減施化肥和配施有機肥對釀酒葡萄梅鹿輒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

馬忠明, 陳 娟, 牛小霞, 羅雙龍

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院, 甘肅 蘭州 730070; 2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院 經(jīng)濟作物與啤酒原料研究所, 甘肅 蘭州 730070)

河西走廊是種植釀酒葡萄的“黃金地帶”，光照強、溫差較大、葡萄成熟度好、糖酸適中。截至2018年，全省釀酒葡萄種植面積達到2.05×104hm2，位居全國第三，但其砂質(zhì)壤土偏堿性，有機質(zhì)匱乏，保水保肥力差，致使釀葡萄產(chǎn)量偏低[1]，為了高產(chǎn)當?shù)剞r(nóng)民形成了“高肥高產(chǎn)”的施肥習慣。經(jīng)調(diào)查，河西灌區(qū)60%的葡萄種植戶均存在過量施肥現(xiàn)象[2]，導致釀酒葡萄品質(zhì)差、肥料利用率低、土壤質(zhì)量下降、溫室氣體排放加劇及地下水污染等[3]問題凸顯。明確不同有機肥替代化肥配施下的釀酒葡萄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)，研究釀酒葡萄科學高效施肥對實現(xiàn)葡萄酒產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。施肥方式影響葡萄植株營養(yǎng)生長、產(chǎn)量、葉幕層微氣候及果實代謝，進而影響葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)[4]。研究[5]表明，有機肥養(yǎng)分齊全維持長久，多為有機結(jié)合態(tài)，釋放養(yǎng)分與分解礦化過程協(xié)調(diào)進行，與化肥配施，能顯著改善果實品質(zhì)。田益華等[6]研究表明，化肥配施有機肥能促進葡萄植株生長，提高肥料利用率，進而改善葡萄品質(zhì)。孫海高等[7]研究表明單位負載量為2.25×104kg/hm2左右下，生物有機肥替代50%化肥能改善“巨峰”葡萄果實品質(zhì)。謝軍[8]研究表明有機肥氮替代50%化肥顯著增加了玉米經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量，改善了產(chǎn)量的穩(wěn)定性與可持續(xù)性。Singh[9]研究表明，有機肥替代25%化肥，有機肥可以補充微量元素，與常規(guī)施肥相比，產(chǎn)量不降反增，作物品質(zhì)也能得到改善，且能減緩由于過量施用化肥造成的環(huán)境污染問題。王桂良等[10]研究表明有機肥替代75%化肥時，葡萄果實品質(zhì)會呈下降趨勢，可能是有機肥量過多，養(yǎng)分釋放緩慢，致使葡萄植株后期生長養(yǎng)分供應不足，葡萄生育期滯后，果實成熟度不夠，降低了果實品質(zhì)。Marcote等[11]研究表明，增施生物有機肥能改善土壤肥力和增加土壤微生物多樣性。馬忠明等[12]研究表明，適宜有機肥配施化肥能提高土壤堿性磷酸酶和蔗糖酶的活性。有機肥替代50%化肥能促進酚類化合物、可溶性固形物及花青素的合成[13]。Mugnai等[14]有機肥配施化肥對葡萄酒的品質(zhì)因子，如色澤、風味及結(jié)構(gòu)正相關的酒香，都有直接促進作用。通過行之有效的途徑，量化出有機肥配施化肥的替代量，進而實現(xiàn)釀酒葡萄減肥不減產(chǎn)、環(huán)境友好的可持續(xù)目標。河西灌區(qū)尚未見有關配施有機肥減量施肥對釀酒葡萄生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響的有關報道。為此，本研究以河西灌區(qū)釀酒葡萄Merlot為研究對象，設置系列化肥的用量，通過本試驗旨在探明有機肥與化肥配施對Merlot生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，量化有機肥替代部分化肥的比例，為當?shù)蒯劸破咸焉a(chǎn)及土壤培肥提供科學依據(jù)，為實現(xiàn)我國化肥零增長戰(zhàn)略目標進行有益探索。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018—2019年在甘肅省張掖市臨澤縣板橋鎮(zhèn)古城村甘肅省紅橋酒莊葡萄酒有限公司(38°57′—39°42′N，99°51′—100°30′E，海拔1 350 m)葡萄莊園開展，該地為典型的荒漠氣候，年均降水量為118.4 mm，年蒸發(fā)量2 390 mm，年均氣溫8.5 ℃，最高氣溫39.1 ℃，最低氣溫-27.1 ℃，無霜期176 d。以定植6 a的Merlot為供試材料，采用單壁籬架栽培，種植株距為0.7 m，行距為2.6 m，南北走向。土壤為灰棕漠土，0—30 cm土層土壤基本養(yǎng)分詳見表1。

表1 試驗地土壤養(yǎng)分狀況(0-30 cm)

1.2 試驗設計

試驗共設6個處理，每個小區(qū)面積260 m2，各處理重復3次，隨機區(qū)組排列(表2)。供試肥料：尿素(含N量為46.7%)、磷酸二氫鉀(含K2O，P2O5的量分別為34.6%，52.5%)、硫酸鉀(含K2O的量分別為54.0%)。有機肥為北京佰禾源肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的佰禾源生物有機肥，有機質(zhì)含量≥40%，有效活菌數(shù)≥0.2×108g，氮磷鉀≥5%。生物有機肥做基肥在葡萄出土時一次施入，采用溝施(溝深40—60 cm，寬30—40 cm)，翌年隔溝施入，化學肥料分別于萌芽期(N∶P2O5∶K2O=16∶4∶5)、開花期(N∶P2O5∶K2O=1∶4∶3)、初果期(N∶P2O5∶K2O=3∶4∶3)、果實膨大期(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3)及著色期(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3)隨灌水施入25%，12.5%，12.5%，25%及25%。田間管理與當?shù)仄咸褕@管理一致。

表2 試驗小區(qū)布設和處理 kg/hm2

1.3 測試指標及方法

1.3.1 生理指標測定 葉片相對葉綠素含量(SPAD值)測定：成熟期選擇晴天9：00—11：00間，選取新梢第4—6節(jié)位功能葉，用SPAD-520型葉綠素計測定SPAD值。葉面積測定：于成熟期選取新梢第4—6節(jié)位功能葉的葉面積，葉面積用YMJ-C型葉面積測定儀測定。葉片干物質(zhì)測定：隨即將已測定葉面積的葉片放置于放置在105 ℃烘箱殺青30 min，然后在80 ℃條件下烘至恒重，用電子天平稱重。比葉重(g/cm2)=葉片干物質(zhì)(g)/葉面積(cm2)。修剪量：稱取各處理生育期葡萄修剪枝葉總質(zhì)量，根據(jù)總株數(shù)，計算單株修剪量[15-17]。

1.3.2 產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量 百粒重：葡萄成熟后，隨機選取100粒葡萄，用電子天平稱量，重復3次，求其平均值；粒徑：隨機選取30粒，用游標卡尺測定其粒徑。產(chǎn)量測定：葡萄采收期，對各處理小區(qū)葡萄單株穗數(shù)與單穗粒數(shù)分別進行數(shù)量統(tǒng)計，并采摘該小區(qū)內(nèi)所有果穗，用電子天平進行稱量，各處理3個重復的平均值即為該處理的實際產(chǎn)量，并換算為標準產(chǎn)量(kg/hm2)[16-17]。

1.3.3 品質(zhì)測定 在每個小區(qū)的樹體相同結(jié)果部位采集9穗葡萄果實，每處理共采集27穗，用于測定果實品質(zhì)。果實品質(zhì)測定時，分別在葡萄果穗上、中、下3個部位取樣，以保證取樣的均勻性。 ①可溶性固形物采用WZB-45數(shù)顯折光儀測定； ②總酸含量采用中和法測定； ③單寧含量采用Folir-Denis法測定； ④多酚含量采用Folin-Cioealetu法測定； ⑤黃酮含量采用亞硝酸鈉—硝酸鋁—氫氧化鈉比色法測定； ⑥花色苷含量采用pH示差法測定； ⑦白藜蘆醇含量采用紫外吸收法測定[15-18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010作圖，SPSS 19.0進行差異顯著性分析。采用最小顯著差異法(LSD)不同處理間的差異顯著性(ɑ=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥配施有機肥對Merlot葡萄成熟期葉片SPAD值的影響

化肥有機肥不同比例配施對葡萄葉片SPAD值影響顯著(p<0.05)，各處理相比，不施肥(CK)處理下葉片SPAD值最低，有機肥與化肥配施處理葉片SPAD值較高，單施有機肥(O)與單施化肥(C)處理葉片SPAD值次之，其大小為0.7 CO，0.5 CO，0.3 CO>C>O>CK，其中，0.5 CO處理較CK，C與O處理，葉片SPAD值顯著提高了18.48%，5.04%及6.22%(圖1)。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。下同。

2.2 化肥配施有機肥對Merlot葡萄成熟期葉面積的影響

化肥配施有機肥可以顯著增加Merlot葡萄成熟期葉面積(p<0.05，圖2)，0.7 CO處理下葉面積最大(0.7 CO>0.5 CO>0.3 CO，C>O，CK)，與CK，O及C處理相比，0.7 CO處理下，葉面積分別增加了50.34%，49.58%及24.46%，說明有機無機肥配施能有效促進葡萄葉片生長。

圖2 有機與無機肥配施對Merlot葡萄葉面積的影響

2.3 化肥配施有機肥對Merlot葡萄成熟期單片葉干物質(zhì)的影響

化肥配施有機肥顯著影響葡萄單片葉干物質(zhì)(p<0.05)。各處理Merlot葡萄單片葉干物質(zhì)由高到低依次為0.7 CO>0.5 CO>0.3 CO>C>O>CK。其中0.7 CO處理下，Merlot葡萄單片葉干物質(zhì)最大，與CK，O與C相比，0.7 CO處理下，單片葉干物質(zhì)分別增加了66.18%，57.33%及49.14%(圖3)。

圖3 有機無機肥配施對盛花期Merlot葡萄單片葉干重的影響

2.4 化肥配施有機肥對Merlot葡萄成熟期比葉重的影響

由圖4可知，化肥配施有機肥顯著影響葡萄比葉重(p<0.05)。各處理Merlot葡萄成熟期比葉重由高到低依次為0.5 CO>0.7 CO>O，0.3 CO>C，CK。與O，C與CK處理相比，0.5 CO處理下，比葉重分別提高了27.89%，73.22%及71.79%。

圖4 有機無機肥配施對盛花期Merlot葡萄比葉重的影響

2.5 化肥配施有機肥對Merlot葡萄修剪量的影響

由表3可以看出，有機肥配施化肥顯著影響Merlot葡萄修剪量(p<0.05)。各處理Merlot葡萄修剪量由高到低依次為0.7 CO>0.5 CO，0.3 CO>C>O>CK。其中0.7 CO處理下，Merlot葡萄修剪量最大(1.45 kg/株)。與C，O及CK處理相比，0.7 CO處理下，Merlot葡萄修剪量分別增加了25.00%，173.58%及271.79%。

表3 有機無機肥配施對Merlot葡萄修剪量的影響

2.6 化肥配施有機肥對Merlot葡萄產(chǎn)量構(gòu)成與產(chǎn)量的影響

由表4可知，不同施肥處理下葡萄的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成差異顯著(p<0.05)。有機肥配施氮肥能顯著增加釀葡萄的穗粒數(shù)與株穗數(shù)(0.7 CO>0.5 CO>C>0.3 CO>O>CK)，其直徑與百粒重隨有機肥配施氮肥的增加先增后減，對直徑影響大小為0.5 CO>0.7 CO>0.3 CO，C>O，CK，對百粒重影響大小為0.5 CO>0.7 CO>C>0.3 CO>O>CK，適量的化肥與有機肥配施有利于葡萄產(chǎn)量的提高，其大小表現(xiàn)為0.5 CO，0.7 CO>C>0.3 CO，O>CK，其中0.5 CO與0.7 CO處理下，釀葡萄產(chǎn)量最高，分為15 014.16和14 318.85 kg/hm2，較CK處理，其產(chǎn)量分別提高了120.76%，110.53 %，較C處理，其產(chǎn)量分別提高了32.59%，26.45%。

表4 有機無機肥配施對Merlot葡萄產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.7 化肥配施有機肥對Merlot葡萄品質(zhì)的影響

由表5可以看出，有機無機肥配施顯著影響Merlot葡萄品質(zhì)(p<0.05)，0.5 CO處理下可顯著增加可溶性固形物、還原性糖、糖酸比、總酚、花色苷及單寧含量，較CK，O與C相比，0.5 CO處理可溶性固形物分別提高了46.72%，11.54%及25.21%，還原性糖含量分別提高了39.36%，18.47%及37.46%，糖酸比分別提高了50.42%，38.85%及40.78%，總酚含量分別提高了72.07%，51.72%及54.77%，花色苷含量分別提高了44.42%，27.99%及48.48%，單寧含量分別增加了23.05%，22.66%及39.06%；0.5 CO處理下可以顯著減少總酸含量，較CK，O與C相比，0.5 CO處理總酸含量降低了33.96%，13.21%及16.98%。

表5 有機無機肥配施對Merlot葡萄品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 化肥配施有機肥對植株生長的影響

盈千累萬的研究表明，合理科學施肥是葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重中之重[2,5,8,13]。施肥方式、肥料種類及施肥量顯著影響葡萄植株生長、產(chǎn)量及其品質(zhì)[7]。葉片是植物進行光合作用的主要器官，葉綠素含量、葉面積、葉干重及比葉重大小直接影響作物的生產(chǎn)能力[19]。施肥方式、肥料種類及施肥量直接影響作物對養(yǎng)分的吸收、同化及轉(zhuǎn)運，進而影響植株的光合特性，充足的葉面積有利于植株光合作用的提高，促進光合產(chǎn)物的積累，從而促進作物生長發(fā)育、提高產(chǎn)量及改善果實品質(zhì)[20]。本研究表明，有機肥配施化肥，隨著化肥配施比例的增加，葉綠素含量、葉面積、葉干重及比修剪量呈遞增趨勢，而比葉重則先增后減，化肥用量減半配施有機肥(0.5 CO)處理下，能使葉片厚而大，適宜降低修剪量。

土壤營養(yǎng)狀況對釀酒葡萄的營養(yǎng)生長和生殖生長有著十分密切的相關性，營養(yǎng)生長與生殖生長比例失調(diào)是導致果樹低產(chǎn)的重要因素之一[19-20]。前人研究表明，隨著施肥量的增加，會增加營養(yǎng)生長，但葡萄產(chǎn)量會隨著施肥量的增加先增加后減小[14]，與本研究結(jié)果一致，隨著化肥配施比例的增加，葡萄的修剪量呈遞增趨勢，而其產(chǎn)量則先增后不變，在0.5 CO處理下可以顯著提高葡萄產(chǎn)量，說明0.5 CO處理下，可以平衡營養(yǎng)生長與生殖生長關系，從而增加了其產(chǎn)量。且隨著化肥配施比例的增加，葡萄果粒大小呈先增后減趨勢，0.5 CO處理下對葡萄有疏花、疏果及優(yōu)化果粒生長的效果，進而增加了葡萄產(chǎn)量和百粒重。有機肥替代了1/2化肥(0.5 CO)后，可能充分發(fā)揮出了化肥的速效性和有機肥的緩釋性[5,10]，確保了對葡萄植株所需養(yǎng)分的持續(xù)有效供應，養(yǎng)分平穩(wěn)釋放，改善了土壤中各個養(yǎng)分的利用率，確保了葡萄植株生長發(fā)育各個階段的養(yǎng)分需求，避免前期旺長和后期早衰，進而平衡了葡萄的營養(yǎng)生長和生殖生長，因此，0.5 CO處理下能達到增產(chǎn)的目的。

3.2 化肥配施有機肥對對果實品質(zhì)的影響

葡萄果實中含糖量、含酸量、糖酸比、酚類物質(zhì)含量等是影響葡萄品質(zhì)的主要因子[21]。本研究表明，隨著化肥配施比例的增加，可溶性固形物、還原性糖、糖酸比、單寧、總酚及花色苷先增加后減小，總酸先減后增，0.5 CO處理下葡萄品質(zhì)最優(yōu)。施肥對葡萄品質(zhì)的形成有重要影響。與施化肥相比，無機配施有機肥能顯著改善葡萄果實品質(zhì)[9,12]，其原因為生物有機肥不僅含有大量的有機質(zhì)，且含有豐富且齊全的微量元素、有益的微生物、氨基氮及核酸等，生物有機肥施入土壤后，有益微生物大量繁殖，會加速有機肥的分解，提供植株所需養(yǎng)分，滿足植株生長發(fā)育，從而提升產(chǎn)量與品質(zhì)；此外生物有機肥會釋放大量有機酸，能促使土壤團聚體的形成，降解難以被植株吸收的磷酸鹽，為植株提高均衡的養(yǎng)分，改善漿果品質(zhì)[10]。

隨著有機肥配施化肥比例的增加，葡萄品質(zhì)先升高，后降低，可能是由于化肥中適宜的氮肥有利于葡萄中酚類化合物的合成，過量的氮肥不僅能延緩果實成熟，能抑制花色苷的生成和積累[22]，從而降低了果實品質(zhì)。Mugnai等[14]研究表明，有機肥配施化肥比例過高，會抑制總花色苷、酚類物質(zhì)和單寧含量的合成。合理的土肥管理是葡萄栽培的重要環(huán)節(jié)，能提高土壤中各種養(yǎng)分的利用率，提高葡萄的產(chǎn)量及品質(zhì)。化肥配施有機肥，化肥施肥量過高，營養(yǎng)生長會抑制生殖生長，降低植株通風透光性、不利于果樹生長與結(jié)果，延緩了果實成熟，從而降低果品的產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益[23]。本試驗也同樣研究表明，施肥量的增加提高了其營養(yǎng)生長，改變了樹體微氣候，增加了其修剪量，通光透風性變差，不利于葡萄產(chǎn)量的形成和果實品質(zhì)的提高。

有機肥配施化肥能改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤團聚化程度，提高微生物活性，更多的氮被利用，減少氨的揮發(fā)和土壤硝態(tài)氮的殘留，促進土壤的保水保肥性能，降低N，P，K的淋溶過程，對提高果品產(chǎn)量與品質(zhì)和降低環(huán)境污染具有重要意義[24]。本試驗也不例外，土壤蒸發(fā)量大且貧瘠，較單施化肥，適宜的化肥配施有機肥可以顯著提高的葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)。有關有機肥配施化肥對作物產(chǎn)量與品質(zhì)影響研究結(jié)果不一[4,14,20]，主要是不同產(chǎn)地的土壤理化性質(zhì)和有機肥有效成分不一樣。

4 結(jié) 論

本試驗條件下，進行短期(2 a)化肥減施、配施有機肥試驗，效果如下：綜合Merlot葡萄營養(yǎng)生長、產(chǎn)量及果實品質(zhì)，在有機肥替代50 %化肥〔9 000 kg/hm2有機肥配施化肥(N 150 kg/hm2，P2O5135 kg/hm2及K2O 180 kg/hm2)〕較單施化肥可以Merlot平衡營養(yǎng)生長與生殖生長，能改善其產(chǎn)量與品質(zhì)。土壤肥力是一個動態(tài)變化的過程，適宜的有機肥替代比例可能有所變化，有待于進一步研究。