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不同砧木对葡萄品种梅鹿辄生长及光合特性的影响

2017-02-15李双岑马文婷王振平

湖北农业科学 2016年20期
关键词:砧穗净光合生长量

李双岑+马文婷+王振平

摘要:为比较不同砧木对葡萄品种梅鹿辄(Vitis vinifera L. cv. Merlot)生长和光合特性的影响,通过在7个砧木品种3309-144、SO4-762、SO4-CL-762、1103P-VCR119、1103P-VCR107、1103P-CFC60-30、1103P-CFC57-34上分别嫁接梅鹿辄,观测不同砧穗组合枝条生长量、光合参数和叶绿素相对含量的动态变化。结果表明,不同砧木对梅鹿辄葡萄长势和光合特性均有不同影响。其中1103P-VCR107嫁接的梅鹿輒净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和叶肉瞬时羧化效率(Pn/Ci)均较高,胞间CO2浓度(Ci)较低,表现出较好的光合能力,其光合效率明显高于其他砧穗组合;同时,叶绿素相对含量和枝条生长量也高于其他砧穗组合。由此认为,1103P-VCR107是气候干旱、土壤盐碱化地区最适合嫁接梅鹿辄的砧木品种。

关键词:葡萄品种梅鹿辄(Vitis vinifera L. cv. Merlot);砧木;光合特性;叶绿素;生长量

中图分类号:S663.1+11 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)20-5262-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.20.024

Abstract: In order to understand the influence of different stocks on grape growth, photosynthetic parameters and chlorophyll content, Vitis vinifera L. cv. Merlot was grafted onto seven stocks, 3309-144, SO4-762, SO4-CL-762, 1103P-VCR119, 1103P-VCR107, 1103P-CFC60-30 and 1103P-CFC57-34, and its performance was investigated. The results showed that stocks had significant influences on the growth, photosynthetic parameters and chlorophyll content of V. vinifera Merlot. The net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs) and instantaneous carboxylation efficiency (Pn/Ci) of V. vinifera Merlot /1103P-VCR107 was higher than the others while the intercellular concentration of carbon dioxide(Ci) was lower, indicating that the photosynthesis productivity behaved better; Moreover, the growth and chlorophyll content were higher than the others. So 1103P-VCR107 was the most suitable stock for V. vinifera Merlot in the area of drought and soil salinization.

Key words: Vitis vinifera L. cv. Merlot; stock; photosynthetic characteristics; chlorophyll; growth

梅鹿辄(Vitis vinifera L. cv. Merlot)原产法国,是目前全球最受欢迎的欧亚种酿酒葡萄品种之一[1]。由于其易种、早熟、酿酒好喝的特性而在中国各葡萄产区得到广泛种植,但因各地的土壤、气候等立地条件不同,造成不同产区果实的质量差异很大。科学家们发现,通过砧木嫁接技术可以提高接穗品种的品质、抗病性和抗逆性[2,3],因为不同的砧穗组合表现差异显著[4-6]。目前,研究较多的是葡萄砧木的抗性和选种,而鲜有报道针对某一特定葡萄品种的砧木选择[7-13],对适宜梅鹿辄的砧木研究则更少。生产中使用的砧穗组合往往存在很大的随意性,直接影响葡萄的栽培效果。为此,笔者针对武威市四季分明、冬寒夏暑、气温日变化和年变化大、降水较少、蒸发量大、土壤盐碱化的特点,以广泛应用的葡萄砧木品种1103P系列等嫁接梅鹿辄,比较不同砧木对梅鹿辄葡萄生长、叶绿素含量及光合特性的影响,分析梅鹿辄在不同砧木上生长量和光合特性的差异表现,以期为梅鹿辄选取最适合的嫁接砧木品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地生态条件

试验地点位于北纬37°26′、东经102°16′,海拔1 339 m;该地年平均气温7~8 ℃,≥10 ℃的年活动积温2 950~3 150 ℃,≥0 ℃的年积温3 300~3 750 ℃,年日照时间2 350~2 550 h,无霜期95~125 d,年降水量150~247 mm,年蒸发量2 000 mm以上。试验地的地势较为平坦,土壤盐碱化严重,土壤pH 8.54,土壤盐分总量在0.535 mg/g。

1.2 材料

参试苗木从意大利VCR公司引进,接穗为梅鹿辄,嫁接砧木有3309-144、SO4-762、SO4-CL-762、1103P-VCR119、1103P-VCR107、1103P-CFC60-30、1103P-CFC57-34,都采用Ω硬枝嫁接法嫁接。

1.3 项目测定

苗木定植时间在2014年6月25日,南北行栽植,株行距1 m×3 m,肥力中等,树体长势均良好。2014年9月12日测定有关项目。

1.3.1 叶片光合速率的测定 在测定日的上午9:00-11:00,采用GFS-3000便捷式光合测定仪于田间测定植株叶片的各项光合生理指标。操作上使用开放气路,设定光照强度为1 200 μmol/(m2·s)、气室内CO2浓度为400 μmol/mol;活体测定梅鹿辄不同砧穗组合接穗叶片的净光合速率[Net photosynthetic rate,Pn;μmol CO2/(m2·s)]、蒸腾速率[Transpiration rate,Tr;mmol H2O/(m2·s)]、胞间CO2浓度(Intercellular CO2 concentration,Ci;μmol CO2/mol)、 气孔导度[Stomatal conductance,Gs;mol H2O/(m2·s)]等光合参数,都重复4次,取平均值。计算叶肉瞬时羧化效率,也就是净光合速率与胞间CO2浓度的比值Pn/Ci[mol/(m2·s)];叶肉瞬时羧化效率越高,说明光合能力越强。

1.3.2 叶绿素含量和生长量测定 在测定叶片的光合速率同时,采用SPAD502叶绿素测定仪测定入选枝蔓的第六片叶的叶绿素相对含量(SPAD值),重复10次;用卷尺测定植株最长2支枝条的长度,重复10次取平均值。

1.4 数据处理

试验所得数据采用Microsoft Office Excel 2003软件处理,并用其制表;在SPSS 16.0软件环境下,运用邓肯氏新复极差检验法(Duncan's new multiple range test,DMRT)进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同砧木对梅鹿辄净光合速率和蒸腾速率的影响

光合作用是植物一切生命活动的基础,净光合速率是衡量光合能力高低的重要指标,其大小直接影响葡萄的生殖生长;不同砧木对梅鹿辄净光合速率、蒸腾速率的影响情况见表1。由表1可知,梅鹿辄不同砧穗组合接穗叶片的净光合速率在7.93~9.08 μmol CO2/(m2·s),并且不同砧穗组合之间的净光合速率存在显著或极显著差异,其中以1103P-VCR107为砧木嫁接的梅鹿辄叶片净光合速率最高,以SO4-CL-762嫁接的梅鹿辄叶片净光合速率最低;光合速率由高到低依次排序的砧穗组合为梅鹿辄/1103P-VCR107、梅鹿辄/1103P-CFC60-30、梅鹿辄/1103P-VCR119、梅鹿辄/1103P-CFC57-34、梅鹿辄/SO4-762、梅鹿辄/3309-144、梅鹿辄/SO4-CL-762。其中净光合速率最高的组合梅鹿辄/1103P-VCR107比最低的组合梅鹿辄/SO4-CL-762高14.50%。植物蒸腾作用的强弱是其水分代谢的重要体现,也是调节植物体内外水分平衡和矿质元素吸收、利用的重要方式,并且可以降低叶片温度[7]。由表1可知,梅鹿辄不同砧穗组合之间接穗叶片的蒸腾速率也存在显著或极显著差异,其中蒸腾速率最高的是以1103P-VCR119为砧木嫁接的梅鹿辄叶片,高达2.63 mmol H2O/(m2·s);以SO4-762為砧木嫁接的梅鹿辄叶片最低,仅为2.21 mmol H2O/(m2·s)。净光合速率最高的梅鹿辄/1103P-VCR107砧穗组合其蒸腾速率也比较高,为2.55 mmol H2O/(m2·s)。不过蒸腾速率较高的梅鹿辄/1103P-CFC57-34砧穗组合其净光合速率却比较低,因此,净光合速率高不一定蒸腾速率也高。

2.2 不同砧木对梅鹿辄胞间CO2浓度和叶肉瞬时羧化效率的影响

不同砧木对梅鹿辄叶片胞间CO2浓度、叶肉瞬时羧化效率的影响情况见表2。由表2可知,梅鹿辄不同砧穗组合之间接穗叶片的胞间CO2浓度存在显著或极显著差异,净光合速率最高的砧穗组合梅鹿辄/1103P-VCR107其叶片胞间CO2浓度反而较低,仅为281.54 μmol CO2/mol;净光合速率较低的梅鹿辄/SO4-762其叶片胞间CO2浓度反而最高,达到了313.29 μmol CO2/mol。不同砧穗组合接穗叶片的叶肉瞬时羧化效率差异显著或极显著,以砧穗组合梅鹿辄/1103P-VCR107的叶肉瞬时羧化效率最高,达到了32.29 mol/(m2·s),比最低的砧穗组合梅鹿辄/3309-144高16.78%。梅鹿辄不同砧穗组合接穗叶片的叶肉瞬时羧化效率从大到小排序依次为梅鹿辄/1103P-VCR107、梅鹿辄/1103P-VCR119、梅鹿辄/1103P-CFC60-30、梅鹿辄1103P-CFC57-34、梅鹿辄/SO4-762、梅鹿辄/SO4-CL-762、梅鹿辄/3309-144。这个结果说明砧穗组合梅鹿辄/1103P-VCR107的光合能力很强。

2.3 不同砧木对梅鹿辄气孔导度的影响

不同砧木对梅鹿辄叶片气孔导度的影响情况见表3。由表3可知,梅鹿辄不同砧穗组合之间接穗叶片的气孔导度存在显著或极显著差异,以砧穗组合梅鹿辄/1103P-CFC60-30的气孔导度最高,达173.23 mol H2O/(m2·s),远高于气孔导度最低的梅鹿辄/SO4-CL-762砧穗组合,后者的气孔导度仅为152.19 mol H2O/(m2·s)。梅鹿辄不同砧穗组合的气孔导度从大到小排序依次为梅鹿辄/1103P-CFC60-30、梅鹿辄/1103P-VCR107、梅鹿辄/1103P-VCR119、梅鹿辄/SO4-762、梅鹿辄/1103P-CFC57-34、梅鹿辄/3309-144、梅鹿辄/SO4-CL-762。

2.4 不同砧木对梅鹿辄枝条长度和叶绿素相对含量的影响

叶绿素是一类与光合作用紧密联系的重要色素,其含量高低直接影响植物对光能的捕获和积累[14],因而叶绿素的含量直接反映了植物光合作用的能力。叶绿素含量越高,营养储备越多,则越有利于葡萄的生长;不同砧木对梅鹿辄叶片叶绿素相对含量和植株生长量的影响情况见表4。由表4可知,梅鹿辄不同砧穗组合之间接穗的叶绿素相对含量存在显著或极显著差异,其中叶绿素相对含量最高的砧穗组合是梅鹿辄/1103P-VCR107,叶绿素相对含量达38.46(SPAD值);其次是梅鹿辄/11103P-CFC57-34、梅鹿辄/11103P-CFC60-30砧穗组合,叶绿素相对含量分别为36.23、36.19(SPAD值);以梅鹿辄/SO4-CL-762砧穗组合的叶绿素相对含量最低,仅为30.97(SPAD值)。说明砧木1103P-VCR107嫁接的梅鹿辄其光合作用能力较好。接穗新梢的长度是衡量植株生长量的标准之一,由表4可知,梅鹿辄/1103P-VCR107砧穗组合的枝条最长,达到0.51 m,比最短的砧穗组合梅鹿辄/SO4-762枝条(0.39 m)长30.77%,差异极显著。枝条生长量居中的砧穗组合是梅鹿辄/1103P-VCR119、梅鹿辄/1103P-CFC60-30、梅鹿辄/1103P-CFC57-34,说明砧木可以影响葡萄接穗的长势,如砧木1103P-VCR107促进了梅鹿辄的生长,使其生长势更旺盛。

3 小结与讨论

葡萄嫁接技术的应用挽救了世界上主要的葡萄产区,葡萄砧木也随之在葡萄栽培领域占据了重要地位[15]。科学家们发现,不同的砧木品种对生态逆境的适应性及对葡萄的生长势、成熟期、产量和果实品质都有着显著影响[16]。现在葡萄生产上,砧木的应用除了要满足抗根瘤蚜外,同时还要适应当地的生态环境,如在气候干旱、土地贫瘠的地区宜选用生长势较强的砧木品种;相反,在水分充裕、土地肥沃的地区宜选用生长势较弱的砧木品种,以抑制营养生长过剩的出现[17]。

已有研究表明,在土地、气候条件相似的情况下,不同砧木对树体生长势的影响显著不同,这主要是由砧木的遗传特性决定的[18]。1103P系列砧木具有生长旺盛的特点,用于嫁接葡萄可以增强树势[19]。试验中砧穗组合梅鹿辄/1103P-VCR107的净光合速率、叶绿素相对含量和叶肉瞬时羧化效率均最高,梅鹿辄的枝条长度明显长于其他砧穗组合,说明1103P-VCR107砧木属于增强接穗生长势类型。个中原因在于1103P-VCR107是一种具有深穿土壤能力的砧木,其能够高效吸收所需的矿质元素和水分,因此促进了接穗梅鹿辄的生长。Ollat等[12]的研究也表明,砧木不但可以改变枝条的生长速率,也影响接穗树体的单叶面积、生长量及叶绿素含量。砧穗组合梅鹿辄/1103P-CFC57-34、梅鹿辄/1103P-VCR119和梅鹿辄/1103P-CFC60-30枝条生长量仅次于梅鹿辄/1103P-VCR107;而砧穗组合梅鹿辄/3309-144、梅鹿辄/SO4-CL-762、梅鹿辄/SO4-762的枝条生长量明显偏低,与原培育地表现不同,究其原因,可能是因为3309-144适宜生长在含水量高、土层深厚的土壤中,不适应武威市的干旱气候和盐碱土壤环境所致;而SO4-762和SO4-CL-762适宜生长在潮湿的黏土里,自身抗旱及抗盐碱能力比较弱,所以在武威市枝条生长量变弱。

试验表明,同一接穗品种虽然遗传特性相同,但不同砧木嫁接后,接穗的叶片净光合速率差异显著或极显著,说明砧木的应用可能影响了植物体内CO2的传导与固定体系以及光合酶体系运转。从分子水平角度分析来看,砧木是通过影响基因的表达来影响光合速率的;有研究[19]对胞间CO2浓度与净光合速率进行相关性分析,结果两者呈负相关,这种负相关说明净光合速率导致胞间CO2浓度降低;相反,不能得出胞间CO2浓度越低,净光合速率就越高的结论。而气孔导度与净光合速率呈显著正相关[19],相关系数为0.879(P<0.05);这是因为气孔导度的高低直接影响气体交换的能力,气孔导度越高,获取CO2的速度就越快,光合速率也就越高。综合分析认为,砧木1103P-VCR107嫁接的梅鹿辄,其叶片净光合速率、气孔导度和叶肉瞬时羧化效率都较高,胞间CO2浓度较低,表现出了较好的光合能力,其光合效率明显高于其他砧穗组合,说明1103P-VCR107砧木对武威市的干旱天气、盐碱土壤环境适应性良好,可明显促进梅鹿辄叶片的光合作用,对其生长具有促进功效。总体认为,不同砧木嫁接的梅鹿辄其综合表现由好到差的排序依次为梅鹿辄/1103P-VCR107、梅鹿辄/1103P-VCR119、梅鹿辄/1103P-CFC60-30、梅鹿辄/1103P-CFC57-34、梅鹿辄/SO4-762、梅鹿辄/SO4-CL-762、梅鹿辄/3309-144。

试验结果表明,在土壤盐碱化、气候干旱的地区,1103P-VCR107是最适宜嫁接梅鹿辄的砧木品种。不同砧穗组合的接穗叶片净光合速率、枝条生长量和叶绿素相对含量均存在显著或极显著差异,生产中應根据产区特点和葡萄本身特性选择适宜的砧木品种[20]。不过试验中未观察梅鹿辄果实的品质,不同砧木对梅鹿辄果实品质的影响有待下一步试验比较。

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