张锦强,苏学德,李鹏程,杨湘,李铭,郭绍杰
(新疆农垦科学院林园所/库尔勒香梨种质创新与提质增效兵团重点实验室,新疆石河子 832000)
【研究意义】夏黑葡萄含糖量高、香味浓郁、果粒大小均匀、易丰产、耐储运,是一个综合性状优良的早熟品种[1]。新疆南疆地区光热资源丰富,利用一年两熟技术不但能提高葡萄的产量和质量,还能提高温室的利用率。温度是影响葡萄生长发育的重要环境因子之一,也是影响葡萄成花的必要因素,对设施栽培中葡萄的产量和品质有着重要影响[2-3]。研究两茬葡萄温室内温度变化特点及品质的差异性对今后新疆南疆日光温室一年两熟栽培管理具有重要意义。【前人研究进展】设施葡萄一年两熟的研究多集中于品种的选择以及栽培技术上[4-5]。而设施内温度变化规律的研究一般以地温研究较多,或只对葡萄生长的其中一个时期进行研究[6-8]。【本研究切入点】关于一年两熟葡萄整个生育期设施内空气温度变化情况的研究还鲜有报道。一年两熟葡萄第二熟果实品质要优于第一熟,而温度是影响生长发育的重要因素,需监测温室内一年两熟葡萄不同生育期温度的变化规律,对比两熟葡萄的产量及品质。【拟解决的关键问题】以新疆南疆日光温室一年两熟夏黑葡萄为研究对象,研究温室中第一熟和第二熟葡萄整个生育期的温度变化及各生育期温度变化规律,对比两茬夏黑葡萄果实品质及产量差异性,为新疆南疆日光温室一年两熟葡萄生产管理提供一定的理论依据。
试验于2019~2020年在新疆和田地区昆玉市224 团5 连(37.12°N,79.17°E)进行。试验地属极度干旱的暖温带大陆性气候,降水稀少,蒸发强烈,空气干燥,光热资源充足。试验地土壤为沙壤土。温室长、宽、高分别为(100×10×4)m,东西向,墙体为砖混结构。试验地所栽品种为6年生夏黑葡萄,株行距为(0.5 × 2)m,栽培方式为“V”形架和T字形架,南北向。
1.2.1 温度光照
在第一熟葡萄萌芽期,夜晚覆盖保温被,白天打开保温被对棚内葡萄进行升温处理,提高棚内的温度,在温室温度上升到一定程度,将保温被完全撤除;第二熟在葡萄休眠期覆盖保温被进行休眠,在破眠萌芽后去除保温被,当棚内温度过高时,通过放顶风和腰风进行降温,直至果实成熟。设施光照来源为自然光。
将MicroLite-U 盘型温度记录仪放置于温室中间部分,分别于2019年11月13日~2020年5月5日进行第一熟,2020年6月21日~2020年10月14日第二熟两个时间段对温室空气温度进行24 h监测,记录时间间隔为2 h。表1
表1 夏黑葡萄第一熟与第二熟各生育期时间Table 1 growth period of the first and second harvest of Summer black grape
1.2.2 果实品质
分别在第一熟和第二熟果实成熟期在温室前中后三个点,每个点行向两侧个随机取两穗果,共取12 穗果。单产测定:采用电子称测定12穗的平均重量,随机调查3行的果穗数,调查每行的面积,折合计算667m2果穗数;667m2产量(kg)=单穗重(kg)×每行穗数×每667m2行数;单粒重测定:在采样果穗重随机取3穗,在每个果穗上中下随机取10 粒,用电子称测定10 粒重,取平均值;果实可溶性固形物含量采用WYI 型手持糖量计测定;调查不同品级果实所占比例及商品果率:在测量小区内,进行果穗穗形整齐度、果粒大小均匀度、果实颜色的调查,并分别统计出各级果穗的数量(一级、二级、三级),测量出各级果穗占据测量小区内的葡萄果穗总数的比例。
一级果穗标准:粒重5.0~8.0 g,穗重400~800 g,可溶性糖≥18%;二级果穗标准:粒重<5.0 g,>8.0 g,穗重<400 g,>800 g,可溶性糖≥17%;三级果穗标准:粒重<5.0 g,>8.0 g 穗重<400 g,>800 g可溶性糖<17%。
商品果率=(二级及以上果穗数/样品总数)×100%。
采用Excel 2007 进行数据统计,用Origin 2017进行作图。
研究表明,第一茬日光温室中温度从12月上旬一直到果实成熟期,温度整体上呈上升趋势,12月上旬温度日平均温度降到整个生育期的最低值3.2℃,在5月上旬日均温度达到整个生育期的最高值28.4℃。第二茬时温室内温度在葡萄从休眠期到成熟期温度整体上先升后降,在7月下旬温度达到整个生育期的最大值32℃,整个生育期温度日均值在15℃以上。第二茬(25.3℃)室内温度均值明显高于第一茬(16.7℃)。图1,图2
图1 第一熟整个生育期温室内日均温度变化Fig.1 Daily average temperature change in the greenhouse during the whole growth period of the first harvest
图2 第二熟整个生育期温室内日均温度变化Fig.2 Daily average temperature change in the greenhouse during the whole growth stages of the second harvest
研究表明,第一熟和第二熟夏黑葡萄温室内温度日变化均呈单峰型曲线变化。最低温度出现在早上09:00 左右,温度开始上升,至下午15:00 ~17:00之间温度上升到一天内的最大值。新梢生长期、开花期、幼果膨大期3个时期第二熟温室内温度高于第一熟温室内温度。在果实成熟期第一熟温室内温度明显高于第二熟温室内温度。图3
图3 第一熟与第二熟各生育期温室内温度日变化Fig.3 Daily changesin greenhouse during different growth stages between the first harvest and the second harvest
研究表明,夏黑葡萄第一熟时温室内昼夜温差开花期最高,其次为果实成熟期,分别为25.3和23.6℃。夏黑葡萄第二熟各生育期温室内昼夜温差均值呈现递增趋势在果实成熟期达到最大值28.6℃。在果实快速膨大期以前,第一熟温室内的温度昼夜温差均值均高于第二熟,而之后第二熟昼夜温差均值逐渐高于第一熟。在开花期和果实转色期温差均值差异最明显,在开花期第一熟温室内昼夜温差均值比第二熟昼夜温差均值高58.1%,在果实转色期第二熟昼夜温差均值相较于第一熟昼夜温差均值高46.3%。图4
图4 第一熟与第二熟各生育期温室内昼夜温差均值Fig.4 Average temperature difference between day and night in temperature chamber of the first harvest and the second harvest
研究表明,夏黑葡萄第一熟与第二熟在品质和产量上均存在一定的差异。其中,果实可溶性固形物第二熟要比第一熟平均高0.7个百分点;而果实单粒重、单穗重、667m2产量第一熟均高于第二熟,其中第一熟667m2产量相较于第二熟667m2产量高13.9%;但商品果率第二熟较第一熟增加了5个百分点。表2
表2 第一熟与第二熟果实产量和品质Table 2 Yield and quality of the first and second harvest fruits
温度调控适当与否是果树设施栽培能否成功的关键[9]。气温对花器官发育质量的影响很大,温度过高或过低都会使花粉活力下降。沈元月等[10]研究认为,花期高温会造成花药绒毡层和减数分裂异常,进而导致雄性败育。花期温度在25~30℃最为合适,白天温度不低于25℃,夜晚温度不低于10℃,日均温一般达到20℃才开花[11-12]。第一熟昼夜温差较大,夜晚温度相对偏低,第二熟在花期的温度要好于第一熟,温度基本维持在25~30℃,更有利于授粉和坐果。刘洪波等[13]研究表明,葡萄果实纵劲、横径、果粒重等形态指标以及果实糖度与晚上平均温度、白天平均温度、平均温度差、平均温度等微气候因子成正相关。对果实膨大期的温度变化来看,第二熟果实膨大期室内日均温度相对高于第一熟,而且第二熟果实膨大期日均温度均高于20℃,但昼夜温差差异不明显。温度在植物体内花青素苷的合成过程中具有重要的作用。温度是植物组织中影响花青素苷积累的重要环境因子之一,主要表现在对花青素苷稳定的维持和诱导花青素苷合成途径相关基因的表达调控上[14]。温度主要通过影响酶的稳定性来影响花青素苷的合成[15]。低温会诱导花青素苷相关基因的表达,提高植物组织内花青素苷的含量,而高温会抑制相关基因的表达,降低植物体内花青素含量的积累[16]。从第一熟和第二熟果实转色期温度变化来看,第二熟的日均温相对要低于第一熟时的日均温度,因此更利于葡萄果实花青素苷的形成,促进葡萄果实更好的着色。在果实成熟期温度是果实品质形成的重要外界因素之一,其中昼夜温差是形成果实糖、可溶性蛋白、VC 等营养物质的最直接气候因子指标。袁小康等[17]研究表明,正昼夜温差可提高可溶性糖、糖酸比、可溶性蛋白、VC 等,促进番茄果实营养成分含量和品质的提高。张任等[18]骏枣品质形成的研究中发现,平均气温和平均最高气温与果实中可溶性糖含量和可溶性蛋白含量呈显著负相关关系。研究中发现第二熟果实成熟期温室内昼夜温差值要相对高于第一熟,但是日平均气温要低于第一熟,因此第二熟果实成熟期温室内气温对果实内在品质的形成提供了更为有利的温度条件。从夏黑葡萄萌芽期到果实成熟期,第一熟设施内日均温度变化呈现一个升高的趋势,而第二熟设施内日均温度呈先升高后降低的趋势,并且第一熟和第二熟设施内温度日变化趋势基本相似,但同一时刻温度高低有所差异,另外第二熟果实成熟期设施内温度昼夜温差较大,设施内温度变化规律受南疆地区外界气候环境影响较大。
研究结果显示,第一熟夏黑葡萄单粒重、单穗重、和产量均高于第二熟,但第二熟夏黑葡萄穗形整齐,大小粒现象少,果实着色好,其商品果率达到了90%。其可能的原因是第一熟葡萄树体生长旺盛,根系活力强,有利于树体枝条的萌发与生长,葡萄果粒大,果穗重,产量高,而且第一熟葡萄果实膨大期光照相对强于第二熟时期,光合作用强[19]。而第二熟在成熟期温室内昼夜温差大,利于果实内部光合产物的积累,并且在葡萄果实转色期第二熟温度相对低,有利于果实着色。
新疆南疆一年两熟夏黑葡萄第一熟和第二熟设施内日平均温度变化和昼夜温差有较大差异。第一熟温室内日平均温度呈上升趋势,而第二熟温室内温度呈先升后降的趋势,第二熟温室内温度均值要高于第一熟;第一熟与第二熟各生育期温室内温度日变化均呈‘单峰’变化趋势,在下午15:00~17:00温度上升到1 d内的最大值;第一熟温室内昼夜温差以开花期最高,幼果膨大期最低,而第二熟温室内昼夜温差在整个生育期呈一个递增的趋势。第二熟设施内温度对葡萄生长发育更有利。第一熟葡萄单穗、单粒、产量较高,而第二熟品质要相对优于第一熟。