化肥減施對賀蘭山東麓土壤肥力及釀酒葡萄品質(zhì)的影響

張?bào)摅?，?競，孫 權(quán)，張軍翔，王 銳, *

(1. 寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏葡萄與葡萄酒研究院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)主要集中在北緯36°～42°之間的黃金種植帶上，其獨(dú)特的地理、氣候和土壤優(yōu)勢，成為我國釀酒葡萄最佳種植區(qū)和最大釀酒葡萄原料生產(chǎn)基地，發(fā)展?jié)摿薮骩1-2]。但長期過量施用化肥，導(dǎo)致的肥料利用率降低、土壤板結(jié)、果園土壤質(zhì)量降低等問題嚴(yán)重制約著優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄的生產(chǎn)。過量施用化肥導(dǎo)致土壤的有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量普遍偏低，使農(nóng)田環(huán)境受到污染，有機(jī)農(nóng)業(yè)廢棄物得不到資源化利用，巨大的資源被浪費(fèi)，所以，化肥減施有機(jī)替代對減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對化肥的過度依賴，推動我國綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展有顯著作用?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，農(nóng)業(yè)部積極開展“化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動”，大力推進(jìn)化肥、農(nóng)藥減量增效。大量研究表明有機(jī)肥對提高作物產(chǎn)量、培肥土壤、提高地力等方面發(fā)揮著顯著的作用[3-4]。Govi. M等人的相關(guān)研究表明施用有機(jī)肥料，可以改善土壤的質(zhì)地、耕性，增強(qiáng)水的吸收率、土壤微生物的活性、土壤微量元素的含量，有機(jī)肥料的施用為作物豐收確保了肥力[5-6]。有機(jī)肥料在分解過程中產(chǎn)生各種有機(jī)酸，可使土壤中難溶性的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為葡萄可直接吸收的磷酸鹽，從而發(fā)揮土壤潛在的養(yǎng)分作用；改善土壤性質(zhì)，有機(jī)肥料經(jīng)過腐殖化過程，形成腐殖質(zhì)，它具有改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤保肥、保水和緩沖性的作用；促進(jìn)土壤微生物活動，從而加速有機(jī)肥料分解，釋放出有效性養(yǎng)分，促進(jìn)葡萄生長發(fā)育；微生物還能分泌各種生理活性物質(zhì)，也有利于葡萄生長[7-9]。周媛等研究發(fā)現(xiàn)與習(xí)慣施肥比，推薦量有機(jī)無機(jī)肥配施能顯著提升葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量，適宜用量有利于葡萄果實(shí)糖分累積[10]。在風(fēng)沙土施用調(diào)理劑與不施肥相比，土壤pH降低、土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有機(jī)磷增加，土壤養(yǎng)分狀況得到改善，也起到促進(jìn)釀酒葡萄生長發(fā)育的作用[11-12]。 【本研究切入點(diǎn)】施肥對鮮食葡萄的增產(chǎn)效果研究較多，但有關(guān)控產(chǎn)條件下生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料的營養(yǎng)施肥管理研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過研究化肥減施替代技術(shù)對土壤肥力水平及釀酒葡萄品質(zhì)的影響，探索合理施肥模式下的優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料生產(chǎn)的營養(yǎng)管理途徑，為寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于寧夏賀蘭山東麓葡萄核心產(chǎn)區(qū)永寧縣閩寧鎮(zhèn)立蘭酒莊葡萄基地內(nèi)，該區(qū)域光照充足，年日照率 65 %以上，太陽總輻射量 6100 MJ/m2，年平均氣溫8.9 ℃,積溫3289 ℃，年均降雨量200 mm，年均蒸發(fā)量1580 mm，全年日照時(shí)數(shù)在2851～3106 h，平均日照時(shí)長為7.8～8.3 h，無霜期176 d。試驗(yàn)區(qū)地勢平緩，地面坡度約為1 %，平均海拔高度為1060 m。葡萄園土壤類型為普通灰鈣土，土壤質(zhì)地為壤質(zhì)砂土，土壤呈堿性，pH 8.8～8.9，有機(jī)質(zhì)含量較低，不足3.6 g·kg-1，除速效鉀含量豐富外，氮磷養(yǎng)分貧瘠(表1)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為4年生赤霞珠(Cabernetsauvignon)，南北行向定植，樹形為傾斜上架，株行距0.8 m×3 m，灌溉方式為滴灌，施肥方式為溝施。本試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，依據(jù)前期營養(yǎng)診斷結(jié)果，分別設(shè)置6個(gè)處理：T1(不施肥)、T2(化肥100 %，施用量為純N 363 kg/hm2、P2O5177 kg/hm2、K2O 330 kg/hm2)、T3(有機(jī)肥100 %，施用量為9 t/hm2)、T4(有機(jī)50 %+化肥50 %，其中化肥施用純N 181.5 kg/hm2、P2O588.5 kg/hm2、K2O 165 kg/hm2，有機(jī)肥施用4.5 t/hm2)，T5(調(diào)理劑100 %，施用量為3 t/hm2)、T6(有機(jī)25 %+化肥25 %+調(diào)理劑100 %，化肥施用純N 90.8 kg/hm2、P2O544.3 kg/hm2、K2O 82.5 kg/hm2，有機(jī)肥施用2.25 t/hm2，調(diào)理劑施用3 t/hm2)共6個(gè)處理，每個(gè)處理選取4個(gè)桿箜(每個(gè)桿箜10～12棵樹)，于釀酒葡萄萌芽期、花期、初果期、膨大期分4次施入，統(tǒng)一灌水，灌水量3000 m2/hm2。其中，施用的有機(jī)肥為羊糞基有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥45 %，N+P2O5+K2O≥5 %)；土壤調(diào)理劑(有機(jī)質(zhì)≥25 %，Ca≥20 %，pH 6.5～7.5，N+P2O5+K2O≥5 %，Zn+Fe+Cu+B+Mn≥1.5 %)。

表1 土壤基本化學(xué)性質(zhì)

1.3 項(xiàng)目測定

1.3.1 土壤理化性質(zhì)的測定 采集各處理0～20、20～40、40～60 cm土壤樣品，分層混合均勻后帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干處理，用于測定土壤理化性質(zhì)。pH采用酸度計(jì)測量；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷含量的測定采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀的測定采用0.5 mol·L-1NaHCO3法；全氮含量采用硫酸消煮-凱氏定氮法測定；全磷的測定用釩鉬黃比色法[13]。

1.3.2 釀酒葡萄品質(zhì)的測定 果實(shí)成熟后在每個(gè)處理隨機(jī)選取具有代表性的果穗，記錄粒徑、穗長等；百粒重從每個(gè)監(jiān)測位置所取的每串葡萄上隨機(jī)摘取5個(gè)果粒，采用精度為萬分之一的電子天平測量每100個(gè)果粒的重量；產(chǎn)量在葡萄采收時(shí)稱量每小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量，折算為公頃產(chǎn)量。

可溶性固形物含量用手持糖量計(jì)測定；可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定；可溶性糖用苯酚法測定；還原性糖含量用3,5-二硝基水楊酸法測定；單寧、總酚、花色苷含量測定前先將葡萄粒在液氮中速凍后于-80 ℃超低溫冰箱冰凍保存?zhèn)溆?，單寧含量采用福?丹尼斯法測定；花色苷的含量采用pH示差法測定；總酚的含量采用福林-肖卡法測定[14]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010整理，數(shù)據(jù)通過SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤肥力的影響

由表2可知，各處理下的土壤pH均較高，其中化肥和有機(jī)肥施用25 %配施100 %調(diào)理劑(T6)處理下的pH值最大，施100 %有機(jī)肥(T3)和施100 %調(diào)理劑(T5)處理下對土壤pH值沒有顯著影響，施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)則明顯降低了土壤的pH。所有處理下有機(jī)質(zhì)含量較不施肥(T1)處理均有所升高，100 %有機(jī)肥(T3)處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，較不施肥(T1)處理增加了186 %。施100 %有機(jī)肥(T3)能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷的含量，較100 %化肥(T2)處理分別增加了55.05 %、130.2 %、3.08 %。土壤全磷含量基本保持在0.1～0.2 g/kg之間，各處理下全磷含量差異不顯著。土壤全氮含量以100 %土壤調(diào)理劑(T5)處理下為最高，較100 %化肥(T2)處理增加了125 %，說明施100 %調(diào)理劑(T5)可促進(jìn)土壤全氮含量的累積。

2.2 不同處理對釀酒葡萄產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，施25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理對釀酒葡萄產(chǎn)量影響差異顯著，相對于不施肥(T1)處理來說，百粒重、單株產(chǎn)量與產(chǎn)量均顯著增高，說明施25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)可促進(jìn)釀酒葡萄增產(chǎn)。在化肥減施對釀酒葡萄的粒徑影響中，施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)下的粒徑值達(dá)到最高，為12.57 mm，其余處理下的粒徑無顯著性差異。各個(gè)處理之間穗長基本處于15～20 cm之間，對于穗長的影響無顯著性差異。所有處理下產(chǎn)量較不施肥(T1)處理均有顯著增加，施25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理的釀酒葡萄產(chǎn)量最高，較不施肥(T1)增加了102 %，其次為施有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥(T4)處理，產(chǎn)量較不施肥增加了77.4 %。

表2 化肥減施對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

注：T1～T6分別表示T1(不施肥)、T2(化肥100 %)、T3(有機(jī)肥100 %)、T4(有機(jī)50 %+化肥50 %)、T5(調(diào)理劑100 %)、T6(有機(jī)25 %+化肥25 %+調(diào)理劑100 %)，下同。

Note: T1-T6 represents T1 (no fertilization), T2 (chemical fertilizer 100 %), T3 (organic fertilizer 100 %), T4 (organic fertilizer 50 %+ chemical fertilizer 50 %), T5 (soil conditioner 100 %), T6 (organic fertilizer 25 %+ chemical fertilizer 25 %+ soil conditioner 100 %), the same as below.

表3 化肥減施對釀酒葡萄產(chǎn)量的影響

由表4可知，與施100 %化肥(T2)相比，施100 %有機(jī)肥(T3)處理經(jīng)濟(jì)效益提高了175.7 %，施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)經(jīng)濟(jì)效益提高了230.9 %，施100 %調(diào)理劑(T5)處理經(jīng)濟(jì)效益提高了228.2 %，25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理下的經(jīng)濟(jì)效益提高了294.3 %，25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理下的經(jīng)濟(jì)效益最高。施100 %化肥(T2)處理雖然提高了產(chǎn)量，但經(jīng)濟(jì)效益卻低于不施肥(T1)處理。施100 %化肥(T2)處理較不施肥(T1)增產(chǎn)了19.5 %，但成本增加了6229.5元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益也降低了10 %。施100 %調(diào)理劑(T5)處理較施100 %化肥(T2)處理成本降低了229.5元/hm2，但經(jīng)濟(jì)效益增加了228.2 %，產(chǎn)投比從1.25提高到了1.84。施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)、100 %調(diào)理劑(T5)、25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理下產(chǎn)投比基本穩(wěn)定在1.82～1.89之間，較施100 %化肥(T2)處理均有顯著提高。

2.3 化肥減施對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

由表5可知，各處理下釀酒葡萄可滴定酸含量在0.42～0.54之間，含量較不施肥(T1)處理均有所下降。施100 %有機(jī)肥(T3)處理顯著增加了釀酒葡萄可溶性糖的含量，較不施肥(T1)處理增加了13.9 %。施100 %化肥(T2)、施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)、施100 %調(diào)理劑(T5)處理提高了還原性糖的含量，但較不施肥(T1)處理差異不明顯。施100 %化肥(T2)、施100 %有機(jī)肥(T3)、施50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)、施100 %調(diào)理劑(T5)處理均提高了釀酒葡萄的糖酸比，較不施肥(T1)處理分別提高了12.0 %、17.0 %、9.0 %、11.2 %，其中，施100 %有機(jī)肥(T3)處理下糖酸比最高。

表4 化肥減施對釀酒葡萄經(jīng)濟(jì)效益的影響

注：釀酒葡萄價(jià)格按當(dāng)年平均價(jià)5.6元/kg，有機(jī)肥0.8元/kg，純N 5.0元/kg，P2O58.0元/kg，K2O 10.0元/kg，土壤調(diào)理劑2.0元/kg。

Note：the average price of wine grape is 5.6 yuan/kg, organic fertilizer 0.8 yuan/kg, pure N 5.0 yuan/kg, P2O58.0 yuan/kg, K2O 10.0 yuan/kg, soil conditioner 2.0 yuan/kg.

表5 化肥減施對釀酒葡萄漿果糖酸的影響

表6 化肥減施對釀酒葡萄總酚、單寧以及花色苷的影響

由表6可知，施100 %化肥(T2)可促進(jìn)釀酒葡萄單寧的積累，達(dá)到18.38 mg/g，較不施肥(T1)處理增加了14.6 %。釀酒葡萄在各處理下的總酚含量均低于不施肥(T1)處理，施100 %有機(jī)肥(T3)、50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)、100 %調(diào)理劑(T5)處理下的總酚含量較施100 %化肥(T2)處理無顯著差異，施25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理下總酚含量最低，為1.72 mg/g，不利于總酚的積累?；ㄉ盏暮吭礁撸咸丫频呢S富度和色度越強(qiáng)，施用50 %化肥+50 %有機(jī)肥(T4)能顯著提升釀酒葡萄花色苷的含量，較不施肥(T1)處理增加了82.3 %，較施100 %化肥(T2)處理增加了132.9 %，施25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑(T6)處理也增加了釀酒葡萄花色苷的積累，較不施肥(T1)處理增加了45.6 %。

3 討 論

3.1 化肥減施對土壤肥力的影響

有機(jī)肥可以改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高微生物碳源的利用率、物種多樣性和豐富度[15-16]，另外，施入有機(jī)肥較常規(guī)施肥可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)，全量氮、磷、鉀和速效磷含量，提高土壤pH值，使土壤理化性質(zhì)得到改善。不同施肥模式對土壤的基本肥力狀況產(chǎn)生較為明顯的影響，基本表現(xiàn)為有機(jī)肥>半量化肥+半量有機(jī)肥>全量化肥>不施肥處理。低量有機(jī)肥處理土壤堿解氮含量下降了9.19 mg/kg，說明低量有機(jī)肥并不能保證土壤氮的供給；中量有機(jī)肥處理土壤堿解氮含量略有上升，土壤全氮收支基本平衡；高量有機(jī)肥處理土壤堿解氮含量有明顯增加，土壤全氮也有較大程度的盈余[17-18]。本研究結(jié)果顯示，施用50 %化肥+50 %有機(jī)肥處理明顯降低了土壤的pH；施100 %有機(jī)肥處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，較不施肥處理增加了186 %，且顯著提高了土壤有效鉀、有效磷的含量，主要原因是有機(jī)肥料在分解和腐殖化過程中會產(chǎn)生各種有機(jī)酸，形成腐殖質(zhì)，使土壤中難溶性的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為葡萄可直接吸收的磷酸鹽，從而發(fā)揮土壤潛在的養(yǎng)分作用，改善土壤性質(zhì)，具有改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤保肥、保水和緩沖性的作用。

3.2 化肥減施對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄不注重產(chǎn)量，其品質(zhì)因子主要包括總糖、總酸、單寧、總酚、色素和萜類芳香物質(zhì)等。周興、Mugnai S等[19-20]研究結(jié)果表明，有機(jī)肥處理顯著增加了釀酒葡萄可溶性糖含量，顯著降低了釀酒葡萄的可滴定酸含量，提高了糖酸比。在一定有機(jī)肥施用量范圍內(nèi)，隨施用量的增加，有利于釀酒葡萄干物質(zhì)合成，從而比不施肥處理增產(chǎn)360.05 %～554.14 %，果實(shí)總糖含量提高1.11～1.94個(gè)百分點(diǎn)，總酸度下降0.18～0.27個(gè)百分點(diǎn)，糖酸比增大10.04～16.13個(gè)百分點(diǎn)[21]。半量化肥配施半量有機(jī)肥較不施肥產(chǎn)量、糖酸比、可溶性固形物分別高出 76.7 kg、33、1.4 %，糖酸比、可溶性固形物達(dá)到顯著性差異[22]。增施有機(jī)肥也顯著提高了‘夏黑’葡萄的果實(shí)糖度并降低果實(shí)酸度，提高光合速率，改善果實(shí)品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，施100 %有機(jī)肥處理顯著增加了釀酒葡萄可溶性糖的含量。50 %化肥+50 %有機(jī)肥處理下糖酸比最高，顯著提升了釀酒葡萄花色苷的含量，較不施肥處理增加了82.3 %，較施100 %化肥處理增加了132.9 %，經(jīng)濟(jì)效益較不施肥提高了52.9 %。25 %化肥+25 %有機(jī)肥配施100 %調(diào)理劑處理下的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高，經(jīng)濟(jì)效益較不施肥處理提高了68.2 %。施100 %化肥促進(jìn)釀酒葡萄單寧的積累，雖然提高了產(chǎn)量，但經(jīng)濟(jì)效益卻低于不施肥處理?；视袡C(jī)肥減量75 %配施100 %土壤調(diào)理劑處理下產(chǎn)量最高，但釀酒葡萄作為釀酒原料，一般產(chǎn)量控制在6750 kg/hm2即可，因?yàn)獒劸破咸褍?yōu)劣的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)是原料品質(zhì)高低而非產(chǎn)量高低。

4 結(jié) 論

在賀蘭山東麓堿性石灰性土壤上，增施土壤調(diào)理劑能有效改善土壤環(huán)境，并能提升葡萄品質(zhì)；化肥施用過量減少則不利于優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料的生產(chǎn)；化肥減半配施有機(jī)肥是提高土壤肥力和釀酒葡萄品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。