, 36(2): 138-142, 154. (in Chinese)

[28] Anjum S A, Wang L, Farooq M, Xue L, Ali S. Fulvic acid application improves the maize performance under well-watered and drought conditions., 2011, 197(6): 409-417.

[29] Tan Y, Liang Z S, Shao H B, Du F. Effect of water deficits on the activity of anti-oxidative enzymes and osmoregulation among three different genotypes ofseeding stage., 2006, 49(1): 60-65.

[30] Palliotti A, Panara F, Famiani F, Sabbatini P, Howell G S, Silvestroni O, Poni S. Postveraison application of antitranspirant Di-1-p-Menthene to control sugar accumulation in Sangiovese grapevines., 2013, 64(3): 378-385.

[31] Abdallah A M, Burkey K O, Mashaheet A M. Reduction of plant water consumption through anti-transpirants foliar application in tomato plants (L)., 2018, 235: 373-381.

[32] Coombe B G. Research on development and ripening of the grape berry., 1992, 43(1): 101-110.

[33] White M A, Diffenbaugh N S, Jones G V, Pal J S, Giorgi F. Extreme heat reduces and shifts United States premium wine production in the 21st century., 2006, 103(30): 11217-11222.

[34] Hall A, Jones G V. Effect of potential atmospheric warming on temperature-based indices describing Australian wine grape growing conditions., 2010, 15(2): 97-119.

[35] ILIC Z S, Milenkovic L, Stanojevi? L, Cvetkovic D, Fallik E. Effects of the modification of light intensity by color shade nets on yield and quality of tomato fruits., 2012, 139(2): 90-95.

[36] 劉敏, 成正龍, 張晉升, 鞠延侖, 房玉林, 孟江飛, 張振文. 遮陽網對釀酒葡萄果實及葡萄酒品質的影響. 西北植物學報, 2017, 37(9): 1764-1772.

Liu M, Cheng Z L, Zhang J S, JU Y L, FANG Y L, MENG J F, ZHANG Z W. Influence of shading net on qualities of Cabernet Sauvignon and Syrah berries and wines., 2017, 37(9): 1764-1772. (in Chinese)

[37] 劉笑宏, 孫永江, 孫紅, 翟衡. 不同葉幕類型對‘摩爾多瓦’葡萄果穗微域環境及果實品質的影響. 中國農業科學, 2016, 49(21): 4246-4254.

LIU X H, SUN Y J, SUN H, ZHAI H. Effect of canopy types on the cluster micro-environment and fruit quality of the ‘Moldova’ grapes., 2016, 49(21): 4246-4254. (in Chinese)

[38] 何釗全, 張銅會, 劉新平, 張曉霞, 張芮. 甘肅河西干旱區溫室葡萄對地表覆蓋的響應. 中國沙漠, 2018, 38(5): 1049-1058.

HE Z Q, ZHANG T H, LIU X P, ZHANG X X, ZHAGN R. Response of greenhouse grape to surface mulching in Hexi arid region., 2018, 38(5): 1049-1058. (in Chinese)

Influence of Anti-transpirant on Photosynthesis Characteristic and Qualities of Wines in Hot Climate

LI WanPing1, LIU Min1, WANG JieXing1, YAO Heng1, CHENG ZhengLong2, DOU JunXia2, ZHOU XiaoMing3, FANG YuLin1, SUN XiangYu1

(1College of Enology, Northwest A&F University/Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture, Yangling 712100, Shaanxi;2Xinjiang Ruitai Qinglin Wine Co., Ltd, Heshuo 841200, Xinjiang;3Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091)

The experiment was aimed at the high temperature stress in vineyard caused by extreme weather duringsummer, which leads excess rates ofripening,high sugar with lowacidity ofberries, and thus, affecting the quality of wine.This study explored the effects of spraying anti-transpirant treatment on photosynthetic characteristics, physiological indexes, quality of grape berries and wine, in order toprovide a theoretical basis for improving quality of grape berries and wine in hot climate.Experimentswereconductedin Heshuo (Xinjiang) in 2017, usingL. cv. Cabernet Sauvignon (CS) andL. cv. Riesling as materials. The anti-transpirant was sprayed twice on July 26 and August 9, 2017. The grape leaves were sampled, while photosynthesis index, stomatal characteristics and physiological changes were measured; the relate index of ripening weremonitored during pre-harvest period, while the glucose and fructose of berries were determined by Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Berries were harvested at the same time as winery (Riesling: August 16; CS: September 8), and CS dry red and Riesling dry white wine were made in small containers under standard verification process, then the basic physical and chemical indexes of the wine were determined after the fermentation was terminated.Anti-transpirant significantly reduced the net photosynthetic rate and stomatal conductance, but the intercellular CO2concentration and transpiration rate were inconsistent in the two varieties. Scanning electron microscopy showed that the stomata width (41.02%, 46.94%), degree of opening (59.59%, 67.43%) and distribution density (13.84%, 4.97%) of CS and Riesling immature leaves were significantly reduced. In order to reduce the large amount of water loss in hot climate conditions; anti-transpirant treatment significantly reduced the content of malondialdehyde and free proline, and the soluble protein content of Riesling, and had no significant effect on chlorophyll content. The result showed that it provided a way to alleviate high temperature stress, and anti-transpirant could significantly inhibit the excessive accumulation of reducing sugar content and rapid degradation of organic acid. Compared to control group, anti-transpirant treatment reduced total sugar content in the CS and Riesling fruits by 6.6 g?L-1and 11.7 g?L-1with total acid content increased by 0.57 g?L-1and 0.76 g?L-1, respectively, , and the glucose and fructose contents were significantly reduced. The alcohol levels of CS and Riesling wines were reduced by 0.71% and 0.39%, compared to control group.The anti-transpirant had the functions of regulating photosynthetic characteristics, reducing water evaporation, improving high temperature resistance, reducing sugar andalcohol content, and increasing acidity, which provided easy operation with low cost and multiple effects. The research results had certain practical guiding significance for improving the comprehensive quality of wine grape berries and wine in hot climate producing areas.

anti-transpirant; wine grapes; photosyntheticcharacteristics; stomatalcharacteristics; physiological index; alcohol

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.17.009

2019-01-25；

2019-06-04

國家“十三五”重點研發計劃（2017YFC1502806）、寧夏回族自治區科技重大專項（2016BZ0602）、國家現代農業（葡萄）產業技術體系（CARS-29-zp-06）、陜西省葡萄產業技術體系

李婉平，E-mail：liwanping@nwsuaf.edu.cn。通信作者房玉林，E-mail：fangyulin@nwsuaf.edu.cn。通信作者孫翔宇，E-mail：sunxiangyu@nwsuaf.edu.cn

（責任編輯 趙伶俐）