反光膜對北疆滴灌葡萄生長、光合作用及品質(zhì)的影響

李志強，劉洪亮，田鈴枝，陳虎，劉曉偉，陳紅梅，呂軍，王磊

(1.石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000； 2.新疆石河子142團，新疆 石河子 832000)

葡萄是世界上種植面積較大的水果之一，2011年起我國鮮食葡萄產(chǎn)量居世界首位，至2014年葡萄栽培面積居世界第二[1]。反光膜作為一種功能膜，作用在果樹上可改善果園微環(huán)境，提高果實品質(zhì)。新疆地區(qū)大田葡萄促早熟生產(chǎn)和提高葡萄品質(zhì)的方法主要有改變葡萄品種、架勢改良和水肥調(diào)控等。研究發(fā)現(xiàn)，鋪設(shè)反光膜可改善桃[2-3]、油桃[4]、柑橘[5]、李[6]、蘋果[7-9]、椪柑[10]、梨[11-12]、枇杷[13]、杧果[14]等果園微氣候，提高大棚葡萄[15]、楊梅[16]光照條件，提高果實品質(zhì)。以上研究主要集中在光照不足或果實成熟期陰雨天較多的南方或大棚光照不足的環(huán)境，而反光膜在新疆滴灌葡萄上的應(yīng)用還未見相關(guān)報道。本文以新疆大田滴灌葡萄為研究對象，研究鋪設(shè)反光膜對土壤含水量，葡萄養(yǎng)分吸收、生長發(fā)育、光合作用、收獲期、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為反光膜在新疆滴灌葡萄的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2017年6—10月在新疆石河子市142團2連2號地進行。供試土壤為灌耕灰漠土，試驗選取土壤肥力均勻、果樹長勢較一致的5年生葡萄品種弗雷無核作為試驗材料，采用高廠架栽培模式，株距2.0 m，行距3.5 m，每667 m2種植98～102株。0～60 cm土壤有機質(zhì)含量12.35 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為26.73、14.52、224.87 mg·kg-1，土壤pH值為7.98，電導(dǎo)率為0.126 ms·cm-1。

1.2 試驗設(shè)計

設(shè)3個處理：處理1為對照，裸地不鋪膜，地面清理干凈，無雜草和遮擋物；處理2為鋪PE膜(新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司，厚度0.01 mm，寬2.5 m)，鋪設(shè)時中間疊加1.2～1.5 m；處理3為鋪銀黑反光膜(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院環(huán)境發(fā)展與可持續(xù)研究所，厚度0.02 mm，寬3.0 m)，鋪設(shè)時黑色朝向地面，銀光色朝向天空。

由于膜有反光作用，為試驗準確和減少反射光對其他試驗區(qū)影響，設(shè)置隔離帶，采用大區(qū)試驗，不設(shè)小區(qū)。每個大區(qū)寬30 m(10行)，每行長110 m，每個大區(qū)間隔離帶6 m(2行)，試驗用地共計13 860 m2。試驗于6月14—15日鋪設(shè)地膜，其他栽培管理措施與大田一致。

1.3 調(diào)查項目

調(diào)查取樣。每個大區(qū)選3個點。2017年7月11日測定葡萄新梢日生長長度、新梢葉片數(shù)、新梢節(jié)間數(shù)、新梢長度、新梢干重(6月22日修剪后長出新副梢)，同時采用LI-6400測定葡萄葉片光合作用，取葡萄枝條樣品，回實驗室后用純凈水洗凈、烘干、粉碎，測定植株氮、磷、鉀含量；葡萄成熟期調(diào)查單株結(jié)穗數(shù)、單穗重、第一次采收率、第二次采收率、單株產(chǎn)量、產(chǎn)量，以及葡萄果粒橫徑、縱徑、單粒重、果穗重、果肉硬度、可溶性固形物含量、酸含量、Vc含量、可溶性糖含量。

新梢長度采用卷尺測量，新梢鮮重、干重用百分之一天平稱重。新梢日生長長度=新梢長度/19。

葡萄單株果穗數(shù)。葡萄成熟后每處理選擇10棵葡萄，調(diào)查每株葡萄果穗數(shù)量。

單穗重。每處理選6～8個點，每點選取代表性3穗(電子天平稱取質(zhì)量)，取均值算出單穗重。

單株產(chǎn)量/kg=單穗重(g)×每株結(jié)穗數(shù)/1000(按商品穗計算，低于350 g及爛穗等不算)。

測定含水量。7月14日取樣，位置分別距離葡萄行35(滴灌帶位置)、75、150 cm，每點分別于0～20、20～40、40～60 cm三層取樣，重復(fù)3次。樣品用自封袋封好，帶回實驗室，用鋁盒稱重法測定土壤含水量。

8月5日調(diào)查葡萄第一次采摘率，8月15日調(diào)查第二次采摘率，每處理調(diào)查10株果樹(重復(fù)3次)。

土壤堿解氮測定。采用堿解擴散法測定。土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度計測定；pH采用上海雷磁PHS-3C酸度計測定；電導(dǎo)率采用上海雷磁DDS-307電導(dǎo)率儀，測定土∶水為1∶5；植株氮磷鉀含量采用濃H2SO4-H2O2消解；全氮采用凱式定氮儀測定；全磷采用鉬銻抗比色法測定；全鉀采用火焰光度計測定[8]；枝條養(yǎng)分吸收量=枝條養(yǎng)分含量×枝條干重。果實縱、橫徑采用電子數(shù)顯卡尺測定；葡萄單粒重、果穗重采用百分之一天平測定；葡萄硬度采用愛德堡G-4數(shù)顯硬度計測定；可溶性固形物含量用PAL-1型數(shù)顯測糖儀測定；可滴定酸含量用NaOH滴定法測定；Vc含量用2，6-二氯苯酚吲哚染料滴定法測定[9]；可溶性糖測定采用GB/T 6194—1986《水果、蔬菜可溶性糖測定法》。

采用SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計和方差分析，采用Excel 2010做表，Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋處理對土壤含水量的影響

由圖1可知，鋪設(shè)反光膜，土壤各層含水量隨著距離葡萄行距的增加而減少。其中，0～20 cm土壤層含水量最高，40～60 cm土層含水量差異減少，且有趨于一致的趨勢。

圖1 反光膜處理對土壤含水量的影響

由圖2可知，鋪設(shè)PE膜的土壤各層含水量有較大差異。其中，0～20 cm表層距離葡萄行距70 cm處土壤含水量最高，40～60 cm土層含水量距離葡萄行距35和70 cm趨于一致。

圖2 PE膜處理對土壤含水量的影響

由圖3可知，裸地土壤各層含水量有較大差異，0～20 cm表層土壤含水量距離葡萄行距70 cm處最高，20～60 cm深度土壤含水量距離葡萄行距35和70 cm急劇下降，距離葡萄行距150 cm土壤含水量亦迅速減少。對比不同處理發(fā)現(xiàn)，鋪膜處理的土壤含水量比裸地顯著提高，尤其是40～60 cm土層含水量差異巨大。

圖3 裸地處理對土壤含水量的影響

對比反光膜和PE膜處理結(jié)果可知，距離葡萄行距70 cm處0～20、20～40、40～60 cm各土層含水量差異較大，PE膜處理比反光膜處理分別增加8.1%、10.6%、-5.4%；對比反光膜和裸地處理結(jié)果可知，距離葡萄行距35 cm處進行反光膜處理，0～20、20～40、40～60 cm各土層含水量分別比裸地增加3.9%、7.0%、50.5%，反光膜處理在距離葡萄行距150 cm處的0～20、20～40、40～60 cm各土層含水量分別比裸地增加17.8%、5.0%、35.0%；對比PE膜和裸地處理結(jié)果可知，PE膜處理距離葡萄行距35 cm處0～20、20～40、40～60 cm各土層含水量分別比裸地增加10.5%、3.8%、39.4%，PE膜處理距離葡萄行距150 cm處的0～20、20～40、40～60 cm各土層含水量分別比裸地增加16.7%、-0.1%、26.2%。

2.2 不同土層和行距距離對土壤含水量的影響

由圖4～5可知，不同覆蓋處理下，不同土層土壤含水量和不同行距距離下土壤含水量均表現(xiàn)為PE膜>反光膜>裸地(對照)。

圖4 不同處理對土壤各層含水量的影響

圖5 不同覆蓋處理對不同行距距離 土壤含水量的影響

2.3 反光膜對葡萄養(yǎng)分含量的影響

由表1可知，覆膜處理對葡萄氮、磷、鉀養(yǎng)分含量有顯著影響，減少了葡萄植株氮、鉀的含量，增加植株磷的含量。反光膜、PE膜處理的葡萄植株的氮含量分別較對照減少0.19、0.13百分點，其磷含量分別較對照增加0.017、0.010百分點，其鉀含量分別較對照減少0.07、0.04百分點。由此可知，不同處理下的葡萄植株氮、鉀含量表現(xiàn)為對照>PE膜>反光膜，植株磷含量表現(xiàn)為反光膜>PE膜>對照。

表1 反光膜對葡萄養(yǎng)分含量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。表2～7同。

2.4 反光膜對葡萄養(yǎng)分吸收的影響

新生枝條的養(yǎng)分吸收量，即新生枝條養(yǎng)分的含量×新生枝條的干重。由表2可知，鋪膜增加了葡萄新生枝條氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，反光膜相比PE膜和對照處理差異顯著。反光膜和PE膜處理的氮吸收量分別較對照增加36.7%、5.8%，磷吸收量分別較對照增加80.5%、26.0%，鉀吸收量分別比對照增加32.1%、4.6%。由此可知，不同處理下的葡萄植株的氮、磷、鉀吸收量表現(xiàn)為反光膜>PE膜>對照。

2.5 反光膜對光合作用的影響

由表3可知，覆膜處理增加了葡萄葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)。相比對照處理，反光膜和PE膜處理后，葉片Pn分別增加14.0%和2.1%，Gs分別增加25.0%和15.0%，Ci分別增加0.8%和14.2%，Tr分別增加29.0%和25.4%。結(jié)果表明，不同處理對葡萄葉片Pn、Gs、Tr的影響表現(xiàn)為反光膜>PE膜>對照，對葡萄葉片Ci的影響表現(xiàn)為PE膜>反光膜>對照。

表2 反光膜對葡萄養(yǎng)分吸收的影響

表3 反光膜對葡萄葉片光合作用參數(shù)的影響

2.6 反光膜對葡萄生長的影響

由表4可知，覆膜處理顯著促進葡萄生長，反光膜處理與對照相比枝條鮮重、干重、枝條長度和日生長量有顯著增加，PE膜處理與對照相比枝條長度、葉片數(shù)、節(jié)間數(shù)和日生長量有顯著增加。相比對照，反光膜處理的葡萄枝條鮮重、干重、枝條長度、葉片數(shù)、節(jié)間數(shù)、日生長量、節(jié)間長分別較之增加31.4%、43.9%、30.8%、5.8%、7.0%、30.8%、22.5%；PE膜處理較對照的葡萄枝條鮮重、干重、枝條長度、葉片數(shù)、節(jié)間數(shù)、日生長量、節(jié)間長分別增加9.4%、9.6%、37.3%、32.9%、30.5%、37.1%、2.5%。不同處理效果表現(xiàn)為反光膜>PE膜>對照。

2.7 反光膜對葡萄產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表5可知，覆膜處理增加了葡萄單株結(jié)穗數(shù)、果穗數(shù)及果實橫莖，反光膜顯著增加葡萄單穗重、單粒重和縱徑，與對照有顯著差異，且反光膜處理優(yōu)于PE膜。

表4 反光膜對葡萄生長的影響

表5 反光膜對葡萄產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.8 反光膜對葡萄產(chǎn)量和采收的影響

由表6可知，覆膜對葡萄采收率和產(chǎn)量有顯著影響。PE膜處理的第二次采收率、總采收率和產(chǎn)量分別較對照增加6.2%、1.3%和6.5%，反光膜處理的分別較對照增加25.1%、-85.0%、2.5%和12.5%。反光膜第一次采收率較對照高出19.4百分點，2次采收相差10 d，說明反光膜可提高葡萄著色10 d以上。

表6 反光膜對葡萄產(chǎn)量和采收的影響

2.9 反光膜對葡萄品質(zhì)的影響

由表7可知，覆膜對葡萄品質(zhì)有顯著影響。反光膜、PE膜處理的葡萄Vc含量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量、果皮硬度分別較對照有不同程度的增加，總酸含量下降，不同處理提高葡萄品質(zhì)效果表現(xiàn)為反光膜>PE膜>對照，反光膜對葡萄品質(zhì)的影響顯著優(yōu)于PE膜和裸地對照。

表7 反光膜對葡萄品質(zhì)的影響

3 小結(jié)與討論

研究表明，反光膜處理增加了葡萄園土壤深層和葡萄行間土壤含水量，促進了葡萄對養(yǎng)分的吸收，增加了葉片光合作用和枝條干物質(zhì)積累，促進葡萄果實著色，可提前10 d上市；反光膜還增加了葡萄產(chǎn)量、單穗重、單粒重；提高果實Vc含量、可溶性糖含量，試驗效果表現(xiàn)為反光膜>PE膜>裸地。

本研究結(jié)果表明，覆膜顯著增加了土壤含水量，尤其是40～60 cm土層處和距離葡萄行距150 cm處的土壤含水量，從而顯著增加了土體濕潤面積和體積。有研究認為，鋪設(shè)反光膜，通過反射光照引起果樹樹冠內(nèi)膛光照強度增加，直接增加了整體有效光合面積與群體光能利用率，從而顯著提高葉片光合速率和氣孔導(dǎo)度[2，15]，這與本研究結(jié)果一致。王浩等[5]研究發(fā)現(xiàn)，反光膜促進柑橘對氮的吸收，減少對磷、鉀的吸收，與本研究結(jié)果有一定差異。本研究發(fā)現(xiàn)，覆膜減少了葡萄植株的氮、鉀含量，增加了磷含量，同時促進了植株對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，其原因有可能是反光膜增加了土體含水量，促進了根系生長，使養(yǎng)分吸收增加，葉片光合作用增強，促進了植株干物質(zhì)量的積累。同時發(fā)現(xiàn)，覆膜顯著促進了葡萄生長量的增加，葡萄的枝條鮮重、干重、枝條長度均增加，這與王浩等[4]在柑橘上的研究結(jié)果有一定差異性，其原因有可能是6—7月是新疆葡萄營養(yǎng)生長和生殖生長共存時期，覆膜尤其是反光膜增加了樹體光合作用，促進了葡萄生長和干物質(zhì)的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，覆膜尤其是反光膜可促進葡萄成熟提早10 d，葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)也得到提升，這與前人研究反光膜在桃[2-4]、李[6]、蘋果[7-9，17-18]、椪柑[10]、梨[11]及大棚楊梅[16]等果樹結(jié)果相一致。根據(jù)已有研究，覆膜顯著增加了土壤細菌、真菌、放線菌等數(shù)量[5]，增加了土壤含水量[19]，調(diào)控土壤溫度[20]，同時增加了作物光合作用和地面反射光強度，說明覆膜能改善土壤理化性質(zhì)、樹體微環(huán)境及果樹物候期[21]，從而促進果樹生長發(fā)育，提高果品質(zhì)量。