葡萄均衡營養肥對鮮食葡萄品質的影響

于海森，石 琳，柯 忻，董繼先，王 宇，劉玉萍，郭志剛，高鵬釗，李冬蓮

(1.中國長城葡萄酒有限公司/農業農村部釀酒葡萄加工重點實驗室 河北張家口 075400；2.懷來縣葡萄酒局 河北張家口 075400； 3.北京水木沃土生物科技有限公司 北京 100000；4.浙江清華長三角研究院 浙江嘉興 314006)

葡萄被譽為“世界水果明珠”，是世界上栽培最普遍的水果之一。我國是盛產葡萄和出口葡萄的大國，種植面積和產量均居世界前列。葡萄在我國果樹種植中具有不可替代的地位，與香蕉、柑橘、蘋果、梨、桃并稱為六大水果[1]。據原國家農業部統計，截止至2015年底，中國葡萄栽培面積達799 000 hm2，產量13 669 kt。我國所栽培的葡萄主要以鮮食葡萄為主，鮮食葡萄占我國葡萄總產量的80%以上，是世界上最大的鮮食葡萄生產國[2]。

懷來縣隸屬河北省，東鄰北京，獨特的區域性小氣候和多樣性的地形地貌以及多類型的沙質土壤十分適宜葡萄的生長。懷來縣有上千年的葡萄種植歷史，所產“白牛奶”、“龍眼”葡萄聞名遐邇，暖泉的“龍眼”葡萄為歷代宮廷貢品和國宴佳品。目前，全縣葡萄種植面積達25.1萬畝(1畝=667 m2，下同)，除鮮食葡萄之外，還擁有長城桑干、中法、容辰、紫晶、貴族等37家葡萄酒加工企業，葡萄酒年產銷量達70 kt，葡萄產業已成為懷來縣的支柱產業。

近年來，隨著部分葡萄園的老化，生產者為了提高單產，比較注重施肥，但重化肥輕有機肥、重氮輕磷少鉀現象普遍，因不注重均衡施肥而導致葡萄產量下降、品質變差；此外，連年促產種植、過量使用化肥和農藥，造成土壤環境不斷惡化。經對全縣56個不同地點的土樣進行檢測，土壤有機質質量分數最低僅為0.25%，大部分地塊在1.00%以下，說明土壤有機質嚴重不足；pH最低為8.10，個別地塊達到了9.15，說明土壤堿化和鹽漬化現象嚴重，這將影響肥料的吸收利用[3]，從而影響葡萄的品質和產量。

為了減少施肥量(減氮減磷)，做到科學精準施肥、改良土壤酸堿度、改善土壤理化性質、提高葡萄根系對養分的吸收利用率、提升葡萄品質和產量，對鮮食葡萄進行了肥料對比試驗，以期篩選出適合懷來縣葡萄栽培的肥料配方。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗1在懷來海科生態農業專業合作社的大棚內進行，供試品種為“金手指”，樹齡2年，試驗田和對照田面積各為0.5畝；試驗2在長城桑干葡萄酒莊的露天種植園進行，供試品種為“龍眼”，樹齡30年，試驗田和對照田面積各為8.0畝。

供試的葡萄均衡營養肥由浙江清華長三角研究院現代農業工程技術研究所設計研制，由北京水木沃土生物科技有限公司配制并提供。供試的尿素和磷酸二銨均為市面上銷售的肥料。

1.2 試驗設計

葡萄均衡營養肥是根據葡萄一年生長發育對氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵等營養元素的需求量以及不同土壤理化性質、氣候環境等參數而綜合設計的葡萄專用配方肥(N-P2O5-K2O=8.8-2.9-18.9)，其具有用量少、養分吸收率高、營養均衡全面的特點，能很好地維持葡萄營養生長與生殖生長的平衡。試驗設定葡萄均衡營養肥的施用量為600.0 kg/hm2，其N、P2O5、K2O施用總量為183.6 kg/hm2，試驗1和試驗2的葡萄均衡營養肥處理均以此量施用。試驗1的對照區(CK1)施用腐熟雞牛糞30 t/hm2、尿素450.0 kg/hm2、磷酸二銨900.0 kg/hm2，因雞牛糞中w(N)、w(P2O5)和w(K2O)分別約為1.0%、0.8%和0.5%，假定其中的30%可以釋放出來，則CK1所施用的N、P2O5、K2O總量約為1 140.0 kg/hm2。試驗2的對照區(CK2)施用牛羊糞發酵物75 t/hm2，因牛羊糞中w(N)、w(P2O5)和w(K2O)分別約為0.6%、0.4%和0.3%，假設其釋放率約為30%，則CK2所施用的N、P2O5、K2O總量約為292.5 kg/hm2。

葡萄均衡營養肥在葡萄萌芽期施用，施用量300.0 kg/hm2，其施用方式為在距離葡萄樹0.5～1.0 m處拉深約為20 cm的淺溝，將葡萄均衡營養肥均勻地撒施在溝內并覆土掩蓋，之后澆水；在果實快速肥大期追施葡萄均衡營養肥300.0 kg/hm2，施用方式相同。對照區按照葡萄園以往常規施肥方法進行施肥。葡萄蔓的修剪是在果穗上端留10～12片葉摘心，之后不留側枝，其余栽培管理措施與常規管理相同。

1.3 樣品采集和預處理

1.3.1 土壤樣品采集

施肥前和采收葡萄之后(10月上旬)分別取試驗地塊深30～50 cm處的土樣進行土壤養分檢測分析，每個處理取3份土樣，為施肥效果提供科學依據。取樣時應避開施肥溝和根系，以免對檢測分析結果產生影響。土樣取回后自然風干，挑出根系、石子等雜物，然后磨碎樣品過篩，標記后分開存放。

土壤養分采用JN-QYF型全項目土壤肥料養分檢測儀測定，各項指標測定方法均采用該儀器配套的快速檢測方法包。

1.3.2 果實樣品采集

用于品質測定分析的葡萄果實樣品在9月上旬采摘，在試驗區域內隨機選擇10棵葡萄樹，每棵葡萄樹取1個果穗，裝袋標記后帶回實驗室測定基本品質指標。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生長期考察植株性狀

施肥后1個月，在各處理區、對照區隨機選3個點，每個點選定1株大小相近的植株，考測葉色、葉大小、葉厚、果穗數、果穗長、小果數等。

1.4.2 成熟期考察果實性狀

在各處理區、對照區隨機選3個點，每個點剪摘1個果穗，考測果穗長和寬、果穗質量、松緊度、果粒直徑和橫徑、單果質量、無效果(青小果)、病果粒、含糖量、畝產，檢測果汁糖度、酸度等。

1.4.3 果實品質指標

在成熟期采果，采摘的果實去雜、清洗，選取成熟度一致、大小均一、外表無差別的果實置于冰箱中在4 ℃下保存，用于后續試驗。VC含量測定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，有機酸含量測定采用酸堿中和滴定法，氨基酸含量測定采用茚三酮法，黃酮含量測定采用三氯化鋁法，可溶性總糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性固形物含量采用LB32T型手持糖度計測定，總酚含量測定采用Folin-酚法，兒茶素含量測定采用液相色譜法，具體試驗方法參考《植物生理學實驗指導》[4]和《植物生理生化分析方法》[5]。

1.5 數據分析處理

采用Excel 2007進行數據處理，采用SPSS統計分析軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 葡萄均衡營養肥對葡萄果實發育的影響

經現場觀察發現：施用葡萄均衡營養肥的不同品種的葡萄樹葉色濃綠，葉片肥厚，葉面油膩有韌度，葡萄藤蔓較粗壯，果穗大小適中，果粒飽滿，果穗緊湊，果粉較厚，果粒大小均一；對照施肥處理的葡萄樹葉片稍薄，葉質較脆，果穗和果粒稍小，果穗較松，果粉較薄，果粒大小不均勻。

如表1所示，施用葡萄均衡營養肥的“金手指”葡萄的果穗緊實，轉色均勻，小果少，不掉果，果肉膠質感強，有香氣，可溶性固形物含量較高，果穗和果粒較大，果粒質量顯著重于CK1處理。經測定，試驗1的實際產量為700 kg/畝，較CK1處理的600 kg/畝增產16.7%。

表1 葡萄均衡營養肥對“金手指”葡萄果實發育的影響

如表2所示，施用葡萄均衡營養肥的“龍眼”葡萄的果穗緊實，轉色均勻，小果少，果肉膠質感強，特色香味較濃，其果粒大小和可溶性固形物含量與CK2處理相比沒有顯著性差異，但是其果穗較大。經測定，試驗2的實際產量為1 157 kg/畝，與CK2處理的1 034 kg/畝相比增產11.9%。

2.2 葡萄均衡營養肥對鮮食葡萄品質的影響

從表3可以看出：施用葡萄均衡營養肥的“金手指”葡萄果實中的可溶性固形物、可溶性總糖和有機酸含量均顯著高于CK1處理；施用葡萄均衡營養肥的葡萄果實中的干物質和VC含量雖然高于CK1處理，但沒有達到顯著性差異；二種施肥處理的葡萄果實中的黃酮和氨基酸含量沒有顯著性差異。

表2 葡萄均衡營養肥對“龍眼”葡萄果實發育的影響

表3 不同施肥處理對“金手指”葡萄果實品質指標的影響

如表4所示：“金手指”葡萄果實中的總兒茶素質量濃度相對較高，表明該品種的澀感較強；從2個施肥處理來看，葡萄果實中的總兒茶素質量濃度相差不大，但是CK1處理的葡萄果實中的表沒食子兒茶素(EGC)的質量濃度較高，由于EGC的閾值較小，所以CK1處理的葡萄果實澀感較強；雖然CK1處理的葡萄果實中沒有檢測到兒茶素(C)，但因C的閾值較高，所以對苦澀感的影響較小；2個施肥處理的葡萄果實中，其余種類的兒茶素質量濃度沒有顯著差異；由于施用葡萄均衡營養肥的葡萄果實中可溶性固形物、可溶性總糖和有機酸含量均顯著高于CK1處理，所以其葡萄果實的口感較CK1處理有較大改善。

表4 不同施肥處理對“金手指”葡萄果實兒茶素質量濃度的影響 μg/mL

從表5可以看出：施用葡萄均衡營養肥的“龍眼”葡萄果實中的有機酸、黃酮和氨基酸含量顯著高于CK2處理；2個施肥處理的葡萄果實中可溶性固形物、VC和可溶性總糖含量差異不顯著。

表5 不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實品質指標的影響

不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實兒茶素質量濃度的影響如表6所示。檢測結果表明：“龍眼”葡萄果實中的總兒茶素質量濃度較低，2個施肥處理的總兒茶素質量濃度無顯著差異；除CK2處理的葡萄果實中C質量濃度略高于葡萄均衡營養肥處理之外，其余兒茶素的質量濃度無顯著差異。

表6 不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實兒茶素質量濃度的影響 μg/mL

2.3 葡萄均衡營養肥對土壤養分的影響

如表7所示：在海科生態農業專業合作社大棚施肥以后，CK1和試驗1處理的土壤pH均有下降趨勢，可溶性鹽濃度(EC值)顯著升高，表明有剩余的營養物質在土壤中積累；施肥前后試驗處理的土壤中N含量、K2O含量和有效Mg2+含量沒有顯著性差異，P2O5含量有所下降，有效Ca2+含量和有機質含量顯著下降，S6+含量顯著增加；CK1處理的N、P2O5、K2O使用量雖然很大，但并沒有在土壤中顯示出積累，表明過多的營養物質可能隨澆水而發生流失；所施用的葡萄均衡營養肥雖然其中的N、P2O5、K2O含量較低，但是基本可以滿足“金手指”葡萄生長發育的需求，只需適量提高磷和鈣的比例，其效果將會更好，試驗結果為葡萄均衡營養肥的配方調整提供了理論參數。

表7 海科生態農業專業合作社大棚施肥前后土壤養分分析結果

如表8所示：長城桑干葡萄酒莊的露天種植園施用葡萄均衡營養肥前后土壤的pH沒有改變，EC值有所下降，表明所施營養物質被充分利用；施用葡萄均衡營養肥前后土壤中的N含量沒有變化，P2O5含量有所下降，K2O含量沒有顯著性差異，有效Ca2+含量、有效Mg2+含量和有機質含量顯著下降，S6+含量顯著增加。試驗結果與在海科生態農業專業合作社大棚的試驗結果基本一致，表明葡萄均衡營養肥應該適當提高磷和鈣的比例。

表8 長城桑干葡萄酒莊的露天種植園施肥前后土壤養分分析結果

3 討論與分析

果實品質是影響葡萄種植經濟效益的重要因素，是葡萄學科永恒的研究課題。優質高效的栽培技術可以改善樹體生長，提高果實品質；合理施肥是葡萄優質高產的營養保證，科學合理的施肥不僅能夠改善葡萄的品質、提高產量，而且能提高果園的土壤肥力和經濟效益[6-7]。大量研究表明，科學施肥是葡萄樹體正常生長及生產優質果實的基礎，但是葡萄生長所需要的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等營養元素并不是獨立發揮作用，而是通過各種元素的科學組合，綜合調控葡萄的光合作用、物質轉化與代謝，最終體現在果穗和果粒大小、果皮著色、各種營養成分含量、產量和品質等方面。

目前，我國葡萄栽培過程中的施肥存在很多問題，主要是重氮磷輕鉀或只施用有機肥，沒有根據葡萄對各種營養成分的需求進行科學精準施肥，因此，盡管施肥量很大、施肥種類多，但并沒有實現既提高葡萄產量又改善葡萄品質的目的。在上述試驗中，葡萄均衡營養肥的N、P2O5、K2O施用總量為183.6 kg/hm2，CK1和CK2的N、P2O5、K2O施用總量分別約為1 140.0 kg/hm2和292.5 kg/hm2。從試驗結果可知，CK1的N和P2O5施用量大幅超過葡萄樹的需求，而K2O的施用量卻嚴重不足，CK2雖然施用了大量的有機肥，但是其K2O施用量同樣不足，因此造成了N和P2O5過量而K2O不足的不均衡。鉀離子是多種酶類，特別是糖代謝途徑中酶類的活化劑，鉀肥可提高蔗糖合成酶(SS)與蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性，促進糖分積累，提高葡萄果實的糖含量和產量[8]；在坐果期和著色初期若鉀肥充足，還能提高葡萄果實的硬度和花青素含量[9]，而鉀肥不足會影響葡萄的產量和品質。葡萄均衡營養肥含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、氯、鐵等多種元素，從土壤分析結果來看，雖然磷和鈣的用量稍顯不足，但是可以從土壤中所貯存的磷和鈣得到補充。從節肥情況來看，葡萄均衡營養肥與CK1相比，氮、磷、鉀節約了83.9%，與CK2相比節約了37.2%，節肥效果非常明顯。從葡萄品質來看，可溶性總糖是構成葡萄風味的主要成分[10]，有機酸也是影響果實風味品質的重要因素之一，優質鮮食葡萄的濃郁風味主要由高糖、中酸構成[11]，而果實中的維生素、氨基酸和黃酮類化合物的含量是體現果實營養價值的主要組成成分。葡萄均衡營養肥對于不同品種的葡萄均能不同程度地提高其可溶性固形物、可溶性總糖、有機酸、黃酮或氨基酸的含量，因此對改善葡萄的品質和風味起到了明顯的作用。兒茶素是重要的多酚類物質[12-13]，其對葡萄果實的色澤、收斂性、口感、風味以及抗氧化能力影響較大。從分析結果得知，“金手指”葡萄果實含有的兒茶素比“龍眼”葡萄果實多，因此其口感澀味更濃，而“龍眼”葡萄果實的酸味更濃。根據試驗檢測結果，施用葡萄均衡營養肥雖然對葡萄果實的兒茶素含量沒有顯著影響，但現場品嘗的口感卻更加香甜，這可能與可溶性糖以及其他未檢測的萜烯類化合物的含量有關。

“民以食為天”、“病從口入”等金句是祖先留給我們的寶貴經驗，只有食用健康的食品才能夠實現人體健康。以上的研究結果表明，與目前的常規施肥相比，施用葡萄均衡營養肥可以大幅減少氮、磷、鉀的施用量，不僅可以節約肥料成本和人工成本，而且可以生產出高產、高品質的葡萄產品。

4 結語

通過試驗可得出如下結論：①施用葡萄均衡營養肥可以大幅減少氮、磷、鉀的施用量，與對照的施肥方案相比，其N、P2O5、K2O施用總量可減少37.2%～83.9%，且葡萄樹長勢旺盛、葉片肥厚、葉色濃綠、無缺肥現象；②施用葡萄均衡營養肥可不同程度地提高葡萄的單果質量、果穗質量及產量，增產幅度在11.9%～16.7%；③施用葡萄均衡營養肥的葡萄果穗緊實，轉色均勻，小果少，果肉膠質感強，有香味，口感好；④施用葡萄均衡營養肥可以改善葡萄品質，不同程度地提高果實中的可溶性固形物、可溶性總糖、有機酸、黃酮或氨基酸的含量。