转色期补光处理对鲜食葡萄‘巨峰’和‘巨玫瑰’果实品质的影响

查 倩，奚晓军，殷向静，蒋爱丽

（上海市农业科学院林木果树研究所，上海 201403）

光照作为植物生长的能量来源之一，在植物生长发育和光形态建成方面起着重要作用[1]。光照强度作为作物生长过程中光环境的重要因子影响着作物的产量与品质。受种植环境及生产季节等多种因素影响，设施内外的光照强度、光质、时长等往往存在较大差异[2]。有针对性地进行补光，可有效提高植物的光合效率[3]，因而运用人工光照调节植物生长发育也成为当下研究的热点问题之一。目前，国内外LED补光技术的研究多集中在设施蔬菜栽培上[4-5]，鲜有对设施果树生长发育的研究。

葡萄属葡萄科葡萄属，风味怡人、营养价值高、产品种类繁多，是世界上重要的经济作物[6]。生产中葡萄转色期普遍存在光照强度较弱的情况，所以生产者采用人工补光的方式提高作物光合效率。研究发现，补光可以增加‘巨峰’葡萄果实质量、可溶性固形物、花色苷含量等[7-8]。笔者以南方地区主栽葡萄品种‘巨峰’和‘巨玫瑰’为试验材料，探讨转色期补光处理对葡萄果实品质的影响，旨在为提高葡萄品质提供理论基础。

1.1 试验材料

选择不同葡萄基地的主栽葡萄品种‘巨峰’和‘巨玫瑰’进行试验，均为设施栽培，详情见表1。

表1 试验基地详情

1.2 试验方法

在果实转色期进行短期补光处理，补光处理使用40 W的LED白光灯，灯管安装在距离葡萄叶片上方60 cm处，每隔3 m×3 m设置1支光源，共计使用27支（光照强度300 µmol/(m2·s)），每天4:00—5:00和19:00—22:00打开补光灯，连续补光。对照处理不做灯光处理，处理之间设施3个保护行，篱架“V”形处理下每个处理设置27棵葡萄树，平棚架“一”字形下每个处理设置了20棵葡萄树。当可溶性固形物含量大于16°Brix，判定为葡萄果实成熟，即收集葡萄样品进行品质分析。

1.3 果实品质分析

每个处理采摘5穗果，分别来自5棵树，在每个果穗上、中、下部的阴、阳面随机剪取4粒果粒，共20粒，重复3次。可溶性固形物含量采用手持折光仪测定，可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定。

1.4 颜色指数分析

每个处理采摘5穗果，分别来自5棵树，在每个果穗上、中、下部的阴、阳面随机剪取4粒果粒，共20粒，将手持色差计(Konika-Minolta CR 410)光源设定为D65，观察角为10°，将探头放置在葡萄的赤道部位，测定CIE颜色指标L*（亮度）、a*（红/绿颜色分量）、b*（蓝/黄颜色分量）。色度值表示颜色的彩度[式(1)]；
h值为色调角，当a*＞0，b*＞0时，h=tan-1(b*/a*)；
当a*＜0，b*＞0时，h=180°+tan-1(b*/a*)，h=0°—90°。葡萄果实颜色指数CIRG计算如式(2)，其值越大，颜色越深[9-10]。

1.5 单糖含量分析

每个处理采摘5穗果，分别来自5棵树，在每个果穗上、中、下部的阴、阳面随机剪取4粒果粒，共20粒，重复3次，在液氮中快速冷冻后用手术刀在顶部划开，分离果皮和果肉，收集葡萄果肉样品，混样冻存后进行单糖含量分析。

葡萄糖含量测定选择葡萄糖含量检测试剂盒YXW-B601（Sinobestbio，上海优选生物科技有限公司）。取0.1 g果肉样品95℃水浴提取后备用，添加反应液后在505 nm处读取吸光值，空白管、标准管和测定管吸光值分别标记为A1、A2和A3。

式中，C标为标准管浓度，0.5 μmol/mL；
V1为加入样本体积，0.1 mL；
V2为加入提取液体积，1 mL；
W为样本鲜重。

果糖含量测定选择果糖含量检测试剂盒YX-WB501（Sinobestbio，上海优选生物科技有限公司），取0.1 g果肉样品加入1 mL提取液后80℃水浴提取，添加反应液后在480 nm处测吸光值。记为A空白管、A标准管、A测定管，并按式(4)～(6)计算果糖含量。

式中，C标为标准管浓度，5 mg/mL；
V样总为加入提取液体积，2 mL；
W为样本鲜重。

1.6 花色苷含量分析

每个处理采摘5穗果，分别来自5棵树，在每个果穗上、中、下部的阴、阳面随机剪取4粒果粒，共20粒，重复3次，在液氮中快速冷冻后用手术刀在顶部划开，分离果皮和果肉，收集葡萄果皮样品烘干，取0.1 g研磨均匀的葡萄果皮干样，加入1 mL提取液，充分匀浆后转移到EP管中，提取液定容至1 mL，盖紧后4℃浸提24 h，8000×g下常温离心10 min，取上清液待测。采用pH示差法测定花色苷含量，测定不同pH下530 nm和700 nm处的吸光度值。

式中，V为提取液体积，1×10-3L；
ε为花色苷的摩尔消光系数，2.69×104L/(mol·cm)；
d为比色皿光径，1 cm；
M为花色苷的相对分子质量，449.2 g/mol；
F为稀释倍数；
106为1 g=106μg；
W为样本干重。

1.7 数据统计与分析

采用Excel 2010和SPSS 18.0软件进行数据统计和分析，使用T-TEST法进行方差分析。

2.1 补光处理下葡萄果实外观差异

如图1所示，在施泉和平棋2个基地中均发现对照处理的‘巨玫瑰’果穗着色不匀，绿色果粒比例较高，补光处理后‘巨玫瑰’基本为紫红色，说明补光处理的‘巨玫瑰’上色比对照处理明显深。2个基地的‘巨峰’在对照处理中表现为紫红色，补光处理中表现为紫红-紫黑色，可知补光处理‘巨峰’着色明显比对照处理深。

图1 不同处理下葡萄果实外观差异

2.2 补光处理下葡萄果皮颜色和花色苷分析

如图2所示，对照处理下2个基地‘巨玫瑰’的颜色指数为2.49左右，‘巨峰’的颜色指数为3.78～3.96，补光处理后‘巨玫瑰’和‘巨峰’的颜色指数均显著提高，其中施泉的‘巨峰’颜色指数值最高，为4.51。对照处理下2个基地‘巨玫瑰’和‘巨峰’的花色苷含量为10.82～16.14µg/g，补光处理能显著增加葡萄果皮的花色苷含量，其中施泉的‘巨峰’花色苷含量为33.26µg/g，增加了约1.5倍。

图2 不同处理下葡萄果皮颜色指数和花色苷差异

2.3 补光处理下葡萄果实糖酸分析

如图3所示，与对照处理相比，葡萄的可滴定酸含量在补光处理后略有降低，其中施泉的‘巨玫瑰’处理之间具有显著性差异，其他样品在处理之间均无显著性差异。说明补光处理对果实的可滴定酸含量影响不大。

图3 不同处理下葡萄果实可滴定酸含量差异

如图4所示，补光处理均能显著提高2个基地的‘巨玫瑰’和‘巨峰’的可溶性固形物含量，其中‘巨峰’的可溶性固形物含量增加的幅度较大，相较于对照处理，补光处理后施泉和平棋‘巨峰’的可溶性固形物含量分别增加1.72和1.73°Brix。葡萄果实的果糖含量在补光前后均无显著变化，说明补光对果糖含量无影响。补光处理对葡萄糖含量影响较为明显，2个基地‘巨玫瑰’和‘巨峰’的葡萄糖含量均在补光处理后显著增加，其中平棋的‘巨峰’的葡萄糖含量在补光处理后上升的幅度较大，为3.43 mg/g，增加了约1倍。由上可知，补光处理能明显提高葡萄果实的可溶性固形物和葡萄糖含量，转色期补光能有效地帮助葡萄果实糖分积累。

图4 不同处理下葡萄果实可溶性固形物含量和单糖含量差异

3.1 补光对葡萄果皮着色有益

花色苷是由类黄酮代谢路径合成，是赋予红葡萄果实颜色的主要物质[11]。花色苷的合成通常受到一系列环境因素的影响，比如温度、辐射、水分等，这些因素通过影响结构基因和调节基因的表达量来改变果实花色苷的组成和含量[12-13]。前人研究表明，光照增强对果实花色苷的积累有积极的作用[14-15]。李海达等[16]研究表明，LED灯管补光能显著提高樱桃番茄的花色苷含量。这些结果均与本试验研究结果相似，说明补光对葡萄果皮着色有益。

在380～760 nm的可见光光谱范围内，植物光合作用可吸收的光能主要是波长为610～720 nm的红橙光和400～510 nm的蓝紫光。Puspa等[17]研究发现红光对葡萄株高、节间的生长具有明显的促进作用。刘勇等[18]研究发红光能有效促进果实产量、糖分积累和果实着色，复合光质能增强葡萄的抗病性。虽然本研究并未设计不同光质对葡萄果实品质的影响，但也证实了补光对葡萄外观品质提高的正面影响力，其中不同LED光源组合对葡萄果品的影响机制有待进一步深入研究。

3.2 补光对葡萄果实糖分积累有利

人工补光对园艺植物的生长发育和品质等具有重要的作用[19]，补光能促进葡萄、草莓和樱桃番茄果实可溶性固形物含量[16,20-21]。笔者研究发现，可溶性固形物含量在补光处理中的含量显著高于对照处理，可滴定酸含量在处理之间无显著差异，说明补光有利于果实中甜味物质的合成，适宜偏好甜口的市场需求。刘凯等[21]研究发现，补光能提高樱桃番茄果实糖和有机酸含量，是由于补光可以增加叶片的光合作用，积累更多的光合同化产物。本研究中每天4 h额外积累的同化产物即可用于果实的构建，所以补光后葡萄果实的葡萄糖含量有所提升，所以可溶性固形物含量显著提升，增加了葡萄果品的口感，品质提升效果显著。

设施栽培是南方地区葡萄优质栽培的趋势，葡萄设施栽培的栽培模式、控产提质相关技术研究已取得了较好的进展[22-24]。设施栽培造成的大棚内弱光现象使得转色期葡萄品质下降等生产问题突出[25-26]。笔者围绕栽培环境问题，以光照调控为核心进行设施葡萄栽培环境调控技术研究。研究表明，转色期对设施葡萄实施补光处理，在一定程度上弥补生长发育过程中光照的不足，可以明显有利于果实品质的提高，果品上市时间提前5～10天，填补了市场空缺，深受消费者欢迎，为种植户带来了实在的经济效益。

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