生物菌肥施肥量對‘美樂’葡萄光合及果實品質的影響

楊文莉，白潔潔，楊澤康，王博，代紅軍，王振平*

（寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

果園施肥是果樹生長過程中不可或缺的環節，施肥質量的好壞直接決定著水果的產量和品質[1]。在我國肥料對于農作物的增產貢獻只有30%左右，且過量施肥情況非常嚴重，尤其是過量偏施氮肥，往往造成氮素以NO3--N的形式滲入地下水，對環境造成不利的影響。重施化肥、輕施有機肥、營養元素配方不均衡和肥料施用量大等問題導致了肥料利用率低、作物產量及品質達不到預期效果[2-3]。對于葡萄來說，很多果農過量施肥，造成土壤酸化、葡萄著色不良[4]、成熟期推遲[5]。目前，測土配方施肥被廣泛應用，在測土配肥的基礎上科學施肥，可促進作物養分吸收，提高品質和產量，并能避免盲目施肥，減少資源浪費和對環境的污染等。但是，也因專業技術人員力量薄弱、測定系統不完善和不能具體到特定地塊等問題具有很多爭議[6]。

生物有機肥和生物菌肥應用在很多植物上，且在生產上起著重要的作用，主要表現在提高土壤肥力和平衡養分，提高作物光合特性、產量和品質等方面[7-8]。目前，我國微生物肥料使用量不到我國肥料使用量的3%[9]，且生物肥和菌肥在釀酒葡萄上的應用鮮見報道。

寧夏地區干旱少雨，土壤質地為風沙土，保水保肥性差，對肥料的施用標準模糊不清，且對于釀酒葡萄施肥量的研究較少。為探究適宜寧夏釀酒葡萄生長合適的施肥量，本試驗以9年生‘美樂’為試材，研究不同施肥水平下‘美樂’葡萄在光合和果實品質方面的差異，以便能為生產優質高產的葡萄提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2018年5—10月在寧夏玉泉營農場國家葡萄產業技術體系水分生理與節水栽培崗位科學家核心試驗園進行。該試驗地位于賀蘭山東麓，北緯38.5°，年平均氣溫9.0 ℃，晝夜溫差大，全年無霜期150～170 d，降水量在200 mm左右，蒸發量為2000 mm左右，土壤質地為風沙土[10]。

供試品種為歐亞種‘美樂’（Merlot），9年生樹齡，株行距0.7 m×3 m，獨龍蔓整形，長勢良好，無病蟲害。

供試有機菌肥是由青島牧原生物能源開發有限公司提供的一種緩效性有機肥（主要成分含量：氮磷鉀含量≥5%，有機質≥45%，微生物菌≥4億/g），通常作為底肥施用，能夠改善土壤pH，補充土壤中鹽基養分的不足，促進土壤中有益菌的培育繁殖，增加產量等。

1.2 試驗設計

試驗共設置4個處理：于‘美樂’葡萄開花前，距離主干水平距離40 cm，深度40 cm處施用設定的有機菌肥，施用量分別為：200 kg/667m2（T1）、400 kg/667m2（T2）和600 kg/667m2（T3），以不施有機菌肥的地塊為對照（CK），每個小區1334 m2，果實膨大期對各處理進行統一追肥。施肥方案：每667 m2施磷酸一銨3 kg+硫酸鉀2 kg+黃腐酸鉀2 kg+腐殖酸鈉2 kg+微量元素（熬合鐵100 g+鎂100 g+鋅100 g+硼100 g）+聚天冬氨酸100 g，磷肥、鉀肥、微量元素和天冬氨酸一起滴灌施用，黃腐酸鉀和腐殖酸鈉一起噴施于地表。試驗方案及肥料由青島聯合瑞華生物技術有限公司提供，試驗期間修剪、病蟲害及其它管理栽培措施參照常規。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 光合指標的測定

于開花期開始，在葡萄樹體東南方向近地面1.4～1.6 m處掛果的結果枝上中部第5～6節，每個處理選取5片完全成熟的完整葉片，用光合作用測定儀（3051D）進行光合速率、蒸騰速率、胞間CO2、氣孔導度和水分利用率的指標測定。每15 d進行一次，測定時選擇晴朗無風的上午。

1.3.2 果實品質的測定

于花后30 d開始，各處理每15 d采集葡萄300～500粒，帶回實驗室進行果實百粒重（1/1000分析天平）、可溶性固形物（手持式折光儀）和可滴定酸（NaOH中和滴定[11]）的測定，每個處理重復3次，求平均值。剩余葡萄液氮冷凍后放入-80 ℃冰箱保存備用。

單寧測定采用福林丹尼斯法[12]；總酚測定采用福林酚法[13]；可溶性總糖測定采用蒽酮比色法[14]；還原糖測定采用3-5二硝基水楊酸法[15]；花色苷測定采用pH試差法[16]。

1.4 試驗數據處理

采用DPS v7.05，Microsoft Excel 2007等軟件進行數據處理及分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片光合特性影響

2.1.1 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片光合速率的影響如圖1所示，不同施肥量處理下，‘美樂’葡萄葉片的光合速率在前期變化不明顯，7月15日以后變化趨勢呈現“S”形曲線，在葡萄生長后期差異較明顯，于9月13日左右各處理光合速率達到最大值，其中T1和T2處理下光合速率較CK分別增加20%和23%，而T3處理葉片光合速率較CK降低26%。由此可知，T1和T2處理能夠有效的提高葡萄葉片的光合速率，其中T2效果最佳；T3處理對葡萄葉片的光合速率具有抑制作用。

2.1.2 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片蒸騰速率的影響不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片蒸騰速率的影響（圖2），整體趨勢呈現“雙峰”曲線。其中，各處理蒸騰速率在7月15日左右達到最大值，此時，T2和T3處理葡萄葉片蒸騰速率顯著高于其它處理，且分別較CK提高65%和29%，T1處理較CK降低了6%，差異不顯著。但是在7月30日以后，T3處理葡萄葉片蒸騰速率顯著低于其它處理，與前期所呈現的效果有所差異，T1和T2處理葡萄葉片蒸騰速率則仍然高于CK，其中T2處理效果最明顯。由此可見，T1和T2處理均能夠顯著提高葡萄葉片的蒸騰速率，其中T2處理效果最顯著，而T3處理在前期可以提高葡萄葉片蒸騰速率，后期則有顯著的抑制作用。

2.1.3 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片胞間CO2含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片胞間CO2含量的影響如圖3所示。整個變化趨勢呈現“雙峰”曲線，且各處理胞間CO2含量在7月15日達到最大值，3個施肥處理葡萄葉片胞間CO2含量均顯著高于CK，分別較CK提高14%、24%和31%，其中T3處理下‘美樂’葡萄葉片胞間CO2含量最高。由此可知，各處理均可以提高‘美樂’葡萄葉片胞間CO2含量，其中T3處理影響最顯著。

圖1 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片光合速率的影響Figure 1 Effects of different fertilization rates on photosynthetic rate of 'Merlot' leaves

圖2 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片蒸騰速率的影響Figure 2 Effects of different fertilization rates on leaf transpiration rate of 'Merlot' leaves

圖3 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片胞間CO2含量的影響Figure 3 Effects of different fertilization rates on intercellular CO2 content in leaves of 'Merlot' leaves

2.1.4 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片氣孔導度的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片氣孔導度的影響如圖4所示，整個變化趨勢呈現“多峰”曲線，各處理胞間CO2含量在8月29日達到最大值，T1和T2處理的葡萄葉片氣孔導度顯著高于CK，分別較CK增加16%和31%，T3處理較CK降低了17%。由此可知，T1和T2處理均可顯著提高‘美樂’葡萄葉片氣孔導度，其中T2處理差異最顯著，T3處理則對葡萄葉片氣孔導度具有抑制作用。

圖4 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片氣孔導度的影響Figure 4 Effects of different fertilization rates on stomatal conductance of 'Merlot' leaves

2.1.5 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片水分利用效率的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片水分利用率的影響如圖5所示，隨著葡萄的生長，各處理葡萄葉片的水分利用率整體呈現“N”形曲線。在9月13日均達到最大值，T1和T2處理顯著高于CK，分別增加21%和44%，T3較CK差異不顯著，較CK增加5.6%。由此可知，各處理均可增加‘美樂’葡萄葉片水分利用率，其中T2處理效果最顯著。

圖5 不同施肥量對‘美樂’葡萄葉片水分利用效率的影響Figure 5 Effects of different fertilization rates on waterutilization ratio of 'Merlot' leaves

2.2 不同施肥量對‘美樂’葡萄果實品質的影響

2.2.1 不同施肥量對‘美樂’葡萄粒質量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄百粒重的影響如圖6所示，各處理百粒質量于花后30～90 d整體呈現增長趨勢，其中花后30～60 d增長較緩慢，花后60～90 d增長較迅速，花后90 d以后呈現下降的趨勢。葡萄果實采收期時，各處理葡萄百粒質量次序為CK＞T1＞T2＞T3，T1、T2和T3處理百粒質量分別較CK降低了6%、7.6%和15%。說明不同施肥量均降低了葡萄果實的百粒質量，施肥濃度越高，降低程度越明顯。

圖6 不同施肥量對‘美樂’葡萄粒質量的影響Figure 6 Effects of different fertilization rates on 100 berries weight of 'Merlot' grapevine

2.2.2 不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性固形物的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性固形物的影響如圖7所示，隨著生長期的延長‘美樂’葡萄果實可溶性固形物含量整體呈現上升的趨勢，花后30～45 d增長量很小，花后45～75 d增長速度最快，花后75 d以后，增長速度較緩慢。各處理葡萄果實可溶性固形物含量于花后30～75 d均明顯低于CK；花后75 d以后，T1和T2處理可溶性固形物積累速度大于CK和T3處理，且于花后120 d時，各處理可溶性固形物含量次序為T2＞T1＞CK＞T3，其中T2處理葡萄可溶性固形物含量最高，為22.63%，較CK增加1.7%。由此可見，低濃度和中等濃度的施肥量能夠有效促進葡萄果實可溶性固形物含量的積累，高濃度施肥量不僅沒有起到促進作用，反而抑制了可溶性固形物含量的積累。

圖7 不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性固形物的影響Figure 7 Effects of different fertilization rates on soluble solids of 'Merlot' grapevine

2.2.3 不同施肥量對‘美樂’葡萄可滴定酸含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄可滴酸含量的影響如圖8所示，各處理葡萄果實可滴定酸含量整體呈現下降的趨勢，其中花后30～45 d下降速度較緩慢，花后45～120 d，可滴定酸含量迅速下降，隨后趨于平緩。花后30～45 d，CK的可滴定酸含量顯著高于其它處理，葡萄果實可滴定酸含量表現為CK＞T2＞T1＞T3；T3處理可滴定酸含量于花后45～60 d降解速度減緩，CK處理降解速度加快。花后60～120 d，各處理可滴定酸含量差異不顯著。花后120 d時，各處理可滴定酸含量均低于CK，分別較CK降低了9.9%、4.9%和9.3%。說明施肥對可滴定酸含量的分解代謝具有促進作用。

圖8 不同施肥量對‘美樂’葡萄可滴定酸含量的影響Figure 8 Effects of different fertilization rates on titratable acid content of 'Merlot' grapevine

2.2.4 不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性總糖含量影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性總糖含量的影響如圖9所示，隨著處理的進行整體呈現增加趨勢，其中，各處理可溶性總糖含量于花后30～45 d增加速度緩慢，花后45～90 d快速增加后趨于平緩，花后90～120 d，可溶性總糖含量再一次快速增加，增加速度比花后45～75 d緩慢。T2處理可溶性總糖含量在整個處理過程中一直處于最高水平，在花后120 d時，各處理可溶性總糖含量的次序為T2＞T1＞CK＞T3，其中，T1和T2處理葡萄果實可溶性總糖含量較CK分別增加了8.7%、18.3%，T3處理較CK降低了6%。說明適量施肥有利于葡萄果實可溶性總糖含量的積累，濃度過高則對葡萄果實可溶性總糖含量的積累具有抑制作用。

圖9 不同施肥量對‘美樂’葡萄可溶性總糖含量的影響Figure 9 Effect of different fertilization rates on soluble sugar content of 'Merlot' grapevine

2.2.5 不同施肥量對‘美樂’葡萄還原糖含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄還原糖含量的影響如圖10所示，隨著處理的進行整體趨勢呈現S形曲線。花后30～45 d，各處理葡萄果實還原糖含量基本保持不變；花后45～90 d，各處理葡萄果實還原糖含量迅速積累；花后90～120 d則有所下降。各處理葡萄果實還原糖含量于花后30～60 d差異不顯著；花后60～105 d，各處理差異較明顯。花后120 d時，各處理葡萄果實還原糖含量次序為T1＞CK＞T2＞T3，其中，T1處理葡萄果實還原糖最高，較CK提高了0.3%，各處理之間差異不明顯。由此說明，施肥量多少對葡萄果實還原糖含量無明顯影響。

圖10 不同施肥量對‘美樂’葡萄還原糖含量的影響Figure 10 Effect of different fertilization rates on reducingsugar content of 'Merlot' grapevine

2.2.6 不同施肥量對‘美樂’葡萄總酚含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄總酚含量的影響如圖11所示，花后30～45 d，各處理葡萄總酚含量增長緩慢，且沒有顯著性差異；花后45～75 d，CK和T3處理葡萄果實總酚含量呈現先上升后下降的趨勢，T1和T2處理持續下降，此時各處理葡萄果實總酚含量差異最明顯，表現為CK＞T3＞T2＞T1；花后75～120 d，各處理總酚含量持續下降，于花后120 d時，各處理總酚含量次序為T2＞T3＞T1＞CK，T1、T2和T3處理較CK分別提高了11%、38.7%和24.7%。由此說明，施肥可以提高總酚含量，其中，T2處理效果最顯著。

圖11 不同施肥量對‘美樂’葡萄總酚含量的影響Figure 11 Effect of different fertilization rates on total phenol content of 'Merlot' grapevine

2.2.7 不同施肥量對‘美樂’葡萄單寧含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄單寧含量的影響如圖12所示，各處理葡萄果實單寧含量變化趨勢與總酚相似，且于花后60 d時差異最顯著，表現為CK＞T1＞T2＞T3；各處理單寧含量于花后105 d時有所上升，后期繼續保持下降趨勢；于花后120 d時，各處理總酚含量次序為T2＞T1＞CK＞T3，T1和T2處理較CK提高了16%和47%，T3處理可以降低單寧含量，但和CK無顯著性差異。說明，合適的施肥量可以提高單寧含量的積累，施肥量過多則降低單寧含量。

圖12 不同施肥量對‘美樂’葡萄單寧含量的影響Figure 12 Effect of different fertilization rates on tannin content of 'Merlot' grapevine

2.2.8 不同施肥量對‘美樂’葡萄花色苷含量的影響

不同施肥量對‘美樂’葡萄花色苷含量的影響如圖13所示，隨著處理的進行，整體呈現上升的趨勢，各處理花色苷含量于花后45～60 d積累速度緩慢，花后60～120 d，積累速度先快后慢，于花后120 d時，各處理花色苷含量均達到最大值，且葡萄果實花色苷含量T2＞T1＞CK＞T3，其中T1和T2處理果實花色苷含量分別較CK增加了0.5%和3.8%，T3處理較CK降低了18.6%。說明合適的施肥量均可以增加花色苷的積累量，施肥量過多則會抑制花色苷含量的積累。

圖13 不同施肥量對‘美樂’葡萄花色苷含量的影響Figure 13 Effect of different fertilization rates on anthocyanin content of 'Merlot' grapevine

3 討論與結論

3.1 不同施肥量對‘美樂’葡萄光合特性的影響

光合作用是最重要的生理過程之一，通過光合系統相關參數的差異可以了解和分析光合機構的運轉狀況[17]，作為葡萄生長發育和優質豐產的基礎，對葡萄的單產和品質有著至關重要的影響[18]。冉文婷等[19]研究表明，在葡萄栽培過程中，微生物肥料的光合性能較無機肥增強，且在改善土壤養分及酶活性狀況等方面優于無機肥。王春虎等[20]用不同濃度的光合菌肥噴施于小麥葉片發現，100倍的光合菌肥顯著提高葉片的葉綠素含量及光合速率，增產效果最佳。具有高的光合速率是作物獲得高產的前提[21]。本試驗中，施肥量為400 kg/667m2時，‘美樂’葡萄葉片光合速率最大，但施肥量為600 kg/667m2時，光合速率較CK明顯下降，說明施肥量應該控制在一定的范圍內，施肥量過高不僅不會增加葡萄葉片的光合速率，反而對葡萄葉片的光合速率起到了抑制作用。

蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度息息相關，蒸騰速率指植物在一定時間內單位葉面積蒸騰的水量，能夠幫助礦質鹽類物質在植物體內運輸，使礦物質隨水分的吸收和流動被吸入和分布到植物體各部分中去[22]。在本實驗中，施肥量在一定范圍內能夠顯著提高葡萄葉片的蒸騰速率，施肥量過多在前期可以提高葡萄葉片蒸騰速率，后期蒸騰速率較CK降低，同時施肥量為200 kg/667m2和400 kg/667m2的處理可顯著提高‘美樂’葡萄葉片氣孔導度，其中400 kg/667m2的處理差異最顯著，600 kg/667m2的處理則對葡萄葉片氣孔導度具有抑制作用，且胞間CO2濃度最高。造成這種現象的原因可能由于施肥量為400 kg/667m2時，增加了葉片的氣孔開張度，同時施肥量為600 kg/667m2的處理胞間CO2濃度富集，過多的CO2滯留在葉肉細胞，抑制了葉片的蒸騰速率和呼吸作用[23]。

釀酒葡萄水分利用效率受凈光合速率和蒸騰速率的影響。處理期間，凈光合速率和蒸騰速率的變化不同，因此二者的比值也會存在差異[24]。本試驗中，處理組各處理均可增加‘美樂’葡萄葉片水分利用率，其中施肥量為400 kg/667m2的處理效果最顯著。

綜上所述，適宜的施肥量（200 kg/667m2和400 kg/667m2）可以提高‘美樂’葡萄葉片的光合作用，與薛磊等[25-26]研究結果一致。一般來說，過量施用無機肥會導致光合作用減弱[27]，而過量施用有機菌肥，只會造成浪費，而不會對土壤或作物造成其他的不良影響，冉文婷等[19]研究結果也表示，所有濃度的菌肥處理均可提高‘赤霞珠’葉片的光合特性。在本試驗中，僅靠花前施一次肥料不足以保證葡萄的正常生長，因此在后期追施黃腐酸鉀、腐殖酸鈉、磷酸一銨及微量元素等，其中，黃腐酸鉀具有對作物生長的調節和補充鉀元素的作用，腐殖酸鈉則具有改良土壤、增強肥效、提高品質和產量等作用[28-29]。本試驗中，施肥量為600 kg/667m2時，釀酒葡萄的光合作用降低，可能是由于后期追肥與生物菌肥的結合利用，對釀酒葡萄的光合特性產生了一定的影響，也可能是微生物肥料產品中雜菌率偏高，不同菌群拮抗等問題所致。但也有研究表明，高濃度的生物菌肥會抑制溫室生菜的光合作用[30]，與本試驗的研究結果相符合。

3.2 不同施肥量對‘美樂’葡萄果實品質的影響

施肥量與葡萄產量和品質密切相關，且葡萄果實中糖分、有機酸、酚類物質及花青素含量是評價釀酒葡萄品質的重要指標[31]。左燁[32]研究表明，不同生物菌肥均可提高辣椒的品質和抗逆能力；范潔群等[33]研究表明，微生物菌肥能夠提高土壤中的速效肥含量及微生物數量，提高桃的口感及品質。在本試驗中，不同施肥量均降低了葡萄果實的百粒重，施肥濃度越高，降低程度越明顯，各處理對可滴定酸含量的分解代謝具有促進作用。200 kg/667m2和400 kg/667m2的施肥量能夠有效促進葡萄果實可溶性固形物含量、可溶性總糖、花色苷、總酚和單寧含量的積累，其中施肥量為400 kg/667m2時，效果最佳，與前人研究結果一致。根據田間觀察結果可知，該生物菌肥能夠顯著促進花芽分化及坐果率，隨著生物菌肥濃度的增加，果穗越緊，施肥量為200 kg/667m2和400 kg/667m2的處理每穗果粒數高于對照。施肥量為400 kg/667m2時，葡萄果粒大小均勻，緊密適度；施肥量為600 kg/667m2時，果粒過于緊密，限制了葡萄的生長，部分果粒被擠扁、擠裂、甚至導致轉色不均勻，降低了可溶性固形物、可溶性總糖、花色苷和單寧含量的積累，果實品質下降。

綜上所述，‘美樂’葡萄施肥量為400 kg/667m2，顯著提高‘美樂’葡萄可溶性糖含量，維持合理的酸度，促進果實總花色苷、單寧及總酚含量的積累，且提高光合作用能力。繼續增加施肥量，有些指標如可溶性固形物、可溶性總糖、花色苷和單寧含量均有所下降。因此，從本試驗來看，施肥量超過400 kg/667m2時對果實品質的提高起了負面作用，且加大了種植成本，因此，本試驗條件下‘美樂’葡萄適宜的施肥量應為400 kg/667m2。