光照时数及强度对 阳光玫瑰 葡萄产量形成的影响.pdf

园艺学报 2023 50 8 1739 1746 Acta Horticulturae Sinica doi 10 16420 j issn 0513 353x 2022 0669 http www ahs ac cn 1739 收稿日期 2023 03 15 修回日期 2023 06 15 基金项目 广西农业科学院基本科研业务专项资助项目 桂农科 2020YM03 广西农业科学院基本科研业务专项资助项目 桂农科 2021YT126 国家自然科学基金项目 31760554 通信作者 Author for correspondence E mail b5629 光照时数及强度对 阳光玫瑰 葡萄产量形成的 影响 曹雄军 1 韩佳宇 1 成 果 1 王 博 2 马广仁 3 林 玲 3 谭宗琨 4 黄秋秘 1 陈 潇 1 陈孚仪 3 时晓芳 1 盘丰平 1 白先进 1 1 广西壮族自治区农业科学院葡萄与葡萄酒研究所 南宁 530007 2 广西大学农学院 南宁 530004 3 广西真诚农 业有限公司 南宁 530007 4 广西壮族自治区气象科学研究所 南宁 530022 摘 要 以 阳光玫瑰 葡萄为试材 记录试验果园葡萄夏果生长季光照强度与时数 并分析其与 气象部门提供的日照时数的差异 测定叶片不同物候期的光饱和点 光补偿点 分析光照时数和强度对 净光合速率和产量的影响 结果表明 气象站观测以直射光为主记录的日照时数明显低于果园记录的光 照时数 并且未完全包含葡萄可利用光照强度的日照时数 不同物候期的 阳光玫瑰 葡萄叶片光补偿 点范围为 22 43 49 77 mol m 2 s 1 叶片光饱和点范围为 1 108 07 1 303 01 mol m 2 s 1 葡萄产量 与光补偿点以上的光照时数的关系更为密切 在光补偿点以上的光照时数 1 524 1 h 2018 年 和 1 579 8 h 2019 年 下 产量分别为 13 701 9 和 17 774 9 kg hm 2 且平均可溶性固形物大于 17 Brix 建议在葡 萄生产和品质评价中 在掌握品种叶片光饱和点和光补偿点的基础上 综合考虑葡萄生长发育周期中光 照时数和光照强度的影响 关键词 葡萄 光照时数 光照强度 产量 中图分类号 S 663 1 文献标志码 A 文章编号 0513 353X 2023 08 1739 08 Effects of Light Duration and Intensity on Yield Formation of Shine Muscat Grape CAO Xiongjun 1 HAN Jiayu 1 CHENG Guo 1 WANG Bo 2 MA Guangren 3 LIN Ling 3 TAN Zongkun 4 HUANG Qiumi 1 CHEN Xiao 1 CHEN Fuyi 3 SHI Xiaofang 1 PAN Fengping 1 and BAI Xianjin 1 1 Grape and Wine Research Institute Guangxi Academy of Agricultural Sciences Nanning 530007 China 2 College of Agriculture Guangxi University Nanning 530004 China 3 Guangxi Zhencheng Agriculture Co Ltd Nanning 530007 China 4 Guangxi Meteorological Science Research Institute Nanning 530022 China Abstract To explore the relationship between duration or intensity of sunlight and the yield of grape harvest The light durations and intensities recorded in the summer fruit growing season with those provided by meteorological department were analyzed Light saturation point and light compensation point of leaves of Shine Muscat grape during different phonological stages and the effects of light duration Cao Xiongjun Han Jiayu Cheng Guo Wang Bo Ma Guangren Lin Ling Tan Zongkun Huang Qiumi Chen Xiao Chen Fuyi Shi Xiaofang Pan Fengping Bai Xianjin Effects of light duration and intensity on yield formation of Shine Muscat grape 1740 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 8 1739 1746 and intensity on net photosynthetic rate and yield of summer fruit of Shine Muscat grape were analyzed The results showed that the total light duration recorded by the meteorological station based on direct sunlight was significantly lower than that recorded in the vineyard and did not fully include the light duration corresponding to the light intensity that is available for grape production Light intensity significantly affected the net photosynthetic rate of Shine Muscat grape leaves The light compensation point and light saturation point of leaves of Shine Muscat grape varied in different developmental stages The light compensation point of leaves ranged from 22 43 to 49 77 mol m 2 s 1 and the light saturation point of leaves ranged from 1 108 07 to 1 303 01 mol m 2 s 1 The formation of grape yield is more closely related to the sunshine hours above the light intensity at the light compensation point and under the light hours above the light compensation point of 1 524 1 h 2018 and 1 579 8 h 2019 the yield of grapes was 13 701 9 and 17 774 9 kg hm 2 respectively and the average soluble solids was more than 17 Brix Therefore suggested that in grape production and quality evaluation the effects of light hours and light intensity in grape growth and development cycle should be comprehensively considered based on the light saturation point and light compensation point of variety leaves Keywords grape light hours light intensity yield 阳光为作物生长发育和成花结实提供能量 决定了植物产量的形成 许大全 1999 2013 Zhu et al 2010 许大全 等 2015 曹雄军 等 2016 Bailey Serres et al 2019 研究表明 植物干 物质有 90 95 来自光合作用 Dieleman Meinen 2007 Ushio et al 2008 李 云 霞 等 2013 长期以来日照时数是衡量作物是否适宜当地栽培生产的重要标准之一 张明洁和赵艳霞 2013 通 常气象部门记录的日照时数是在给定时段内太阳辐射强度 E 120 W m 2 的各段时间的总和 周 淑媛 2015 依据换算关系 马金玉 等 2007 即为光合有效辐射 PPFD 552 mol m 2 s 1 的各段时间的总和 然而 大多数葡萄的光补偿点在该光合有效辐射以下 李瑛 等 2015 葡萄 在光补偿点至 552 mol m 2 s 1 之间的光照条件下仍可以积累光合产物 葡萄是喜光植物 杨寻 等 2013 在一定光强范围内 光合速率随光照强度的上升而增大 战 吉成 等 2002 陈熙 等 2018 达到饱和光强后停止提高 刘廷松和李桂芬 2003 张振文 等 2010 研究日照时数及光照强度与葡萄产量的关系对探讨如何充分发挥地域温光资源优势 发挥葡 萄生产潜能具有重要意义 本研究中以 阳光玫瑰 葡萄 Vitis labruscana V vinifera Shine Muscat 为试材 记录试 验果园光照时数和强度 并分析其与气象部门提供的日照时数的差异 分别于花序分离期 盛花期 果实膨大期 成熟期测定叶片的光饱和点 光补偿点 探讨光照时数及强度与葡萄产量形成的关系 1 材料与方法 1 1 试验地点与材料 试验地点在广西南宁武鸣区广西真诚农业有限公司葡萄基地 气象资料显示该地区年均温度 22 6 2011 2021 年 年降雨量 1 267 9 mm 年日照时数 1 602 1 h 试验材料是以 5BB 为砧木 的 3 年生 阳光玫瑰 葡萄丰产树 株行距 4 m 6 m 采用水平棚架 H 形半限根避雨栽培方式 图 1 限根器内土壤为园土 有机肥 基质按 4 1 4 的比例均匀混合 含有机质 9 58 全氮 0 121 曹雄军 韩佳宇 成 果 王 博 马广仁 林 玲 谭宗琨 黄秋秘 陈 潇 陈孚仪 时晓芳 盘丰平 白先进 光照时数及强度对 阳光玫瑰 葡萄产量形成的影响 园艺学报 2023 50 8 1739 1746 1741 全磷 0 0496 全钾 0 938 pH 6 72 限根器以下土壤为喀斯特地貌区黄红壤 图 1 阳光玫瑰 H 形半限根栽培模式 Fig 1 H shaped semi root limiting cultivation mode of Shine Muscat grape 1 2 物候期观察及产量 品质测定 分别在 2018 年和 2019 年观察记录夏季葡萄物候期 并准确记录全园产量 使用葡萄糖酸度计 PAL BX ACID 2 日本 测定成熟期葡萄可溶性固形物含量 1 3 葡萄叶片光响应曲线测定 选择在整个生长季中无其他叶片遮挡的果穗对应节位且正面朝上的 4 片叶片作为测量对象 分 别于花序分离期 叶龄 14 d 盛花期 叶龄 25 d 果实膨大期 叶龄 50 d 成熟期 叶龄 90 d 选择晴天 9 00 12 00 之间 使用 CIRAS 3 便携式光合作用测定系统 PPsystems 美国 测定 光响应曲线 CIRAS 3 光合仪设定相对湿度为 60 CO 2 浓度设定为 390 mol mol 1 LED 光源光 强 photosynthetic photon flux density PPFD 变化梯度设定为 1 600 1 350 1 100 850 600 350 100 80 60 40 20 和 0 mol m 2 s 1 每个光强下稳定 2 min 后测定 使用直角双曲线修正模型表达式 叶子飘和李进省 2010 对光响应曲线进行拟合分析 获得 光补偿点 光饱和点 最大净光合速率等参数 根据光响应拟合曲线计算不同物候期不同光照强度 下的净光合速率 1 4 日照时数和光照强度记录 采用慧云环境监测仪 HYTH 305C 广西慧云信息技术有限公司 记录试验果园的日照时数和 光照强度 气象部门的日照时数数据来源于试验园区所在地区气象站 2 结果与分析 2 1 物候期观察 因修剪催芽日期不同 试验园区 2018 和 2019 两年夏季葡萄生长物候期存在差异 从萌芽到采 收 2018 年时长为 138 d 2019 年为 157 d 而从开花到采收 两年的时长一致 均为 105 d 表 1 但 2019 年从萌芽到开花的时长比 2018 年多出 19 d Cao Xiongjun Han Jiayu Cheng Guo Wang Bo Ma Guangren Lin Ling Tan Zongkun Huang Qiumi Chen Xiao Chen Fuyi Shi Xiaofang Pan Fengping Bai Xianjin Effects of light duration and intensity on yield formation of Shine Muscat grape 1742 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 8 1739 1746 表 1 阳光玫瑰 葡萄 2018 与 2019 年的不同生长发育阶段 Table 1 Different developmental stages of Shine Muscat grape in 2018 and 2019 生长发育阶段 Developmental stage 日期 M D Date 2018 2019 修剪 Pruning 02 21 01 17 催芽 Forced germination 02 22 01 25 萌芽 Budbreak 03 05 02 03 花序分离期 Inflorescence separation stage 03 20 02 14 初花期 Early flowering stage 04 07 03 27 盛花期 Full flowering period 04 10 03 30 末花期 Final flowering stage 04 13 04 02 果实膨大期 Expanding period 04 14 04 03 成熟期 Maturity 05 25 05 18 采收期 Harvest period 07 21 07 10 注 表示此时期果穗对应节位叶片开始展开 Note currently the leaves corresponding to the node of grape flower panicle begin to spread 2 2 不同物候期叶片光补偿点 光饱和点变化 阳光玫瑰 不同物候期叶片光合作用的光补偿点 光饱和点不同 由表 2 可知 随着叶龄的 增长 光补偿点先下降再上升 在果实膨大期最低 而光饱和点先上升再下降 在盛花期达到最大 光补偿点范围为 22 43 49 77 mol m 2 s 1 光饱和点范围为 1 108 07 1 303 01 mol m 2 s 1 表 2 不同物候期的 阳光玫瑰 葡萄叶片光补偿点 光饱和点变化 Table 2 Changes of the light saturation point and light compensation point of leaves of Shine Muscat grape during different phenological stages 物候期 Phenological stage 光饱和点 mol m 2 s 1 Light saturation point 光补偿点 mol m 2 s 1 Light compensation point 花序分离期 Inflorescence separation stage 1 205 78 89 39 ab 49 77 8 87 a 盛花期 Full flowering period 1 303 01 47 36 a 33 78 2 91 b 果实膨大期 Expanding period 1 210 75 94 99 ab 22 43 4 35 b 成熟期 Maturity 1 108 07 81 90 b 34 61 8 86 b 注 同一列中不同小写字母表示差异显著 P 0 05 下同 Note In the same column different lowercase letters indicate significant differences P 120 W m 2 的日照时数 2018 年 为 1 259 4 h 比气象站观测记录多 637 9 h 2019 年为 981 3 h 比气象站观测记录多 655 6 h 比 上年少 278 1 h 尽管气象站观测记录的 2019 年夏季葡萄展叶至成熟采收期日照时数明显低于 2018 年 但果园 产量 2019 年却比 2018 年增产 29 73 成熟期可溶性固形物含量无差异 表 4 根据不同物候期 阳光玫瑰 葡萄叶片光响应曲线拟合公式计算的光补偿点 光饱和点 以及 不同光照强度下的净光合速率 得出果园不同物候期大于光补偿点的日照时数的总和 以及换算成 相当于饱和光强下的饱和日照时数的总和 如表 4 所示 2018 年葡萄展叶至成熟期超过光补偿点的 光照总时数为 1 524 1 h 换算成相当于饱和光强下的饱和日照时数的总和为 1 078 3 h 而 2019 年 分别为 1 579 8 和 897 2 h 由此可见 葡萄产量似乎与超过光补偿点的日照时数的关系更为密切 Cao Xiongjun Han Jiayu Cheng Guo Wang Bo Ma Guangren Lin Ling Tan Zongkun Huang Qiumi Chen Xiao Chen Fuyi Shi Xiaofang Pan Fengping Bai Xianjin Effects of light duration and intensity on yield formation of Shine Muscat grape 1744 Acta Horticulturae Sinica 2023 50 8 1739 1746 表 4 2018 和 2019 年 阳光玫瑰 葡萄展叶至成熟期光照时数和产量 Table 4 Light duration and yield of Shine Muscat grape from leaf development to maturity in 2018 and 2019 年份 Year 展叶至成熟期 Leaf spreading to maturity 日照时数 h Light duration 产量 kg hm 2 Yield 果实可溶性固 形物 Brix Soluble solids at maturity 气象部门 Meteorological department 果园 Orchard 120 W m 2 光补偿点 h light compensation point 饱和日照 h Saturated light duration 2018 03 20 07 21 621 5 1 259 4 1 524 1 1 078 3 13 701 9 459 0 b 17 6 0 4 a 2019 02 14 07 10 325 7 981 3 1 579 8 897 2 17 774 9 380 1 a 18 3 0 6 a 注 超过光补偿点的日照时数的总和 光照时数乘以百分数 净光合速率 最大净光合速率 的总和 Note sum of light duration greater than light compensation point light duration multiplied by percentage P n P n max 3 讨论 气象部门以直射光为主记录的日照时数 太阳辐射强度 E 120 W m 2 没有完全反映葡萄 接受的太阳辐射能 根据马金玉等 2007 研究的转换关系 120 W m 2 552 mol m 2 s 1 本 试验的结果表明 阳光玫瑰 葡萄叶片光补偿点范围为 22 43 49 77 mol m 2 s 1 远低于 552 mol m 2 s 1 且在此光照强度下 阳光玫瑰 葡萄叶片净光合速率已达到了最大净光合速率的 78 33 以上 在产量形成的关键时期果实膨大期能达到 82 37 这表明即使低于 120 W m 2 的光 照强度的日照时数对于葡萄产量的形成也有重要的作用 然而仅以直射光为主的日照时数并未完全 包含低于 120 W m 2 的光照强度的日照时数 并不能完全代表葡萄可利用的太阳辐射能 本试验中 尽管以直射光为主记录的 2019 年日照时数比 2018 年少 295 8 h 但 2019 年葡萄产 量比 2018 年平均增加 29 73 且成熟期果实可溶性固形物含量无差异 分析发现果园记录的包含 直射光和散射光大于光补偿点的日照时数 2019 年比 2018 年多 55 7 h 因此 光补偿点以上的光照 时数对葡萄产量和品质形成可能有重要的影响 而以直射光为主记录的日照时数并不是决定葡萄产 量的决定性因素 研究表明气候条件 栽培条件 树体状况以及叶片质量等均对葡萄产量和品质的 形成产生影响 谢兆森 等 2011 和雅妮 等 2018 张沁之和唐艳鸿 2021 在栽培管理基本一 致的情况下 光照等气候要素是葡萄品质 产量形成的基础 张大鹏 等 1995 白先进 等 2008 张驰 等 2021 本试验中 2018 与 2019 年保持同样的栽培管理方式 树势较为稳定 生产过程 中未出现因落花落果 病虫害等导致产量损失 虽然树龄也是影响葡萄产量和品质形成的因素 但 是在其他因素持平的情况下 光补偿点以上的光照时数对葡萄产量和品质形成的影响仍是不可忽略 的 根据 2018 和 2019 年的试验结果 大于光补偿点的光照时数分别为 1 524 1 和 1 579 8 h 产量 分别为 13 701 9 和 17 774 9 kg hm 2 且平均可溶性固形物大于 17 Brix 光照强度和时数均直接影响葡萄的光合产物积累 进而影响葡萄产量的形成 张付春 等 2014 这显然是葡萄丰产栽培必须考虑的指标 不同光照强度或时数下 光合产物积累量不同 长 期以来 仅以直射光为记录依据的光照时数作为衡量作物是否适宜当地栽培生产的重要光照条件标 准之一 然而 即使在光照时数相同而光照强度不同的条件下 阳光玫瑰 葡萄叶片单位面积光合 产出不同 甚至会出现较大的差异 仅以直射光为主记录的日照时数还不能科学地反映葡萄生物产 量的形成 本试验中气象站观测与果园实际的日照时数时长存在明显的差异 气象站观测记录的日 照时数比果园实际的日照时数少 600 h 以上 这可能与气象站观测的日照时数以直射光为主 而果 园实际记录的日照时数包含散射光有关 Baker 和 Ort 1992 研究表明 作物生物产量的两个决定因子是作物接受的辐射量和这些辐射 用于干物质生产的效率 因此 葡萄生物产量的一个决定性因素不是以直射光为主记录的日照时数 曹雄军 韩佳宇 成 果 王 博 马广仁 林 玲 谭宗琨 黄秋秘 陈 潇 陈孚仪 时晓芳 盘丰平 白先进 光照时数及强度对 阳光玫瑰 葡萄产量形成的影响 园艺学报 2023 50 8 1739 1746 1745 而是包括散射光在内的光照时数及光强 即接受光能的总量 在葡萄实际生产和品质评价中 应在 掌握品种叶片光饱和点和补偿点的基础上 综合考虑葡萄生长发育周期中光照时数和光照强度的影 响 这为充分利用葡萄产区光温资源 凸显南方葡萄栽培的特殊优势具有重要意义 References Bai Xian jin Li Yang rui Xie Tai li Huang Jiang liu Cao Mu ming Liang Sheng ji 2008 The climate elements for two harvest yearly grape cultivation in Guangxi Journal of Guangxi Agriculture 23 1 1 4 in Chinese 白先进 李杨瑞 谢太理 黄江流 曹慕明 梁声记 2008 广西一年两熟葡萄栽培的气候基础 广西农学报 23 1 1 4 Bailey Serres J Parker J E Ainsworth E A Oldroyd G Schroeder J I 2019 Genetic strategies for improving crop yields Nature 575 109 118 Baker N R Ort D R 1992 Light and crop photosynthesis performance Baker N R Thomas H Crop photosynthesis spatial and temporal determinants Amsterdam Elsevier 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