胡宏遠，耿康奇，張曉煜，王 靜，李紅英

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象科研所，寧夏 銀川 750002；3.寧夏大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

0 引言

隨著全球氣候變暖，極端天氣事件頻繁發(fā)生，西北地區(qū)降水量有明顯增多趨勢［1］。賀蘭山作為我國干旱與半干旱大陸性氣候的分界線，其狹管效應(yīng)和喇叭口地形雙重作用使賀蘭山主峰東南側(cè)成為強降水易發(fā)區(qū)，導(dǎo)致賀蘭山東麓是寧夏暴雨高發(fā)區(qū)之一［2］。近年來，寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)暴雨頻繁發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計，2012、2014、2015、2016、2018年均發(fā)生了暴雨，導(dǎo)致葡萄園區(qū)發(fā)生了不同程度的洪澇災(zāi)害。其中，2016年“8·21”暴雨導(dǎo)致銀川市賀蘭山東麓涉災(zāi)的酒莊或種植戶達23家，受災(zāi)面積370.67 hm2，其中：葡萄園過水面積98.67 hm2、葡萄園積水淤泥較重面積247.33 hm2、葡萄園沖毀倒伏面積24.67 hm2，造成園區(qū)設(shè)施損毀及部分葡萄園水土流失，直接經(jīng)濟損失約2218.12萬元［3］。而2018年“7·22”暴雨，降雨量超過了2016年“8·21”暴雨的最大降水量，刷新了寧夏有氣象觀測記錄以來的日降水量極值［4］。暴雨易導(dǎo)致賀蘭山山洪發(fā)生，造成賀蘭山東麓葡萄園不同程度受災(zāi)，引起葡萄園淹水進而造成澇害，不僅影響了釀酒葡萄的品質(zhì)，造成了巨大的經(jīng)濟損失，更重要的是破壞了葡萄園的基礎(chǔ)設(shè)施，甚至?xí)輾咸褕@。氣候變化大背景為暴雨發(fā)生營造了良好的氣候條件，而賀蘭山的獨特地形特征為洪澇災(zāi)害的發(fā)生提供了基礎(chǔ)地形環(huán)境條件。因此，山洪過境及葡萄園淹水勢必是今后賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄生產(chǎn)面臨的極其重要的問題。

淹水易引起根系缺氧，造成根系活力顯著下降、呼吸受阻，乙醇發(fā)酵的無氧呼吸作用進一步增強，導(dǎo)致根系生長發(fā)育受阻，甚至?xí)霈F(xiàn)根系窒息或中毒死亡的現(xiàn)象。土壤長期浸水導(dǎo)致出現(xiàn)缺氧，好氣型細菌活力受到抑制，對礦質(zhì)元素運輸及養(yǎng)分供應(yīng)不利［5］。淹水條件下，植物葉片葉綠素受到破壞，形態(tài)發(fā)生改變，葉片氣孔關(guān)閉，葉肉細胞光合能力下降，從而導(dǎo)致凈光合速率下降，隨著淹水時間的增加，大多老葉、部分成熟葉片，甚至果實出現(xiàn)脫落，嚴重時導(dǎo)致植物凋亡［6］。目前，對于淹水脅迫方面的研究主要集中在小麥［7］、水稻［8］、玉米［9］、蔬菜［10］、烤煙［11］、苜蓿［12］、園林樹木［13］等方面，在果樹方面的研究主要集中在災(zāi)后補救措施［14］等。李艷［15］、丁慧芳［16］等采用盆栽方法研究了淹水對葡萄生長、根系生理及光合特性的影響，而針對淹水對成熟期釀酒葡萄主干莖流、漿果生長及品質(zhì)影響的研究鮮為報道。

因此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，模擬田間淹水過程，探究了淹水對成熟期赤霞珠葡萄主干莖流、漿果生長及品質(zhì)的影響，旨在摸清漿果內(nèi)含物對淹水時間的響應(yīng)特性規(guī)律，確定葡萄園淹水時間對赤霞珠葡萄品質(zhì)影響的臨界時間點，從而獲得赤霞珠葡萄漿果品質(zhì)各成分對澇害響應(yīng)的時間指標(biāo)，對葡萄園澇害發(fā)生后及時排水，漿果及時、適時采收具有重要的理論意義和生產(chǎn)應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2021年在寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)立蘭酒莊進行，試驗區(qū)位于賀蘭山東麓永寧產(chǎn)區(qū)，供試品種為5年生赤霞珠葡萄，標(biāo)準(zhǔn)“廠”字整形，南北行向，株行距0.6 m×3.5 m，冬季為中、短梢修剪。

1.2 試驗處理

選取5年生具有代表性的赤霞珠葡萄標(biāo)準(zhǔn)樣（主干平均粗度40 cm、生長均一、無病蟲害），處理前統(tǒng)一葉幕高度、定梢（每株保留12個新梢）。每個處理選取代表性植株10株，3次重復(fù)，隨機選定3株赤霞珠葡萄，每株選取具有代表性的果穗3穗，在每穗上、中、下隨機選取3個果粒，用記號筆標(biāo)記橫、縱徑，掛牌標(biāo)記，采用定點法進行測定。

選取收獲期晴天（2021年9月23日）進行田間模擬淹水處理，灌水流速137.5 mL/s，灌水時間30 min，累計總灌水247.5 L，淹水高度10 cm，對照：不灌水處理，試驗于7:30開始取樣（CK），8:00開始處理，6個處理分別淹水3、6、9、12、24、48 h，采用定點法取樣，采用莖流儀動態(tài)監(jiān)測主干水分運輸規(guī)律。

1.3 測定項目及方法

樹干莖流測定：選取3株5年生具有代表性的赤霞珠葡萄，主干平均粗度40 cm，在距離地面40 cm處的樹干陰面，安裝SFMI探針式樹干莖流儀（澳大利亞西澳大學(xué)），探針直徑1.3 mm，長度35 mm，每個探針配備2個熱電偶，配電裝置為電池板和集成電池。系統(tǒng)每30 min采集1次數(shù)據(jù)，定期下載拷貝數(shù)據(jù)，集中分析。

果實形態(tài)指標(biāo)：在不同處理時間，分別在選定標(biāo)記的果穗上，用游標(biāo)卡尺測定果實縱、橫徑，并用果實的縱徑與橫徑之比計算果形指數(shù)。每個重復(fù)隨機選取100粒果實，3次重復(fù)，分析天平稱重，計算百粒重。

漿果品質(zhì)測定：可溶性固形物采用折光儀法，還原糖采用菲林試劑滴定法，總酸的測定采用NaOH滴定法，單寧的測定采用福林丹尼斯法，花色苷的測定采用鹽酸—甲醇提取比色法，總酚的測定采用福林酚法［17］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 10.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及作圖，不同處理之間的多重比較采用Duncan’新復(fù)極差方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水對采收期赤霞珠葡萄樹干莖流規(guī)律的影響

由圖1、圖2可知，赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量總體呈現(xiàn)出典型的晝高夜低的單峰“幾”字型變化趨勢，且存在明顯的周期性。與CK相比，淹水處理赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量啟動時間緩慢、響應(yīng)遲鈍、變化平緩、峰值低、持續(xù)時間短，響應(yīng)趨勢總體推后3 h。在淹水處理和對照間均存在明顯的夜間莖流，淹水處理存在周期性反向莖流的現(xiàn)象。其中，CK在8:00開始迅速響應(yīng)，直至18:30開始下降，總體呈現(xiàn)波動且維持在較高水平，淹水處理開始一直存在反向莖流，直至上午10:30出現(xiàn)莖流，11:00時開始迅速響應(yīng)，直至21:00開始下降，總體呈現(xiàn)緩慢波動且低于CK的趨勢。

圖1 淹水對采收期赤霞珠葡萄主干莖流速率的影響

圖2 淹水對采收期赤霞珠葡萄單株莖流量的影響

2.2 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果橫、縱徑總體呈現(xiàn)緩慢增加趨勢，果形指數(shù)呈現(xiàn)下降且波動的變化趨勢。其中，在處理9 h時，赤霞珠葡萄漿果縱徑開始顯著增加，而橫徑增加趨勢不顯著，直至淹水48 h時，橫徑相比CK達到顯著水平。不同淹水處理下，果形指數(shù)均低于CK，各處理間差異不顯著。隨著處理時間的延長，赤霞珠葡萄百粒重總體呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，從淹水9 h開始，百粒重變化幅度迅速增加。方差分析表明，在淹水48 h時，赤霞珠葡萄百粒重與淹水3、6 h及CK差異均達到顯著水平，其他處理存在差異，但未達到顯著水平。

表1 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果農(nóng)藝性狀的影響

2.3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果品質(zhì)的影響

2.3.1 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物的影響 由圖3可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物含量總體呈現(xiàn)先升后降再升的波動趨勢。其中，在淹水處理9 h時，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物呈現(xiàn)顯著下降趨勢，直至處理48 h，可溶性固形物呈現(xiàn)顯著上升趨勢，相比CK恢復(fù)了103.66%。

圖3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物含量的影響

2.3.2 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酸含量的影響 由圖4可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果總酸含量總體呈現(xiàn)先降后升再降的波動趨勢，其中，在淹水處理9 h時，總酸含量顯著低于CK，隨后又開始顯著增加，直至淹水48 h開始下降，相比CK恢復(fù)了91.19%。

圖4 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酸含量的影響

2.3.3 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果花色苷含量的影響 由圖5可知，隨著淹水時間的推移，赤霞珠葡萄漿果總花色苷含量總體呈現(xiàn)先升后降再升的波動趨勢。其中，在處理9 h時，總花色苷含量顯著低于CK，且維持在較低水平，直至淹水48 h，總花色苷含量開始顯著增加，相比CK恢復(fù)了111.33%。

圖5 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總花色苷含量的影響

2.3.4 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果單寧含量的影響 由圖6可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果單寧含量總體呈現(xiàn)先降后升的趨勢。其中，在淹水處理3 h時，單寧含量開始顯著下降，在淹水處理9 h時，單寧含量降至最低，相比CK，下降了21.76%，隨后單寧含量開始緩慢增加，淹水48 h時相比CK恢復(fù)了97.45%。

圖6 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果單寧含量的影響

2.3.5 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酚含量的影響 由圖7可知，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果總酚含量總體呈現(xiàn)先下降后緩慢回升的趨勢。其中，在淹水3 h時，總酚含量開始顯著下降，在淹水9 h時，總酚含量降至最低，相比CK，下降了24.36%，隨后又開始緩慢增加，淹水48 h時相比CK恢復(fù)了90.60%。

圖7 淹水對采收期赤霞珠葡萄漿果總酚含量的影響

3 討論

莖流作為SPAC系統(tǒng)中重要的水分傳輸過程，反映了植物根系吸水的能力和植物蒸騰的強度，表征植物體內(nèi)水分運移的動態(tài)變化，是衡量植物生理生態(tài)特征對周圍環(huán)境變化的重要指標(biāo)［18］。氣象因子是影響莖流速率的關(guān)鍵因素。大氣溫度是影響蘋果樹莖流速率最關(guān)鍵的氣象因子，太陽輻射是最直接的氣象影響因素。此外，在高土壤含水量下，蘋果樹莖流速率與氣象因子的相關(guān)性和敏感性高于低土壤含水量［19］。

本試驗中，赤霞珠葡萄主干莖流速率、單株莖流量總體呈現(xiàn)晝夜交替的周期性變化規(guī)律，淹水處理導(dǎo)致赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量響應(yīng)敏感性下降、峰值降低、變化趨勢整體推后近3 h，這可能與灌水導(dǎo)致土壤溫度下降、根系吸收運輸水分效率下降有關(guān)。不同處理間赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量峰值存在差異，說明在處理前期，根系處于淹水脅迫環(huán)境中，赤霞珠葡萄由于自身保護調(diào)節(jié)機制，導(dǎo)致根系活性下降，出現(xiàn)主干莖流速率及莖流量下降的現(xiàn)象。隨著淹水時間的延長，主干莖流速率及莖流量出現(xiàn)了緩慢回升，說明淹水處理在一定程度上抑制了根系活性，并未出現(xiàn)不可逆的迫害。淹水處理導(dǎo)致赤霞珠葡萄夜間存在明顯且有規(guī)律的反向莖流現(xiàn)象，這可能與夜間赤霞珠葡萄蒸騰下降，淹水迫使根系處在逆境脅迫環(huán)境，根系因吸水效率下降形成反向水勢差，出現(xiàn)反向莖流現(xiàn)象，形成夜間補償流，補充根系水勢差，從而恢復(fù)植物體內(nèi)的水分平衡。周期性變化的反向莖流也說明整個處理過程導(dǎo)致赤霞珠葡萄處在脅迫條件，并未導(dǎo)致根系出現(xiàn)實質(zhì)性的不可逆?zhèn)?，這可能與赤霞珠葡萄抵御環(huán)境脅迫自身調(diào)節(jié)機制有關(guān)。這與余逍等［20］的研究結(jié)果一致。

植物在淹水脅迫后，新陳代謝受抑制，生長勢減弱，生物量減少，旱生植物對淹水脅迫反應(yīng)更敏感，且地下部受抑制程度比地上部更為嚴重［21］。在過度灌溉條件下，特別是在漿果的膨大期將會導(dǎo)致“腫脹”現(xiàn)象發(fā)生，漿果內(nèi)含物在過度灌溉的條件下，因稀釋作用而導(dǎo)致含量下降［22］。

本試驗中，隨著淹水時間的延長，赤霞珠葡萄漿果縱徑、橫徑及百粒重均呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢，淹水處理9 h后，變化幅度增大。淹水處理前期赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物、花色苷有所增加，這可能與前期淹水在一定程度上緩解了控水措施有關(guān)。自淹水9 h開始，赤霞珠葡萄漿果可溶性固形物、總酸、總花色苷、單寧及總酚含量均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，其中，單寧和總酚在淹水3 h開始出現(xiàn)下降趨勢，但差異不顯著，這可能與淹水后，水分開始輸送至果實，在引起漿果“膨大”的同時，漿果內(nèi)含物在水分稀釋作用下，呈現(xiàn)下降趨勢有關(guān)。這與婁玉穗等［23］的研究結(jié)果相同。隨著淹水脅迫的進行，赤霞珠葡萄漿果內(nèi)含物在下降的同時開始呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，說明淹水脅迫并未造成赤霞珠葡萄根系吸水作用的不可逆損傷。前期內(nèi)含物的下降還可能與淹水引起赤霞珠葡萄光合受抑制有關(guān)，這與李艷等［6］的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

淹水在一定程度上抑制了赤霞珠葡萄主干莖流速率和單株莖流量，導(dǎo)致其啟動時間推后、響應(yīng)敏感性下降、峰值降低、變化趨勢整體推后近3 h，且在夜間存在明顯的有規(guī)律的反向莖流現(xiàn)象，形成夜間補償流，通過補充根系水勢差，從而恢復(fù)植物體內(nèi)的水分平衡。

赤霞珠葡萄漿果在淹水后9 h，其可溶性固形物、總酸、總花色苷、單寧及總酚含量均呈現(xiàn)顯著下降趨勢。淹水后48 h，漿果內(nèi)含物含量總體恢復(fù)了9成以上，其中，單寧及總酚對淹水的響應(yīng)更迅速，恢復(fù)更緩慢。建議葡萄園在淹水后9 h內(nèi)或48 h后采收，對漿果品質(zhì)的影響相對較小。