葉果比對巨峰葡萄修剪效率及葉片生理特性的影響

商佳胤，李 凱，王超霞，集 賢，孫建軍，王 丹，蘇 宏，田淑芬

(1.天津市設施農(nóng)業(yè)研究所，天津 301700； 2.天津市林業(yè)果樹研究所，天津 300384)

近幾年，我國葡萄產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在眾多果樹樹種中，葡萄的經(jīng)濟效益位居前列。在我國葡萄產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，用工成本卻在逐年提高。據(jù)統(tǒng)計，很多葡萄園的用工成本已占全年總投資的50%以上。在我國傳統(tǒng)的葡萄生產(chǎn)中，夏季修剪的用工量可以占全年用工量的30%～50%。因此，優(yōu)化葡萄夏季修剪方法，合理的葉果比，對提高勞動效率和降低成本投入有重要的意義。

植物在生長過程中，通常把在同化物供求上有對應關系的源與庫合稱為源-庫單位。源-庫單位概念是相對的，其組成隨生長條件而變化。因此，源-庫單位的可變性是園藝作物整枝、摘心、疏果等栽培技術的生理基礎[1]。前人在花生[2]、水稻[3]、棉花[4]的研究表明，源庫關系的改變會對作物葉片衰老、光合產(chǎn)物的合成、碳水化合物的積累產(chǎn)生影響；葉果比則會對果樹的產(chǎn)量、品質產(chǎn)生影響[5-7]；葉果比還會影響葡萄的產(chǎn)量、品質和葡萄酒風味[8-11]。葡萄生長季修剪的核心就是為了調(diào)整不同生長階段葡萄樹體的源庫關系，通過摘心、去副梢等操作，促進植株健壯生長，提高果實品質。本研究根據(jù)巨峰葡萄的生長特點，利用不同的葉果比生長季修剪方法，對葡萄園生產(chǎn)用工量、生長季修剪廢棄物產(chǎn)出量，以及葉片衰老的相關生理生化指標進行研究，旨在為優(yōu)化葡萄園夏季修剪方法，實現(xiàn)葡萄園的省力化管理提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年2月至9月在天津市農(nóng)業(yè)科學院天津市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基地進行。供試品種為6年生巨峰葡萄，日光溫室種植，定植株行距為1.0 m×2.0 m，樹形為有干雙臂V形葉幕樹形，結果新梢間距為15 cm，每個新梢上留果1穗。

1.2 試驗設計

試驗設置4個處理，每個處理5株樹，其中：處理A：葉果比為8∶1，留葉方法為4葉(果穗以下4葉，副梢全部抹除)+2葉(果穗以上2葉，副梢全部抹除)+2葉(摘心后保留2葉，副梢全部抹除)；處理B：葉果比為12∶1，留葉方法為4葉(果穗以下4葉，副梢全部抹除)+4葉(果穗以上4葉，副梢全部抹除)+4葉(摘心后保留4葉，副梢全部抹除)；處理C：葉果比為16∶1，留葉方法為4葉(果穗以下4葉，副梢全部抹除)+8葉(果穗以上4葉，每節(jié)保留副梢1葉)+4葉(摘心后保留2葉，每節(jié)保留副梢1葉)；處理D：葉果比為20∶1，留葉方法為4葉(果穗以下4葉，副梢全部抹除)+8葉(果穗以上4葉，每節(jié)保留副梢1葉)+8葉(摘心后保留4葉，每節(jié)保留副梢1葉)。所有營養(yǎng)枝均不保留。每10 d調(diào)查一次夏季修剪工作時間和修剪廢棄物質量，調(diào)查共計13次。分別于花后85、95和105 d進行葉片采樣，采樣后，立即將樣品轉移到實驗室，使用研樣器研磨葉片，粉碎葉片放入離心管中在-70 ℃保存?zhèn)錅y各項生理指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 修剪工作時間和修剪廢棄物質量調(diào)查

試驗自花后25 d開始，每10 d調(diào)查一次巨峰葡萄夏季修剪工作時間和修剪廢棄物質量，每次調(diào)查5株葡萄，每株葡萄為1個重復，5次重復，取平均值計算單位面積(667 m2)的數(shù)據(jù)，至花后145 d止，共調(diào)查13次。試驗分配1名具有多年葡萄園管理經(jīng)驗的工人進行修剪。

1.3.2 葉片衰老指標的測定

葉片采樣的位置為新梢自下而上的第3～5節(jié)位，每次采9片葉，以3片葉作為1個重復，3次重復。丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸法[12]；脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法[13]；可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍比色法[12]；抗壞血酸含量的測定采用比色法[12]；抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，APX)活性的測定采用比色法[14]；抗壞血酸氧化酶(ascorbate oxidase，AAO)活性的測定采用比色法，使用南京建成公司提供的試劑盒測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS 24.0進行單因素的方差分析，使用T-best法進行顯著性分析，使用皮爾遜雙變量法進行相關性分析，使用Excel 2007進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄工作時間的影響

圖1結果顯示，不同修剪方法在各試驗調(diào)查點的工作時間存在差異，在花后25 d到花后65 d呈“W”形，這與這段時期的葉片生長量小，在修剪中需要摘心、去副梢等工作有關。自花后65 d開始，修剪工作時間呈明顯的上升趨勢，處理A和D在花后75 d，處理B和C在花后85 d的工作量達到巨峰葡萄生長季工作時間的頂峰；處理A、B、C、D最長修剪時間分別為1.98、3.67、5.18、6.12 h·667m-2；此后，工作時間開始下降。處理A全年的工作時間變化幅度最小，處理D的全年的工作時間變化幅度最大。

圖2顯示了全年的總工作時間，通過顯著性分析可以看出，處理C和D的工作時間要顯著高于處理A和B。處理A的工作時間最少(17 h)，較B、C、D分別減少13、17、19 h。由此可見，不同的葉果比處理會顯著影響巨峰葡萄夏季修剪的工作時間，葉果比低的處理，其工作時間相對較少，且不同節(jié)點的工作時間差距也相對較小。

2.2 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄修剪廢棄物質量的影響

不同修剪方法在不同時期產(chǎn)生的修剪廢棄物質量存在差異(圖3)，但均表現(xiàn)出先升高后下降再升高再下降的雙峰變化趨勢?；ê?5～45 d，各處理的修剪廢棄物呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢；在花后45 d時，出現(xiàn)第一個高峰，此后各處理開始有所下降，處理A和D在花后75 d、處理B和C在花后85 d的修剪廢物質量達到第二個峰值；此后，各處理的修剪廢棄物質量開始緩慢下降。圖4顯示了全年的修剪廢棄物總質量，通過顯著性分析可以看出，4個處理的生長季修剪廢棄物質量存在顯著差異，其中處理B最高，為73.74 kg·667m-2，處理D最低，為54.69 kg·667m-2，與處理B相比，減少了19.05 kg·667m-2。由此可見，不同的葉果比處理會顯著影響巨峰葡萄生長季修剪廢棄物質量，葉果比高的處理，會產(chǎn)生相對少的修剪廢棄物。

圖1 葡萄生長季工作時間比較Fig.1 Comparison of working time during grape growing season

不同處理間沒有相同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。The bars with different letters showed the significant difference(P<0.05). The same as below.圖2 葡萄生長季總工作時間比較Fig.2 Comparison of total working time during grape growing season

2.3 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片丙二醛(MDA)含量的影響

由圖5可以看出，各處理的MDA含量均呈顯著上升趨勢。在花后85 d時，處理B顯著低于其他3個處理，為24.20 μmol·g-1，較最高的處理C(49.42 μmol·g-1)低51.03%，處理A、C、D間無顯著差異；在花后105 d，4個處理間呈顯著差異，其中處理A最高，為173.17 μmol·g-1，較最低的處理D(73.93 μmol·g-1)提高了134.24%?？梢?，在葡萄生長過程中，隨著植株生長，葉果比低的夏季修剪方法使其葉片膜脂過氧化程度和增長速率均顯著高于葉果比高的處理。

圖3 葡萄生長季修剪廢棄物質量比較Fig.3 Weight comparison of pruning wastes during grape growing season

圖4 葡萄生長季修剪廢棄物總質量比較Fig.4 Comparison of the total weight of pruning wastes in grape growing season

同一處理時間不同處理方法間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。The bars of different treatments with different letters at the same time showed the significant difference (P<0.05). The same as below.圖5 葉果比對葡萄葉片丙二醛含量的影響Fig.5 Effects of leaf-fruit ratio on MDA content in grape leaves

2.4 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片脯氨酸(Pro)含量的影響

圖6 葉果比對葡萄葉片脯氨酸含量的影響Fig.6 Effects of leaf-fruit ratio on Pro content in grape leaves

由圖6可以看出，在花后85 d時，處理C顯著高于其他3個處理，為1.64 μg·g-1，處理B、D間無顯著差異，處理A最低，為1.14 μg·g-1；此后處理A和B的Pro含量開始上升，處理C和D的Pro含量則有所下降，在花后95 d和105 d，處理A的Pro含量較花后85 d分別提高了33.85%和35.42%，較Pro含量最低的處理D分別增加了38.23%和44.00%?？梢?，在葡萄生長過程中，隨著植株生長，葉果比低的夏季修剪方法使葉片中滲透調(diào)節(jié)物質Pro顯著增加。

2.5 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片蛋白質含量的影響

由圖7可以看出，在花后85 d時，4個處理的葉片蛋白質含量差異顯著，處理A(1.19 g·L-1)顯著低于另外3個處理，較含量最高的處理B(3.91 g·L-1)減少了69.57%；在花后105 d，處理B、C、D的葉片蛋白質含量無顯著差異，但是處理A(0.663 5 g·L-1)的含量顯著低于這3個處理，分別減少了64.48%、63.05%和66.77%；處理B從花后85 d到105 d的蛋白質減少最多，達到52.23%。可見，在葡萄生長過程中，隨著植株生長，葉果比最低的夏季修剪方法使其葉片中滲透調(diào)節(jié)物質蛋白質含量較低或減少幅度較大。

圖7 葉果比對葡萄葉片蛋白質含量的影響Fig.7 Effects of leaf-fruit ratio on Protein content in grape leaves

2.6 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片抗壞血酸(VC)含量的影響

由圖8可以看出：各處理的VC含量在花后85 d時均為最高，且呈顯著差異，處理A的VC含量最高，為33.47 μg·mg-1；此后，在花后95 d、105 d各處理的VC含量均有一定程度的下降，在花后105 d，處理A的VC含量最低(17.13 μg·mg-1)，且下降幅度最高(48.81%)，處理C的VC含量最高(23.75 μg·mg-1)，下降幅度最低(9.66%)。

2.7 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的影響

由圖9可以看出：各處理的APX活性在花后85 d時，處理A的APX活性顯著高于另外3個處理，處理C、D無顯著差異；在花后95 d ，處理A、B的APX活性較花后85 d時有一定程度的下降，而處理C、D則有所上升；在處理105 d時，4個處理的APX活性均達到最高，其中處理D的APX活性最高，為7.71 U·g-1，處理B的變化幅度最大，較最低時升高了105.78%。

2.8 不同葉果比修剪方法對巨峰葡萄葉片抗壞血酸氧化酶(AAO)活性的影響

由圖10可以看出：各處理的AAO活性呈逐漸上升趨勢，花后85 d時，處理A的AAO活性顯著高于另外3個處理；在花后105 d ，4個處理的AAO活性均達到各處理的最高，其中，處理D的AAO活性最高，為158.93 U·g-1，其較最低值時的升高幅度也是最大，達到224.53%。

圖8 葉果比對巨峰葉片抗壞血酸含量的影響Fig.8 Effects of leaf-fruit ratio on VC content in grape leaves

圖9 葉果比對巨峰葡萄葉片抗壞血酸過氧化物酶活性的影響Fig.9 Effects of leaf-fruit ratio on APX activity in grape leaves

圖10 葉果比對巨峰葡萄葉片抗壞血酸氧化酶活性的影響Fig.10 Effects of leaf-fruit ratio on AAO activity in grape leaves

2.9 各項指標的相關性分析

在對9個指標的分析過程中我們發(fā)現(xiàn)(表1)，6個葉片衰老的生理生化指標間部分存在顯著或極顯著的相關性，其中，AAO與MDA和APX存在極顯著的正相關，其與蛋白質有顯著的負相關；其他各項指標間則無顯著的相關性。

3 討論

夏季修剪是果樹生產(chǎn)中的重要農(nóng)藝措施。與其他果樹相比，葡萄的夏季修剪量更大，需要投入的人工更多。從修剪工作時間的角度，不同葉果比的修剪方法之間存在著一定的差異，生長季工作總時長從1.98 h·667m-2到6.12 h·667m-2不等，但葉果比越小，修剪工作時間越少的趨勢；修剪工作時間的高峰，也隨著葡萄生長的規(guī)律和修剪措施的難易有一定的差異，但同樣表現(xiàn)為葉果比小用工時間短，葉果比大則用工時間長。對于葡萄修剪廢棄物的調(diào)查，主要希望在縮短工作時間的同時，減少果園廢棄物的產(chǎn)出，同時生長季修剪的廢棄物也能反應出夏季管理的科學性。本實驗表明，4個處理隨著葡萄植株的生長，都會在臨近的時間點出現(xiàn)修剪廢棄物產(chǎn)生的高峰，而葉果比較大的修剪處理方法，產(chǎn)生修剪廢棄物的質量要顯著低于葉果比較小的處理。這可能是由于修剪工作并非僅由去除葡萄枝葉造成的，應該還與修剪的難易有關，比如：摘心的方法、副梢的留法等有一定的關系；但是通過對修剪總工作時間和修剪廢棄物總質量進行的相關性分析則表明，最小和最大的葉果比處理，它們之間有顯著的相關性，這可能正好印證了前面的觀點，當修剪工作能夠快速準確地去掉不需要的枝葉時，它們之間的相關就表現(xiàn)為顯著或極顯著了。這也從數(shù)據(jù)上證明了，更簡化、目標性更強的修剪方式(處理A)和枝葉生長量大、修剪量小的修剪方式(處理D)可以顯著提高葡萄生長季修剪的工作效率。

表1 相關性分析

Table1Correlation analysis

指標Index丙二醛MDA脯氨酸Proline蛋白質Protein抗壞血酸VC抗壞血酸過氧化物酶APX抗壞血酸氧化酶AAO丙二醛MDA1.000脯氨酸Proline0.4271.000蛋白質Protein-0.5530.7901.000抗壞血酸VC-0.275-0.2810.0391.000抗壞血酸過氧化物酶APX0.563-0.257-0.489-0.2071.000抗壞血酸氧化酶AAO0.743??0.087-0.637?-0.4200.806??0.556

*、**分別表示達到顯著水平(P<0.05)、極顯著水平(P<0.01)。

*， ** indicated the significance at the level of 0.05 and 0.01， respectively.

葉果比是衡量植物源庫關系協(xié)調(diào)性的重要指標[6]。調(diào)節(jié)葉果比改變庫源關系，不僅使光合作用的有效利用率最大化[6-7]，還可改善植株內(nèi)部微環(huán)境，對果樹產(chǎn)量和果實品質也有一定的影響[5，8-11]。大豆和玉米等作物中，一些研究認為，改變庫/源比對葉片衰老的影響與品種有關[15]。前人研究表明，結實期庫/源比與作物葉片衰老有關[3]。植物生長過程中，一旦葉片衰老的程序被啟動，組織產(chǎn)生和清除活性氧的能力便失去平衡，活性氧含量增加，膜脂過氧化作用加強，從而使光合速率下降，蛋白質和葉綠素喪失，最后葉片衰老死亡。MDA是膜脂過氧化分解的主要產(chǎn)物之一，它的積累會對生物機體細胞產(chǎn)生毒害作用，它可與蛋白質分子結合，引起蛋白質分子內(nèi)和分子間交聯(lián)，使膜結構和功能受到破壞，進而造成一系列生理生化代謝紊亂[16]。前人在胡枝子[17]、辣椒[18]上的研究表明，遭受脅迫以后植株體內(nèi)的脯氨酸含量上升，蛋白質含量降低。本研究表明，葉果比低的夏季修剪方法其葉片膜脂過氧化程度和增長速率均要顯著高于葉果比高的處理，丙二醛和脯氨酸的含量和增長比率要顯著高于葉果比高的處理；與之相反，葉果比最低的夏季修剪方法其蛋白質含量較低、減少幅度較大，并且葉果比低的處理，其葉片蛋白質含量在葡萄生長過程中較早的時候就處于較低的水平，這個結論與在葉綠素分解之前，蛋白質便開始分解[19]，較低的葉果比會引起葡萄葉片更早的衰老相一致。

VC是葉綠體內(nèi)重要的抗氧化物質，能夠直接或間接地清除活性氧[20]；APX、AAO是植物體內(nèi)主要的保護酶，可以清除H2O2，植物體內(nèi)的APX、AAO活性處于穩(wěn)定水平，當植物受到逆境脅迫時，植物體內(nèi)活性氧的清除能力下降，在逆境中只有植物體內(nèi)保護酶活性增強或維持在較高水平，才能清除過量活性氧，避免其對植物體的傷害[21]。本研究表明，葉果比低的修剪方法，其VC含量和降低幅度顯著高于葉果比高的處理；隨著葡萄植株生長，葉片衰老，葉片的APX、AAO活性均顯著上升，葉果比高的修剪處理的活性及上升幅度相對較高，這可能說明保護性酶類在葉片衰老過程中其活性提高，從而使葉片免受氧化脅迫。

綜上所述，不同葉果比的修剪方法，葉果比越高，工作時間越長，修剪廢棄物越少，但是處理A和D的效率更高。葉果比低的修剪處理葉片膜脂過氧化程度更高，葉果比高的修剪處理保護性酶類活性更高，葉片衰老速率更慢。綜合各項指標，在巨峰葡萄的栽培管理中，葉果比保持在8∶1，是一種經(jīng)濟可行的修剪方法。