淹水對采收期赤霞珠葡萄主干莖流規(guī)律及品質(zhì)的影響

胡宏遠，耿康奇，張曉煜，王 靜，李紅英

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測預警與風險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象科研所，寧夏 銀川 750002；3.寧夏大學 生命科學學院，寧夏 銀川 750021）

0 引言

隨著全球氣候變暖，極端天氣事件頻繁發(fā)生，西北地區(qū)降水量有明顯增多趨勢［1］。賀蘭山作為我國干旱與半干旱大陸性氣候的分界線，其狹管效應和喇叭口地形雙重作用使賀蘭山主峰東南側(cè)成為強降水易發(fā)區(qū)，導致賀蘭山東麓是寧夏暴雨高發(fā)區(qū)之一［2］。近年來，寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)暴雨頻繁發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計，2012、2014、2015、2016、2018年均發(fā)生了暴雨，導致葡萄園區(qū)發(fā)生了不同程度的洪澇災害。其中，2016年“8·21”暴雨導致銀川市賀蘭山東麓涉災的酒莊或種植戶達23家，受災面積370.67 hm2，其中：葡萄園過水面積98.67 hm2、葡萄園積水淤泥較重面積247.33 hm2、葡萄園沖毀倒伏面積24.67 hm2，造成園區(qū)設(shè)施損毀及部分葡萄園水土流失，直接經(jīng)濟損失約2218.12萬元［3］。而2018年“7·22”暴雨，降雨量超過了2016年“8·21”暴雨的最大降水量，刷新了寧夏有氣象觀測記錄以來的日降水量極值［4］。暴雨易導致賀蘭山山洪發(fā)生，造成賀蘭山東麓葡萄園不同程度受災，引起葡萄園淹水進而造成澇害，不僅影響了釀酒葡萄的品質(zhì)，造成了巨大的經(jīng)濟損失，更重要的是破壞了葡萄園的基礎(chǔ)設(shè)施，甚至會摧毀葡萄園。氣候變化大背景為暴雨發(fā)生營造了良好的氣候條件，而賀蘭山的獨特地形特征為洪澇災害的發(fā)生提供了基礎(chǔ)地形環(huán)境條件。因此，山洪過境及葡萄園淹水勢必是今后賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄生產(chǎn)面臨的極其重要的問題。

淹水易引起根系缺氧，造成根系活力顯著下降、呼吸受阻，乙醇發(fā)酵的無氧呼吸作用進一步增強，導致根系生長發(fā)育受阻，甚至會出現(xiàn)根系窒息或中毒死亡的現(xiàn)象。土壤長期浸水導致出現(xiàn)缺氧，好氣型細菌活力受到抑制，對礦質(zhì)元素運輸及養(yǎng)分供應不利［5］。淹水條件下，植物葉片葉綠素受到破壞，形態(tài)發(fā)生改變，葉片氣孔關(guān)閉，葉肉細胞光合能力下降，從而導致凈光合速率下降，隨著淹水時間的增加，大多老葉、部分成熟葉片，甚至果實出現(xiàn)脫落，嚴重時導致植物凋亡［6］。目前，對于淹水脅迫方面的研究主要集中在小麥［7］、水稻［8］、玉米［9］、蔬菜［10］、烤煙［11］、苜蓿［12］、園林樹木［13］等方面，在果樹方面的研究主要集中在災后補救措施［14］等。李艷［15］、丁慧芳［16］等采用盆栽方法研究了淹水對葡萄生長、根系生理及光合特性的影響，而針對淹水對成熟期釀酒葡萄主干莖流、漿果生長及品質(zhì)影響的研究鮮為報道。

因此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，模擬田間淹水過程，探究了淹水對成熟期赤霞珠葡萄主干莖流、漿果生長及品質(zhì)的影響，旨在摸清漿果內(nèi)含物對淹水時間的響應特性規(guī)律，確定葡萄園淹水時間對赤霞珠葡萄品質(zhì)影響的臨界時間點，從而獲得赤霞珠葡萄漿果品質(zhì)各成分對澇害響應的時間指標，對葡萄園澇害發(fā)生后及時排水，漿果及時、適時采收具有重要的理論意義和生產(chǎn)應用價值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2021年在寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)立蘭酒莊進行，試驗區(qū)位于賀蘭山東麓永寧產(chǎn)區(qū)，供試品種為5年生赤霞珠葡萄，標準“廠”字整形，南北行向，株行距0.6 m×3.5 m，冬季為中、短梢修剪。

1.2 試驗處理

選取5年生具有代表性的赤霞珠葡萄標準樣（主干平均粗度40 cm、生長均一、無病蟲害），處理前統(tǒng)一葉幕高度、定梢（每株保留12個新梢）。每個處理選取代表性植株10株，3次重復，隨機選定3株赤霞珠葡萄，每株選取具有代表性的果穗3穗，在每穗上、中、下隨機選取3個果粒，用記號筆標記橫、縱徑，掛牌標記，采用定點法進行測定。

選取收獲期晴天（2021年9月23日）進行田間模擬淹水處理，灌水流速137.5 mL/s，灌水時間30 min，累計總灌水247.5 L，淹水高度10 cm，對照：不灌水處理，試驗于7:30開始取樣（CK），8:00開始處理，6個處理分別淹水3、6、9、12、24、48 h，采用定點法取樣，采用莖流儀動態(tài)監(jiān)測主干水分運輸規(guī)律。

1.3 測定項目及方法

樹干莖流測定：選取3株5年生具有代表性的赤霞珠葡萄，主干平均粗度40 cm，在距離地面40 cm處的樹干陰面，安裝SFMI探針式樹干莖流儀（澳大利亞西澳大學），探針直徑1.3 mm，長度35 mm，每個探針配備2個熱電偶，配電裝置為電池板和集成電池。系統(tǒng)每30 min采集1次數(shù)據(jù)，定期下載拷貝數(shù)據(jù)，集中分析。

果實形態(tài)指標：在不同處理時間，分別在選定標記的果穗上，用游標卡尺測定果實縱、橫徑，并用果實的縱徑與橫徑之比計算果形指數(shù)。每個重復隨機選取100粒果實，3次重復，分析天平稱重，計算百粒重。

漿果品質(zhì)測定：可溶性固形物采用折光儀法，還原糖采用菲林試劑滴定法，總酸的測定采用NaOH滴定法，單寧的測定采用福林丹尼斯法，花色苷的測定采用鹽酸—甲醇提取比色法，總酚的測定采用福林酚法［17］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 10.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及作圖，不同處理之間的多重比較采用Duncan’新復極差方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水對采收期赤霞珠葡萄樹干莖流規(guī)律的影響

由圖1、圖2可知，赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量總體呈現(xiàn)出典型的晝高夜低的單峰“幾”字型變化趨勢，且存在明顯的周期性。與CK相比，淹水處理赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量啟動時間緩慢、響應遲鈍、變化平緩、峰值低、持續(xù)時間短，響應趨勢總體推后3 h。在淹水處理和對照間均存在明顯的夜間莖流，淹水處理存在周期性反向莖流的現(xiàn)象。其中，CK在8:00開始迅速響應，直至18:30開始下降，總體呈現(xiàn)波動且維持在較高水平，淹水處理開始一直存在反向莖流，直至上午10:30出現(xiàn)莖流，11:00時開始迅速響應，直至21:00開始下降，總體呈現(xiàn)緩慢波動且低于CK的趨勢。

圖1 淹水對采收期赤霞珠葡萄主干莖流速率的影響

圖2 淹水對采收期赤霞珠葡萄單株莖流量的影響

2.2 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果橫、縱徑總體呈現(xiàn)緩慢增加趨勢，果形指數(shù)呈現(xiàn)下降且波動的變化趨勢。其中，在處理9 h時，赤霞珠葡萄漿果縱徑開始顯著增加，而橫徑增加趨勢不顯著，直至淹水48 h時，橫徑相比CK達到顯著水平。不同淹水處理下，果形指數(shù)均低于CK，各處理間差異不顯著。隨著處理時間的延長，赤霞珠葡萄百粒重總體呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，從淹水9 h開始，百粒重變化幅度迅速增加。方差分析表明，在淹水48 h時，赤霞珠葡萄百粒重與淹水3、6 h及CK差異均達到顯著水平，其他處理存在差異，但未達到顯著水平。

表1 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果農(nóng)藝性狀的影響

2.3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果品質(zhì)的影響

2.3.1 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物的影響 由圖3可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物含量總體呈現(xiàn)先升后降再升的波動趨勢。其中，在淹水處理9 h時，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物呈現(xiàn)顯著下降趨勢，直至處理48 h，可溶性固形物呈現(xiàn)顯著上升趨勢，相比CK恢復了103.66%。

圖3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物含量的影響

2.3.2 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酸含量的影響 由圖4可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果總酸含量總體呈現(xiàn)先降后升再降的波動趨勢，其中，在淹水處理9 h時，總酸含量顯著低于CK，隨后又開始顯著增加，直至淹水48 h開始下降，相比CK恢復了91.19%。

圖4 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酸含量的影響

2.3.3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果花色苷含量的影響 由圖5可知，隨著淹水時間的推移，赤霞珠葡萄漿果總花色苷含量總體呈現(xiàn)先升后降再升的波動趨勢。其中，在處理9 h時，總花色苷含量顯著低于CK，且維持在較低水平，直至淹水48 h，總花色苷含量開始顯著增加，相比CK恢復了111.33%。

圖5 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總花色苷含量的影響

2.3.4 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果單寧含量的影響 由圖6可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果單寧含量總體呈現(xiàn)先降后升的趨勢。其中，在淹水處理3 h時，單寧含量開始顯著下降，在淹水處理9 h時，單寧含量降至最低，相比CK，下降了21.76%，隨后單寧含量開始緩慢增加，淹水48 h時相比CK恢復了97.45%。

圖6 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果單寧含量的影響

2.3.5 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酚含量的影響 由圖7可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果總酚含量總體呈現(xiàn)先下降后緩慢回升的趨勢。其中，在淹水3 h時，總酚含量開始顯著下降，在淹水9 h時，總酚含量降至最低，相比CK，下降了24.36%，隨后又開始緩慢增加，淹水48 h時相比CK恢復了90.60%。

圖7 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酚含量的影響

3 討論

莖流作為SPAC系統(tǒng)中重要的水分傳輸過程，反映了植物根系吸水的能力和植物蒸騰的強度，表征植物體內(nèi)水分運移的動態(tài)變化，是衡量植物生理生態(tài)特征對周圍環(huán)境變化的重要指標［18］。氣象因子是影響莖流速率的關(guān)鍵因素。大氣溫度是影響蘋果樹莖流速率最關(guān)鍵的氣象因子，太陽輻射是最直接的氣象影響因素。此外，在高土壤含水量下，蘋果樹莖流速率與氣象因子的相關(guān)性和敏感性高于低土壤含水量［19］。

本試驗中，赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量總體呈現(xiàn)晝夜交替的周期性變化規(guī)律，淹水處理導致赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量響應敏感性下降、峰值降低、變化趨勢整體推后近3 h，這可能與灌水導致土壤溫度下降、根系吸收運輸水分效率下降有關(guān)。不同處理間赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量峰值存在差異，說明在處理前期，根系處于淹水脅迫環(huán)境中，赤霞珠葡萄由于自身保護調(diào)節(jié)機制，導致根系活性下降，出現(xiàn)主干莖流速率及莖流量下降的現(xiàn)象。隨著淹水時間的延長，主干莖流速率及莖流量出現(xiàn)了緩慢回升，說明淹水處理在一定程度上抑制了根系活性，并未出現(xiàn)不可逆的迫害。淹水處理導致赤霞珠葡萄夜間存在明顯且有規(guī)律的反向莖流現(xiàn)象，這可能與夜間赤霞珠葡萄蒸騰下降，淹水迫使根系處在逆境脅迫環(huán)境，根系因吸水效率下降形成反向水勢差，出現(xiàn)反向莖流現(xiàn)象，形成夜間補償流，補充根系水勢差，從而恢復植物體內(nèi)的水分平衡。周期性變化的反向莖流也說明整個處理過程導致赤霞珠葡萄處在脅迫條件，并未導致根系出現(xiàn)實質(zhì)性的不可逆?zhèn)?，這可能與赤霞珠葡萄抵御環(huán)境脅迫自身調(diào)節(jié)機制有關(guān)。這與余逍等［20］的研究結(jié)果一致。

植物在淹水脅迫后，新陳代謝受抑制，生長勢減弱，生物量減少，旱生植物對淹水脅迫反應更敏感，且地下部受抑制程度比地上部更為嚴重［21］。在過度灌溉條件下，特別是在漿果的膨大期將會導致“腫脹”現(xiàn)象發(fā)生，漿果內(nèi)含物在過度灌溉的條件下，因稀釋作用而導致含量下降［22］。

本試驗中，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果縱徑、橫徑及百粒重均呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢，淹水處理9 h后，變化幅度增大。淹水處理前期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物、花色苷有所增加，這可能與前期淹水在一定程度上緩解了控水措施有關(guān)。自淹水9 h開始，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物、總酸、總花色苷、單寧及總酚含量均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，其中，單寧和總酚在淹水3 h開始出現(xiàn)下降趨勢，但差異不顯著，這可能與淹水后，水分開始輸送至果實，在引起漿果“膨大”的同時，漿果內(nèi)含物在水分稀釋作用下，呈現(xiàn)下降趨勢有關(guān)。這與婁玉穗等［23］的研究結(jié)果相同。隨著淹水脅迫的進行，赤霞珠葡萄漿果內(nèi)含物在下降的同時開始呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，說明淹水脅迫并未造成赤霞珠葡萄根系吸水作用的不可逆損傷。前期內(nèi)含物的下降還可能與淹水引起赤霞珠葡萄光合受抑制有關(guān)，這與李艷等［6］的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

淹水在一定程度上抑制了赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量，導致其啟動時間推后、響應敏感性下降、峰值降低、變化趨勢整體推后近3 h，且在夜間存在明顯的有規(guī)律的反向莖流現(xiàn)象，形成夜間補償流，通過補充根系水勢差，從而恢復植物體內(nèi)的水分平衡。

赤霞珠葡萄漿果在淹水后9 h，其可溶性固形物、總酸、總花色苷、單寧及總酚含量均呈現(xiàn)顯著下降趨勢。淹水后48 h，漿果內(nèi)含物含量總體恢復了9成以上，其中，單寧及總酚對淹水的響應更迅速，恢復更緩慢。建議葡萄園在淹水后9 h內(nèi)或48 h后采收，對漿果品質(zhì)的影響相對較小。