施肥對(duì)賀蘭山東麓滴灌條件下‘赤霞珠’葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

孔德謙, 何振嘉, 劉全祖, 吳永杰

(1.河南科源水利建設(shè)工程檢測(cè)有限公司, 鄭州 450003; 2.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 西安 710075; 3.寧夏東方裕興酒莊有限公司, 寧夏 吳忠 751900)

寧夏賀蘭山東麓是世界公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)之一[1-2]。在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整下，葡萄酒已成為促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)化發(fā)展和提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的重要產(chǎn)業(yè)[3-4]。賀蘭山東麓光照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差較大，氣候條件有利于高品質(zhì)釀酒葡萄的生長(zhǎng)，但當(dāng)?shù)赝寥乐饕獮樯橙劳梁突意}土，土壤養(yǎng)分嚴(yán)重不足，再加上長(zhǎng)時(shí)間的肥料不合理施用，土壤地力水平較差，不利于釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展[5-6]。

養(yǎng)分條件是保障釀酒葡萄體內(nèi)礦物元素需求和促進(jìn)其內(nèi)部蛋白質(zhì)、葉綠素合成的關(guān)鍵[7-9]，施肥過(guò)量或不足都會(huì)對(duì)釀酒葡萄的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，造成減產(chǎn)或絕收。大量研究已表明，施肥條件對(duì)葡萄作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響。許曉瑞等[10]研究表明，施用有機(jī)肥對(duì)土壤理化性質(zhì)改善和土壤養(yǎng)分提高效果顯著，且能顯著促進(jìn)葡萄品質(zhì)及產(chǎn)量的提高。王銳等[11]研究表明，對(duì)初果期葡萄施用腐殖酸肥能顯著提高其葉片干重、可溶性糖含量和維生素C(Vc)含量。他們還發(fā)現(xiàn)，距葡萄主干水平距離40 cm，深度40 cm施肥對(duì)肥料利用效率提高作用顯著，且對(duì)于葡萄根系下扎具有顯著促進(jìn)作用[12];生物有機(jī)肥能顯著提高葡萄可溶性固形物含量，有機(jī)、無(wú)機(jī)肥對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)和降低土壤pH效果顯著,能在保證葡萄高產(chǎn)的同時(shí)改善糖酸比，提高總酚和花色苷含量[13]。王振龍等[14]分析不同有機(jī)滴灌肥處理對(duì)釀酒葡萄田間土壤肥力狀況的影響，得到最佳施肥處理模式，表明通過(guò)提高土壤肥力質(zhì)量可以促進(jìn)葡萄的生長(zhǎng)和品質(zhì)提高。

眾多學(xué)者對(duì)施肥種類和施肥區(qū)域以及施肥時(shí)間對(duì)釀酒葡萄生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究，而對(duì)于不同施肥量條件下典型干旱半干旱地區(qū)釀酒葡萄光合特性、生長(zhǎng)發(fā)育、外觀品質(zhì)以及營(yíng)養(yǎng)成分等方面的綜合研究較少?；诖?，有必要對(duì)賀蘭山東麓干旱半干旱區(qū)釀酒葡萄在不同施肥量條件下的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行研究。因此，本研究通過(guò)田間試驗(yàn)，以6年生‘赤霞珠’葡萄為研究對(duì)象，重點(diǎn)從施肥角度研究不同施肥量對(duì)釀酒葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以為賀蘭山東麓釀酒葡萄在滴灌條件下的水肥合理調(diào)控提供理論和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在寧夏吳忠市紅寺堡區(qū)東方裕興酒莊葡萄種植基地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于E 106.1°、N 37.3°，海拔高度1 494 m，屬溫帶大陸性半干旱性氣候，多年平均降水量251 mm，年平均蒸發(fā)量2 387 mm，生育期總有效降雨量為175 mm，并集中于6—8月，占生育期降水量的68.7%。晝夜溫差13.7 ℃，全年大于10 ℃積溫超過(guò)3 200 ℃，4—10月日照時(shí)數(shù)2 900～3 050 h。試驗(yàn)區(qū)土壤為淡灰鈣土，土質(zhì)為沙壤土，0～60 cm土層范圍內(nèi)土壤平均容重1.41 g·cm-3，土壤初始含水率11.60%，土壤田間持水率24.87%，土壤飽和含水率31.55%，速效氮15.23 mg·kg-1，速效磷3.85 mg·kg-1，速效鉀73.16 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)3.11 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為釀酒葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)，定植于2012年，葡萄架形為“廠”字型，南北行向，株行距為0.6 m×2.8 m。選取4棵葡萄樹(shù)為一個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)除施肥量不同，其他田間工藝措施均相同。灌溉采用單翼迷宮式滴灌帶，直徑16 mm，一行一管鋪設(shè)，葡萄種植行開(kāi)溝寬度100 cm，滴頭流量為3.2 L·h-1，滴頭間距為40 cm。灌溉定額均為3 000 m3·hm-2，全生育期內(nèi)共灌水11次，灌水間隔為7～10 d，所有處理灌水日期和灌水次數(shù)相同。供試肥料采用復(fù)合有機(jī)肥，共設(shè)置4個(gè)施肥水平，分別為0(對(duì)照，CK)、450(低肥，F(xiàn)1)、840(中肥，F(xiàn)2)和1 050(高肥，F(xiàn)3)kg·hm-2，施肥N、P、K比例為1∶0.6∶1.2，不同生育期的詳細(xì)施肥制度見(jiàn)表1，每個(gè)處理3次重復(fù)。

表1 不同處理不同生育期的施肥量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1生長(zhǎng)及果實(shí)性狀指標(biāo) 在釀酒葡萄全生育期內(nèi)，用游標(biāo)卡尺和鋼卷尺測(cè)定新梢長(zhǎng)度、副梢長(zhǎng)度、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑以及株高。植被差異指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)采用CM1000-NDVI測(cè)量?jī)x(北京英馳科技有限公司)測(cè)定，葉片葉綠素相對(duì)含量(chlorophyll relative content，SPAD)采用SPAD-502葉綠素計(jì)(北京合眾博普科技發(fā)展有限公司)測(cè)定，葡萄果實(shí)顏色指數(shù)(color index of grape,CIRG)采用二氯靛酚鈉滴定法[15]測(cè)定。葉片凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、蒸騰速率(transpiration rate，Tr)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance，Gs)及胞間CO2濃度(intercellular CO2 concentration，Ci)采用CI-340便攜式光合作用測(cè)定儀(北京商德通科技有限公司)測(cè)定。在果實(shí)收獲后，用精度為0.1 g的電子秤(蘭州金和電子衡器有限責(zé)任公司)測(cè)定葡萄單粒重并計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.2產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo) 果實(shí)成熟采摘后，每小區(qū)隨機(jī)選取10穗葡萄，測(cè)定其可溶性固形物含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、果皮總酚含量、總花色苷、果實(shí)Vc含量等營(yíng)養(yǎng)成分和品質(zhì)指標(biāo)。隨機(jī)選其中50粒果粒用振動(dòng)式葡萄除梗粒選一體機(jī)打成勻漿測(cè)定果實(shí)品質(zhì)，可溶性固形物含量用BG-111ATC手持糖量計(jì)(天津?qū)氫摴鈱W(xué)儀器有限公司)測(cè)定，可滴定酸含量用NaOH滴定法[16]測(cè)定，可溶性糖用蒽酮比色法[17]測(cè)定，以可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值描述糖酸比，果皮總酚含量用福林-肖卡法[18]測(cè)定，總花色苷用pH示差法[19]測(cè)定，果實(shí)Vc含量采用二氯靛酚鈉滴定法[15]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2007軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)釀酒葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

不同施肥處理的釀酒葡萄生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表2，可以看出，釀酒葡萄株高和新梢長(zhǎng)均隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低趨勢(shì)，其中CK處理的株高和新梢長(zhǎng)均最低，分別為140.52和75.16 cm，F(xiàn)2處理的株高和新梢長(zhǎng)均最高，分別達(dá)到168.17和94.29 cm，較CK分別顯著提高19.68%和25.45%。施肥量達(dá)到1 050 kg·hm-2(F3)時(shí)會(huì)對(duì)新梢生長(zhǎng)產(chǎn)生一定抑制效果，也不利于葡萄株高的增長(zhǎng)。隨著施肥量的增加，副梢長(zhǎng)不斷增長(zhǎng)，F(xiàn)3處理的副梢長(zhǎng)最大，達(dá)到38.08 cm，較CK顯著提高29.44%。葡萄的NDVI值隨施肥量的增大表現(xiàn)為先增加后降低趨勢(shì)，并于F2處理時(shí)達(dá)到最大，CK處理最低。施肥對(duì)株高具有顯著性影響(P<0.01)，對(duì)新梢長(zhǎng)、副梢長(zhǎng)和NDVI值的影響均無(wú)顯著影響。

表2 施肥對(duì)釀酒葡萄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2 施肥對(duì)釀酒葡萄光合指標(biāo)的影響

施肥處理對(duì)釀酒葡萄光合作用指標(biāo)有直接影響，過(guò)多和過(guò)少的養(yǎng)分補(bǔ)給均會(huì)影響葡萄光合性能的發(fā)揮，對(duì)葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)造成影響。由表3可知，Pn、Tr和Gs均隨施肥量的增大表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，其中F1處理的Pn和Tr均最高，分別為19.28 μmol·m-2·s-1和5.74 mmol·m-2·s-1，分別較最低的CK處理顯著提高18.14%和31.92%；F2處理的Gs最高為177.86 mmol·m-2·s-1，較CK顯著提高14.51%。施肥后，葉片Ci逐漸降低，F(xiàn)2和F3處理最低，表明施肥量為840和1 050 kg·hm-2時(shí)有利于促進(jìn)釀酒葡萄葉片對(duì)CO2的吸收。施肥對(duì)Pn、Tr和Ci均有顯著影響(P<0.01)，而對(duì)Gs無(wú)顯著影響。施肥能顯著促進(jìn)SPAD值的提高，這是由于隨著施肥量增加，葡萄葉片所需的養(yǎng)分供給較為充足，葉片內(nèi)葉綠素積累量逐漸增大，促進(jìn)了光合作用進(jìn)行。當(dāng)施肥量達(dá)到1 050 kg·hm-2時(shí)，SPAD值開(kāi)始降低，說(shuō)明過(guò)高的施肥量會(huì)對(duì)葉綠素積累產(chǎn)生抑制效果。

表3 施肥對(duì)釀酒葡萄光合指標(biāo)的影響

2.3 施肥對(duì)釀酒葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由表4可知，施肥能促進(jìn)果實(shí)縱徑和橫徑的生長(zhǎng)，但其均隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，其中F2處理的果實(shí)縱徑最大，為26.52 mm，CK最小，為20.11 mm。施肥處理對(duì)果實(shí)縱徑的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。F3處理的果實(shí)橫徑最大，為23.72 mm，CK處理最小，為20.21 mm，施肥對(duì)果實(shí)橫徑的影響達(dá)顯著水平(P<0.05)。F2處理的果形指數(shù)最高，達(dá)到1.12，CK最低，僅為0.94，施肥處理對(duì)果形指數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。葡萄CIRG是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，由于葡萄顏色受花色苷在其果皮積累量影響，花色苷積累量越大，則果實(shí)顏色越深，CIRG變化范圍在5.12～5.85之間，隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低趨勢(shì)，F(xiàn)2處理達(dá)到最大值。施肥處理對(duì)CIRG的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。施肥對(duì)產(chǎn)量提高具有顯著促進(jìn)作用，隨施肥量的增加，釀酒葡萄的單粒重和產(chǎn)量均表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，均為F2處理最大，分別為6.42 g和5.12 t·hm-2。

表4 施肥對(duì)釀酒葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

2.4 施肥對(duì)釀酒葡萄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同施肥處理的釀酒葡萄品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表5，可以看出，釀酒葡萄可溶性固形物和可溶性糖含量均隨施肥量的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)，F(xiàn)2處理的可溶性固形物和可溶性糖含量均達(dá)到最大，分別為23.16%和19.22%，較最低的CK處理分別提高28.31%和18.42%?？傻味ㄋ岷侩S施肥量的增加而增大，F(xiàn)3處理達(dá)到最大，為0.78%，較CK顯著提高14.71%。糖酸比的變化范圍為26.54～31.73，整體上呈先增加后降低的變化規(guī)律，其中F2處理最高，為31.73。施肥量能顯著提高葡萄果實(shí)的花色苷含量，F(xiàn)2處理達(dá)到最大值，為1.26 mg·g-1，當(dāng)施肥量為1 050 kg·hm-2時(shí)，花色苷含量開(kāi)始降低，但仍顯著高于F1和CK處理。酚類物質(zhì)可顯著提高果實(shí)的芳香味，釀酒葡萄果皮總酚含量隨施肥量的增加整體呈先增加后下降趨勢(shì)，其中F2處理的總酚含量最大，為69.22 mg·g-1，較最低CK處理顯著高27.43%。隨著施肥量的增加，葡萄Vc含量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，其中F2處理最大，為8.65 mg·g-1，CK處理最低，為7.22 mg·g-1。施肥對(duì)可溶性固形物含量、花色苷含量和總酚含量均有顯著影響(P<0.05)，對(duì)可溶性糖含量和Vc含量的影響達(dá)極顯著水平(P<0.01)，而對(duì)糖酸比和可滴定酸含量無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表5 施肥對(duì)釀酒葡萄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

3 討論

施肥對(duì)葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著影響。已有研究表明，灌水處理對(duì)葡萄株高影響十分顯著[20]，而水肥耦合條件下，施肥量對(duì)植株新梢生長(zhǎng)期新梢長(zhǎng)度生長(zhǎng)量影響顯著，而對(duì)新梢基徑生長(zhǎng)量無(wú)顯著影響，由于在葡萄新梢和副梢生長(zhǎng)期，主要由葡萄樹(shù)體提供其生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)，水分能及時(shí)發(fā)揮作用，而施肥發(fā)揮的作用具有一定滯后性，因此水肥耦合條件下，滴灌量對(duì)釀酒葡萄植株新梢生長(zhǎng)期新梢生長(zhǎng)存在極顯著影響，施肥量對(duì)新梢生長(zhǎng)的影響顯著性不一致[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，840 kg·hm-2的施肥量顯著促進(jìn)了新梢生長(zhǎng)，1 050 kg·hm-2施肥量對(duì)副梢生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最為顯著，有利于提高光合作用效率，促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，為下一步葡萄生殖生長(zhǎng)提供更多的養(yǎng)分與水分。然而，施肥量超過(guò)840 kg·hm-2時(shí)，新梢生長(zhǎng)受到一定的抑制，同時(shí)也不利于葡萄株高的增長(zhǎng)。因此，中肥處理(840 kg·hm-2)更利于葡萄植株及新稍的生長(zhǎng)，同時(shí)由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)多，施肥后，在促進(jìn)葡萄植株快速生長(zhǎng)的同時(shí)應(yīng)及時(shí)增加修剪量。施肥量能顯著促進(jìn)葉片SPAD值的增加，這是由于隨著施肥量的增加，葡萄葉片所需的養(yǎng)分供給較為充足，葉片內(nèi)葉綠素積累量逐漸加大，促進(jìn)了光合作用的進(jìn)行，這與陳天祥等[22]的研究結(jié)果一致。

合理的施肥量能同時(shí)提高葡萄的光合作用指標(biāo)和果實(shí)品質(zhì)[23-24]。本研究中施肥量處理與葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及胞間CO2濃度均存在顯著的相關(guān)關(guān)系。施肥處理對(duì)氣孔導(dǎo)度的影響不顯著，對(duì)胞間CO2濃度具有顯著的抑制作用。施肥對(duì)釀酒葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)具有極顯著影響，能促進(jìn)果實(shí)縱徑和橫徑的增加，隨施肥量的增加均表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢(shì)；F2處理的果形指數(shù)最高；各處理對(duì)CIRG的影響均達(dá)到極顯著水平，CIRG隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后下降趨勢(shì)，F(xiàn)2處理達(dá)到最大值。施肥處理能顯著提高釀酒葡萄的品質(zhì)。F2處理的可溶性固形物和可溶性糖含量均達(dá)到最大，在一定施肥量范圍內(nèi)，可滴定酸含量隨施肥量增加而增大，高肥處理(1 050 kg·hm-2)達(dá)到最大值；在各施肥處理下，糖酸比整體上呈先增加后降低的變化規(guī)律；施肥處理能顯著提高葡萄的花色苷含量，F(xiàn)2處理最高；釀酒葡萄的果皮總酚含量隨施肥量的增加整體上呈上升趨勢(shì)，F(xiàn)2處理的總酚含量最大，達(dá)到69.22 mg·g-1；施肥對(duì)葡萄Vc含量的積累也具有顯著促進(jìn)作用，并隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低趨勢(shì)，F(xiàn)2處理最大。施肥對(duì)提高釀酒葡萄單粒重和產(chǎn)量具有顯著作用，均隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，在施肥量為840 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最大值?？梢?jiàn)，施肥量為840 kg·hm-2時(shí)葡萄的植株生長(zhǎng)、葉片光合效率和果實(shí)產(chǎn)量均達(dá)到最高，且該處理能顯著提高葡萄果實(shí)的含糖量，降低含酸量，有利于提高糖酸比，提高果實(shí)Vc含量、花色苷含量、果皮總酚含量，葡萄品質(zhì)最佳。本研究可為寧夏賀蘭山區(qū)葡萄生產(chǎn)提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。