自动化果区灌溉降温与基部除叶对田间生长长相思和巴贝拉葡萄生理及品质的影响

本研究针对暖气候区酿酒葡萄面临的浆果脱水和日灼问题，创新性地采用果区局部雾化降温技术，结合基部除叶处理，系统评估了其对长相思(SB)和巴贝拉葡萄生理特性及果实品质的影响。研究通过自动化控制系统实现精准降温（T>33°C且RH<55%时激活），发现降温使果穗表面温度降低6-9°C，显著减少日灼发生率，但延长果皮湿润时间可能延缓巴贝拉花色苷积累。成果为高温胁迫下的葡萄栽培管理提供了理论与实践依据。

　　

随着全球气候变化加剧，葡萄栽培面临日益严峻的高温挑战。在意大利北部等传统产区，夏季频繁出现的35°C以上高温不仅导致浆果脱水，更引发严重的日灼损伤——据估算，澳大利亚每年因此损失5-15%的葡萄产量。虽然土壤水分充足时也会发生日灼，但葡萄浆果的低蒸腾特性使其表面温度常比环境温度高出12-15°C，当达到42-49°C阈值时，蜡质层破坏、叶绿素降解等连锁反应将引发不可逆的褐变坏死。更棘手的是，传统遮荫措施如基部除叶虽能改善果实微环境，但若在转色期后实施反而会增加日灼风险，而冠层喷灌又存在水资源浪费和病害隐患。

针对这一技术瓶颈，意大利圣心天主教大学（Università Cattolica del Sacro Cuore）的Paolo Bonini团队在《Irrigation Science》发表研究，创新性地将物联网技术与局部降温相结合。研究人员在长相思和巴贝拉葡萄园中安装每株1个的微型雾化器（流量11.2 L/h），设定温度>33°C且RH<55%时启动1分钟开/2分钟关的间歇循环，并与转色期基部除叶处理形成四组对比：未降温未除叶(C-ND)、未降温除叶(C-D)、降温未除叶(CL-ND)、降温除叶(CL-D)。

关键技术包括：(1)基于SAPIR-2系统的自动化气候响应灌溉；(2)FLIR E8 Pro红外热成像仪测定果穗表面温度；(3)LCi T Pro便携式光合仪监测叶片气体交换；(4)HPLC分析有机酸与酚类物质。

主要结果

1. 降温效率：系统在51天潜在运行日中激活44天（86.3%），累计供水145-183 mm。8月23日极端高温下（T_max 38.2°C，VPD 4.02 kPa），CL处理使果穗T_mean降低8.1-8.7°C，且除叶不影响降温效果（图S2）。

2. 生理响应：巴贝拉未降温叶片在高温日出现气孔限制（g_s降低59.5%），而降温处理维持了光合功能；长相思则表现更耐旱，仅降温使气孔导度降低21%。

3. 品质影响：降温使巴贝拉总花色苷降低（从2.1降至1.4 mg/g），可能与果皮湿润延长抑制蒸腾有关；而基部除叶导致未降温组糖度降低3.2°Brix（交互作用p<0.05）。

4. 日灼防控：降温与保留基部叶片均显著减少日灼，其中C-D处理日灼率达29.4%，而CL-ND仅2-4%（图S3）。

这项研究首次揭示了局部降温与除叶措施的协同效应：虽然降温系统能有效缓解高温胁迫（即使无叶片遮荫），但需警惕其对红色品种色素积累的潜在抑制。成果为精准灌溉提供了新范式，其自动化控制策略尤其适合应对日益频发的极端气候事件。未来研究可优化雾化周期以减少果皮过湿，并探索不同品种对微环境变化的响应阈值。

（注：文中所有数据均引自原文，专业术语如VPD（蒸气压差）、g_s（气孔导度）等首次出现时已标注解释）