三種成膜材料對(duì)‘赤霞珠’枝條的保水效果研究

吳雙敏，陳晨，康慧，姚玉新，杜遠(yuǎn)鵬，高振

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

果樹(shù)枝條抽干現(xiàn)象在中國(guó)北方非常普遍，發(fā)生抽干的果樹(shù)種類(lèi)很多，如：石榴、杏、蘋(píng)果、櫻桃和葡萄等[1]。枝條抽干的主要表現(xiàn)為枝干皺皮、干縮和死亡。枝條抽干會(huì)造成果樹(shù)的樹(shù)冠殘缺、結(jié)果延遲，嚴(yán)重的甚至?xí)箻?shù)體干枯死亡。一般認(rèn)為，果樹(shù)枝條抽干的原因是由于“凍旱”造成[2-5]。在我國(guó)北方大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季長(zhǎng)時(shí)間寒冷干旱，春季時(shí)間較短，氣溫回升快，多風(fēng)導(dǎo)致環(huán)境空氣中水分減少，更加重了枝條失水。且地溫上升緩慢，樹(shù)體地上部分蒸騰失水多于根系供應(yīng)，造成水分失衡，最終導(dǎo)致抽條現(xiàn)象的發(fā)生[1]。

隨著葡萄酒產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，北方產(chǎn)區(qū)河北、甘肅、寧夏、山東和新疆等的釀酒葡萄栽培面積日益擴(kuò)大。‘赤霞珠’作為主栽品種占據(jù)全國(guó)釀酒葡萄總面積的一半[3]，在膠東半島曾經(jīng)占70%以上。但由于近年來(lái)氣候變化劇烈，‘赤霞珠’在我國(guó)北方地區(qū)越冬性的表現(xiàn)越來(lái)越差，枝條抽干現(xiàn)象也愈發(fā)頻繁，造成產(chǎn)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重制約了釀酒葡萄生產(chǎn)。

噴涂成膜劑是保證葡萄安全越冬的最佳方式之一，能大大節(jié)省勞動(dòng)力和越冬成本，但鑒于各種原因在此方面的研究報(bào)道較少，僅有關(guān)于新高脂膜和石蠟乳液的報(bào)道[6]。趙春生等[7]研究表明，羧甲基纖維素可有效防治蘋(píng)果幼樹(shù)抽條，并且沒(méi)有副作用。殼聚糖（chitosan，CTS）和海藻酸鈉（sodium alginate，SA）也被證明能明顯降低蜜柚果實(shí)的失水率[8]，但尚沒(méi)有關(guān)于枝條保水效果的報(bào)道。本試驗(yàn)以‘赤霞珠’為試材，選擇以殼聚糖、羧甲基纖維素鈉（sodium carboxymethyl cellulose SCMC）和海藻酸鈉3種成膜材料，調(diào)查對(duì)‘赤霞珠’一年生枝條失水率的影響，以期篩選防治葡萄失水抽條的有效成膜材料。

1 材料與方法

1.1 材料

試材均取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站葡萄園，株齡3年。株行距1 m×2.5 m，單干雙臂樹(shù)形。避雨栽培，常規(guī)管理，行內(nèi)覆蓋園藝地布，行間自然生草。

1.2 越冬前后葡萄枝條含水量測(cè)定

采集6個(gè)葡萄品種（‘赤霞珠’‘威代爾’‘澤香’‘摩爾多瓦’‘福克’和‘101-14Mgt’）的枝條，取樣部位為第4～6個(gè)節(jié)間的成熟枝條，于2017年11月12日和2018年3月15日測(cè)定含水量，分別記為W1和W2，計(jì)算越冬前后含水量的下降率。下降率（%）＝(W1–W2)/W1×100

1.3 ‘赤霞珠’枝條臨界含水量值測(cè)定

選取長(zhǎng)度和粗度基本一致的‘赤霞珠’一年生枝條，截成30 cm的枝段。置于吊扇下吹干失水，枝條距離吊扇2.5 m，吊扇功率65 W，室溫為25±2 ℃。于處理后0、8、13、16、19 d進(jìn)行枝條含水量測(cè)定和扦插試驗(yàn)。其中，10個(gè)枝段用于測(cè)定含水量。含水量（%）＝（鮮質(zhì)量－干質(zhì)量）/鮮質(zhì)量×100。

60個(gè)枝段用于扦插，統(tǒng)計(jì)萌芽率和生根率。

萌芽率（%）＝萌芽枝段數(shù)/60×100，生根率（%）＝生根枝段數(shù)/60×100。

扦插培養(yǎng)基質(zhì)為蛭石。生長(zhǎng)條件：溫度為22 ℃，光強(qiáng)度為47 μmol·m-2·s-1，光照周期為16 h光照、8 h黑暗。定期澆水，記錄萌芽和生根情況。

1.4 不同成膜劑對(duì)離體枝條失水率的影響

選取‘赤霞珠’長(zhǎng)度和粗度基本一致的一年生枝30條，截為30 cm枝段，每組處理6個(gè)，編號(hào)標(biāo)記單枝條小段并稱(chēng)量鮮質(zhì)量。3種成膜劑殼聚糖、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉均設(shè)置3個(gè)處理濃度，分別為0.1%、0.2%、0.3%，清水為對(duì)照。處理方式為將枝條浸入成膜劑中1 min，拿出晾干，后置于與1.3相同的環(huán)境中進(jìn)行水分散失，于0、3、4、9、12、15、20 d后稱(chēng)量單枝小段鮮質(zhì)量。計(jì)算獲得各成膜劑處理后在7個(gè)處理時(shí)間的枝條失水率。

失水率（%）＝（失水前質(zhì)量－失水后質(zhì)量）/失水前質(zhì)量×100。

1.5 成膜劑處理對(duì)田間枝條含水量下降率的測(cè)定

在葡萄園內(nèi)選取‘赤霞珠’1年生枝條120個(gè)，分為4組。每組枝條分別用0.2% CTS、0.2%SCMC和0.2%SA于2021年1月20日以及2月20日噴施兩次，以噴施等量清水作為對(duì)照。于2020年12月15日和2021年3月20日分別測(cè)定每組枝條的含水量，分別記為T(mén)1和T2，計(jì)算含水量的下降率。下降率（%）＝（T1－T2）/T1×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種枝條越冬含水量下降率比較

‘赤霞珠’枝條在經(jīng)歷越冬季節(jié)后含水量的下降率最大（圖1），達(dá)13.46%；‘101-14Mgt’‘威代爾’‘摩爾多瓦’‘澤香’次之，為8.16%～10.64%；以抗寒品種‘福克’枝條含水量下降率最小，僅為‘赤霞珠’的0.28倍。

圖1 不同品種枝條越冬含水量的下降率Figure 1 Decreasing rate of water content in annual branch of different varieties after overwintering

2.2 ‘赤霞珠’枝條扦插成活率調(diào)查

由表1可知，當(dāng)‘赤霞珠’枝條含水量為42.8%時(shí)，萌芽率和生根率均達(dá)98.3%。隨著風(fēng)干天數(shù)的增加，枝條含水量逐漸下降，萌芽率和生根率也不斷降低。當(dāng)風(fēng)干19 d時(shí)，枝條含水量為26.9%，萌芽率低至8.3%，此時(shí)生根率顯著高于萌芽率，為28.3%。

表1 不同風(fēng)干時(shí)間的‘赤霞珠’枝條扦插后的萌芽率和生根率Table 1 Sprouting and rooting rate of 'Cabernet Sauvignon'cuttings with different drуing time %

2.3 成膜材料對(duì)一年生離體枝條持水力的影響

與噴清水相比，3種成膜材料均可降低‘赤霞珠’一年生離體枝條的水分散失速率（表2）。SA和SCMC在濃度0.3%時(shí)枝條失水率最小，0.2%處理次之，0.1%處理的保護(hù)效果最差。CTS有所不同，0.2%時(shí)保護(hù)效果最好，其次為0.3%，0.1%效果最差。3種成膜材料最優(yōu)濃度的保濕效果顯示，0.3% SA效果最好，失水率低于對(duì)照2.18%～2.85%；其次為0.3% SCMC，失水率低于對(duì)照1.30%～1.69%；0.2% CTS效果最差，失水率低于對(duì)照0.66%～1.42%。

表2 不同成膜材料處理下‘赤霞珠’枝條的失水率Table 2 Water loss rate of 'Cabernet Sauvignon' annual branches treated with different coating materials %

2.4 成膜材料對(duì)一年生越冬枝條失水率的影響

由于3種成膜劑在0.3%濃度時(shí)過(guò)于黏稠，不易經(jīng)噴壺噴出，試驗(yàn)均采用0.2%。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩次噴施后均可顯著降低‘赤霞珠’枝條經(jīng)歷越冬期后的失水率（圖2），失水率由低到高依次為SA＜SCMC＜CTS，分別低于對(duì)照2.79%、0.98%和0.91%。

圖2 成膜材料處理后枝條含水量在越冬前后的下降率Figure 2 Decreasing rate of water content of canes before and after overwintering with different coating materials

3 討論與結(jié)論

與‘101-14Mgt’‘威代爾’‘摩爾多瓦’‘澤香’和‘福克’相比，‘赤霞珠’枝條在越冬后失水率最高，與生產(chǎn)中易于發(fā)生抽干現(xiàn)象一致。枝條臨界含水量指其進(jìn)行生命活動(dòng)所能忍受的最低含水量，當(dāng)‘赤霞珠’枝條含水量為26.9%時(shí)，其萌芽率和生根率較其他處理均顯著下降，說(shuō)明枝條內(nèi)部栓塞嚴(yán)重，水分供應(yīng)不暢。枝條抗抽條能力是指達(dá)到臨界含水量后所能維持活力時(shí)間的長(zhǎng)短。枝條臨界含水量和抽條發(fā)生密切相關(guān)，一般抗抽條能力差的品種臨界含水量高[9]，但不能簡(jiǎn)單依靠臨界含水量衡量枝條抗抽條能力。冬末春初，地上部枝條水分散失快，地溫低導(dǎo)致根系供水不足，枝條長(zhǎng)時(shí)間失水便會(huì)發(fā)生抽條。若此時(shí)根系可提供充足水分，利用根壓修復(fù)空穴，枝芽仍可正常生長(zhǎng)[9-10]。因此，根系響應(yīng)溫度供水能力的差異對(duì)品種間抗抽條能力的影響機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

離體失水速率的測(cè)定試驗(yàn)可快速檢驗(yàn)和篩選有效成膜劑材料。楊福銀[11]通過(guò)5種防抽劑處理‘長(zhǎng)富二’蘋(píng)果離體枝條，發(fā)現(xiàn)防抽寶、京防1號(hào)的保水效果最好。王鑫等[12]研究發(fā)現(xiàn)，9種成膜材料涂抹離體的梨枝條均能降低一年生枝條的水分散失，其中石硫合劑和液態(tài)地膜效果最好，與大田試驗(yàn)結(jié)果吻合。成膜材料噴灑后在枝條表面形成一層高分子薄膜，有效減緩枝條內(nèi)外的氣體交換，減少水分損失。本研究表明，不同濃度成膜劑浸泡后均能降低‘赤霞珠’一年生枝條的失水率，其中0.2% 海藻酸鈉效果最好，與離體試驗(yàn)效果一致，0.2%羧甲基纖維素鈉和0.2%殼聚糖效果一般。3種成膜劑均可從天然的動(dòng)植物或藻類(lèi)中提取，具有安全無(wú)毒和可降解的特性[13]。蜜柚在冷藏前經(jīng)1.5%殼聚糖＋0.1%茶多酚＋0.15%山梨酸鉀復(fù)合成膜處理減少水分損失效果顯著高于單物質(zhì)使用[8]。用茶多酚、川陳皮素和羧甲基纖維素鈉復(fù)合成膜對(duì)刺嫩芽的保鮮效果明顯，同時(shí)也明顯優(yōu)于茶多酚成膜組（羧甲基纖維素鈉＋茶多酚）和川陳皮素成膜組（羧甲基纖維素鈉＋川陳皮素）[14]。枝條成膜防失水技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，開(kāi)發(fā)新型復(fù)合成膜是未來(lái)的發(fā)展方向。

總之，本研究所用3種成膜材料均能降低‘赤霞珠’一年生枝條水分散失，其中海藻酸鈉效果最好，田間推薦使用濃度為0.2%，羧甲基纖維素鈉和殼聚糖效果稍差。