三种成膜材料对‘赤霞珠’枝条的保水效果研究

吴双敏，陈晨，康慧，姚玉新，杜远鹏，高振

（山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018)

果树枝条抽干现象在中国北方非常普遍，发生抽干的果树种类很多，如：石榴、杏、苹果、樱桃和葡萄等[1]。枝条抽干的主要表现为枝干皱皮、干缩和死亡。枝条抽干会造成果树的树冠残缺、结果延迟，严重的甚至会使树体干枯死亡。一般认为，果树枝条抽干的原因是由于“冻旱”造成[2-5]。在我国北方大陆性季风气候区，冬季长时间寒冷干旱，春季时间较短，气温回升快，多风导致环境空气中水分减少，更加重了枝条失水。且地温上升缓慢，树体地上部分蒸腾失水多于根系供应，造成水分失衡，最终导致抽条现象的发生[1]。

随着葡萄酒产业的迅速发展，北方产区河北、甘肃、宁夏、山东和新疆等的酿酒葡萄栽培面积日益扩大。‘赤霞珠’作为主栽品种占据全国酿酒葡萄总面积的一半[3]，在胶东半岛曾经占70%以上。但由于近年来气候变化剧烈，‘赤霞珠’在我国北方地区越冬性的表现越来越差，枝条抽干现象也愈发频繁，造成产量不稳定，严重制约了酿酒葡萄生产。

喷涂成膜剂是保证葡萄安全越冬的最佳方式之一，能大大节省劳动力和越冬成本，但鉴于各种原因在此方面的研究报道较少，仅有关于新高脂膜和石蜡乳液的报道[6]。赵春生等[7]研究表明，羧甲基纤维素可有效防治苹果幼树抽条，并且没有副作用。壳聚糖（chitosan，CTS）和海藻酸钠（sodium alginate，SA）也被证明能明显降低蜜柚果实的失水率[8]，但尚没有关于枝条保水效果的报道。本试验以‘赤霞珠’为试材，选择以壳聚糖、羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose SCMC）和海藻酸钠3种成膜材料，调查对‘赤霞珠’一年生枝条失水率的影响，以期筛选防治葡萄失水抽条的有效成膜材料。

1 材料与方法

1.1 材料

试材均取自山东农业大学园艺试验站葡萄园，株龄3年。株行距1 m×2.5 m，单干双臂树形。避雨栽培，常规管理，行内覆盖园艺地布，行间自然生草。

1.2 越冬前后葡萄枝条含水量测定

采集6个葡萄品种（‘赤霞珠’‘威代尔’‘泽香’‘摩尔多瓦’‘福克’和‘101-14Mgt’）的枝条，取样部位为第4～6个节间的成熟枝条，于2017年11月12日和2018年3月15日测定含水量，分别记为W1和W2，计算越冬前后含水量的下降率。下降率（%）＝(W1–W2)/W1×100

1.3 ‘赤霞珠’枝条临界含水量值测定

选取长度和粗度基本一致的‘赤霞珠’一年生枝条，截成30 cm的枝段。置于吊扇下吹干失水，枝条距离吊扇2.5 m，吊扇功率65 W，室温为25±2 ℃。于处理后0、8、13、16、19 d进行枝条含水量测定和扦插试验。其中，10个枝段用于测定含水量。含水量（%）＝（鲜质量－干质量）/鲜质量×100。

60个枝段用于扦插，统计萌芽率和生根率。

萌芽率（%）＝萌芽枝段数/60×100，生根率（%）＝生根枝段数/60×100。

扦插培养基质为蛭石。生长条件：温度为22 ℃，光强度为47 μmol·m-2·s-1，光照周期为16 h光照、8 h黑暗。定期浇水，记录萌芽和生根情况。

1.4 不同成膜剂对离体枝条失水率的影响

选取‘赤霞珠’长度和粗度基本一致的一年生枝30条，截为30 cm枝段，每组处理6个，编号标记单枝条小段并称量鲜质量。3种成膜剂壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠均设置3个处理浓度，分别为0.1%、0.2%、0.3%，清水为对照。处理方式为将枝条浸入成膜剂中1 min，拿出晾干，后置于与1.3相同的环境中进行水分散失，于0、3、4、9、12、15、20 d后称量单枝小段鲜质量。计算获得各成膜剂处理后在7个处理时间的枝条失水率。

失水率（%）＝（失水前质量－失水后质量）/失水前质量×100。

1.5 成膜剂处理对田间枝条含水量下降率的测定

在葡萄园内选取‘赤霞珠’1年生枝条120个，分为4组。每组枝条分别用0.2% CTS、0.2%SCMC和0.2%SA于2021年1月20日以及2月20日喷施两次，以喷施等量清水作为对照。于2020年12月15日和2021年3月20日分别测定每组枝条的含水量，分别记为T1和T2，计算含水量的下降率。下降率（%）＝（T1－T2）/T1×100。

2 结果与分析

2.1 不同品种枝条越冬含水量下降率比较

‘赤霞珠’枝条在经历越冬季节后含水量的下降率最大（图1），达13.46%；‘101-14Mgt’‘威代尔’‘摩尔多瓦’‘泽香’次之，为8.16%～10.64%；以抗寒品种‘福克’枝条含水量下降率最小，仅为‘赤霞珠’的0.28倍。

图1 不同品种枝条越冬含水量的下降率Figure 1 Decreasing rate of water content in annual branch of different varieties after overwintering

2.2 ‘赤霞珠’枝条扦插成活率调查

由表1可知，当‘赤霞珠’枝条含水量为42.8%时，萌芽率和生根率均达98.3%。随着风干天数的增加，枝条含水量逐渐下降，萌芽率和生根率也不断降低。当风干19 d时，枝条含水量为26.9%，萌芽率低至8.3%，此时生根率显著高于萌芽率，为28.3%。

表1 不同风干时间的‘赤霞珠’枝条扦插后的萌芽率和生根率Table 1 Sprouting and rooting rate of 'Cabernet Sauvignon'cuttings with different drуing time %

2.3 成膜材料对一年生离体枝条持水力的影响

与喷清水相比，3种成膜材料均可降低‘赤霞珠’一年生离体枝条的水分散失速率（表2）。SA和SCMC在浓度0.3%时枝条失水率最小，0.2%处理次之，0.1%处理的保护效果最差。CTS有所不同，0.2%时保护效果最好，其次为0.3%，0.1%效果最差。3种成膜材料最优浓度的保湿效果显示，0.3% SA效果最好，失水率低于对照2.18%～2.85%；其次为0.3% SCMC，失水率低于对照1.30%～1.69%；0.2% CTS效果最差，失水率低于对照0.66%～1.42%。

表2 不同成膜材料处理下‘赤霞珠’枝条的失水率Table 2 Water loss rate of 'Cabernet Sauvignon' annual branches treated with different coating materials %

2.4 成膜材料对一年生越冬枝条失水率的影响

由于3种成膜剂在0.3%浓度时过于黏稠，不易经喷壶喷出，试验均采用0.2%。结果发现，两次喷施后均可显著降低‘赤霞珠’枝条经历越冬期后的失水率（图2），失水率由低到高依次为SA＜SCMC＜CTS，分别低于对照2.79%、0.98%和0.91%。

图2 成膜材料处理后枝条含水量在越冬前后的下降率Figure 2 Decreasing rate of water content of canes before and after overwintering with different coating materials

3 讨论与结论

与‘101-14Mgt’‘威代尔’‘摩尔多瓦’‘泽香’和‘福克’相比，‘赤霞珠’枝条在越冬后失水率最高，与生产中易于发生抽干现象一致。枝条临界含水量指其进行生命活动所能忍受的最低含水量，当‘赤霞珠’枝条含水量为26.9%时，其萌芽率和生根率较其他处理均显著下降，说明枝条内部栓塞严重，水分供应不畅。枝条抗抽条能力是指达到临界含水量后所能维持活力时间的长短。枝条临界含水量和抽条发生密切相关，一般抗抽条能力差的品种临界含水量高[9]，但不能简单依靠临界含水量衡量枝条抗抽条能力。冬末春初，地上部枝条水分散失快，地温低导致根系供水不足，枝条长时间失水便会发生抽条。若此时根系可提供充足水分，利用根压修复空穴，枝芽仍可正常生长[9-10]。因此，根系响应温度供水能力的差异对品种间抗抽条能力的影响机制需要进一步研究。

离体失水速率的测定试验可快速检验和筛选有效成膜剂材料。杨福银[11]通过5种防抽剂处理‘长富二’苹果离体枝条，发现防抽宝、京防1号的保水效果最好。王鑫等[12]研究发现，9种成膜材料涂抹离体的梨枝条均能降低一年生枝条的水分散失，其中石硫合剂和液态地膜效果最好，与大田试验结果吻合。成膜材料喷洒后在枝条表面形成一层高分子薄膜，有效减缓枝条内外的气体交换，减少水分损失。本研究表明，不同浓度成膜剂浸泡后均能降低‘赤霞珠’一年生枝条的失水率，其中0.2% 海藻酸钠效果最好，与离体试验效果一致，0.2%羧甲基纤维素钠和0.2%壳聚糖效果一般。3种成膜剂均可从天然的动植物或藻类中提取，具有安全无毒和可降解的特性[13]。蜜柚在冷藏前经1.5%壳聚糖＋0.1%茶多酚＋0.15%山梨酸钾复合成膜处理减少水分损失效果显著高于单物质使用[8]。用茶多酚、川陈皮素和羧甲基纤维素钠复合成膜对刺嫩芽的保鲜效果明显，同时也明显优于茶多酚成膜组（羧甲基纤维素钠＋茶多酚）和川陈皮素成膜组（羧甲基纤维素钠＋川陈皮素）[14]。枝条成膜防失水技术具有良好的发展前景，开发新型复合成膜是未来的发展方向。

总之，本研究所用3种成膜材料均能降低‘赤霞珠’一年生枝条水分散失，其中海藻酸钠效果最好，田间推荐使用浓度为0.2%，羧甲基纤维素钠和壳聚糖效果稍差。