使用子环境CO的整个树冠气体交换系统实现葡萄源汇关系的目标操纵₂

背景

阐明源库关系对浆果组成的影响对酿酒葡萄的生产是有意义的，因为它代表了产量、光合能力和葡萄酒质量之间的机械联系。然而，碳水化合物供应对浆果组成的具体影响很难单独研究，因为叶面积或作物调整也会改变果实暴露，或导致补偿性生长或光合反应。因此，设计了一种新的试验系统，在不改变冠层结构或产量的情况下，减缓浆果糖的积累。这包括6个透明的1.2米^3.用钠石灰填充的大型洗涤器来减少二氧化碳(CO₂)白天供应空气的浓度比周围环境低约200ppm。

结果

在该系统的第一次全尺寸试验中，从浆果糖开始积累开始，在成熟的设拉子葡萄藤上安装室14天。三个室在低环境一氧化碳下运行₂在返回环境前10天。确定冠层气体交换和果汁己糖浓度。净联合₂交易所从65.2到30克藤蔓减少⁻¹一天⁻¹54%的美国人接受了亚环境处理。10 d结束时，总糖浓度从95 g L降低到77 g L⁻¹从平均起始值为23 g l⁻¹，即降价25%。按每棵葡萄的比例计算，环境下的浆果糖累积量为223克，而亚环境下的浆果糖累积量为166克，相当于吸收了总C的50和72%。

结论

通过供应子环境CO₂使用全篷气体交换室系统，一种有效的方法用于减少和光合作用而无需修改产量或叶片面积减缓浆果糖积累的速度发展。而在这种情况下，对葡萄与葡萄酒组成的进一步研究开发，该系统具有操作和小道消息源库关系的研究更广泛的应用。

在葡萄酒行业，高产量通常被认为与质量负相关，有必要更好地了解源汇关系和成熟过程中碳水化合物的可用性如何影响浆果成分和葡萄酒质量属性。首先，由于可以将大量资源投入到冠层结构、果实光照和产量的管理中[1，2，3.]，了解目标工序对于预测水果成分和葡萄酒质量的潜在效益非常重要。其次，在葡萄栽培系统、水分利用率和气候条件允许的地方，如果质量能够保持，高产提供了提高生产效率的机会。理解产量-质量关系的一个关键挑战是确定浆果代谢物在多大程度上直接受到碳水化合物可用性的影响[4，5]并将这些与果实曝光的反应分开，这可能发生在冠层或作物调整时发生[6，7，8，9］．

已经证明，以枝梢或穗束间伐的形式减少作物产量可以改善浆果成分的某些方面，并防止在特别高产的季节延迟成熟[10.，11.］．相反，随着气候变暖，许多葡萄酒产区面临着提前成熟的局面，通过减少叶面积和树冠的光合作用输出，糖的积累速度可以减慢[12.，13.，14.］．然而，在施加这种处理时，可能难以确保果实微气候在治疗中完全相同，并且补偿反应可能抵消对源汇关系的预期影响。在去除叶片去除后可以上调光合作用，而储存储备可以提供碳水化合物的替代来源，如果光合电量不足[15.，16.］．一些研究表明，如果将水果移走以增加剩余浆果中的糖分积累，就会达到预期的效果[10.]但在产量或光合碳水化合物供应的其他情况下显然没有限制的其他情况下，效果最小17.，18.］．

用于操纵整个植物碳平衡的替代方法涉及通过单叶气交换仪器的广泛使用的系统进行扩大，并通过改变CO的数量来改变净冠层碳同化₂可用于光合作用。这种方法已被用于整个树檐篷的短期气体交换测量[19.]，有co₂在通过钠石灰柱后，添加到两个大室的空气供应中。改变CO的类似能力₂在更长的时间内，葡萄树在环境的上方或下方供应，可以提供一种改变光合碳水化合物供应的方法，相对于浆果的需求，而不需要去除果实或叶子。这将解决果实暴露变化的问题，并结合整个冠层气体交换的测量，对净冠层光合作用的影响与对浆果糖积累的影响也可以量化。

本研究的目的是建立和验证具有CO的多腔组系统₂擦洗容量包围成熟的成果葡萄藤的檐篷，这些葡萄树在大罐外面种植。将腔室用于将基于场的研究与作物载荷和果实组成的研究，并提供一种检查浆液糖积累与关键初级和次生代谢物之间的关系的方法，因为存在水果暴露差异。虽然CO.₂回注经过了测试，可以很容易地添加到系统中进行常规使用，最初的一系列实验是在环境和次环境一氧化碳下进行的₂浓度。在CO的发展中₂擦洗系统的目标减少200ppm，约一半的环境，以匹配可以在现场商业上现实的作物或叶面积调整产生的作物负载变化。它还取向了对浆果组合物高产量效应问题的努力。在本文中，描述了系统的设计细节及其操作。为了证明减少光合作用和减缓成熟的方法的有效性，从第一次试验中提出了在第一个实验中进行了在véraison发作的系统中的糖果。

室环境条件

用于以前用于葡萄藤研究的全冠气体交换室[20.，21.，22.，23.，24.，25.，26.，27.)的设计，从简单的“气球”式设计，用透明塑料薄膜包裹整个天篷[24.，25.]，到完全框架的腔室，提供更大的风力的抵抗力[26.，27.］．本研究中的腔室的设计主要受冠层形状的影响，该树冠形状相对于荷兰的长度宽，因此最有效地被矩形形状包围（图。1）.室内顶部由实心塑料板制造，避免了风的破坏问题，并修剪了顶篷外边缘的枝条。从烟雾测试的观察来看，尽管房间的形状是矩形的，但空气的混合和运动是均匀的，从六个内部风扇水平进入的空气混合了藤蔓下的空气，然后垂直地通过顶棚上升。在2.6 m时，烟雾清除房间所需的时间约为1分钟^3. min⁻¹白天的空气流量，气流没有导致任何明显的叶片运动，除了在风扇出口附近的低芽悬挂。尽管没有试图详细描述太阳高度和电池板反射的影响，在防鸟围栏的电线上方测量的光合光子通量密度(PPFD)与放置在同一水平丙烯酸塑料薄片下的传感器之间的比较显示，在太阳中午，超过80%的透射率。PPFD值为2100 μmol m⁻² s⁻¹通常在一个晴朗的夏日实现的，所述腔室内光照条件下将处于或接近饱和的光。

通过开放的气体交换室的空气流量代表了在最大限度地降低内部温度高于环境温度和保持足够的CO之间的折衷₂用于精确的光合作用测量的微分。在先前的一项对田间种植的葡萄藤的研究中，估计太阳照射8米的内部温度^3.chamber could be expected to rise + 3 °C above ambient with two full air volume exchanges per minute [26.］．发现具有设计为本说明书的腔室的测量值与该估计一致，在腔室内的腔室内的顶篷高度内的温度在腔室外的相同位置的25°C。同样，在另一个与野外葡萄树的研究中，pagay [23.]在明确的条件下报告最大+ 3°C的最大升高为2.5米^3.卷室。对于为大型盆栽藤蔓建造的房间，Poni等人[21.]报告平均气温上升了0.6米^3.分别为+ 1.8°C和+ 2.4°C的容积室，用于良好浇水和水胁迫处理。后一项研究的作者还提出了另一种设计方针，至少大约3至4 L s⁻¹每平方米的空气流量叶面积避免过热。

For the three chambers configured for ambient air supply in the present study, with 2.2 air volume changes per minute, the mean maximum temperature rise over 14 days was + 3.5 °C above the inlet temperature, and mean daily temperature rise + 1.4 °C (Fig.2）.平均叶面积4.49 m²在环境处理(表1），相对于叶面积的空气流速为9.7升⁻² s⁻¹并且增加了两倍，建议[21.］．然而，考虑到腔室内的其它方面类似于温度上升到先前所描述的系统中，更高的空气流率似乎是必需的研究其特点是夏季气温高和太阳辐射的位置。The chamber temperature increase closely followed light intensity, reaching a peak at solar noon and then cooling below the inlet air temperature as the PPFD fell below 1000 μmol m⁻² s⁻¹在下午晚些时候。While the maximum temperature rise was higher than reported for other chambers systems, the mean inlet chamber temperature was 1.3 °C cooler than the air temperature measured at approximately the same height outside the chambers. The mean internal chamber temperature of 24.0 °C across the 14 days was therefore close to the mean ambient temperature of 23.8 °C. This may reflect the greater height of the intake chimneys above the concrete base of the bird-proof enclosure, which at 1.8 m above the ambient temperature sensor, was in more open conditions above the canopy.

有限公司₂洗涤器性能和操作

使用新鲜的苏打石灰，并且所有的连接都是完全密封的，洗涤器有能力输送含有CO的空气₂完全删除了。然而，为了促进在苏打钙耗尽后改用管，仅用于构建擦洗床的管件仅作为推动式配合。当连接到正常操作的腔室时（图。3），最低的CO₂因此，可得到的浓度为~ 15ppm(图。4）.随着所有的流动被引导通过最高阻力的途径的洗涤床，洗涤器可以提供这种浓度的CO的空气₂一个t a volume of 1.5 m^3. min⁻¹．在操作范围的另一端，当允许不受限制的流量通过进口烟囱和最低阻力通道时，洗涤器可以提供~ 300ppm的CO₂在3.5米^3. min⁻¹．如果需要300ppm与环境值之间的中间值，则可以逐步覆盖洗涤管入口，以防止残余空气通过碱石灰。为了达到本研究要求的环境空气降低200ppm的目标，并与腔室风扇的进气口相匹配，使得空气流量相对于腔室不发生变化，洗涤器以大约50%的旁路和接近全风扇速度运行。之前，Lloyd等人[19.]简要介绍了一种洗涤系统，该系统使用80公斤钠石灰以12米的速度洗涤空气^3. min⁻¹对于大的整个树室。这相当于每米6.6公斤碳酸钙^3.空气，其与本研究中的洗涤器相当，每1米的比例为5.5千克苏打石灰^3.在50％旁路运行时的空气。如果控制信号的占空比增加，则每个腔室内的六个风扇确实具有通过洗涤器风扇的辅助来将空气拉过苏打石灰床。然而，这里使用的方法避免了腔室和洗涤器之间的大型真空，并且允许使用手动洗涤器控制的调节而不是改变腔室风扇的微控制器程序。

通过第一个延长使用洗涤器，CO的稳定减少了200ppm₂根据天气情况，可以从周围空气中维持1到2天。迫使较高比例的空气通过洗涤床可以在一定程度上延长这一时间，但3或4天后钠石灰需要更换(图。4 b）.因此，使用新鲜钠石灰可以达到200ppm的减排目标，但平均处理差异降低到177ppm(见表)2）.后来认识到，这种洗涤效果的损失是由于钠石灰的干燥，而不是一氧化碳的化学耗尽₂吸收反应物。对于苏打石灰反应，有限阶段的第一阶段需要水₂从空气中溶解形成碳酸。随后，在氢氧化钠或氢氧化钾的催化下，与氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙。在充足的水存在的情况下，一氧化碳₂因此通过利用氢氧化钙来确定苏打石灰的吸收能力。根据制造商的规格，本研究中使用的Sofnolime®的水分含量为16-20％，这意味着如果充满新鲜吸收剂，每个洗涤管将平均含有608毫升的水。在目前的研究期间，基于洗涤器空气出口与环境室的摄入量之间的水蒸气浓度的差异，每个管的平均水损为278ml。在稍后的系统实验中，在每个管对每根管中加入约250ml水的情况下，保持了12天的有效擦洗的时间，而无需新的苏打石灰（图。4摄氏度）.这段时间随着亚环境治疗的完成而不是粪便耗尽。

除了水蒸汽的增加外，供应空气的温度在通过CO的过程中也增加了₂洗涤塔。虽然没有具体分配到任何一种效果，这可能是由于太阳能加热洗涤器本身和放热的钠石灰反应的组合。为了比较这一温度上升对水果小气候可能产生的影响，我们使用入口和出口温度的平均值来近似出果区的温度，即风扇出口和测量点栅格叶线之间的大约中间位置。在10天的擦洗期间，果区环境室和次环境室的日平均时间温度分别为27.2℃和28.2℃，处理间的差异为1.04℃(图2)。5）.Including overnight temperatures, where the scrubbers were disconnected from the chambers, the mean overall temperature difference between treatments was 0.68 °C.

全冠层光合作用和蒸腾作用

在10天擦洗期间，平均有限公司₂在环境和亚环境处理下，太阳正午两侧1小时通过室的损耗分别为23.6和12.1 ppm。如图所示的6个腔室的一个完整循环的气体交换测量周期示例。6．用于环境腔室，从个人CO₂进气和出口的浓度差达到了32ppm，对于亚环境室，浓度差达到了16ppm。在环境有限公司₂日平均光合速率最大值大多在9 ~ 11 μmol m之间⁻² s⁻¹在14天的时间内，偶尔单个值超过12μmolm⁻² s⁻¹．这些率与据报道的现场增长的赤霞珠普通率相一致，其中具有与本研究中使用的类似训练系统[20.]，介于2 ~ 6 μmol m之间⁻² s⁻¹对荫蔽叶和12 ~ 17 μmol m⁻² s⁻¹对于在可比较的灌溉炎热的气候生长条件下，对于阳光暴露的叶片报告用于现场生长的藤蔓[28.，29.］．在亚环境CO的10天期间₂2个强阴天，平均最大光合速率分别为6.5和11.4 μmol m⁻² s⁻¹分别用于次环境和环境处理。对于整个冠层，这两个值分别为29和54 μmol藤本⁻¹ s⁻¹， 分别。对于葡萄藤的其他研究，这些研究报告了同化率的天窗基础，最高可达60.7μmol葡萄的值⁻¹ s⁻¹对于Petrie等人来说，对于野外生长的Sauvignon Blanc被记录。［27.]，〜30μmol藤⁻¹ s⁻¹用于盆栽圣乔维斯波尼等。［21.］．平均叶面积4.5 m²为本研究的葡萄，约4.6 m和2.87 m²分别为这些早期的研究，合作社₂同化率在叶面积的基础上也可以比较。

CO的每日时间历程₂和H.₂O通量如图所示。7和8， 分别。相应的平均每日资金用于CO₂交换和水分利用示于表2．平均净日常有限公司₂环境藤的10天同化为65.2克，亚环境温度为30克，碳同化的降低为54％。通过在夜间通过房间减​​慢气流，该系统也能够解决合作社的1至3 ppm₂由于呼吸。这些比率在夜间较早时高于黎明前，尽管在图中所示的尺度上看不清楚。6．与平均夜间温度使用一个协变量，这是显著的P= 0.029时，总呼吸量在不同处理间也存在微弱显著差异，平均损失3.1 g CO₂与环境室的3.8 g相比。每日二氧化碳含量分别为10.5和6.0%₂同化分别对CO的净日期均衡产生了最小的影响₂但表明碳水化合物(CHO)的有效性可能对夜间呼吸有影响。先前已经证明暗呼吸与叶片的CHO组分以及在前一个光期的光合作用相关[30.］．在升高的CO.下₂，叶町和暗呼吸可以增加一些物种[31]提示葡萄该减小的暗呼吸以下在低于环境CO的天期间₂在本研究中可能是由于当天结束时较低的叶町浓度。

在升高的CO.下₂，气孔导度具有在大多数情况下已经观察到减小，从而导致在两个叶和整个篷基础[还原水使用31，32］．在升高的CO升高的葡萄藤中也观察到气孔导度降低₂［29.，33］．相反,如果公司₂当浓度降低时，气孔导度通常会增加[34，35］．虽然目前的研究中未测量气孔电导，但在亚环境CO的10天内，冠层用水量增加的趋势₂这表明气孔响应可能是一个潜在的气孔响应(表2）.随着来自洗涤器的空气供应与28.2的白天平均值稍微温暖，与图2中所示的前10天的环境供应室相比，与26.8°C相比。6，蒸腾的增加可能在一定程度上反映了室内环境条件的差异。然而，随着碱石灰层中水分的蒸发，供给空气中的水蒸气浓度随温度的变化而变化。因此，在一定程度上抵消了水汽压亏损(VPD)的平均增加，亚环境室和环境室的平均日时间分别为2.87和2.68 kPa。

在试验的最后4天，当亚环境室恢复到环境空气供应时，两个处理的日用水量相同，这表明洗涤期间蒸腾增加了11%是真实的。在以气孔响应和蒸腾作用为主要研究方向的后续研究中，CO₂可以跨所有腔室擦洗下降到低于环境的目标，然后重新注入以避免与CO相关的小的温度差₂洗涤塔。对CO的气孔反应可能存在一些剩余的影响₂蒸腾和VPD，可在有再循环空气的室内进行管理[36]，但需要通过这里使用的开放设计进一步考虑。无论原因和意义如何，水的略微上升，加上亚环境CO下的光合作用幅度大₂这意味着，在10天期间，水利用效率比平均7.1至3.0g的合作₂每升水越水被同化（表2）.与所有其他参数一样，在所有室返回环境一氧化碳的处理之间没有显著差异₂S.upply, which would indicate that the results here reflect the gas exchange responses of the initial canopy, and the 10 days was not sufficient for acclimation or shoot growth responses when the canopy was already fully established.

浆果积累

葡萄果实成熟初期，从韧皮部分泌的蔗糖由共质体向质外体转化[37］．在从韧皮柱的进口之后，将该蔗糖分成果糖和葡萄糖，通过细胞壁或真空转化酶，然后储存在液泡中。这些糖的组合总浓度通常达到200至300g l⁻¹在成熟38］．在从浆果样品中收集的果汁中，果糖和葡萄糖的浓度显著降低了10天的亚环境一氧化碳₂供应（表格3.），这表明在蔗糖易位到浆果的减小降低光合作用的结果。However, despite the 54% reduction in net canopy photosynthesis, the sub-ambient treatment only reduced sugar concentration by 36%, with a gain of 30.8 g L⁻¹与48.5 g L相比⁻¹在环境CO.下₂．在整个葡萄藤的基础上，在环境处理的果实积累的糖是223 g，代表刚刚超过50%的同化C期间。相比之下，亚环境处理的果实在此期间积累了166克糖，相当于光合作用吸收碳的72%。

虽然在目前的研究中没有评估，但碳水化合物储备，特别是根系的储备，可以为成熟果实提供替代C供应[39，40］．在果实重负荷下，新细根的生长和对根的C分配也会减少[41］．因此，储存的C的调动，或从藤的营养部分转移较大比例的当前同化物，可能已经足够抵消光合作用减少对浆果糖积累的一些影响。然而，根据早期的研究结果[例如，光合作用的上调是一种可能性。净冠层C同化在这里被测量，显示减少了50%以上。因此，果实积累碳的比例的相对增加突出了véraison处发育中的浆果的高库强度，以及它们在来源限制下争夺碳的能力。

定制的苏打石灰填充CO的组合₂发现洗涤器和整个冠层气体交换室是一种有效的方法，用于降低葡萄藤檐篷的净碳氧化。即使在浆果成熟的早期阶段，刚刚开始腔室时，冠层光合作用的减少导致浆液积累显着降低。在本研究中使用的浓度，其中有同₂与环境碳浓度412 ppm相比，平均降低到235 ppm，白天碳同化平均减少52%，这与CO₂在这个范围内。而有限公司₂在本研究中开发的洗涤器是为了减缓浆果糖的积累而设计的，可以在大约180到300ppm的范围内保持足够的空气流量，任何想要的范围都可以通过两个洗涤器并联连接和额外的CO来实现₂注入空气供应。这将使系统的潜在应用延长到增加以及降低光合碳源，并将范围扩展到源，以及下载有限的研究。

地理位置和葡萄生长条件

在论文中描述的所有工作在国家葡萄酒和葡萄产业中心，查尔斯特大学沃加沃加，新南威尔士，澳大利亚（35.06°S，147.36°E）的进行，并利用大型盆栽葡萄西拉现有人口（葡萄L.，克隆PT23)，位于一个防鸟的铁丝网围栏。2008年，葡萄藤在自己的根上种植，并经过训练，在距地面80厘米的固定果丝上进行单刺修剪。另一根固定的铁丝在离地面120厘米的地方支撑着树冠。花盆容积为52 L (500 mm宽× 380 mm高)，5株藤蔓行距为1 m，行间间距为3 m。花盆里装满了商业化的大块堆肥盆栽混合料，并手工施肥与稀释的液体肥料(Megamix Plus®，RUTEC, Tamworth)和硫酸镁和石膏的额外应用。灌洗量为4l / h⁻¹压力补偿发射器安装在所述树干以提供水到根系统的两侧的每一侧。灌溉用自动定时器控制，与时间表和三到四个每日冲洗持续时间根据季节用水要求手动调整。拍数从每藤大约30至38不等，提供具有类似的结构和密度的蔓延到篷田间生长的葡萄藤。

气体交换房间

六个气体交换室用透明丙烯酸类顶部构成，即并入轻质塑料和铝框架（Cubelok，Capral有限公司，帕拉马塔，澳大利亚），和由聚乙烯塑料板和镀锌钢框架制成的基础。腔室顶部和底部两半，可以从网格的每一侧上的罩盖（图3的形状的影响最小安装均被设计。1）.燃烧室顶部围有1.2米的体积^3.并且由平行于藤蔓行的侧面的3mm厚的丙烯酸片的平板上构成，并且在垂直于藤条的两侧厚4毫米厚。在清澈的天空下，400到700纳米之间的光传输为95％。在3mm片材的顶部之间允许输出空气离开腔室之间的85mm间隙，其中重叠的脊帽支撑在腔室侧上方24mm，以最小化在风的条件下的环境空气侵扰。安装时，组装腔室的最大外部尺寸垂直于该行1620毫米，与行平行1000毫米，2000毫米高。

箱体底座的外部面板由高密度聚乙烯和聚丙烯组合制成的19毫米塑料板构成(UniboardECO, Dotmar plastic Solutions, Sydney, Australia)。上面的每一半室基地,三个24伏直流风机(9 bmb24p2g01圣Ace B97模型,三洋电机有限公司,东京,日本)被安装在直径64毫米的孔,和角度的混合空气和分发水平面在室的底部。一个由12毫米和6毫米相同塑料薄片组合而成的气密矩形盒被固定在每个腔室基座的一半的下面，以封闭三个风扇的进气口。每个盒子底部的一个端口连接到一个由内径105毫米(公称尺寸100毫米)聚氯乙烯(PVC)管和兼容配件组成的公共进气口。这个进风口可以连接到一个3米高的烟囱，或者连接到CO的出口₂在下一节中描述的洗涤器。然后，室内的空气通过顶盖垂直置换，并通过室内顶部的通风口排出。烟雾测试(DATAX, BJÖRNAX AB, Nora，瑞典)被用来评估通过房间的空气流动的均匀性。压克力室顶部下方的可拆卸面板可以让人们接触到葡萄树两侧的果实，以便进行浆果取样。胶带用于密封箱体两半之间的网格线所产生的缝隙，泡沫胶粘条用于箱体顶部和底部的面板之间。

6风扇的速度由来自安装在腔室基座一侧的进气箱内的Arduino®的Uno兼容微控制器的脉冲宽度调制（PWM）信号控制。在这一天，PWM信号被编程到占空比为25％，并且来自手动操作开关的输入信号用于在夜间减慢PWM到占空比10％的占空比。对于白天速度，这相当于大约2.6米的流速^3.每分钟，或2.2腔室每分钟，晚上，1.6米^3.每分钟或1.3腔室每分钟容量。

有限公司₂洗涤塔

便携式CO​​.₂洗涤器的设计是这样的，它可以连接到一个房间，代替周围的进风烟囱和减少一氧化碳₂与周围空气相比，供气的浓度约为200ppm(图。2）.三个洗涤器由15毫米胶合板和100毫米公称直径(105毫米内径)的PVC管和配件组成，完全洗涤所有CO₂从进入的空气，然后用环境空气混合，这在后面以获得所需的CO₂浓度。每个洗涤器包含总共27公斤的钠石灰(sofnoolime®，Molecular Products Limited, Harlow, UK)，平均分布在8根直径100毫米、深度480毫米的平行管道上。空气通过钠石灰床，然后在真空下使用单个24 VDC离心风扇(SanAce C175, 9TG24P0G01型，三洋电气有限公司)的开孔泡沫过滤器。一个手动操作的阀门被用来允许一些空气从3米高的环境入口烟囱旁通过风扇上游一侧的洗涤床。风扇转速由PWM信号控制，其方式与腔室基座相同，但使用电位器而不是开关来提供对风扇转速的可变控制。通过环境空气旁路和风扇转速控制的组合，该设计允许可变的控制风速和CO₂浓度范围。尽量减少环境和低CO之间的温差₂在处理过程中，洗涤器被反射箔覆盖以减少太阳能加热，并在洗涤器顶部放置冰，并在白天根据需要更换。

为了测试洗涤器的全部运行范围，在旁通阀逐渐关闭的情况下，对风扇的最小和最大转速进行了一系列测量，直到迫使最大数量的空气通过洗涤床。使用便携式红外气体分析仪(Li400XT, LiCOR Biosciences, Lincoln, Nebraska, USA)测量输出CO的浓度₂，并用第二个洗涤器重复该过程。

气体交换测量

当组装和运行作为一个完整的系统时，具有六个房间，CO₂和H.₂o进出空气的浓度在30分钟的循环上记录，在24小时内提供48个测量点。在每个腔室的测量时段期间，在腔室入口和出口的情况下同时采样空气，其速率约为2升⁻¹使用一对隔膜泵（SP550 EC-BLA，Schwarzer Precision GmbH + Co.KG，Essen，Germany）在每一线上连接，通过10米的6mm外径聚乙烯管。如图1所示。1 b时，从进气风机下游侧的PVC进气管中抽取进气样品。出口样品从空气出口以下20cm和30cm的两个腔内点采集，以提供一个平均空气样品。对于进口和出口管线，两个泵通过6个单独可切换电磁阀(V2微型气动电磁阀，Parker Hannifin Corp.， Cleveland, Ohio, USA)的出口平行连接，以避免死风量，并最大限度地提高循环之间的冲洗。然后，这些泵将空气输送到50ml缓冲容器中，然后由单个泵(SP550 EC-BLa)通过可切换电磁阀以大约800ml min的速率下采样⁻¹为后续有限公司₂和H.₂O测量。从50ml缓冲液中排出多余的空气到大气中。

二氧化碳和氢₂O使用红外气体分析仪（Li840a，icorbi，林肯，内布拉斯加州，美国）以5秒的间隔测量蒸汽浓度，设定为50°C和以30秒的间隔记录的平均值，具有外部数据记录器（CR1000，Campbell Scientific，洛根，犹他州，美国）。对于入口空气，这些测量结果2分钟，并且出口空气样品，3分钟。中继控制器（SDM-CD16AC，CAMPBELL SCOLLIFIC）用于以5分钟的间隔驱动六对电磁阀的逐步切换，在该时段内，以后将单个子采样电磁阀切换到出口的出口。2分钟。在随后的处理期间除去转换期间记录的数据点，将两个入口测量值和四个出口测量值留到随后的气体交换计算的平均值。

腔室和外部环境参数用第二个数据记录器和多路复用器（CR1000和AM2 5 T，Campbell Scientific，Logan，犹他州）记录。用T型热电偶（24 AWG）在腔室基底下的单点处用T型热电偶（24 AWG）测量空气入口温度，并且在白色塑料下的冠层两侧的两个出口点（平均值平行）辐射屏蔽连接到固定的叶片线上。使用热胶片元件传感器（EE576或EE671，E + E Elektronik，Engerwitzdorf，Austria），记录在入口管的中心的空气速度。用量子传感器（Li-190R，Li-Cor Biosciences）和鸟类固定外壳内的温度和相对湿度（HMP-50，Vaisala，赫尔辛基，芬兰）记录腔室外的光合活性辐射被记录在鸟类封闭内的温度和相对湿度（HMP-50，Vaisala，赫尔辛基，芬兰）进行了相同的间隔记录作为腔室测量。

子环境CO₂实验

在后期2013年12月浆果的颜色变化的第一视觉指示室上分别安装六个葡萄从防鸟罩人口较多选择的檐篷。For a period of 10 days from December 26 three chambers were supplied with ambient air, and three chambers connected to the CO₂洗涤器并在白天在环境温度下以200ppm的目标提供空气。虽然没有治疗前比较能够因进行到一个较早的预期开始转色期的，从1月5日所有室都在环境CO运行₂在治疗后的4天内进行比较。当这些房间被移走时，每棵葡萄树上的每片叶子的长度都被记录下来。利用测定的叶面积(LI-3100C, LI-COR Biosciences)和长度之间建立的回归，并对未在室中使用的藤蔓进行破坏性取样，然后计算每棵藤蔓的总叶面积。

浆果取样与分析

在10天擦洗期的第1天和第11天上午分别采集浆果样品，研究亚环境处理对浆果糖积累的影响。通过房间一侧的可移动面板，从藤蔓的每一侧随机收集20个浆果，提供40个浆果样本。这些样本立即被称重，在冰上分成皮肤和种子，然后在液氮中冷冻。果肉在冰中冷却时人工均质，果汁分离，1ml子样品在液氮中冷冻。剩余的果汁用来测定可溶性固体。在随后的分析之前，所有样品都保存在−80°C。果汁样品解冻，涡混合，过滤至0.22 μm，果糖和葡萄糖浓度由HPLC-RI测定，在300 mm × 7.8 mm Aminex HPXM87H离子排析柱(BioMRad Laboratories, Berkeley, USA)上使用Frayne [42］．

To estimate the total amount of sugar accumulated by each treatment in the 10 days between the first and last berry sampling, sugar content per berry was calculated using the weight to volume relationship for Shiraz described by Gray and Coombe [43］．所有葡萄藤的果实被收获并在2月12日中重量，并使用收获采样浆果重量，计算每棵藤的总浆果。允许在每个取样日中去除浆果，可以基于总浆果体积和果汁糖浓度来制备每葡萄糖总糖浓度的估计。

气体交换的计算

根据Long和Hallgren [44]， 在哪里u_e摩尔s⁻¹），艘渔船 = volumetric air flow (cm^3. min⁻¹)， 22.4 =成交量(dm^3.）of one mole of air at standard temperature and pressure of 273.15 K and 101.3 kPa respectively, T = air temperature (°C), and P = atmospheric pressure (kPa). The inlet thermocouple for each chamber was used for the air temperature, while atmospheric pressure was obtained from the Australian Bureau of Meteorology Wagga Wagga airport weather station (35.16 °S, 147.46 °E), situated approximately 15 km south east of the experiment location.

平均蒸腾（E;等式2），光合作用（A;式3）利用下面的等式和速率计算[45，则s =叶面积(m²), w_e和W._o = inlet and outlet vapor concentration (mol mol⁻¹),分别δ. = difference between inlet and outlet CO₂浓度(摩尔摩尔⁻¹)和c_e=进口有限公司₂浓度。

异常值，基于入口和出口CO的比率筛选₂浓度和以允许计算出的一天求和，平均为腔室的两个相邻的读数被替换。异常值或可能不正确的读数被定义为出口浓度，这是10％以上在白天比入口降低，或在夜间的出口浓度高超过2％。Only 25 points from 4032 measurement points over 14 days required replacement with this method, and in most cases these could be explained by berry sampling, or the connection or disconnection of the CO₂洗涤器无意中与每个室的5分钟监测周期相吻合。

统计分析

对于气体交换数据，每种治疗中的三个腔室根据每个藤的叶面积阻断，并作为使用Genstat V18（VSNI，Hemel Hempstead的子图因素作为主图和时间的分裂曲线实验，英国英国）。腔室内的平均室温用作可调节剂以进行夜间呼吸率的比较。与环境和亚环境治疗的10天期与4天内分开分析。使用学生的T检验比较单次测量的治疗方法。

在当前研究期间使用和/或分析的数据集，以及房间和CO的设计文件₂洗涤器，可从合理要求通讯作者。

CHO：

糖类

有限公司₂：

二氧化碳

PPFD：

光合光子磁通密度

PWM：

脉冲宽度调制

VPD:

蒸汽压力不足

作者要感谢Sebastian Holzapfel, Gerhard Rossouw对系统建设的贡献，以及Inigo Auzmendi博士对整个工厂气体交换测量的建议和有益的早期讨论。感谢Ginger Korosi、David Foster和Robert Lamont在研究期间对系统安装和其他测量的帮助。

这项研究得到了澳大利亚葡萄酒协会(Wine Australia)的资助，该协会代表澳大利亚葡萄种植者、酿酒师和澳大利亚政府投资并管理研究开发和推广。澳大利亚葡萄酒协会为这个项目设定了更广泛的行业研究优先级，但在研究的设计、数据的收集、分析和解释或手稿的写作中没有直接作用。查尔斯·斯特大学理学院为开放获取出版物提供了财政支持。

作者指出

1. 杰森·p·史密斯

   现住址:现住址:新南威尔士州奥兰治市利兹游行查尔斯斯特大学理学院，2800，澳大利亚

隶属关系

1. 国家葡萄酒和葡萄产业中心，沃加沃加，新南威尔士，2678，澳大利亚

   Jason P. Smith, Julia C. Gouot, Celia Barril & Bruno P. Holzapfel

2. 一般与有机葡萄栽培，Hochschule Geisenheim大学，Von-Lade-Strasse 1，D-65366，Geisenheim，德国

   杰森·p·史密斯

3. CSIRO农业与食品研究所，锁袋2，南澳大利亚格伦奥斯蒙德，5064，澳大利亚

   介珠J. Edwards＆Amanda R. Walker

4. 科尔斯大学学院农业和葡萄酒科学学院，沃格瓦·瓦加，新南威尔士州，2678，澳大利亚

   朱莉娅C. Gouot＆Celia Barril

5. 新南威尔士州主要工业部，Wagga Wagga，新南威尔士州，2678，澳大利亚

   布鲁诺P. Holzapfel

贡献

JS、EE、AW、CB、BH设计了实验方法，JS设计并建造了舱室和CO₂洗涤系统。JS跑了实验，并与BH和CB的协助分析浆果样品。JS和JG写将R脚本用于处理腔室的气体交换数据。JS写的手稿的初稿，并且所有的作者促成修改和编辑。所有作者都已经阅读并赞成最终的手稿。

通讯作者

对应到杰森·p·史密斯．

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。

出版商的注意事项

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