寧夏中部干旱帶日光溫室光質(zhì)特征及對(duì)葡萄品質(zhì)的影響

侯曉健，杜常榮，張光弟,,4，何勝娟，張浩宇

（1. 寧夏大學(xué)食品與葡萄酒學(xué)院/寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750021；2. 寧夏榮和綠色科技有限公司，寧夏銀川 750021；3. 寧夏設(shè)施園藝（寧夏大學(xué)）技術(shù)創(chuàng)新中心，寧夏銀川 750021；4. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

葡萄對(duì)氣候和土壤有較強(qiáng)的適應(yīng)性，且結(jié)果早、易豐產(chǎn)、效益高而被廣泛栽植在世界各地[1]。世界上有90多個(gè)國(guó)家種植葡萄，栽培面積在水果中居第二位。我國(guó)是世界葡萄生產(chǎn)大國(guó)，其中鮮食葡萄產(chǎn)量居世界第一位，栽培總面積792萬 hm2[2]。截至2019年，以賀蘭山地區(qū)為主的葡萄種植面積已達(dá)4.3萬 hm2，接近全國(guó)葡萄面積的5.3%[3]。隨著園區(qū)百萬畝設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，全區(qū)利用日光溫室和全鋼架塑料大棚等發(fā)展設(shè)施果樹栽培，是培育生態(tài)移民的后續(xù)產(chǎn)業(yè)[4]，也是發(fā)展鄉(xiāng)村振興的良好途徑。因此，針對(duì)寧夏中部干旱帶日光溫室內(nèi)光質(zhì)的特征，開展對(duì)葡萄果實(shí)的質(zhì)量研究具有重要意義。

光是植物賴以生存的基礎(chǔ)。潘照明[5]認(rèn)為，光可使葡萄葉片的光合作用以及生理生化作用發(fā)生變化，嚴(yán)重的遮陰不利于漿果中物質(zhì)的積累，影響漿果的品質(zhì)；劉玉蘭等[6]發(fā)現(xiàn)，不同光質(zhì)對(duì)釀酒葡萄光合作用有顯著影響，且一定范圍內(nèi)光照提高糖分積累速度；余陽等[7]研究并證實(shí)了光質(zhì)對(duì)葡萄的生長(zhǎng)有明顯地促進(jìn)作用；張克坤等[8]通過不同光質(zhì)對(duì)葡萄果實(shí)進(jìn)行補(bǔ)光處理，結(jié)果表明不同光質(zhì)均可不同程度上改善果實(shí)品質(zhì)；劉勇等[9]比較分析了不同LED補(bǔ)光處理對(duì)‘夏黑’葡萄果實(shí)品質(zhì)與抗性的影響。董凱向等[10]通過不同密度光伏板的設(shè)立，改變?nèi)~幕溫度以及光照強(qiáng)度，從而調(diào)控果實(shí)品質(zhì)。魁小花等[11]認(rèn)為，在一定程度上補(bǔ)光對(duì)設(shè)施葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育及轉(zhuǎn)色后的果實(shí)品質(zhì)具有一定的促進(jìn)作用。綜上所述，不同程度的補(bǔ)光、不同光質(zhì)對(duì)葡萄的生長(zhǎng)以及品質(zhì)的積累均有一定的促進(jìn)作用，但針對(duì)日光溫室內(nèi)不同位置的光質(zhì)特征對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)的研究不多見，探索不同位置光質(zhì)特征對(duì)葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在2019—2020年寧夏旱作農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)（同心）基地進(jìn)行，地理位置為36°58′48″N，105°54′24″E。該地區(qū)位于寧夏中部干旱帶核心區(qū)，海拔1240～2625 m，屬于丘陵溝壑區(qū)。年平均氣溫9.1 ℃，極端最高溫37.9 ℃，極端最低溫﹣27.3 ℃，年均降雨量267 mm，蒸發(fā)量卻高達(dá)2200 mm；平均日照3024 h。

1.2 材料與試劑

供試材料為‘巨玫瑰’‘維多利亞’，樹齡6～7年，在寧夏旱作農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)（同心）基地日光溫室（長(zhǎng)80 m，跨度8.5 m，脊高4.3 m）內(nèi)栽培，窄行行距0.5～0.8 m、株距0.7 m，直立上架。依據(jù)跨度，設(shè)計(jì)為下風(fēng)口、中桿（跨度的中間）、走道桿（走道的中間）3個(gè)栽培位點(diǎn)。在不同的栽培位點(diǎn)選取5株葡萄，每株選取10粒果實(shí)進(jìn)行理化指標(biāo)的測(cè)定；依據(jù)定位樹體采樣點(diǎn)的走道桿、中桿、下風(fēng)口3個(gè)位置設(shè)置光質(zhì)測(cè)試位點(diǎn)，在每個(gè)位點(diǎn)距地面1.5 m高度處設(shè)置光質(zhì)測(cè)試點(diǎn)，同時(shí)在溫室外距地1.5 m處布置室外光質(zhì)測(cè)定儀器所得數(shù)據(jù)作為對(duì)照（CK）。

試驗(yàn)所需藥品、試劑均為分析純，主要有氫氧化鈉、草酸、蒽酮、2,6-二氯酚靛酚鈉、無水乙醇、硫酸，寧夏銀川偉博生物技術(shù)公司。

1.3 主要儀器與設(shè)備

PAL-3型數(shù)顯糖度計(jì)，廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司；UPT實(shí)驗(yàn)室超純水器，深圳市廣川環(huán)?？萍加邢薰?；FB224電子天平，北京佳源興業(yè)科技有限公司；BCBD-220SF型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜，青島海爾特種電冰柜有限公司；PLA-20植物光照分析儀，杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定

1.4.1 光質(zhì)測(cè)定

在葡萄成熟期的晴日采用PLA-20光質(zhì)測(cè)定儀從7:00點(diǎn)至19:00點(diǎn)記錄不同位置的光質(zhì)特點(diǎn)，每3 d測(cè)一次，共測(cè)定3次。光照強(qiáng)度是指單位面積上所接受可見光的光通量，單位用Lx表示。葉綠素a加權(quán)輻照度（Ech-a）是指在植物生長(zhǎng)所需特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)單位面積、單位時(shí)間葉綠素a吸收的光合輻射能，單位用W·m-2表示。

其中，Ee(λ)：光源光譜輻照度；Va：葉綠素a的光譜吸收效率函數(shù)。

葉綠素b加權(quán)輻照度（Ech-b）是指在植物生長(zhǎng)所需特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)單位面積、單位時(shí)間葉綠素b吸收的光合輻射能，單位用W·m-2表示，計(jì)算公式同Ech-a。

1.4.2 產(chǎn)量測(cè)定

果實(shí)成熟期，各品種各位點(diǎn)葡萄選取具有代表性的葡萄植株5株，測(cè)定所有葡萄的株產(chǎn)量。

1.4.3 品質(zhì)測(cè)定

可溶性固形物采用PAL-3手持?jǐn)?shù)顯測(cè)糖儀測(cè)定；酸堿滴定法用可滴定酸測(cè)定；Vc用2,6-二氯酚靛法測(cè)定；總糖用蒽酮比色法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，利用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件LSD法分析不同處理間各指標(biāo)的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度及葉綠素加權(quán)輻照度特征分析

由表1可知，室外光照強(qiáng)度及葉綠素加權(quán)輻照度一直高于溫室內(nèi)3個(gè)位置，且走道桿一直處于最低水平。日光溫室內(nèi)走道桿、中桿、下風(fēng)口日均光照強(qiáng)度較室外（CK）分別下降了89.7%、32.35%、40.63%；走道桿、中桿、下風(fēng)口日均葉綠素a加權(quán)輻照度較室外（CK）分別下降了89.57%、33.41%、42.29%；走道桿、中桿、下風(fēng)口葉綠素b加權(quán)輻照度較室外（CK）分別下降89.24%、35.45%、44.68%。日光溫室內(nèi)不同栽培位置光照強(qiáng)度及葉綠素加權(quán)輻照度均存在顯著差異。

表1 不同栽培位置光照強(qiáng)度及葉綠素加權(quán)輻照度日變化Table 1 Daily changes of light intensity and chlorophyll weighted irradiance in different planting locations

2.2 不同栽培位置對(duì)果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)影響

由表2知，不同栽培位置‘巨玫瑰’在走道桿、中桿、下風(fēng)口三個(gè)位點(diǎn)平均株產(chǎn)質(zhì)量分別為1.38、1.75、2.30 kg，下風(fēng)口較走道桿、中桿分別增加了65.82%、31.14%。其不同栽培位置下品質(zhì)指標(biāo)存在一定差異，總酸含量在下風(fēng)口處最低，較走道桿和中桿分別降低了0.38%、0.17%。Vc、可溶性固形物、總糖含量均在下風(fēng)口處達(dá)到最高分別為205.9 mg·kg-1、12.05%、6.99%。由此得知，‘巨玫瑰’葡萄在下風(fēng)口處品質(zhì)達(dá)到最佳。

表2 不同栽培位置對(duì)葡萄品質(zhì)的影響Table 2 The influence of different planting locations on the quality of grapes

‘維多利亞’在中桿處平均株產(chǎn)量達(dá)1.90 kg，均高于其他兩個(gè)位點(diǎn)，較走道桿處提高了13.14 %，較下風(fēng)口增加了10.23%。‘維多利亞’可滴定酸含量在中桿處最低，較走道桿和下風(fēng)口均降低了0.09個(gè)百分點(diǎn)。Vc、可溶性固形物、總糖含量均在中桿處達(dá)到最高分別為207.3 mg·kg-1、10.35%、5.35%，由此判別，‘維多利亞’葡萄在中桿處品質(zhì)達(dá)到最佳。

2.3 不同栽培位置下果實(shí)各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析

由表3、表4可知，不同栽培位置‘巨玫瑰’和‘維多利亞’葡萄的產(chǎn)量與可滴定酸含量均呈負(fù)相關(guān)?！廾倒濉咸言谧叩罈U處產(chǎn)量與Vc呈負(fù)相關(guān)；在中桿定植處產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)；在下風(fēng)口處產(chǎn)量與Vc、可溶性固形物、還原性糖含量呈正相關(guān)，說明在提升產(chǎn)量的同時(shí)品質(zhì)指標(biāo)也可以達(dá)到一定程度的提升（表3）。

表3 不同栽培位置‘巨玫瑰’各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of various indexes in different planting locations

表4 不同栽培位置‘維多利亞’各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of various indexes in different planting locations

‘維多利亞’葡萄在走道桿與下風(fēng)口處產(chǎn)量與Vc均呈負(fù)相關(guān)；在中桿定植處產(chǎn)量與Vc、可溶性固形物、還原性呈正相關(guān)，表明中桿處有利于‘維多利亞’產(chǎn)量與品質(zhì)的共同提升（表4）。

3 討論與結(jié)論

光照強(qiáng)度是通過影響光合作用來影響植物生長(zhǎng)。光合作用是綠色植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，決定其產(chǎn)量與品質(zhì)的形成[12]。葉綠素是植物光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)[13]，是植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況的良好指示劑[14]。在一定范圍內(nèi)光照強(qiáng)度和光合作用呈正比，當(dāng)光照強(qiáng)度超過一定值時(shí)，會(huì)對(duì)植物造成強(qiáng)光脅迫，對(duì)植株的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[15]。日光溫室內(nèi)光照分布不均勻，由走道桿到下風(fēng)口呈現(xiàn)倒“U”形規(guī)律，光質(zhì)最強(qiáng)的位置為中桿，即溫棚南北向中間位置，這與龐敏暉等[16]研究結(jié)果一致。果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量受光質(zhì)的影響較大[17-18]。本研究表明，在寧夏中部干旱帶日光溫室內(nèi)，同樣的架式下不同栽培位置的‘巨玫瑰’和‘維多利亞’葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量均有所不同?！S多利亞’葡萄品質(zhì)指標(biāo)在中桿光照最好的定植處達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，‘巨玫瑰’葡萄品質(zhì)指標(biāo)卻在下風(fēng)口光照較弱的定植處表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性?！S多利亞’葡萄研究結(jié)果與倪志婧等[19]一致，‘巨玫瑰’葡萄則體現(xiàn)出一定的差異性，這可能由于不同的葡萄品種對(duì)光強(qiáng)、光質(zhì)度的需求不同，所導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)上的差異。不同栽培位置測(cè)產(chǎn)還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)葡萄品種的產(chǎn)量在走道桿定植處均為最低，且可滴定酸含量最高，其原因可能是走道桿的光照強(qiáng)度較弱、光質(zhì)條件較差所致。因此，為了達(dá)到理想的葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量，還要結(jié)合不同栽培位置的受光情況來確定。根據(jù)日光溫室光質(zhì)分布規(guī)律及特點(diǎn)，可在種植‘維多利亞’走道桿等位置增加補(bǔ)光燈；在種植‘巨玫瑰’中桿處進(jìn)行一定的遮光處理，走道桿處增加補(bǔ)光燈加強(qiáng)光照。實(shí)現(xiàn)日光溫室不同位置葡萄產(chǎn)量增產(chǎn)及品質(zhì)均一性提升。當(dāng)然，日光溫室內(nèi)環(huán)境條件不僅有光照，同時(shí)協(xié)調(diào)適宜的溫度及農(nóng)藝綜合措施也是品質(zhì)提升的必要條件。