鲜食葡萄栽培岗

胡海鹏 陶建敏 郑焕

 

  近年来对喷施化学药剂后作物叶片光合作用指标的研究逐渐增多，但对葡萄的研究仍然较少。植物的光合作用不仅可以将光能转化为化学能为自身生命活动提供能量，还可以反应植物对外界环境的适应能力（郭传友等，2004）。并且果树的营养生长、生殖生长，器官分化，形态建成、果实产量与品质优劣都是以光合作用为基础(姜小文等，2003)。光合作用不仅受到自身特性的限制，还容易受受外界条件影响，在不同的逆境下，植物的光合性能都会受到影响。

  本试验用90g/L石硫合剂、80g/L尿素、2g/L乙烯利、17.5g/L亚磷酸钾、0.66g/L草铵膦和1.33g/L乙烯利+5.25g/L亚磷酸钾喷施‘阳光玫瑰’葡萄叶片，并通过光合仪器对叶片光和性能进行测定分析，探究化学药剂对叶片光合效率的影响，为热带葡萄化学落叶剂的使用提供理论支撑。

  1 材料与方法

  1.1 试验材料

  试验于2023年9月到2024年2月海南省三亚市崖州区坝头基地进行，选取生长势一致的两年生‘阳光玫瑰’葡萄作为试验材料，株行距3m×3m，耕作处理相同。化学药剂名称、含量及生产公司：乙烯利（上海，华谊飞铃，40%）、亚磷酸钾（以色列海普菲姆，磷525g/L、钾375g/L）、尿素（40%N）、草铵膦（利尔，200g/L）。

  1.2 试验设计

  该试验共设计5个处理，化学药剂处理为90g/L石硫合剂、80g/L尿素、2g/L乙烯利、17.5g/L亚磷酸钾、0.66g/L草铵膦和1.33g/L乙烯利+5.25g/L亚磷酸钾，每个处理选择四棵树测量光合指标。喷施处理同第二章相同。

  1.3 测定项目与方法

  光合气体交换参数：使用Li-6800便携式光合测定仪,在阳光充足的晴天9:00~11:30随机选取枝条中部长势良好无病害的叶片进行测量。每个化学药剂处理选取固定的6张叶片，每个叶片测量两次。测量叶片时采用LED红蓝光源，仪器光强参数设置为1200μmol·m-2·s-1，流速参数设置为400μmol·s-1，

  叶绿体荧光参数：也使用LI-6800便携式光合测定仪，光强流速与光合测定时设置参数相同，在阳光充足的晴天9:00~11:30测量叶片光下最大荧光（Fm’）、相对光合电子传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（qP），晚上时间22：00-24：00，当叶片经过暗适应后，测量叶片最大荧光（Fm）和初始荧光（F0），其中可变荧光（Fv）、PSII最大光化学效率、PSII潜在活性、非光化学淬灭系数需要用公式计算，计算公式为可变荧光Fv=Fm-F0、PSII潜在活性Fv/F0、非光化学淬灭系数NPQ=Fm/(Fm-Fm’)、PSII最大光化学效率Fv/Fm。

  1.4 数据处理与分析

  用DPS软件对叶片生理指标数据进行处理，采用Microsoft Office Excel 2019进行作图。

  2 结果与分析

  2.1 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片光合气体交换参数的影响

  2.1.1 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片净光合速率的影响

  由图3-1可知,不同化学药剂处理后Pn均出现不断下降的变化趋势，其中0.66g/L草铵膦处理下降幅度最大，90g/L石硫合剂处理下降幅度最小，所有处理均显著低于对照，其中0.66g/L草铵膦处理的Pn下降了97.13%，90g/L石硫合剂处理下降了94.37%。喷施后第一天所有处理Pn均出现急速下降，随时间变化，8%尿素处理和300倍草铵膦处理在第二天出现小幅回升，其余各处理则没有出现回升情况，总体净光合速率不断下降。由此可见，喷施化学药剂后，葡萄叶片的净光合速率显著降低。

  2.1.2 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片气孔导度的影响

  气孔导度(Gs)是指气孔开放大或小的程度，数值变化反映植物中水分散失的多少以及对干旱环境的适应能力，Gs可以直接影响植物叶片中气体和水分的交换过程，间接影响植物光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。由图3-2所知，不同化学药剂处理后Gs均出现不断下降的变化趋势且显著低于对照，其中0.66g/L草铵膦处理下降幅度最大，下降了89.41%，90g/L石硫合剂处理下降幅度最小，下降了71.98%。喷施后第一天所有处理Gs均出现快速下降，其中80g/L尿素处理下降幅度最大，17.5g/L亚磷酸钾处理在第二天出现回升，80g/L尿素处理在第三天出现回升，但总体Gs不断下降。可以看出，喷施化学药剂后，叶片气孔的开合程度变小，对植物叶片和外界进行水分及气体交换造影响。

  2.1.3 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片胞间二氧化碳浓度的影响

  胞间CO2浓度(Ci)是指植物叶片对CO2吸收利用的程度，其变化趋势可以用来分析在光合作用气孔是否被限制。由图3-3所知,不同化学药剂处理后胞间CO2浓度的变化趋势基本为“降-升-降”，且在大多数情况下Ci都高于对照。其中90g/L石硫合剂处理上升幅度最大，上升了36.56%，17.5g/L亚磷酸钾处理上升幅度最小，上升了20.93%。喷施后第一天所有处理Ci均出现明显急速上升，第二天又出现快速下降，随后各处理开始波动上升。可以看出，喷施化学药剂后，葡萄叶片吸收CO2的能力变弱，造成叶片胞间的CO2浓度升高。

  2.1.4 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片蒸腾速率的影响

  蒸腾速率(Tr)是指植物的叶片在单位时间和单位面积内通过叶片蒸腾作用消耗的水量。由图3-4所知，不同化学药剂处理后叶片Tr的变化趋势基本为前期快速下降，后期波动下降，且在多数情况下都低于对照。其中2g/L乙烯利处理下降幅度最大，下降了81.14%，2g/L乙烯利+5.25g/L亚磷酸钾处理下降幅度最小，下降了70.87%。喷施后第一天所有处理蒸腾速率均出现大幅下降，之后有个别处理出现短暂上升。说明，化学药剂在喷施到叶片表面后对叶片的蒸腾作用产生影响，并且导致蒸腾速率不断降低。

  2.2 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片荧光参数的影响

  2.2.1 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片初始荧光的影响

  初始荧光(Fo)表示叶片在暗处理环境下,光系统II（PSII）反应中心完全开放时的荧光水平，反映的是PSII天线色素受激发后的电子密度，其值的上升表明PSII反应中心发生可逆失活或破坏。如图3-5所示经过化学药剂处理的叶片的Fo均呈现不断上升的趋势。叶片的Fo的变化趋势基本为前期平缓上升，后期快速上升，并且后期所有处理的Fo均高于对照。其中0.66g/L草铵膦处理Fo增大幅度最大为38.8%，最低为2g/L乙烯利+5.25g/L亚磷酸钾处理其Fo增加幅度为11.2%，这说明0.66g/L草铵膦处理对PSII反应中心的破坏最严重，造成更多的激发能以荧光的形式散发，加速叶片的衰老，2g/L乙烯利+5.25g/L亚磷酸钾处理伤害则最轻。

  2.2.2 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片PSII最大光化学效率的影响

  Fv/Fm是暗适应下PSII的最大光化学效率或PSII原初光能转化效率，正常情况下，PSII最大光化学效率Fv/Fm维持在0.832±0.004，它能反映PSII活性中心的光能转换效率，只有在发生光抑制时才会降低(Krause G Hetal., 1991)。如图3-6所示，经过化学药剂处理叶片的Fv/Fm均呈现不断下降的趋势，并且后期所有处理的PSII的最大光化学效率均低于对照。其中2g/L乙烯利处理PSII的最大光化学效率下降幅度最大下降了9.2%，90g/L石硫合剂处理下降幅度最小下降了3%，这表明喷施化学药剂导致叶片光反应中心潜在活性部分失活，电子传递收到抑制，光能转化途径受阻。

 

  2.2.3 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片PSII潜在活性的影响

  Fv/Fo代表光系统PSII的潜在活性。如图3-7所示，经过化学药剂处理的叶片PSII潜在活性Fv/F0均呈现不断下降的趋势。不同化学药剂处理后叶片Fv/F0的变化趋势为前期快速下降，后期平缓下降，并且后期所有化学药剂处理的Fv/F0均低于对照。其中80g/L尿素处理Fv/F0下降幅度最大为49.6%，下降幅度最小是90g/L石硫合剂处理为39.6%。说明80g/L尿素处理对叶片光应中心潜在活性的抑制作用最为显著，表明化学药剂处理导致叶片光反应中心潜在活性部分失活，原初光能转化途径受阻。

  2.2.4 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片光化学淬灭系数的影响

  光化学淬灭系数(qP)代表光系统光系统II反应中心开放的比例，是植物光合作用时引起的荧光淬灭，可以反映光合活性的高低，研究表明光化学淬灭越大，PSII的电子传递活性就越强。如图3-8所示，经过化学药剂处理叶片的qP均呈现平稳下降的趋势，所有处理qP均低于对照，并且各化学药剂处理之间差异不显著，其中0.66g/L草铵膦处理qP下降幅度最大为40.4%，下降幅度最小为90g/L石硫合剂处理为29.1%。光化学淬灭系数的下降表明喷施化学药剂后叶片光系统II反应中心受到严重破坏，导致反应中心的开放数目迅速减少，使光合电子传递途径受到阻碍。

 

  2.2.5 化学药剂处理对‘阳光玫瑰’葡萄叶片非光化学淬灭系数的影响

  非光化学淬灭系数(NPQ)主要反应天线色素吸收的光能中以热能散失的能量部分。如图3-9所示，经过化学药剂处理叶片的NPQ均呈现上升的趋势，喷施前期上升较为平缓，后期上升较为迅速。并且所有处理NPQ均高于对照，并且各化学药剂处理之间差异较小。其中80g/L尿素处理NPQ上升最大为40.4%，最少为90g/L石硫合剂处理为29.1%。NPQ的上升说明喷施化学药剂会对叶绿体造成损害,直接影响天线色素所捕获的光能的利用效率，阻碍光合电子的传递。

 

  3 讨论

  植物的光合作用不仅可以将光能转化为化学能为自身生命活动提供能量，还可以反应植物对外界环境的适应能力（郭传友，2004）。光合作用不仅受到自身特性的限制，还容易受受外界条件影响，在不同的逆境下，植物的光合性能都会受到影响。国内外研究证明化学药剂处理植物叶片会对叶绿素造成严重破坏，造成电子传递速率和净光合速率显著下降，进而影响到叶片的光合作用。前人结论与本研究基本一致（原向阳，2006；谭效松，2005；Wang Q., 2002；Frizza Det al., 2011）。本试验中，不同化学药剂处理下葡萄叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)整体呈现下降趋势，第一天下降幅度尤为巨大；胞间CO2浓度(Ci)则相反，而对照叶片的各项光合性能指数均在正常波动范围之内，这说明，化学药剂的喷施降低了葡萄叶片的光合作用，其中抑制最大的是0.66g/L草铵膦处理，最小的是90g/L石硫合剂处理。在喷施化学药剂前期，由于三亚地区空气湿度高，喷施的化学药剂后会长时间黏附在叶片表面，这时叶绿体中的气孔被堵塞，造成气孔开合程度被动减小或关闭，进而导致胞间二氧化碳浓度上升，最终影响到光合作用；在喷施化学药剂中后期，随着气孔开合能力持续被削弱，叶绿体吸收二氧化碳的能力与蒸腾速率也不断减弱，各处理叶片中的叶绿素被破化严重，其中乙烯利处理会诱导植株自身产生内源乙烯，加速叶片的衰老；草铵膦处理会对叶片中的谷酰胺合成酶(GS)造成不可逆抑制并且破坏叶绿素进而影响光合作用；尿素和亚磷酸钾处理会在叶片中累积超过叶片吸收能力的氮磷钾，从而引发毒害造成叶绿素损伤影响光合性能；石硫合剂中的多硫化钙具有强碱性和强腐蚀性，会灼伤叶片，破坏叶片光合能力。这与前人的实验结果一致（Zhan Z., 2008；Song M., 2020；苏少泉，2005）。

  植物叶片的叶绿素荧光参数是检测植物叶片光合作用有效的工具(White et al., 1999)。在近些年的研究中发现化学药剂的使用会使叶片的初始荧光和非光化学淬灭系数升高、PSII潜在活性、最大光化学效率及光化学淬灭系数降低(Siebert J ed al, 2006)。本试验中，不同化学药剂处理下葡萄叶片Fo均呈现上升趋势，其中80g/L草铵膦处理上升幅度最大，说明其对光合能力的损伤也是最大；Fv/Fm和Fv/Fo不断下降，且二者都是前期下降相对迅速，后期相对缓慢，下降速率最快的分别是是2g/L乙烯利处理和80g/L尿素处理，这说明化学药剂降低了叶片中光合色素将光能转化为化学能的效率，从而降低光合速率（Sousaraei N., 2021；DRBABC., 2021；Siebert J D., 2006）；qP呈现不断下降趋势，其中0.66g/L草铵膦处理下降幅度最大，下降幅度最小的是90g/L石硫合剂处理；NPQ则呈现上升趋势，上升幅度最大的为80g/L尿素处理，最小也是90g/L石硫合剂处理。这说明化学药剂对叶绿体造成伤害，降低了光反应部分中心的开放程度，导致剩余化学能不能以热能形式散失，降低了光合速率。本试验结果与棉花（张大伟2019；高丽丽，2019）、桃（惠基运，2019）、葡萄（杜佳佳，2021）试验结果基本一致。在所有处理中0.66g/L草铵膦处理对叶绿素荧光的损害最大，对光合作用的抑制作用也更加突出，原因一方面可能是草铵膦处理的浓度相对较高，另一方面可能是草铵膦不仅抑制了光合作用中二氧化碳的固定，破坏光呼吸途径，对叶绿体造成永久伤害，还影响了树体的多方面代谢作用如（蛋白质发生水解，氨积累造成膜的损坏）。