施肥對賀蘭山東麓滴灌條件下‘赤霞珠’葡萄產量和品質的影響

孔德謙, 何振嘉, 劉全祖, 吳永杰

(1.河南科源水利建設工程檢測有限公司, 鄭州 450003; 2.陜西省土地工程建設集團有限責任公司, 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的優質釀酒葡萄產區之一[1-2]。在農業產業結構調整下，葡萄酒已成為促進當地生態化發展和提高經濟增長點的重要產業[3-4]。賀蘭山東麓光照時間長，晝夜溫差較大，氣候條件有利于高品質釀酒葡萄的生長，但當地土壤主要為沙壤土和灰鈣土，土壤養分嚴重不足，再加上長時間的肥料不合理施用，土壤地力水平較差，不利于釀酒葡萄產業的快速發展[5-6]。

養分條件是保障釀酒葡萄體內礦物元素需求和促進其內部蛋白質、葉綠素合成的關鍵[7-9]，施肥過量或不足都會對釀酒葡萄的生長產生不利影響，造成減產或絕收。大量研究已表明，施肥條件對葡萄作物生長、產量和品質有顯著影響。許曉瑞等[10]研究表明，施用有機肥對土壤理化性質改善和土壤養分提高效果顯著，且能顯著促進葡萄品質及產量的提高。王銳等[11]研究表明，對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。他們還發現，距葡萄主干水平距離40 cm，深度40 cm施肥對肥料利用效率提高作用顯著，且對于葡萄根系下扎具有顯著促進作用[12];生物有機肥能顯著提高葡萄可溶性固形物含量，有機、無機肥對提高土壤有機質和降低土壤pH效果顯著,能在保證葡萄高產的同時改善糖酸比，提高總酚和花色苷含量[13]。王振龍等[14]分析不同有機滴灌肥處理對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，表明通過提高土壤肥力質量可以促進葡萄的生長和品質提高。

眾多學者對施肥種類和施肥區域以及施肥時間對釀酒葡萄生長和品質的影響進行了研究，而對于不同施肥量條件下典型干旱半干旱地區釀酒葡萄光合特性、生長發育、外觀品質以及營養成分等方面的綜合研究較少。基于此，有必要對賀蘭山東麓干旱半干旱區釀酒葡萄在不同施肥量條件下的生長、產量和品質進行研究。因此，本研究通過田間試驗，以6年生‘赤霞珠’葡萄為研究對象，重點從施肥角度研究不同施肥量對釀酒葡萄產量和品質的影響，以為賀蘭山東麓釀酒葡萄在滴灌條件下的水肥合理調控提供理論和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在寧夏吳忠市紅寺堡區東方裕興酒莊葡萄種植基地進行。試驗區位于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3 200 ℃，4—10月日照時數2 900～3 050 h。試驗區土壤為淡灰鈣土，土質為沙壤土，0～60 cm土層范圍內土壤平均容重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，有機質3.11 g·kg-1。

1.2 試驗材料與試驗設計

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棵葡萄樹為一個小區，每個小區除施肥量不同，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，葡萄種植行開溝寬度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相同。供試肥料采用復合有機肥，共設置4個施肥水平，分別為0(對照，CK)、450(低肥，F1)、840(中肥，F2)和1 050(高肥，F3)kg·hm-2，施肥N、P、K比例為1∶0.6∶1.2，不同生育期的詳細施肥制度見表1，每個處理3次重復。

表1 不同處理不同生育期的施肥量

1.3 測定項目及方法

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

1.3.2產量與品質指標 果實成熟采摘后，每小區隨機選取10穗葡萄，測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Vc含量等營養成分和品質指標。隨機選其中50粒果粒用振動式葡萄除梗粒選一體機打成勻漿測定果實品質，可溶性固形物含量用BG-111ATC手持糖量計(天津寶鋼光學儀器有限公司)測定，可滴定酸含量用NaOH滴定法[16]測定，可溶性糖用蒽酮比色法[17]測定，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]測定，總花色苷用pH示差法[19]測定，果實Vc含量采用二氯靛酚鈉滴定法[15]測定。

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2007軟件處理試驗數據，同時采用SPSS 11.5軟件進行統計學分析，并對相關指標進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 施肥對釀酒葡萄生長發育的影響

不同施肥處理的釀酒葡萄生長發育指標結果見表2，可以看出，釀酒葡萄株高和新梢長均隨施肥量的增加表現為先增加后降低趨勢，其中CK處理的株高和新梢長均最低，分別為140.52和75.16 cm，F2處理的株高和新梢長均最高，分別達到168.17和94.29 cm，較CK分別顯著提高19.68%和25.45%。施肥量達到1 050 kg·hm-2(F3)時會對新梢生長產生一定抑制效果，也不利于葡萄株高的增長。隨著施肥量的增加，副梢長不斷增長，F3處理的副梢長最大，達到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為先增加后降低趨勢，并于F2處理時達到最大，CK處理最低。施肥對株高具有顯著性影響(P<0.01)，對新梢長、副梢長和NDVI值的影響均無顯著影響。

表2 施肥對釀酒葡萄生長發育的影響

2.2 施肥對釀酒葡萄光合指標的影響

施肥處理對釀酒葡萄光合作用指標有直接影響，過多和過少的養分補給均會影響葡萄光合性能的發揮，對葡萄的生長發育、產量和品質造成影響。由表3可知，Pn、Tr和Gs均隨施肥量的增大表現為先增加后降低的趨勢，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，F2和F3處理最低，表明施肥量為840和1 050 kg·hm-2時有利于促進釀酒葡萄葉片對CO2的吸收。施肥對Pn、Tr和Ci均有顯著影響(P<0.01)，而對Gs無顯著影響。施肥能顯著促進SPAD值的提高，這是由于隨著施肥量增加，葡萄葉片所需的養分供給較為充足，葉片內葉綠素積累量逐漸增大，促進了光合作用進行。當施肥量達到1 050 kg·hm-2時，SPAD值開始降低，說明過高的施肥量會對葉綠素積累產生抑制效果。

表3 施肥對釀酒葡萄光合指標的影響

2.3 施肥對釀酒葡萄果實外觀品質的影響

由表4可知，施肥能促進果實縱徑和橫徑的生長，但其均隨施肥量的增加表現為先增加后降低的趨勢，其中F2處理的果實縱徑最大，為26.52 mm，CK最小，為20.11 mm。施肥處理對果實縱徑的影響達到極顯著水平(P<0.01)。F3處理的果實橫徑最大，為23.72 mm，CK處理最小，為20.21 mm，施肥對果實橫徑的影響達顯著水平(P<0.05)。F2處理的果形指數最高，達到1.12，CK最低，僅為0.94，施肥處理對果形指數的影響達到極顯著水平(P<0.01)。葡萄CIRG是評價其品質的重要標準之一，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為先增加后降低趨勢，F2處理達到最大值。施肥處理對CIRG的影響達到極顯著水平(P<0.01)。施肥對產量提高具有顯著促進作用，隨施肥量的增加，釀酒葡萄的單粒重和產量均表現為先增加后降低的趨勢，均為F2處理最大，分別為6.42 g和5.12 t·hm-2。

表4 施肥對釀酒葡萄果實外觀品質的影響

2.4 施肥對釀酒葡萄營養品質的影響

不同施肥處理的釀酒葡萄品質指標見表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，F2處理的可溶性固形物和可溶性糖含量均達到最大，分別為23.16%和19.22%，較最低的CK處理分別提高28.31%和18.42%。可滴定酸含量隨施肥量的增加而增大，F3處理達到最大，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律，其中F2處理最高，為31.73。施肥量能顯著提高葡萄果實的花色苷含量，F2處理達到最大值，為1.26 mg·g-1，當施肥量為1 050 kg·hm-2時，花色苷含量開始降低，但仍顯著高于F1和CK處理。酚類物質可顯著提高果實的芳香味，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，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含量表現為先增加后降低的趨勢，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)，對可溶性糖含量和Vc含量的影響達極顯著水平(P<0.01)，而對糖酸比和可滴定酸含量無顯著影響(P>0.05)。

表5 施肥對釀酒葡萄營養品質的影響

3 討論

施肥對葡萄的生長發育具有顯著影響。已有研究表明，灌水處理對葡萄株高影響十分顯著[20]，而水肥耦合條件下，施肥量對植株新梢生長期新梢長度生長量影響顯著，而對新梢基徑生長量無顯著影響，由于在葡萄新梢和副梢生長期，主要由葡萄樹體提供其生長所需的營養物質，同時，水分能及時發揮作用，而施肥發揮的作用具有一定滯后性，因此水肥耦合條件下，滴灌量對釀酒葡萄植株新梢生長期新梢生長存在極顯著影響，施肥量對新梢生長的影響顯著性不一致[21]。本研究發現，840 kg·hm-2的施肥量顯著促進了新梢生長，1 050 kg·hm-2施肥量對副梢生長的促進作用最為顯著，有利于提高光合作用效率，促進植株營養生長，為下一步葡萄生殖生長提供更多的養分與水分。然而，施肥量超過840 kg·hm-2時，新梢生長受到一定的抑制，同時也不利于葡萄株高的增長。因此，中肥處理(840 kg·hm-2)更利于葡萄植株及新稍的生長，同時由于營養物質消耗過多，施肥后，在促進葡萄植株快速生長的同時應及時增加修剪量。施肥量能顯著促進葉片SPAD值的增加，這是由于隨著施肥量的增加，葡萄葉片所需的養分供給較為充足，葉片內葉綠素積累量逐漸加大，促進了光合作用的進行，這與陳天祥等[22]的研究結果一致。

合理的施肥量能同時提高葡萄的光合作用指標和果實品質[23-24]。本研究中施肥量處理與葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度以及胞間CO2濃度均存在顯著的相關關系。施肥處理對氣孔導度的影響不顯著，對胞間CO2濃度具有顯著的抑制作用。施肥對釀酒葡萄果實外觀品質具有極顯著影響，能促進果實縱徑和橫徑的增加，隨施肥量的增加均表現為先增加后下降的趨勢；F2處理的果形指數最高；各處理對CIRG的影響均達到極顯著水平，CIRG隨施肥量的增加表現為先增加后下降趨勢，F2處理達到最大值。施肥處理能顯著提高釀酒葡萄的品質。F2處理的可溶性固形物和可溶性糖含量均達到最大，在一定施肥量范圍內，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律；施肥處理能顯著提高葡萄的花色苷含量，F2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，F2處理的總酚含量最大，達到69.22 mg·g-1；施肥對葡萄Vc含量的積累也具有顯著促進作用，并隨施肥量的增加表現為先增加后降低趨勢，F2處理最大。施肥對提高釀酒葡萄單粒重和產量具有顯著作用，均隨施肥量的增加表現為先增加后降低的趨勢，在施肥量為840 kg·hm-2時達到最大值。可見，施肥量為840 kg·hm-2時葡萄的植株生長、葉片光合效率和果實產量均達到最高，且該處理能顯著提高葡萄果實的含糖量，降低含酸量，有利于提高糖酸比，提高果實Vc含量、花色苷含量、果皮總酚含量，葡萄品質最佳。本研究可為寧夏賀蘭山區葡萄生產提供科學的理論指導，具有重要的應用價值。