赵 阳 ，刘怀锋 ，赵庆祥 ，郑小能 ，牛 媛 ，马富裕 *

（1.石河子大学农学院，新疆 石河子 832003；2.石河子总场果品公司）

新疆是我国重要的葡萄栽培产区，也是全国推广设施葡萄促早栽培模式的重要地区[1]。目前，新疆设施葡萄种植中，完全凭借露地葡萄栽培的经验进行灌溉，水分管理不科学，造成了很大的经济损失，急需建立适宜设施葡萄的灌溉制度；此外，在葡萄生产中为了追求产量的最大化，忽视果品品质问题日渐严重，而水分是葡萄品质形成中的一个重要影响因子，确定科学的灌溉制度不仅会在一定程度上提高设施葡萄的品质，对于产量的形成也会有积极的促进作用。

设施对环境的可控性较高，光照强度、温度、水分、肥料及湿度是其主要的调控因素，水分管理也是设施栽培中的重要内容。水分是葡萄生产中最基础的环境因子，水分的亏缺与过量都会对葡萄的生产造成较大的影响。水分对葡萄生长的影响是非常广泛的，不仅表现在物质积累的生长发育阶段，同时对葡萄光合特性、呼吸作用等具体的生理生化指标有着深远的影响[2]。水分管理对作物的营养吸收、肥料利用率、光合作用以及设施环境湿度调节都起着非常重要的作用。进行设施葡萄水分调控效应的研究是葡萄设施化种植中的一个重要环节，对于设施促早模式下葡萄栽培管理以及设施葡萄产业发展具有十分重要的作用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年3～10月在新疆石河子总场绿源果业有限公司现代农业发展中心进行。基地位于新疆天山北坡中段，准噶尔盆地南缘，玛纳斯河西岸，军垦新城石河子市北郊，距市中心约25 km，地理坐标位于东经 85°59'～ 86°10'， 北纬 44°25'～ 44°27'， 海拔400 m，属典型的温带大陆性气候，冬季漫长严寒，夏季干旱炎热，气温年较差大，无霜期为168～171 d，≥0℃的活动积温为4 023～4 118℃。一年中最高气温为7月，最低气温为1月，年平均气温在-17.8～-15.2℃。年降水量为125.0～207.7 mm。试验基地设施大棚为坐北朝南、东西走向的日光温室，棚内土壤质地为壤土，土壤容重1.47 g/cm3。。

1.2 试验设计

供试材料为6年生火焰无核葡萄（Flame Seedless），别名弗雷无核、红光无核、红珍珠。试验小区面积91 m3，南北行向，起垄栽培，株行距1 m×3 m，采用V型架厂字形（架长6.0 m，架高1.2 m）。灌溉方式为滴灌，采用一行两管，即2根滴管带灌溉1行葡萄，滴管带距根基10 cm，双管间距20 cm。毛管直径16 mm，滴头间距40 cm，滴头流量2.6 L/h。

水分调控设定：根据葡萄物候期及其需水规律，处理时期定为花后20 d开始至成熟期结束。灌水量设定：根据当地往年滴灌试验经验，试验设高水W1（1 800 m3/hm2）、中水 W2 （900 m3/hm2）和低水 W3（450 m3/hm2）3个不同的灌溉定额处理，处理方法是：控制灌水，在果实膨大期及果实转色期进行灌溉，每次灌量占灌溉定额的一半。试验采用随机区组设计，重复3次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 设施葡萄成熟期土壤含水率的测定

采用PR2土壤剖面水分速测仪 （Delta-T，英国）测定成熟期设施葡萄0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～60 cm和60～100 cm处土壤体积含水率，试验小区每行埋设水分测定管4根，在距植株每隔25 cm垂直于定植行埋设1根。

1.3.2 设施葡萄成熟期叶片水势的测定

试验小区内，每个处理的每行中选取长势一致的葡萄植株1株，采用SKPM 1400便携式植物压力室水势仪对葡萄结果枝基部向上第5支叶片进行成熟期葡萄叶片水势的测定，于黎明前06：00开始测定，每2 h测定1次。

1.3.3 设施葡萄成熟期光合指标的测定

在每个处理每行中间选取生长一致的葡萄植株1株，并选取倒数第3个结果枝标记，以作标记的结果枝自基部起第5叶作为测定部位，并保证该叶片处于自然光照条件下。采用美国PP System公司的CIRAS-2便携式光合仪于葡萄成熟期测定净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率，采用开放式气路，设定光照强度为1 350 mol/m2/s，从10：00到18：00结束，每隔2 h测定1次。

1.3.4 设施葡萄成熟期叶片水分利用效率的测定

叶片水分利用效率（WUE）用美国PP System公司的CIRAS-2便携式光合仪测得的光合速率与蒸腾速率的比值反映。表示为WUE=Pn/Tr（Pn为叶片的净光合速率，Tr为蒸腾速率）。

1.3.5 设施葡萄成熟期叶片生理指标特征测定

成熟期对葡萄叶片中丙二醛（MDA）含量及抗氧化酶系统中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的酶活性进行测定，其中：丙二醛含量的测定采用TCA-TBA法，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑光化还原法，过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法，葡萄叶片中过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法。

1.3.6 设施葡萄成熟期葡萄主要品质指标的测定

在葡萄成熟后，各处理选择6株代表性植株，每株选取一串果穗，用精度0.01的天平称量单穗重，然后根据单穗重和小区面积换算最终产量；随机选取果穗上、中、下部共10颗果粒用于测定以下指标：果实硬度用GY-1型果实硬度计测定，单粒重用精度0.01的天平测定，果实纵横径用游标卡尺测定，可溶性固形物用WY1手持折光仪测定，取其平均值。

1.4 数据处理

用Excel 2003、SigmaPlot 12.5和SPSS 11.5软件进行数据统计、图表绘制及相关性分析。

2 结果分析

2.1 不同灌量下葡萄成熟期土壤体积含水率

由图1左可见，3个水分处理下，设施环境内土壤体积含水率随土层深度增加土壤体积含水率升高；1 m深土壤体积含水率均值大小依次是W2＞W3＞W1。0～10 cm表土层，土壤体积含水率与灌水量成正比；20～40 cm土层，处理W3土壤体积含水率高于W1和W2，可能与该阶段耗水量有关；40～100 cm深层储水层由于前期处理W2耗水量较少，土壤体积含水率W2＞W1＞W3。

2.2 不同灌量下成熟期葡萄叶水势日变化

由图1右可见，3个水分调控处理下的葡萄叶片水势值呈现清晨和傍晚的数值较大，而中午数值较小的特征，叶水势日变化趋势大致为U型曲线，极小值出现在14：00左右，在16：00出现叶水势曲线拐点。各处理早晨由于外界环境相对稳定，叶水势变化较小，随着时间的推移，叶水势受外界环境因素和气孔导度影响逐渐增大，叶水势变化趋势较大，其中W1处理变化趋势最大，在蒸腾速率和气孔导度最高的12：00，W1处理叶水势达到极小值且明显低于处理W2与W3；高水处理叶水势受气孔导度和外界因素影响最大，葡萄叶水势受气孔导度与叶片蒸腾速率的影响较大，在气孔导度、蒸腾速率较高时，叶水势较低，而在蒸腾速率较低时，叶水势处于相对较高水平。3个处理黎明06：00至08：00的叶水势值相对稳定，受其它因素影响较小，所以黎明叶水势能较好地表达植株叶片的水分状况。

2.3 不同灌量下成熟期葡萄光合特征日变化

不同水分处理葡萄成熟期叶片光合参数日变化差异较大（图2）。总体来看，净光合速率、气孔导度与蒸腾速率W1、W2处理的变化较大，W3处理的变化较小，相对稳定；胞间二氧化碳浓度先降后升，3个处理变化一致。说明灌水对光合作用的影响主要在净光合速率、气孔导度和蒸腾速率3个参数上。其中：单叶净光合速率（Pn）处理W1与W2明显高于W3，说明增加灌量可以提高净光合速率；净光合速率日变化趋势，W1与W3呈现增大减小再增大的趋势，净光合速率为双峰曲线，而W2处理则是先增加后减小，说明不同灌量及水分状况对净光合速率日变化趋势有一定影响。W1、W2处理气孔导度（Gs）与蒸腾速率（Tr）明显高于W3处理，且日变化波动较大，说明低水处理气孔导度较小并且对环境变化不敏感。上午设施内光照强度较弱，葡萄叶片净光合速率相对较低并且处理间相差较大。随着光照强度的增加，气孔导度、蒸腾速率增加，净光合速率逐渐增大，在12：00左右达到峰值。随着叶片的含水量降低，叶片部分气孔开始关闭和细胞间隙CO2浓度（Ci）持续降低， 在 12：00 到 14：00 净光合速率有明显的下降趋势，14：00到16：00外界环境变化较小，气孔导度与蒸腾速率相对稳定，光合速率维持在一个较低值，葡萄叶片光合作用出现午休现象，16：00到18：00 W1与W3处理光合速率有所回升。

图1 葡萄成熟期0~100 cm土壤体积含水率与叶水势日变化对比（7月21日，灌水后22 d）

图2 葡萄成熟期3个水分处理下叶片光合指标特征日变化（7月21日，灌水后22 d）

2.4 不同灌量下成熟期葡萄水分利用率日变化

由图3可知，各水分处理下，成熟期葡萄叶片水分利用率特征与叶片水势特征基本相同，均表现为清晨和傍晚较高，并且变化趋势大致相同。水分利用率随着叶片水势减小呈降低趋势，拐点都出现在16：00。WUE 上午总体较高，10：00 为最大值。12：00时，随着气温升高，气孔导度提升，光合速率有所增加，但叶片蒸腾速率的大幅提升，导致WUE大幅下降，当葡萄叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率达到峰值，W2处理水分WUE为当日最低值。随后W1与W3处理WUE呈下降趋势，而W2处理WUE出现短暂的回升后又开始下降，各处理到16：00以后均有明显的回升。各处理WUE日均值较为接近，由大到小依次为W1＞W2＞W3。

图3 成熟期3个水分处理下葡萄水分利用率日变化（7月21日，灌水后22 d）

2.5 不同灌量下成熟期葡萄生理生化特征

表1 设施葡萄成熟期3个水分处理下葡萄叶片生理指标

丙二醛（MDA）通常是用作反应葡萄在逆境生存情况下植株受环境因子损伤程度的重要指标。逆境胁迫下葡萄细胞正常代谢被破坏，自由基和活性氧含量上升与细胞膜磷脂反应产生丙二醛（MDA），其含量可以准确的反映葡萄细胞氧化脱脂损伤的程度。从表1可以看出，葡萄成熟期叶片丙二醛含量随着灌水量的减少，丙二醛含量逐渐增加，W3与W1、W2处理间呈显著性差异。W3处理即低水处理丙二醛含量最高，达到29 μmol/g FW，说明W3处理灌量下葡萄植株水分条件较差，葡萄植株受水分亏缺影响较大。

当葡萄植株受到逆境胁迫影响时，过氧化物酶（POD）是植株最早被激发的保护性酶，其活性迅速增强。POD活性随着灌水量的减少，先增加后减少。其中，W2处理活性最强，说明W2处理灌水前可能受到一定的水分胁迫，而W3处理最低，只有138 μ/g，说明该处理灌水量较小，植株对水分胁迫抵抗性较弱。设施葡萄各处理之间POD酶活性没有显著性的差异。

超氧化物歧化酶（SOD）是葡萄抗氧化酶系统中最重要的一种酶，能够清除葡萄逆境下产生的自由基，在维持葡萄细胞正常代谢和保护葡萄细胞上具有十分重要的功能，SOD可以把葡萄体内的自由基转化成H2O2和O2，从而达到保护葡萄细胞膜的功能，使葡萄植株在一定程度上忍受和减轻逆境胁迫对植株的损伤。从表2可以看出，随着灌水量的减少，葡萄叶片SOD活性逐渐增强，W1与W2、W3处理间差异显著。W2与W3处理灌水量较少，生育期内可能受到水分亏缺的影响，所以SOD具有较高的活性。

过氧化氢酶（CAT）的作用是把过氧化氢转化成水和氧气，从而把逆境胁迫产生的毒害物质完全从葡萄植株体内清除。随着灌水量的减小，CAT活性逐渐降低，但各处理间差异不显著。CAT含量与灌水量呈正比，可能与植株代谢强度有关，高水处理的W1其生育期代谢强度较低水处理W3高，所以代谢过程中积累的过氧化氢含量较高，导致其CAT活性较高；也可能是W1处理生育期耗水量大，其土壤含水率低，而生育期内W1处理遭受过一定的水分胁迫，导致其CAT活性较高。

表2 不同灌水处理下设施葡萄果实性状及品质

2.6 不同灌量下成熟期葡萄果实性状及品质

水分对葡萄品质的形成有重要的影响，由表2可知，随着灌水量的减少，葡萄可溶性固形物、硬度和Vc含量均呈上升趋势，说明水分亏缺可以提高葡萄的品质，但不同灌水量下葡萄硬度、Vc含量均无显著性差异。在可溶性固形物方面，W1处理显著低于W2和W3处理，只有20.34%。可滴定酸随灌水量减小而减小，各处理间差异不显著，说明水分亏缺可以减少酸度。W2处理果实的可溶性糖含量和糖酸比略高于其他2个处理，但差异不显著。W3处理的果实可溶性固形物含量、硬度、Vc含量均高于其他2个处理，其灌水量显著低于其他2个处理。红色葡萄颜色系数的能更好的体现果实外观色泽，红色葡萄系数＜2为黄绿，2＜红色葡萄系数＜4为粉红，4＜红色葡萄系数＜5为红色，5＜红色葡萄系数＜6为深红色，6＜红色葡萄系数为蓝黑色。从表2可知，W1处理果实外观色泽为红色，W2与W3处理为深红色，方差分析后，W1与W2、W3处理差异显著。说明减少灌水可以更好地促进葡萄着色，W2处理红色葡萄系数达到5.26，处理间W2着色情况最优。

3 结论与讨论

葡萄成熟期3个处理含水率较为相近，W2＞W1＞W3，黎明前的叶水势W1与W2较为接近，各处理叶片水势大小依次为W1＞W2＞W3，叶水势与0～10 cm土壤含水率成正比，深层土壤受根系吸收影响，土壤含水率受根系吸收及土壤水分转移变化影响较大。不同处理叶水势与光合作用相关性有所不同，W3处理叶水势较小，水分利用率低，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率日变化相对平稳，W1与W2处理的叶水势较高，水分利用率高，蒸腾速率、气孔导度、净光合速率较高且变化较大。在二氧化碳浓度较为相同情况下，叶片含水量对叶片的光合指标、利用率影响较大。

在露地栽培条件下，葡萄的Pn日变化规律为典型的双峰型曲线，但在设施栽培条件下关于葡萄的Pn日变化规律的报道并不尽一致[3]。本试验不同灌量间葡萄净光合速率日变化趋势有所不同，W2处理净光合速率为单峰曲线，W1与W3处理在16：有所回升，说明不同调亏灌量对净光速率日变化曲线有一定影响；各处理间净光合速率差异显著，但净光合速率峰值出现时间点相同。植株净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）日变化趋势基本一致，呈正相关；胞间二氧化碳浓度先降后升[4-5]。本试验与前人研究结果一致。

成熟期葡萄叶片丙二醛含量及抗氧化酶活性的检测结果显示，灌量少的W3处理葡萄叶片丙二醛含量显著高于其余处理，说明该处理下葡萄生长的水分状况较差。抗氧化酶系统中SOD酶活性较高，并且活性与受胁迫程度有很大关系，而CAT酶活性W1＞W2＞W3，POD 活性W2＞W1＞W3，这可能与W1与W2处理生育期受到一定水分胁迫有关，W1处理土壤含水率较低，可能是灌水前期受到水分亏缺的影响，CAT酶活性较高可能与膨大期W2处理受到水分胁迫影响有关。丙二醛含量与超氧化物歧化酶活性能较好反应植物受水分胁迫影响，这与前人[6-7]研究结果相同，而过氧化氢酶活性随水分胁迫加重活性降低的研究结果与与石永红[8]研究结果相同，葡萄过氧化物酶活性与灌水量关系较为复杂。

葡萄果实品质与灌水量之间关系密切，适度的水分园林亏缺有利于提高葡萄的品质。本研究表明，随着灌水量的减少，葡萄可溶性固形物、Vc含量与硬度均有所提高，可滴定酸减少，可溶性固形物W1与W2、W3处理差异显著。说明减少灌水量可以提高葡萄可溶性固形物和Vc的含量，减轻葡萄的酸度，还能增强葡萄的硬度，从而便于葡萄的储藏与运输。葡萄的可溶性糖和糖酸比随着灌水量的减少先增加后减少，葡萄糖酸比是鲜食葡萄重要的品质，而较高的含糖量是新疆葡萄的特色品质。本试验W3处理的葡萄果实内在品质优于其他2个处理，但耗水强度持续降低，说明该处理灌水量不能满足葡萄正常生长所需的耗水量，持续控水会对植株产生不良影响。

[1]刘凤之.中国葡萄栽培现状与发展趋势[J].落叶果树，2017，49（1）：1-4.

[2]李洪艳.土壤水分对葡萄植株生长发育的影响[D].上海交通大学，2009.

[3]王青风，郁松林，杨双双，等.设施葡萄不同叶幕类型对果实发育及品质的影响[J].新疆农垦科技，2013（6）：14-17.

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[5]房玉林，惠竹梅，陈洁，等.水分胁迫对葡萄光合特性的影响[J].干旱地区农业研究，2006，24（2）：135-138.

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[8]石永红，万里强，刘建宁，等.干旱胁迫对6个坪用多年生黑麦草品种抗旱性的影响[J].草地学报，2009，17（1）：52-57.