鎂肥對葡萄葉片糖、淀粉和蛋白質及果實品質的影響

馬曉麗，劉雪峰，楊 梅，顏秋楊，袁項成，向蘋葦

(1.重慶三峽農業科學院，重慶 404155;2. 重慶市山地生態農業工程技術研究中心,重慶 404155;3.重慶三峽學院，重慶 404100)

鎂在植物生理作用中有著其它陽離子不可替代的重要地位，參與光合作用、碳氮代謝等[1-2]。我國南方地區受氣候及土壤酸性較強等因素的影響，土壤中的鎂容易因遷移和淋溶而損失，土壤供鎂能力降低，作物缺鎂現象日益嚴重[3-4]。葡萄對鎂需求量大，缺鎂全年都可發生，葡萄缺鎂時，會改變葉綠體結構、降低光合效率、蛋白質合成受阻，影響對其他礦質元素的吸收，并導致果實品質的降低[5-6]。國內外有很多對鎂素營養的研究，但大多集中在缺鎂對植物光合作用以及酶系統等的影響上，并且在盆栽蔬菜及沙培果樹幼苗研究較多[7-8]，在大田條件下，缺鎂多年生果樹土施及葉面噴施鎂肥后，對植株葉片硝酸還原酶活性、糖、淀粉和蛋白質等干物質積累的影響，特別是果實外在色澤和內在品質的研究相對較少。因此，本文擬在田間條件下，對缺鎂葡萄園進行土施和葉面噴施鎂肥，分析葉片硝酸還原酶活性、可溶性糖等有機物質積累及果皮顏色、果實內在品質的差異顯著性，評價土施與葉面噴施對葡萄葉片干物質積累和果實品質的影響，并分析葉片鎂含量與果實品質的相關性。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地在四川省龍泉驛區洛帶鎮寶勝村，屬亞熱帶濕潤氣候，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。年平均日照1 032.9 h，8月最多，12月最少。年平均氣溫16.5℃，無霜期年平均297 d，年降水量平均為895.6 mm，年均相對濕度81%。試驗前對該地土壤和葡萄成熟葉片進行了營養診斷，試驗土壤為紅色砂土，其基本理化性狀為pH值5.56、有機質19.76 g/kg、銨態氮8.56 mg/kg、硝態氮18.29 mg/kg、有效磷20.76 mg/kg、速效鉀104.34 mg/kg、有效鈣342.35 mg/kg、有效鎂40.79 mg/kg、有效鋅1.23 mg/kg、有效鐵34.78 mg/kg、有效錳17.89 mg/kg；該地葡萄成熟葉片元素含量為鉀5.93 g/kg、鈣14.84 g/kg、鎂1.60 g/kg、鐵74.34 mg/kg、錳48.36 mg/kg、鋅24.78 mg/kg、銅12.36 mg/kg。參考李港麗等[9]葡萄葉片營養分級標準，發現該地葡萄鉀、鈣、鋅、鐵、銅元素均在適量水平，但鎂含量缺乏嚴重。

1.2 試驗設計

采用裂區試驗設計，主區設4個土施硫酸鎂(MgSO4·7H2O)水平，分別是0、112.5 、150、187.5 kg/hm2，用S0、S1、S2、S3表示，副區設3個葉面噴施硫酸鎂濃度，分別是0%、0.2%、0.4%，用F0、F0.2、F0.4表示，共計12個處理，依次為S0F0、S0F0.2、S0F0.4、S1F0、S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.2、S2F0.4、S3F0、S3F0.2、S3F0.4。每個小區選10株葡萄，重復3次，共360株葡萄，土施硫酸鎂在秋季隨基肥施入，然后進行旋耕；葉面噴施則分3次，分別為5月中旬、6月中旬、7月中旬，以葉片滴水為限。自2014年10月開始，試驗連續進行2年。

1.3 測定項目與方法

2016年10月5日，即果實成熟期，采集坐果位點的葉片，每個處理隨機采集9片，塑封袋標號，并放入冰盒，帶回實驗室后對各項指標進行測定，3次重復，取其平均值。同時每個處理隨機取10個果穗，進行果實品質測定。

1.3.1 葉片鎂含量的測定

根據中國農業大學制定的標準進行洗滌：① 0.1 mol/L鹽酸溶液洗滌葉片30 s；② 0.1%洗凈劑洗滌30 s；③ 自來水沖洗；④ 無離子水沖洗，用濾紙吸去表面水分。將洗滌過后的葉片置于105 ℃烘箱中殺酶20 min，之后在70～80 ℃下烘干。用不銹鋼植物磨碎機磨碎之后過0.25 mm孔徑篩，貯于干燥器中待測。葉片鎂通過550 ℃馬弗爐灼燒，制成灰分，加入稀鹽酸溶解，用火焰原子吸收光譜法[10]測定。

1.3.2 葉片硝酸還原酶和部分干物質含量的測定

淀粉含量和可溶性糖含量用蒽酮法測定[11]，硝酸還原酶活性參考王晶英等[12]的方法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色法測定，用牛血清蛋白作標準曲線[11]。

1.3.3 果實外觀色澤和內在品質的測定

用電子天平稱量單穗重，每穗果摘取上、中、下、東、西、南、北位置的果實稱量單果重。采用柯尼卡美能達CM-2600d測色儀測定L(亮度)、a軸(紅綠)、b軸(黃藍)[13]。參考楊夫臣等[14]提取葡萄果皮花色素的方法，用l%鹽酸-無水乙醇提取并計算果皮花色素含量。數字顯示糖量計測定可溶性固形物含量；酸堿中和法測可滴定酸含量，以酒石酸計，折算系數0.075[15]。

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2010軟件進行處理并繪制相關圖表，采用SPSS 18.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 施鎂肥對缺鎂葡萄葉片鎂含量的影響

由圖1可以看出，施鎂肥后，葉片鎂含量顯著增加，均達到了適量標準，處理S3F0.4鎂含量最高，達到了4.65 g/kg，與處理S2F0.4差異不顯著，較其他處理差異顯著。當土施量一定時，葉片鎂含量表現出F0.4>F0.2>F0，當葉面噴施濃度一定時，表現出S3>S2>S1>S0。表1為土施和葉面噴施鎂肥對葉片鎂含量的效果，可以看出土施和葉面噴施鎂肥對葉片鎂的影響均達到極顯著水平，且兩者存在極顯著交互效應，說明兩者配合施用對葉片鎂含量有相互促進的作用。

圖1 施鎂肥對缺鎂葡萄葉片鎂含量的影響

方差分析F值土施(S)葉面噴施(F)S×F鎂含量360.79**739.02**54.84**

注：**表示F檢驗達到極顯著水平(P<0.01)，*表示F檢驗達到顯著水平(P<0.05)。下同。

2.2 施鎂肥對缺鎂葡萄葉片硝酸還原酶活性和部分干物質含量的影響

硝酸還原酶(NR)活性反映了植物的氮素同化效率的能力[2]。由圖2可以看出，未施鎂肥的處理S0F0的NR活性顯著低于施鎂處理，隨著土施和葉面噴施濃度的加大，葉片NR活性出現先升高后降低的趨勢，處理S3F0.2NR活性最高，達到了13.223 μg/(g·h)，與其他處理差異顯著，其次是處理S2F0.4、S2F0.2和S1F0.4，土施鎂量為187.5 kg/hm2時，葉面噴施0.4%硫酸鎂肥，葉片NR活性下降。由表2可以看出，土施和葉面噴施鎂肥均能夠極顯著影響植物NR活性，且交互作用極顯著。因此，缺鎂時，植物NR活性降低，適量施入鎂肥可以提高NR活性，但施入過量會出現抑制。該缺鎂葡萄地，以土施鎂肥187.5 kg/hm2，同時葉面噴施0.2%硫酸鎂肥時，葉面NR活性最高。

對各處理葉片淀粉含量進行分析檢測，結果如圖2所示，未施鎂肥的S0F0處理葉片淀粉含量最高，土施和葉面噴施鎂肥后，隨著施入量的增加，葉片淀粉含量出現先降低后升高趨勢，處理S3F0含量最低，僅3.368%，與其他處理差異顯著。由表2可以看出，土施和葉面噴施鎂肥均能極顯著影響葉片淀粉含量，且交互作用極顯著。說明缺鎂時，淀粉易在葉片積累，通過土施和葉面噴施適量鎂肥可以有效降低淀粉在缺鎂葡萄葉片中的積累，促進淀粉轉移，但當土施和葉面噴施量過大，又抑制了淀粉從葉片轉移出去。

可溶性糖(SS)的高低反映了植物碳水化合物的合成和運輸情況[16]。如圖2所示，與淀粉含量相反，未施鎂肥的缺鎂處理S0F0葉片可溶性糖含量最低，僅2.384%，土施和葉面噴施鎂肥后，葉片可溶性糖含量不斷增加，處理S3F0.4含量最高，與處理S3F0.2差異不顯著，分別較未施鎂肥的對照S0F0高25.858%和24.245%。由表2可以看出，土施和葉面噴施鎂肥能夠極顯著影響缺鎂葡萄葉片可溶性糖含量，但兩者交互效應不顯著。

圖2 施鎂肥對缺鎂葡萄葉片NR活性和部分干物質含量的影響

方差分析F值NR活性淀粉含量可溶性糖含量可溶性蛋白含量土施(S)360.79**567.292**35.485**11.730**葉面噴施(F)1 009.019**327.428**23.909**4.046*S×F175.175**276.078**1.9571.897

可溶性蛋白(SP)含量反映了植物葉片的光合能力，其含量下降是植物衰老的標志之一[17]。由圖2可以看出，未施鎂肥的缺鎂處理S0F0可溶性蛋白含量最低，僅14.699 mg/g FW，與處理S0F0.2、S0F0.4、S1F0以及S3F0.4差異不顯著，土施量在0～150 kg/hm2時，施鎂量越大，葉片內可溶性蛋白含量越高，處理S2F0.4含量最高，但與處理S2F0.2差異不顯著，分別較對照高60.643%和53.164%，土施鎂量為187.5 kg/hm2時，葉片可溶性蛋白含量顯著降低。由表2可以看出，土施鎂肥能夠極顯著影響葉片可溶性蛋白含量，葉面噴施鎂肥能夠顯著影響可溶性蛋白含量，兩者交互作用不顯著。

2.3 施鎂肥對缺鎂葡萄果皮色澤的影響

由圖3中L值變化可以看出，處理S0F0.4果皮亮度低，其他處理果皮亮度無顯著差異；結合表3可知，土施和葉面噴施硫酸鎂肥對缺鎂葡萄果皮亮度無顯著影響。由a值變化圖可以看出，土施和葉面噴施硫酸鎂后，果皮紅色度較未施鎂肥的處理顯著提升，但施肥的各處理間差異不顯著；由b值變化圖可以看出，處理S0F0、S0F0.2、S2F0.4、S3F0.2和S3F0.4的b值為正，且差異不顯著，表明這幾個處理果皮顏色偏黃，而其他各處理則偏藍色。由花色素變化圖可以看出，未施鎂肥時，果皮花色素含量最低，僅0.390 mg/g，補鎂后果皮花色素含量顯著增加，隨著施鎂量的增加出現先升高后降低的趨勢，處理S2F0果皮花色素含量最高，達到了0.96 mg/g，較對照提高143.575%，與處理S1F0.4差異不顯著,其次是處理S1F0.2。結合表3可知，土施和葉面噴施硫酸鎂肥對缺鎂葡萄果皮花色素含量有極顯著影響，且交互作用極顯著。說明補充鎂肥在適量范圍時對果皮花色素含量有促進作用，但超過一定濃度對果皮花色素含量有抑制作用。

圖3 土施與葉面噴施硫酸鎂對缺鎂葡萄果皮顏色的影響

方差分析F值L值a值b值花色素土施(S)1.2321.1734.279*194.372**葉面噴施(F)0.8881.4490.47727.861**S×F1.2833.104*4.322**40.973**

2.4 施鎂肥對缺鎂葡萄果實可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

由圖4可以看出，未施鎂肥的處理S0F0可溶性固形物含量最低，僅13.26%，施鎂肥后可溶性固形物顯著提高，并隨著施鎂量的增加出現先升高后降低的趨勢，處理S2F0.4含量最高，達到16.68%，顯著高于處理S3F0.4、S1F0、S0F0、S0F0.2、S0F0.4；與可溶性固形物變化相反，未施鎂肥時，可滴定酸含量最高，達到0.533 g/100 mL，施鎂后，果實可滴定酸含量顯著降低，處理S2F0.2含量最低，僅0.28 g/100 mL,較對照降低了47%，但與處理S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.4、S3F0.2、S3F0.4差異不顯著。

圖4 土施與葉面噴施硫酸鎂對缺鎂葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

結合表4可知，土施和葉面噴施鎂肥對可溶性固形物和可滴定酸含量有極顯著或顯著影響，且交互作用顯著或極顯著。說明土施和葉面噴施適量鎂肥對缺鎂葡萄果實有增糖降酸的作用，但施入過量效果降低。

表4 土施和葉面噴施鎂肥對缺鎂葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量的效果鑒定

2.5 葉片鎂含量與葉片部分有機物含量及果實品質的相關性

由表5可以看出，對缺鎂葡萄施鎂肥后，葉片中鎂含量與葉片硝酸還原酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量極顯著正相關，與淀粉含量極顯著負相關。

表5 葉片中鎂含量與葉片部分有機物的相關性分析

從表6可以看出，對缺鎂葡萄補鎂后，葉片鎂含量與葡萄果皮色澤相關性不顯著，與花色素含量有顯著正相關關系，與果實可溶性固形物極顯著正相關，而與果實可滴定酸含量極顯著負相關，鎂肥對缺鎂葡萄有增糖降酸的作用。

表6 葉片中鎂含量與葡萄果皮色澤和果肉糖酸含量的相關性分析

3 討論

3.1 施鎂對缺鎂葡萄葉片有機物積累的影響

缺鎂可導致葉片光合作用減弱，淀粉合成減少[24]，而在本試驗中，未施肥的對照淀粉含量最高，施入鎂肥后，葉片淀粉含量卻出現先降低后升高的趨勢，葉片中鎂含量與淀粉含量極顯著負相關，說明缺鎂導致葡萄葉片淀粉含量的積累，而施肥促進了淀粉的轉運。這與溫明霞等[25]在缺鎂溫州蜜柑果園的施鎂效應研究結果一致。

與缺鎂葉片淀粉積累結果相反，本試驗發現，未施鎂肥時葡萄葉片可溶性糖含量較低，施鎂后出現先升高后降低趨勢，葉片中鎂含量與可溶性糖含量極顯著正相關。缺鎂時，葡萄葉片可溶性糖含量很低，可能原因一是缺鎂時葉片光合效率低，二是缺鎂葉片淀粉含量積累引起可溶性糖的輸出數量下降；而土施和葉面噴施鎂肥可以提高光合效率，促進淀粉轉移，從而增加葉片可溶性糖含量。這與在溫州蜜柑[25]、龍眼[20]、大豆[2]、水稻[26]上的研究結果一致。

3.2 施鎂對缺鎂葡萄果實品質的影響

鎂能夠激活呼吸作用的關鍵酶，促進碳水化合物的合成，提供合成花色素苷所需的中間產物，周開兵等[27]發現葉面鎂營養刺激了果皮中類黃酮糖基轉移酶活性，促進了果皮花色素苷的形成。本試驗發現補鎂對缺鎂葡萄果皮亮度無顯著影響，但果皮顯著偏紅，在適量范圍時，土施和葉面噴施鎂肥對果皮花色素含量有顯著促進作用，超過一定濃度有抑制作用，與高丹等[28]在三月紅荔枝上的研究一致。本試驗還發現土施及葉面噴施對果皮花色素含量的影響有極顯著交互效應。目前關于鎂元素與果皮顏色相關性的文獻較少，本試驗發現補鎂后，葉片鎂含量與果皮亮度、果皮a值(紅綠)、果皮b值(黃藍)相關性不顯著，與果皮花色素含量極顯著正相關。

鎂是葉綠素的中心元素，酶的活化劑，對光合作用、碳氮代謝有重要的作用。其缺乏會導致果實品質下降，可溶性固形物含量顯著減少，檸檬酸含量顯著增高[29]。本試驗發現，補鎂后缺鎂葡萄果實可溶性固形物(TSS)含量增加，可滴定酸(TA)含量降低，土施對TSS和TA影響極顯著，而葉面噴施對TA影響極顯著，對TSS影響不顯著，兩者配合對TSS和TA的影響存在顯著交互效應。

本試驗中葉片鎂元素含量與果實TSS和TA相關性與已有研究有一定不同。凌麗俐等[30]發現贛南臍橙果實TSS與鎂含量呈顯著正相關，可滴定酸含量與鎂含量相關性不顯著。張涓涓等[31]發現馬家柚果實可溶性固形物含量與葉片鎂含量相關性不顯著，可滴定酸與葉片中鎂含量呈正相關關系。而本試驗發現，施鎂后缺鎂葡萄葉片鎂含量與果實TSS含量極顯著正相關，與果實TA含量極顯著負相關；產生這些差異的原因，可能與植物種類和生長條件有關。

4 結論

缺鎂導致葡萄葉片硝酸還原酶活性下降，可溶性蛋白和可溶性糖含量減少，但淀粉含量積累；適量施鎂則有助于提高硝酸還原酶活性，增加可溶性蛋白和可溶性糖含量，并促進淀粉轉運，減少其在葉片中的積累，最終增加果皮花色素含量，使果皮顯著變紅，并提高果實可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，提升了果實外在和內在品質，而施鎂量過大，又出現抑制。處理S2F0.4(即秋季土施150 kg/hm2硫酸鎂肥，5月中旬、6月中旬、7月中旬葉面噴施0.4%硫酸鎂肥)的葉片鎂含量處于適量標準，硝酸還原酶活性高，葉片可溶性蛋白和糖含量高，果皮紅，果實糖高酸低，是該土壤環境下的最佳施鎂措施。