不同灌水量对赤霞珠葡萄光合作用的影响

钟海霞，张付春，潘明启，张 雯，韩守安，谢 辉，王 敏，周晓明，艾尔买克·才卡斯木，伍新宇

(新疆农业科学院园艺作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】干旱缺水制约着社会可持续发展[1]。我国水资源供需矛盾面临的不确定性问题还在逐渐增多，水资源可持续利用面临的危机也在增大[2]。我国农业用水占社会总耗水量的61.9%以上，但有效利用率不高，仅30%～40%，与世界发达国家的70%～80%相比还有差距。。新疆是典型灌溉农业”，长期沿用传统的灌溉制度与灌溉方法和落后的灌溉技术，水资源浪费较为严重[3]。水分是植物进行光合作用的最重要原料之一，水分的供给量会直接影响到植物光合作用的进行[4]。水分过量供应不但不利于植株生长，反而会抑制根系呼吸，打破生殖生长和营养生长的平衡，适量的滴灌量既可以保证葡萄光合作用的需要，也会节约一些不必要的水分散失和浪费[5]。研究不同灌水量对葡萄的光合作用的影响，节水对葡萄光合影响，筛选出适宜赤霞珠葡萄生长的灌溉量，使其水分得到高效利用，有利于葡萄树体营养生长和生殖生长达到平衡，为赤霞珠葡萄生产上栽培应用提供理论指导，对提高葡萄园水分利用效率，指导葡萄园科学灌水有实际意义。【前人研究进展】薛德庆[6]研究得出滴灌葡萄灌溉定额212 m3， 沟灌葡萄灌溉定额 350 m3，滴灌葡萄比沟灌葡萄节约用水 138 m3，实际滴灌比沟灌少支出水费11.10元。葡萄在不同发育时期所产生的耗水会根据灌水的实际定额发生改变[7]。在葡萄生育期内，实际耗水量大小为膨大期间用水量>葡萄抽蔓期间用水量>葡萄成熟期用水量>葡萄开花期间的用水量[8]。滴灌条件下，合理的水分管理有利于酿酒葡萄新梢生长及品质的改善，灌水量过多或者过少都会造成酿酒葡萄品质下降；基于试验条件下马瑟兰生长，灌水量3 600 m3/hm2时，能促进酿酒葡萄新梢生长、果实品质优、果皮酚类物质含量高、产量高，是较适宜灌水量[9]。杜太生等[10]对传统的滴灌方式改进实现根系分区交替灌溉，控水条件下葡萄叶片气孔导度下降，而光合作用降低不明显，而蒸腾速率降低，水分利用效率提高，表明根系分区交替滴灌可以达到调控葡萄营养生长与生殖生长，减少生长，提高水分利用效率。车彩丽[11]研究得出，当应用3 000 m3/hm2的灌水定额时，水分会对葡萄产生胁迫的作用，全天都会产生较低的叶片气孔导度，此时不会形成明显的蒸腾速率日变化。新梢生长期-开花坐果期重度水分亏缺，浆果膨大期充分供水，着色成熟期轻度水分亏缺对酿酒葡萄叶片胞间 CO2浓度的调控具有重要意义。【本研究切入点】适宜的灌水量对葡萄生长至关重要，但关于不同滴灌灌水量对新疆北疆产区酿酒葡萄生理尤其是叶片光合作用的影响报道不多。研究不同灌水量对新疆赤霞珠葡萄光合作用的影响。【拟解决的关键问题】以常规常规灌水量作对照，研究3种不同灌水量条件下，赤霞珠葡萄叶片光合作用差异，筛选出最适宜的灌水量，为新疆赤霞珠葡萄的节水灌溉提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2018年4～10月在新疆兵团第六师101团葡萄园六连5支6斗地内进行。试验区属于典型的内陆性荒漠气候区，气候干旱，昼夜温差大，多年平均降水量180 mm，多年平均蒸发量2 300 mm，无霜期150 d左右，果园土壤为粘壤土。供试葡萄品种为3年生赤霞珠葡萄。株行距0.5 m×3.0 m，南北行向、单臂篱架式栽培。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

在赤霞珠葡萄树体两侧(东西方向)各铺1条滴灌带，滴灌带间距为40 cm，滴孔间距30 cm，出水速度3 m3/h。试验设置3个不同灌水量，即处理1：220 m3/667 m2、处理2：260 m3/667 m2、处理3：280 m3/667 m2，以常规滴灌即灌水量(330 m3/667 m2)为对照(处理4)，每个处理2行葡萄，每行50株，3次重复。

1.2.2 测定指标

第5次灌水后10 d，正值葡萄果实膨大期(7月19日)选择晴朗微风天气，用便携式光合测定系统TPS-2开展各处理葡萄叶片光合日变化测定，测定内容包括光合速率、蒸腾速率、水分利用率等。测定时间段为08:00～20:00，每隔2 h测定1次。

注：a. 净光合速率日变化；b. 净光合速率日均值

Note: a. Daily change in net photosynthetic rate; b. Daily average photosynthetic rate

图1 葡萄叶片净光合速率日变化及净光合速率日均值

Fig.1 Diurnal variation of net photosynthetic rate and daily mean photosynthetic rate of grape leaves

2 结果与分析

2.1 净光合速率日变化

研究表明,在同1 d的不同时间点，不同处理下的葡萄叶片的净光合速率表现出很大的差异，但变化趋势基本相同。由于08:00光照强度比较弱，叶片净光合速率在此时比较低；随着光照强度增大，温度上升，各处理的葡萄叶片净光合速率都开始逐渐增大，在 10:00 左右出现第1次峰值；此时处理1的叶片净光合速率最大，为19.30 μmol/(m2·s)，处理间的差异较小。在 16:00 左右，处理2和处理4明显出现第2次峰值，处理3第2次峰值不明显，处理1无第2次峰值，此时不同处理的葡萄叶片净光合速率差异较大，其中处理4最大，为14.20 μmol/(m2·s)。从葡萄叶片净光合速率日均值方面来看，最大是处理3，为13.68 μmol/(m2·s)，其次是处理1和处理2，3者间无显著性差异，最小的是处理4，为12.92 μmol/(m2·s)，显著低于处理1～3，分别较处理1～3低1.45%、3.22%、5.56%。图1

2.2 蒸腾速率日变化

研究表明,在同1 d的不同时间点，不同处理下的葡萄叶片的蒸腾速率的变化趋势，4个处理叶片蒸腾速率日变化曲线均呈双峰曲线，双峰分别出现在上午12:00和下午16:00，下午峰高于上午峰。其中处理2和处理4双峰较明显，在12:00左右，叶片蒸腾速率范围在5.8～6.6 mmol/(m2·s)，处理间差异不大；在16:00左右，叶片蒸腾速率最大的是处理2和处理4，为7.4 mmol/(m2·s)，其次是处理3，为6.5 mmol/(m2·s)，最小的是处理1，为5.5 mmol/(m2·s)。从葡萄叶片蒸腾速率日均值方面来看，最大是处理2和处理3，为5.03 mmol/(m2·s)，最小的是处理1，为4.48 mmol/(m2·s)，较处理2和处理3小10.93%，处理2～3与处理1存在显著差异。图2

注：a. 蒸腾速率日变化；b. 蒸腾速率日均值

Note: a. Diurnal variation of transpiration rate; b. daily mean value of transpiration rate

图2 葡萄叶片蒸腾速率日变化及蒸腾速率日均值

Fig. 2 Diurnal variation of transpiration rate and daily mean value of transpiration rate of grape leaves

2.3 水分利用率日变化

研究表明,在同1 d的不同时间点，不同处理下的葡萄叶片的水分利用率变化趋势基本相同。各处理08:00水分利用率最高，之后缓慢下降，到18:00处理1、处理2和处理4开始有缓慢上升，处理3呈下降趋势。在08:00左右，水分利用率最高的是处理1，为5.67 μmoL/mmoL，处理2最小，为4.03 μmoL/mmoL；在下午18:00左右，各处理水分利用率差异不大，在1.92-2.11 μmoL/mmoL；在下午20:00左右，水分利用率最高的是处理2，为3.05 μmoL/mmoL，处理3最小，为1.85 μmoL/mmoL。从葡萄叶片水分利用率日均值方面来看，最大是处理1，为3.07 μmoL/mmoL，显著高于其他处理；最小的是处理3，为2.78 μmoL/mmoL，与之无显著差异为处理2和处理4，分别较处理1小9.45%、8.47%、8.14%。图3

注：a. 水分利用率日变化；b. 水分利用率日均值

Note: a. Daily change in water use efficiency; b. Daily average value of water use efficiency

图3 葡萄叶片水分利用率日变化及水分利用率日均值

Fig.3 Diurnal variation of water use efficiency and daily mean value of water use efficiency of grape leaves

3 讨 论

在葡萄叶片净光合速率方面，10:00之后逐渐降低是由于温度升高，植物缺水，气孔逐渐关闭，叶片净光合速率急剧下降；16:00之后逐渐降低是由于光照强度逐渐降低，净光合速率逐渐降低，其中处理1降低速度较为缓慢；从净光合速率日均值来看，最高的是处理3，为13.68 μmol/(m2·s)，显著高于处理1、处理2和处理4，处理4最低，且显著低于处理1～3，较处理3低5.56%。植物叶片通过控制气孔开闭来控制气孔导度，进而控制蒸腾速率[12]，葡萄叶片的气孔导度与蒸腾速率呈正相关关系[13]。在葡萄叶片蒸腾速率方面，4个处理下均表现双峰曲线，其中处理2和处理4双峰较为明显，处理1和处理3较不明显，在下午16:00之后，4个处理下葡萄叶片蒸腾速率均急剧下降，处理1降低速度较为缓慢；从蒸腾速率日均值来看，最大的是处理2和处理3，处理4与之无显著差异，最小的是处理1，为4.48 μmol/(m2·s)，显著低于处理2～4，较处理2～4低10.0%左右。

叶片的水分利用效率是指利用单位重量的水分，植物所能同化的，是净光合速率和蒸腾速率的比值，它是提高大田水分利用效率的生理基础[14]。在葡萄水分利用效率方面，处理1、处理2和处理4的表现均可分为2个阶段，处理1、处理2和处理4在08:00～16:00时间段，水分利用效率逐渐降低，其中8:00～10:00时间段的降低速度最快，在16:00之后呈缓慢上升趋势；处理3在08:00～16:00时间段水分利用效率逐渐降低后，16:00～18:00时间段有轻微上升趋势，18:00～20:00又呈下降走势；从水分利用效率日均值来看，最大的是处理1，为3.07 μmoL/mmoL，显著高于处理2～4，较处理2～4高9.00%左右，处理2～4无显著差异。

4 结 论

在新疆北疆产区壤土条件下，赤霞珠葡萄采用地下滴灌220 m3/667 m2的灌水量时，叶片光合速率日均值为13.11 μmol/(m2·s)，显著高于对照组，蒸腾速率日均值为4.48 μmol/(m2·s)，显著低于其他灌溉处理，水分利用率为3.07 μmoL/mmoL，高于其他灌溉处理，水分得到了高效利用，更有利于树体营养生长和生殖生长的平衡。