基于三维辐射传输模型解析酿酒葡萄种植模式对叶片光辐射吸收的影响机制

本研究创新性地应用三维辐射传输模型（3D RTM）量化不同种植模式（行向/整形方式/品种）下酿酒葡萄叶片光合有效辐射吸收比例（FPARleaf）与吸收量（APARleaf），揭示冠层结构与辐射吸收的定量关系，为精准化葡萄园光管理提供理论依据。

　　

Highlight

冠层结构对FPAR_leaf和APAR_leaf日变化的影响

叶片光合有效辐射吸收比例（FPAR_leaf）呈日内先降后升趋势，正午时降至最低，而土壤光合有效辐射吸收比例（FPAR_soil）此时达到峰值（图4-5）。红色品种（梅洛、赤霞珠）在龙干整形（DT）系统中的FPAR_leaf整体高于改良垂直枝位整形（M-VSP），但霞多丽呈现相反规律。在M-VSP系统中，南北行向（NS）的FPAR_leaf日均值最高（0.561），而东西行向（EW）最低（0.513）。龙干整形系统在NS行向下的叶片辐射吸收优势更显著，其中DT-梅洛组合的APAR_leaf日均值达98.36 W，较M-VSP系统同品种提升11.2%。

种植管理模式对酿酒葡萄光辐射吸收的影响

光合作用是作物生长状态的直接表征，也是预测产量品质的重要指标（Yang等，2022）。叶片对光合有效辐射（PAR）的吸收能力直接影响葡萄营养生长与果实发育。当光强低于光合饱和点（700–900 μmol photons m^?2 s^?1）时，增强叶片PAR吸收能力可提升光合效率，进而提高果实产量与品质（Yuan等，2024）。不同整形系统与品种组合的辐射吸收存在显著差异：DT系统通过扩大受光叶面积占比，使冠层中部叶片获得更高辐射；而M-VSP系统因冠层紧凑导致上下层叶片受光不均。行向通过改变太阳轨迹与冠层的几何关系影响光分布，NS行向在关键生长期表现最优，其APAR_leaf与叶面积指数（LAI）呈显著负相关（16:00时相关系数达-0.985）。

垂直方向APAR_leaf分布特征

冠层垂直结构的异质性导致辐射吸收呈分层差异。正午时中部叶片吸收值最高，DT-梅洛在NS行向下的中心叶片吸收量达124.58 W，较其他品种高24–38%。M-VSP系统因上层叶片遮荫，下层叶片吸收量仅为中部的41-53%。NW-SE行向在傍晚时呈现更均匀的垂直分布，而EW行向的辐射吸收波动最大。研究表明，通过优化整形系统与行向组合可协调冠层光分布，避免局部光抑制或光匮乏。

模型区域适用性评估

三维辐射传输模型（LESS）成功模拟了不同地理纬度下葡萄园的光辐射传输过程。通过调整冠层结构参数与太阳高度角，该模型可精准预测北纬38°-45°区域内酿酒葡萄的辐射吸收动态，为跨区域种植模式优化提供数字化工具。

结论

本研究基于三维辐射传输模型提出量化葡萄酒葡萄FPAR_leaf与APAR_leaf的方法，通过构建精细化三维冠层结构解析了种植管理模式与辐射吸收的定量关系。结果表明LAI对APAR_leaf具显著负向影响，NS行向在关键生长期表现出最优辐射捕获能力。DT系统与红色品种组合可提升冠层中部光能利用率，而M-VSP系统需通过修剪调控下层透光率。该模型为不同生态区葡萄园光管理提供了科学依据。