灌溉方式和施氮量對(duì)葡萄光合特性和熒光參數(shù)的影響

陳麗楠，劉秀春，榮傳勝，張 成

（遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧熊岳115009）

遼寧省是我國(guó)鮮食葡萄生產(chǎn)的主要產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)之一。生產(chǎn)中果農(nóng)為追求高產(chǎn)，過(guò)量施用氮肥的現(xiàn)象突出，灌水以傳統(tǒng)大水漫灌為主，水肥浪費(fèi)嚴(yán)重，且易造成葡萄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)失調(diào)，影響產(chǎn)量的提升。根區(qū)交替滴灌是依據(jù)根系干旱信號(hào)傳遞與氣孔最優(yōu)調(diào)節(jié)理論而提出的一種新的節(jié)水技術(shù)[1]，已有研究表明交替滴灌條件能夠維持果樹(shù)產(chǎn)量，或產(chǎn)量降低不顯著，提高果實(shí)品質(zhì)[2～5]。植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、利用與其光合系統(tǒng)密切相關(guān)，相關(guān)研究表明，根區(qū)交替滴灌在保持光合速率不下降或少下降的前提下，降低蒸騰速率，水分利用率大幅提高[6～9]。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是研究植物光合生理與環(huán)境因子關(guān)系的探針，可以反映植物光合效率的高低[10]。相關(guān)研究表明，氮素可在一定程度上減輕過(guò)多的激發(fā)能對(duì)光合機(jī)構(gòu)造成的破壞，對(duì)過(guò)剩光能的傳遞和耗散起重要作用，使PS II的最大光化學(xué)效率保持在較高的水平上[11]。目前，關(guān)于根區(qū)交替滴灌與施氮量耦合對(duì)果樹(shù)光合功能影響的研究很少，特別是在有關(guān)葉綠素?zé)晒馓匦苑矫骢r見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)通過(guò)研究不同灌溉方式和施氮量耦合對(duì)葡萄葉片光合特性、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，探索根區(qū)交替滴灌下水氮耦合對(duì)葡萄產(chǎn)量影響的光合生理機(jī)制，為葡萄節(jié)水和減量施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2018年在遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所進(jìn)行。選用當(dāng)?shù)刂髟云咸哑贩N‘遼峰’為試材，樹(shù)齡4年生，株行距0.5 m×5.0 m，樹(shù)形單株雙蔓。在新梢生長(zhǎng)期每株兩側(cè)蔓各留9 個(gè)枝條，每側(cè)蔓留6 串果，以確保枝量和掛果量一致性。果園病蟲(chóng)害防治、修剪等管理統(tǒng)一進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2 個(gè)灌溉方式：（1）常規(guī)灌溉。采用澆灌模式在樹(shù)盤(pán)內(nèi)進(jìn)行充分灌溉，每次灌溉量為40L/株；（2）交替根區(qū)滴灌。在距葡萄樹(shù)基部10cm 處的南北兩側(cè)鋪設(shè)2條滴灌管，每次灌水時(shí)打開(kāi)一側(cè)滴灌管，另一側(cè)關(guān)閉，兩側(cè)滴灌管輪流交替灌水，灌水量為常規(guī)灌溉的1/2，每20 d灌溉1次。灌溉量采用安裝的水表計(jì)量。每個(gè)灌溉方式下設(shè)3個(gè)施氮水平：（1）不施氮肥；（2）推薦施氮量（100 kg/hm2純氮）；（3）習(xí)慣施氮量（200 kg/hm2純氮）。各處理施純磷75 kg/hm2、純鉀150 kg/hm2。肥料分別于葡萄花后和果實(shí)膨大期各施入50%，氮肥為尿素（N 46%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O518%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 光合參數(shù)的測(cè)定

于晴朗無(wú)云天氣9:30—11:00 選取葡萄上部結(jié)果枝新梢節(jié)間第5 片健康葉片（標(biāo)記），使用Li-6400 便攜式光合儀測(cè)定葉片凈光合速率(Pn，μmol·m-2·s-1)、蒸騰速率(Tr，μmol·m-2·s-1)、氣孔導(dǎo)度(Gs，mmol·m-2·s-1)等光合參數(shù)，并通過(guò)計(jì)算得到瞬時(shí)水分利用效率(iWUE，μmol·mmol-1)：iWUE=Pn/Tr。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

于晴朗天氣9:30—11:00，選取葡萄上部結(jié)果枝新梢節(jié)間第5 片健康葉片（標(biāo)記），使用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（PAM-2500,Walz,Germany）進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)處理測(cè)定5 株。先暗適應(yīng)30 min，測(cè)定暗適應(yīng)下的初始熒光(Fo)，隨后給葉片施加2 800 μmol·m-2·s-1飽和脈沖光測(cè)定最大熒光(Fm)，計(jì)算PS II 的最大量子產(chǎn)量，F(xiàn)v/Fm=(Fm-Fo)/Fm，PS II 的實(shí)際量子產(chǎn)量Y(II)=(Fm'-Fs)/Fm'=ΔF/Fm'；光化學(xué)淬滅系數(shù)qP=（Fm'-Ft）/（Fm'-Fo）；非光化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ=（Fm-Fm'）/Fm'=Fm/Fm'-1。

1.3.3 產(chǎn)量的測(cè)定

于果實(shí)成熟期，每個(gè)處理將全株果實(shí)取下稱(chēng)重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2017 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS V 7.65 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對(duì)葡萄葉片光合特性的影響

從表1可知，同一灌溉方式下，習(xí)慣施氮和推薦施氮處理的葉片凈光合速率顯著高于不施氮處理。與傳統(tǒng)灌溉模式相比，根區(qū)交替滴灌處理的凈光合速率最高，習(xí)慣施氮的高7.42%，推薦施氮的高3.23%。與常規(guī)灌溉相比，根區(qū)交替滴灌蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)較大降幅，其中蒸騰速率，不施氮的降低3.97%，習(xí)慣施氮的降低12.02%，推薦施氮的降低5.34%，平均降低7.11%；氣孔導(dǎo)度依次降低12.50%、20.93%、22.64%，平均降低18.69%（P＜0.05）。葉片瞬時(shí)水分利用效率表現(xiàn)為根區(qū)交替滴灌+推薦施氮處理的最高，分別比常規(guī)灌溉的推薦施氮和習(xí)慣施氮處理提高17.6%和33.9%（P＜0.05）。結(jié)果表明，根區(qū)交替滴灌條件下葉片氣孔導(dǎo)度適度下降，有利于減少蒸騰速率，提高水分利用效率，并且與推薦施氮互作，葡萄葉片光合能力顯著提高。

表1 不同灌溉方式與施氮量耦合對(duì)葡萄果實(shí)膨大期葉片光合特性的影響

2.2 水氮耦合對(duì)葡萄葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h3>

由圖1-A可知，相同灌溉方式下，不施氮處理實(shí)際量子產(chǎn)量較低，推薦施氮處理實(shí)際量子產(chǎn)量最高，高于習(xí)慣施氮處理；相同施氮量下，最大量子產(chǎn)量表現(xiàn)為根區(qū)交替滴灌處理的高于常規(guī)灌溉方式。根區(qū)交替滴灌+推薦施氮處理的實(shí)際量子產(chǎn)量最高，為0.566；其次是根區(qū)交替滴灌+習(xí)慣施氮處理的，為0.523。分別比常規(guī)灌溉+推薦施氮和習(xí)慣施氮處理的提高4.19%和3.17%。灌溉方式一定時(shí)，最大量子產(chǎn)量值（圖1-B）的高低順序?yàn)橥扑]施氮、習(xí)慣施氮、不施氮。表觀(guān)電子傳遞速率（圖1-C）表現(xiàn)為隨著施氮量的增加先升高后降低的趨勢(shì)；從灌溉方式來(lái)看，相同施氮量下，根區(qū)交替滴灌處理的表觀(guān)電子傳遞速率顯著高于常規(guī)灌溉處理的（P＜0.05）。從圖1-D可以看出，不施氮處理的光化學(xué)淬滅系數(shù)最低，高施氮的光化學(xué)淬滅系數(shù)低于推薦施氮量，各水氮處理以根區(qū)交替滴灌+推薦施氮的光化學(xué)淬滅系數(shù)最高。結(jié)果表明，根區(qū)交替滴灌能夠提高葡萄葉片光合電子傳遞速率，但高施氮量下葉片光合電子傳遞速率降低，根區(qū)交替滴灌+推薦施氮對(duì)葉片光能利用率增加有顯著正效應(yīng)。

圖1 不同灌溉方式與施氮量耦合對(duì)葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.3 水氮耦合對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響

如圖2所示，相同灌溉方式下，葡萄產(chǎn)量均表現(xiàn)為推薦施氮量最高，其次是習(xí)慣施氮處理，二者顯著高于不施氮處理，以根區(qū)交替滴灌+推薦施氮處理產(chǎn)量最高，為4.41 kg/株，分別比常規(guī)灌溉的推薦施氮和習(xí)慣施氮處理提高6.6%和8.6%。

圖2 不同灌溉方式與施氮量耦合對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

根區(qū)交替滴灌和適宜施氮量能夠保持較高的葉片凈光合速率，提高葉片的瞬時(shí)水分利用效率，對(duì)葡萄葉片PSⅡ反應(yīng)中心開(kāi)放程度有促進(jìn)作用，有助于葡萄保持較高的同化物合成能力，有利于產(chǎn)量的形成。