刘洪波，白云岗，张江辉，丁 平

(新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049)

0 引 言

【研究意义】新疆吐哈盆地年平均降水量仅16.5 mm，而年平均蒸发能力高达3 300 mm，属极端干旱区。在葡萄产量形成的关键物候阶段果粒膨大期，即6至7月间，最高温度达到45℃以上，极端干旱气候环境对葡萄产量造成极大的影响。采用微喷灌溉技术，分析喷水条件下葡萄SPAD与叶绿素的相互关系，确定合理的微喷灌溉技术，为葡萄优质高产和制定合理的灌溉制度提供数据支撑。【前人研究进展】诸多学者对该高效节水增产技术进行了颇多研究[1-2]，随着灌水技术的不断发展，微喷灌水技术和作物之间关系的研究越来越多[3-4]。与传统沟灌相比，喷灌和滴灌能有效控制每次灌水定额，提高水分利用效率和产量，成为当前节水灌溉的重要灌水技术之一[5-6]。针对叶绿素含量的测定方法[7-8]，在蔬菜[9]、粮食作物[10]、经济作物[11]、果树[12]等进行研究，研究认为通过SAPD值建立的方程式就可计算出叶绿素的含量，不仅简便易行，且可保留植株完整性，不损害叶片。如王瑞[13]、李田[14]、宋廷宇等[15]利用便携式叶绿素仪与分光光度法分别对油茶、板栗和菜心的叶片叶绿素含量进行了测定，得到了SAPD值与叶绿素含量的回归方程。【本研究切入点】关于作物叶片SPAD值与叶绿素含量影响的研究已有较多报道，但有关极端干旱区葡萄叶片叶绿素含量的报道较少，且在葡萄上以喷施叶面肥对叶片叶绿素的影响研究较多[16-18]。对微喷条件下不同喷水时长处理叶片SPAD值和叶绿素含量的监测，研究喷水方式对葡萄品质与产量的影响。【拟解决的关键问题】在滴灌基础上设置不同的喷水方式，分析不同喷水方式对葡萄SPAD值和叶绿素含量及产量品质的影响，以及SPAD值和叶绿素含量间的相互关系，确定合理的喷水方式，为制定高效节水技术和葡萄优质生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地点位于新疆葡萄瓜果研究所中心试验基地，地理坐标N2.91°，E90.30°,海拔419 m。年降雨量25.3 mm，年蒸发量2 751 mm，≥10℃以上积温为4 522.6～5 548.9℃ ,全年日照时数2 900～3 100 h ,平均日较差为14.3～15.9℃,最大可达17～26.6℃ ,无霜期长为192～224 d。土壤质地主要为砾石沙壤土。葡萄品种为无核白，1981年定植，树龄28 a，大沟定植，东西走向，沟长54 m，沟宽1.0～1.2 m，沟深0.5 m左右；株距约1.2～1.5 m，行距3.5 m；栽培方式为小棚架栽培，棚架前端高1.5 m，后端高0.8 m。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2017年进行，共设3个微喷弥雾时长调控处理，各微喷灌水技术处理均是在常规滴灌的基础上通过与微喷叠加，组成微喷弥雾调控灌水技术处理。3个处理分别为架上喷水1 h(WP1)、架下喷水1 h(WP2)和地上喷水1 h(WP3)，对照处理(CK)采用常规滴灌，不喷水，共计4个处理，每个处理重复2次，每个试验小区面积约0.03 hm2。微喷弥雾灌溉装置采用喷射直径200 cm、流量40 L/h，喷头间距2 m，架下和地上的喷头高度为离地面50 cm，架上喷头的高度离棚架中心位置50 cm。微喷在葡萄果实膨大初期(每年6月4日～7月4日)15:00～17:00开启，各处理灌溉定额均为9 150 m3/hm2。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 叶绿素

采用日本Minolta公司生产的美能达牌SPAD-502叶绿素仪进行测定，测定时，每处理选取3株长势一致的葡萄蔓，在每个蔓按上、中、下不同部位选取1个枝条，在每个枝条上按上、中、下不同部分选取3片长势均一的叶片，共27片叶子，并将所有叶片做上标记，每次测定同一片叶子。用叶绿素仪测定叶片读数，在叶缘和叶脉中间部位测定，同时注意避开叶脉和有损伤的叶片。同时，在相应测定部位上用自制打孔器进行取材，及时将打孔圆片进行冷藏，测定叶绿素，测定值即为SPAD值。

采用丙酮法测定叶绿素含量。先将葡萄叶片磨碎，再用80%的丙酮溶液提取，过滤定容，最后用由日本岛津公司的UV-2550紫外可见分光光度计测定。叶绿素计算公式如下：

Ca(mg/g)=(12.72D663-2.59D645)V/(W1 000).

Cb(mg/g)=(22.88D645-4.68D663)V/(W1 000).

Ct(mg/g)=(8.02D663+20.29D645)V/(W1 000).

式中：Ca—叶绿素a的含量，mg/g；Cb—叶绿素b的含量，mg/g；Ct—叶绿素的总量(鲜重)，mg/g；D645和D663 —在663 nm 和645 nm 波长下的光密度，V—定容体积，mL；W—称样量，g。

1.2.2.2 产量

统计每个处理的葡萄总串数，在每个处理随机摘取18串有代表性葡萄，所摘葡萄尽量能够反映整个处理葡萄的生长状况，并对每串葡萄进行称重，根据各处理实际面积及果树形态等换算成667 m2产量。

1.2.2.3 品质

鲜果硬度采用GY-4型水果硬度计测定；果柄拉力采用数显式推拉力计测定；可溶性固形物质量分数采用手持式折光仪测定；总酸质量分数采用NaOH滴定法测定，以酒石酸计；维生素采用钼蓝比色法测定；固酸比为可溶性固形物质量分数与总酸质量分数的比值；采用福林-肖卡法测定总酚，结果用没食子酸表示；单宁采用福林-丹尼斯法测定。

2 结果与分析

2.1 不同喷水方式下葡萄叶绿素变化特征

研究表明,在早上08：00到12：00时各处理的叶绿素变化较大，从12：00之后到20：00变化相对减小，各处理的日变化值在40.1～45.6 SPAD，且均呈先减小后增大的变化趋势，到晚20：00取得日变化中的最大值，在各处理中，WP1的SPAD值日平均值最高，为44.3 SPAD，其次是WP2和WP3，分别为43.5 SPAD和42.9 SPAD，CK处理最低，为41.2 SPAD。1 d中SPAD值变化最大的是WP3处理，为2.8 SPAD，其余各处理日变化差值在2.4～2.6 SPAD。图1

图1 不同处理下葡萄叶绿素日变化
Fig.1 Daily changes of chlorophyll in different treatments

研究表明,不同处理间葡萄叶绿素表现出一定的规律，但变化范围较大，在整个监测期内，CK处理的SPAD值最大，WP3次之，其次是WP1处理，而WP2处理最低。图2

图2 不同处理下葡萄叶绿素连日变化
Fig.2 Continuous change of grape chlorophyll under different treatments

2.2 叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性

研究表明,同一叶片间SPAD 值与叶绿素a、叶绿素b 以及总叶绿素含量间均存在极显著相关关系，相关系数在0.90～0.97，均呈极显著相关关系，可以利用SPAD 值作为间接指标来反映葡萄叶片的叶绿素含量情况。表1

研究表明,葡萄叶片叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素含量与SPAD值间呈线性变化规律，均达到极显著水平，且叶绿素含量随SPAD值的增加而增加。方程中的系数为SPAD值随叶绿素含量变化的速率，其中，总叶绿素含量随SPAD值的变化速率最大，其次为叶绿素a，叶绿素b的变化速率最小。表2

表1 叶片SPAD值与叶绿素含量相关性Table 1 Correlation analysis between leaf SPAD and chlorophyll content

注：*P<0.05，**P<0.01

表2 叶片SPAD值与叶绿素含量回归方程Table 2 Regression equation of leaf SPAD value and chlorophyll content

研究表明,葡萄不同处理叶片的叶绿素含量与SPAD值在一定范围内波动，SPAD 值为38.7～40.6，叶绿素a含量为1.75～1.88 mg/g，叶绿素b含量为0.72～0.82 mg/g，总叶绿素含量为2.47～2.70 mg/g。各处理中，CK处理的各项指标值均最高，而WP2处理最低。表3

表3 叶片SPAD值与叶绿素含量的实测值与预测值Table 3 Measured values and predicted values of leaf SPAD and chlorophyll content

研究表明,葡萄不同处理下叶片叶绿素a含量、b含量与总叶绿素含量的实测值与预测值的统计检验P值分别为0.064、0.093和0.057，均大于0.05，葡萄叶片叶绿素a、b含量与总叶绿素含量的实测值与预测值差异不显著，可以通过SPAD值的回归方程求得叶绿素a含量、b含量与总叶绿素含量。表4

表4 不同处理下叶片叶绿素实测值与预测值方差Table 4 Analysis of variance between measured and predicted chlorophyll values under different treatments

2.3 不同喷水方式对葡萄品质与产量的影响

研究表明,在葡萄果粒品质指标中，CK处理仅在固酸比上最大，而在其它各指标上均较低，且在VC含量、多酚含量和单宁含量上均低于各喷水方式处理。弥雾微喷处理在多项指标上均优于对照处理，虽没有均一的变化规律，弥雾调控能提高葡萄品质。表5

表5 不同处理下葡萄果粒品质指标对比Table 5 Comparison of quality indexes of grape fruit grain under different treatments

研究表明,各处理葡萄产量中，WP3最大，其后是WP1和CK处理，WP2处理的产量最低。WP1、WP2、WP3和CK处理的产量分别为13 697.8、12 681.1、15 378.3和12 809.2 kg/hm2。各处理与对照处理相比，最高增产20.0%，微喷平均产量为13 919.1 kg/hm2，比对照处理高8.6%。通过弥雾调控技术，能够改变棚架下小环境气候，改善了葡萄生长环境，对葡萄增产起到了一定的作用。图3

图3 不同处理下葡萄产量对比
Fig.3 Comparison of grape yield under different treatments

3 讨 论

微喷灌是在喷灌与滴灌技术基础上开发出的新兴高效节水灌溉技术，通过压力管道将灌溉水均匀喷洒到作物生长区域，以实现灌水节水的目的[19]，由于微喷灌结合了喷灌与滴灌的优势，不仅实现了精量灌溉，还便于实现水肥一体化，从而形成灌溉、施肥与施药的集成化新灌溉模式[20]，如王凯[20]对大田水肥一体化微喷灌溉系统的设计显示，当风速为2.05 m/s时，80 m长的微喷带在13 m处喷洒的均匀系数达到90%，喷洒均匀性非常好。同时，采用微喷灌溉具有显著的节水增产作用，如白云岗[21]在吐鲁番地区的粘壤土区采用9 150 m3/hm2的灌溉定额，比当地传统地面灌(11 250 m3/hm2)节水18.7%，但最高产量比滴灌处理高出30.9%。伍国红[22]同样在吐鲁番地区做了相关研究，由于土壤质地为烁石地，因此,采用微喷灌溉定额为11 790 m3/hm2，相比当地沟灌节水34.11%，最高增产15.24%。在已有研究成果的基础上选取灌溉定额9 150 m3/hm2，当地沟灌定额为14 400 m3/hm2，节水36.4%，3个喷水方式处理WP1、WP2、WP3的实测产量分别为13 697.8、12 681.1和15 378.33 kg/hm2，分别比对照高出6.9%、-1.0、20.1，其中WP2为架下微喷，与白云岗的研究成果相反，这是由于架下微喷试验区葡萄树体相对较差，枝蔓比较蔬松，导致最终结果偏低，该试验区已在今年(2018年)进行了更换，以便获得更为准确有效的试验数据。同时，果树每年受气候、管理等因素影响，来年的产量差距较大，对葡萄喷水方式的试验研究需做多年的系统研究，才能得到稳定合理的高效灌水技术模式。采用微喷调控技术，改善了作物生长的小环境，对作物生理生长产生了影响，而叶绿素是绿色植物进行光合作用所必需的物质基础，也是研究植物生理生长和营养状况的重要指标，在极端干旱的吐哈地区，由于光热资源十分丰富，光照时间长等特点，使该地区成为著名的葡萄生产区，而采用不同的喷水方式后，对葡萄棚架上方和下方的小区域产生了影响，影响了葡萄的生理生长，因此,研究不同喷水方式下葡萄叶片SPAD值与叶绿素含量的相互关系是十分必要的，有研究表明,通过水分胁迫可改变葡萄叶片的叶绿素含量，即叶绿素含量随着灌水减少而降低[23]，但葡萄叶片SPAD值与叶绿素含量的相互关系在云南[24]、宁夏[25]、山东[14]等不同地区不同葡萄品种的研究均得到一致规律，表明SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均存在极显著正相关关系，并由此得到SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、以及总叶绿素含量间的回归方程。研究结果与前人一致，对比分析表明，在不同喷水方式条件下，各处理的日变化值在40.1～45.6 SPAD，且均呈先减小后增大的变化趋势，其中，WP1的SPAD值日平均值最高，为44.3 SPAD，其次是WP2和WP3，分别为43.5 SPAD和42.9 SPAD，CK处理最低，为41.2 SPAD。SPAD值日差值最大的是WP3处理，为2.8 SPAD，其余各处理日变化差值在2.4～2.6 SPAD。葡萄叶片SPAD值与叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量间均存在极显著正相关关系。葡萄VSPAD值与叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量间的回归方程，分别为Ca=0.068 5VSPAD-0.890 2，Cb=0.045 4VSPAD-1.019 4，Ct=0.114VSPAD-1.909 6，且均达到极显著相关关系，该结论受气候因素影响较大，对所求回归方程的可行性，后续仍应做更进一步的研究。

4 结 论

通过对2017年葡萄叶片SPAD值和叶绿素含量的测定，4个不同处理下葡萄叶片SPAD值与叶绿素含量实测值与预测值的统计检验结果无显著差异，利用SPAD值得到的回归方程预测叶绿素a含量、b含量与总叶绿素含量是可行了，为快速测定大田葡萄叶片叶绿含量提供了新的方法。采用微喷可以提高VC含量、多酚含量和单宁含量等多项品质指标，并使葡萄平均增产8.6%。