不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄生長和品質(zhì)的影響

宋 雯，王 強，張 佳，柳采秀，張 楠，陳麗萍，聶東興，姚海利，蒼 濤，*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室(杭州)/浙江省農(nóng)藥殘留檢測與控制研究重點實驗室，浙江 杭州 310021； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125)

葡萄是世界上重要的經(jīng)濟作物之一，中國已成為葡萄生產(chǎn)和消費大國[1]。近年來，植物生長調(diào)節(jié)劑作為一類重要的農(nóng)藥，已廣泛應(yīng)用于葡萄生產(chǎn)[2-3]。氯吡脲(forchlorfenuron)是一種常用于瓜果保花保果、膨果增產(chǎn)的植物生長調(diào)節(jié)劑[3]，其別名為吡效隆、CPPU、KT-30等，化學名稱為1-(2-氯-4-吡啶)-3-苯基脲，具有細胞分裂素活性，能促進細胞分裂、分化和器官形成，在葡萄生產(chǎn)上具有良好的保花、保果和果實膨大等作用[4]。氯吡脲作為一種已在葡萄上獲得登記的農(nóng)藥，專家學者們已從適用品種、使用方法、品質(zhì)影響等多方面對其藥效做了大量研究。氯吡脲對葡萄果實的使用效果受品種、果實生長發(fā)育狀況、栽培技術(shù)和使用時間等因素的影響[5-7]；氯吡脲可對葡萄果實的營養(yǎng)品質(zhì)包括可溶性固形物和可滴定酸含量產(chǎn)生影響，其影響程度因處理濃度與處理時間的差異而有所不同[8-10]。但鮮有研究關(guān)注施肥方式與化學調(diào)控措施對葡萄生長、產(chǎn)量、品質(zhì)和殘留的影響。

施肥管理是葡萄園田間管理的核心內(nèi)容之一，在葡萄生長過程中，其對葡萄催芽、開花、壯果和催熟等有著重要影響[11-14]。肥料與植物生長調(diào)節(jié)劑是不可相互替代的，但在當前生產(chǎn)上“以藥代肥”和“以肥代藥”的現(xiàn)象卻屢見不鮮。為明確氯吡脲使用效果與施肥方式的作用，本研究以浙江主栽葡萄品種藤稔葡萄(巨峰系品種)為供試品種，在肥料充足供給和無肥料供給2種方式下，研究氯吡脲不同用量對葡萄生長、產(chǎn)量、品質(zhì)和安全的影響，并引入雷達圖多指標定量綜合評價方法，構(gòu)建綜合評價函數(shù)，確定相對較優(yōu)的肥料和氯吡脲施用方式，旨在為葡萄生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試葡萄品種為藤稔葡萄，樹齡7 a。供試藥劑為0.1%氯吡脲可溶性液劑(0.1% CPPU SL)，四川省蘭月科技開發(fā)公司生產(chǎn)；供試肥料為98%磷酸二氫鉀(0-51-34)和大量元素水溶肥(12-10-28)，四川國光農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗在浙江省嘉善縣天凝鎮(zhèn)唐家橋水果園進行，試驗地塊葡萄均實行避雨栽培，株行距為1 m×3 m，管理一致。試驗采用二因素隨機區(qū)組設(shè)計，A因素為施肥方式，B因素為氯吡脲濃度，試驗設(shè)計見表1。共設(shè)8個試驗處理，每處理重復3次，共24個小區(qū)。每小區(qū)5株葡萄樹。

表1 試驗設(shè)計

施肥方式分為肥料充足供給和無肥料供給。肥料充足供給(A1)根據(jù)當?shù)厣a(chǎn)經(jīng)驗和文獻[15]設(shè)置：施用氯吡脲后及時追肥澆水，在葡萄果粒軟化上色之前，每10 d左右追施1次大量元素水溶肥(每667m2施9～15 kg)；從第3次追肥起，增加98%磷酸二氫鉀(每667m2施2kg)，累計追施4次；葡萄上色期至采收期追施大量元素水溶肥(每667m2施5 kg)和98%磷酸二氫鉀(每667m2施5 kg)，累計追施2次，并逐步控水。無肥料供給(A2)：試驗前15 d至葡萄采收期不施用任何肥料，灌溉水量同充足肥料供給方式。

在藤稔葡萄花謝后10 d、果實綠豆粒大時，施用1次氯吡脲浸幼果穗。用量參照農(nóng)藥登記信息，設(shè)稀釋50倍液和100倍液2個處理，考慮到在實際生產(chǎn)中客觀存在的超劑量用藥和以藥代肥現(xiàn)象，加設(shè)1個超出登記范圍的高濃度處理，即稀釋20倍液。另設(shè)清水對照。

1.2.2 數(shù)據(jù)測定

于葡萄果實成熟期，每株從結(jié)果枝中段隨機取穗，每小區(qū)取20穗進行生長調(diào)查、品質(zhì)評價和氯吡脲殘留檢測。按大小粒分級標準(表2)對果穗進行果粒均勻度調(diào)查，按公式(1)計算葡萄大小粒指數(shù)。用游標卡尺測量穗梗直徑，并按穗梗木栓化分級標準(表2)調(diào)查穗梗木栓化情況，按公式(2)計算穗梗木栓化指數(shù)。稱取穗質(zhì)量，之后脫粒混勻后隨機取100粒，用電子天平測量百粒重。用游標卡尺測量果粒縱徑、橫徑，按公式(3)計算果形指數(shù)。參照NY/T 2637—2014、GB/T 12456—2008測定葡萄果粒的可溶性固形物和可滴定酸含量，計算糖酸比；參照文獻[16]的方法測定全果的總黃酮含量。參照GB23200.110—2018和文獻[17]的方法測定采收期葡萄果粒氯吡脲殘留。

表2 葡萄大小粒分級標準和穗梗木栓化分級標準

葡萄大小粒指數(shù)

(1)

穗梗木栓化指數(shù)

(2)

(3)

1.2.3 雷達圖定量綜合評價

建立評價指標體系和指標數(shù)據(jù)標準化。選取代表性指標作為評價指標，對評價指標數(shù)據(jù)進行標準化處理。具體處理方法為：區(qū)分正向指標和逆向指標，按照公式(4)進行標準化處理，將值約束在[0，1]。

(4)

雷達圖繪制。對應(yīng)本研究的每種處理方式，其雷達圖中均有一個獨立的數(shù)軸對應(yīng)每個指標數(shù)值，數(shù)軸呈輻射狀分布在中心點周圍，將不同數(shù)軸上的指標數(shù)值用折線連接起來所形成的多邊形即是雷達圖，此圖可以直觀地反映不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄果實生長和品質(zhì)的影響。

特征量的計算。為了全面反映綜合水平與各個評價指標的均衡性，引入雷達圖的面積(Si)和周長(Li)兩個特征量，構(gòu)造一個二維特征量來計算綜合評價函數(shù)值。需要注意的是，當評價指標數(shù)確定而評價指標在雷達圖中排序發(fā)生變化時，雷達圖的形狀、面積和周長隨之也發(fā)生變化，導致結(jié)果具有“不唯一性”。為避免這一問題，本研究采用統(tǒng)一的指標體系，在繪制雷達圖時對指標采用相同的排序[18]。

在由m個指標構(gòu)成的雷達圖中，其面積由m個三角形組成，根據(jù)公式(5)和(6)計算出各處理雷達圖的面積和周長。

(5)

(6)

式(5)和(6)中，Si表示面積，Li表示周長，m為評價指標數(shù)，Nij是第i個對象第j項評價指標；α為相鄰射線軸之間的夾角。

評價函數(shù)構(gòu)造和綜合評價。以特征向量Si、Li為基礎(chǔ)，構(gòu)造評價向量Vi表示第i個評價對象雷達圖的評價向量，則

Vi=(Vi1，Vi2)；

(7)

Vi1=Si/Smax;Smax=maxSi；

(8)

(9)

式(7)、(8)和(9)中：Vi1反映雷達圖的面積，其數(shù)值越大，說明該評價對象的總體優(yōu)勢越強，反之則較弱；Vi2為第i個評價對象的雷達圖面積與具有相同周長的圓面積的比值，反映評價對象各項指標的協(xié)調(diào)均衡程度，其數(shù)值越大，說明評價對象各項指標的協(xié)調(diào)均衡性越好，反之則較差。

最后，根據(jù)評價向量構(gòu)造綜合評價函數(shù)公式(10)，并根據(jù)評價函數(shù)計算各評價對象的評價值Y。

(10)

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進行二因素隨機區(qū)組方差分析，處理組間采用Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗。采用Excel 2016繪制雷達圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄大小粒、穗梗直徑和穗梗木栓化的影響

由表3和表4可知，施肥方式對藤稔葡萄大小粒指數(shù)有極顯著(P<0.01)影響，氯吡脲用量對此影響不顯著；但施肥方式和氯吡脲用量互作對大小粒指數(shù)存在顯著影響。從施肥方式來看，在肥料充足方式下氯吡脲各濃度處理的大小粒指數(shù)均低于無肥料方式。從氯吡脲用量來看，在無肥料方式下，大小粒指數(shù)與氯吡脲用量呈正相關(guān)；在肥料充足方式下，則無相關(guān)性，其中，在20 mg·kg-1氯吡脲用量下，大小粒指數(shù)顯著地低于其他處理，果粒均勻性最好。

表3 不同施肥方式與氯吡脲用量處理的藤稔葡萄大小粒、穗梗直徑和穗梗木栓化水平

與大小粒指數(shù)的影響因素不同，氯吡脲用量對穗梗直徑和穗梗木栓化有極顯著(P<0.01)影響，施肥方式對此則無顯著影響，二者互作效應(yīng)也不顯著。從氯吡脲用量來看，各施肥方式中清水對照的穗梗直徑最小，且均未出現(xiàn)穗梗木栓化現(xiàn)象。隨著施用氯吡脲濃度的增高，穗梗直徑加大，木栓化水平上升。從施肥方式來看，在氯吡脲用量相同的情況下，穗梗直徑和木栓化程度在不同施肥方式下雖然無顯著差異，但肥料充足供給方式的穗梗直徑和木栓化程度均低于無肥料方式。上述結(jié)果都表明，充足的肥料供給在一定程度上可以緩解氯吡脲施用對藤稔穗梗的負效應(yīng)。所有藥劑處理中，肥料充足方式下施用10 mg·kg-1和20 mg·kg-1氯吡脲的穗梗直徑相對小，且木栓化程度相對輕。

2.2 不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄縱橫徑的影響

由表5和表6可知，施肥方式與氯吡脲用量對葡萄果粒縱徑、橫徑影響均達到顯著或極顯著水平，互作效應(yīng)不顯著，氯吡脲用量對葡萄果粒大小的影響大于施肥方式。

從氯吡脲用量來看，肥料充足供給方式下，葡萄的縱徑和橫徑均隨氯吡脲的濃度增加而增大，50 mg·kg-1處理的縱徑和橫徑較20 mg·kg-1處理均略有提高，顯著高于10 mg·kg-1處理；3個氯吡脲用量處理的縱徑和橫徑均顯著高于清水對照的縱徑和橫徑；無肥料供給方式下，葡萄的縱徑和橫徑隨氯吡脲濃度的上升并無顯著增長，但3個濃度處理的縱徑和橫徑均顯著大于清水對照的縱徑和橫徑。

從肥料供給方式來看，在氯吡脲用量相同的處理中，僅50 mg·kg-1用量下，肥料充足方式的果粒縱徑顯著大于無肥料方式；其他用量下果粒縱徑和橫徑在不同施肥方式下無顯著差異，肥料充足方式的縱徑和橫徑略高于無肥料方式。

由表5和表6可知，各個處理的果形指數(shù)差異均不顯著，表明施肥方式與氯吡脲用量對藤稔葡萄果形指數(shù)無顯著影響。

表5 不同施肥方式與氯吡脲用量處理的藤稔葡萄果粒縱徑、橫徑和果形指數(shù)

表6 方差分析結(jié)果

2.3 不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄產(chǎn)量的影響

由表7和表8可知，施肥方式與氯吡脲用量對葡萄百粒重和穗質(zhì)量影響均達到顯著或極顯著水平，互作效應(yīng)不顯著，氯吡脲用量對上述主要產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響明顯高于施肥方式。

表7 不同施肥方式與氯吡脲濃度處理的藤稔葡萄百粒重和穗質(zhì)量

表8 方差分析結(jié)果

從施肥方式來看，各方式下的百粒重和穗質(zhì)量均與氯吡脲用量呈正相關(guān)。無肥料方式和肥料充足方式下，與清水對照相比，氯吡脲各處理穗質(zhì)量的增重率分別可達18.9%～22.6%和16.7%～25.0%。除肥料充足方式下10 mg·kg-1氯吡脲處理的百粒重與同方式下的清水對照相當外，藥劑處理的百粒重和穗質(zhì)量均顯著(P<0.05)地高于清水對照。

從氯吡脲用量來看，相同用量下，肥料充足方式的百粒重和穗質(zhì)量均高于無肥料方式。隨氯吡脲濃度的增加，無肥料供給方式藥劑處理的百粒重和穗質(zhì)量的差異不顯著；而肥料充足方式50 mg·kg-1氯吡脲用量處理的百粒重與20 mg·kg-1處理相當，顯著高于10 mg·kg-1處理；同時，50 mg·kg-1氯吡脲用量處理下的穗質(zhì)量顯著高于其他處理。該結(jié)果表明，肥料供給對氯吡脲增重增產(chǎn)有一定的協(xié)同作用。

2.4 不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄品質(zhì)的影響

由表9和表10可知，施肥方式和氯吡脲用量對藤稔葡萄可溶性固形物和總黃酮含量的影響都達到了極顯著水平(P<0.01)。可溶性固形物含量受施肥方式的影響更大；總黃酮含量受氯吡脲用量的影響更大。施肥方式和氯吡脲用量對可滴定酸和總黃酮含量的影響存在極顯著的互作效應(yīng)。

表9 不同施肥方式與氯吡脲濃度處理的藤稔葡萄可溶性固形物、可滴定酸和總黃酮含量

表10 方差分析結(jié)果

在相同氯吡脲用量下，肥料充足方式相對于無肥料方式，可溶性固形物和總黃酮含量都呈現(xiàn)出上升趨勢；除50 mg·kg-1氯吡脲用量外，可滴定酸含量呈現(xiàn)下降趨勢。可溶性固形物含量在無肥料方式下，氯吡脲處理后較清水對照有所降低；肥料充足方式下，10 mg·kg-1氯吡脲處理后的可溶性固形物含量顯著高于清水對照，20 mg·kg-1氯吡脲處理效果與之相當。從糖酸比的角度分析，無肥料方式下的糖酸比整體較低，這表明肥料是影響葡萄風味品質(zhì)的主要因素。在肥料充足方式下，10 mg·kg-1、20mg·kg-1氯吡脲處理和清水對照處理的糖酸比表現(xiàn)都較為理想，但50 mg·kg-1氯吡脲處理的糖酸比卻最低，表明高濃度氯吡脲對葡萄風味品質(zhì)存在一定的副作用。

在兩種施肥方式下，10 mg·kg-1氯吡脲處理的總黃酮含量均最高，20mg·kg-1和50 mg·kg-1氯吡脲處理的總黃酮含量均顯著低于清水對照。表明高濃度氯吡脲的使用，特別是在無肥料管理配合的情況下，對葡萄的總黃酮含量有一定的影響。

2.5 不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄氯吡脲殘留的影響

本試驗所建方法檢測限(LOD)為0.003 mg·kg-1，定量限(LOQ)為0.01 mg·kg-1。所有處理采收期的葡萄果實中均未檢出氯吡脲殘留。GB 2763-2019規(guī)定葡萄中氯吡脲的最大殘留限量為0.05 mg·kg-1，所有試驗處理葡萄的氯吡脲殘留均符合國家標準的要求。

2.6 雷達圖定量綜合評價結(jié)果

本研究選取葡萄大小粒指數(shù)、穗梗木栓化指數(shù)、果形指數(shù)、穗質(zhì)量、糖酸比和總黃酮含量6個代表性指標從不同角度反映葡萄生長和品質(zhì)狀況，以此構(gòu)成評價指標，采用雷達圖定量綜合評價不同施肥方式下氯吡脲處理對葡萄生長和品質(zhì)的影響。

2.6.1 各評價指標的無量綱化處理

評價指標中，果形指數(shù)、穗質(zhì)量、糖酸比和總黃酮含量的值越大越好，屬于正向指標；葡萄大小粒指數(shù)和穗梗木栓化指數(shù)的值越小越好，屬逆向指標。按照公式(4)對各指標進行標準化處理，標準化處理結(jié)果見表11。標準化處理后的數(shù)值越接近1，表明該項指標越好。

2.6.2 雷達圖的繪制與定量綜合評價

基于表11數(shù)據(jù)，各處理的雷達圖結(jié)果見圖1。圖1可直觀反映出不同施肥方式下氯吡脲處理對藤稔葡萄生長和品質(zhì)影響的綜合表現(xiàn)。

表11 評價指標的無量綱化處理結(jié)果

為了全面反映不同施肥方式下氯吡脲處理后葡萄生長和品質(zhì)的綜合水平與各個評價指標的均衡性，根據(jù)公式(5)～(10)引入雷達圖的面積和周長2個特征量，構(gòu)造二維特征量計算綜合評價函數(shù)值，詳見表12。從評價向量Vi1和Vi2可知，以A1B2和A1B3處理最高，即在肥料充足方式下氯吡脲10 mg·kg-1和20 mg·kg-1處理的總體優(yōu)勢最強，且各指標的均衡性最高。根據(jù)評價函數(shù)值Y得出藤稔葡萄在不同處理下的綜合排序為A1B3(肥料充足供給、0.1% CPPU SL稀釋100倍液)>A1B2(肥料充足供給、0.1% CPPU SL稀釋50倍液)>A1B4(肥料充足供給、不使用氯吡脲)>A2B4(無肥料供給、不使用氯吡脲)>A2B3(無肥料供給、0.1% CPPU SL稀釋100倍液)>A2B2(無肥料供給、0.1% CPPU SL稀釋50倍液)>A2B1(無肥料供給、0.1% CPPU SL稀釋20倍液)>A1B1(肥料充足供給、0.1% CPPU SL稀釋20倍液)。

表12 不同處理雷達圖綜合評價結(jié)果

3 討論

3.1 氯吡脲和肥料可增產(chǎn)提質(zhì)，但無法相互替代

在葡萄生產(chǎn)上，恰當使用氯吡脲和肥料，均有增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)的作用[3，7-8，13-14]。肥料是葡萄植株養(yǎng)分的重要來源，施肥是葡萄栽培種的關(guān)鍵技術(shù)過程，科學施肥是葡萄樹體健壯生長與生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果實的基礎(chǔ)。氯吡脲是一種具有激動素作用的植物生長調(diào)節(jié)劑，可促進細胞分裂，增加細胞數(shù)量，增大果實，改善果實品質(zhì)，且采收期殘留安全[19]。本試驗中，施肥方式與氯吡脲用量對藤稔葡萄產(chǎn)量要素(果粒縱、橫徑、百粒重和穗質(zhì)量)與品質(zhì)要素(可溶性固形物和總黃酮含量)均有顯著或極顯著的影響，證明兩者都有使用的必要性；但氯吡脲和肥料的作用并不能相互替代，原因如下：(1)在本試驗條件下，施肥方式顯著影響藤稔葡萄的大小粒指數(shù)，且施肥方式和氯吡脲用量對此有顯著的互作效應(yīng)。推測果粒的均勻度主要依賴于坐果后充足的肥料供給，使用氯吡脲膨果后科學施肥有助于降低大小粒指數(shù)。王莎等[7]在陽光玫瑰上的研究也表明，使用氯吡脲后，穗質(zhì)量提升，大小粒現(xiàn)象改善。(2)氯吡脲用量對穗梗直徑和穗梗木栓化有極顯著影響，這與哈基姆等[8]的試驗結(jié)果一致。本研究未在采收期的葡萄果粒中檢出氯吡脲殘留。張文等[19]的研究表明，氯吡脲在葡萄穗軸中的殘留高于果實，上述結(jié)果提示氯吡脲對葡萄穗軸的負效應(yīng)可能正是源于其在穗軸中的富集。值得注意的是，本研究結(jié)果也明確了充足的肥料供給可以緩解氯吡脲施用對藤稔穗梗的負效應(yīng)。(3)前人的大量研究尚無法就氯吡脲對可溶性固形物的影響給出一致的結(jié)論，一般認為其影響與處理時期和使用濃度等因素有關(guān)[6-10，20-22]；但肥料對葡萄可溶性固形物影響的結(jié)論則相對一致，認為合理施肥可以提高其含量[14，23]。本研究結(jié)果揭示了這種不確定性來源的一種可能，即相對氯吡脲來說，肥料是影響可溶性固形物含量的更為主要的因素，而總黃酮含量則受氯吡脲用量影響較大。

因此，氯吡脲和肥料分別作為具有調(diào)控作物生長發(fā)育的微量信號類物質(zhì)和提供植物必需營養(yǎng)元素的物質(zhì)，在作用機理和作用效果上有著諸多差異，兩者在藤稔葡萄生產(chǎn)上協(xié)同作用，無法相互取代。

3.2 氯吡脲用量與綜合效益并非正相關(guān)關(guān)系

藤稔葡萄使用氯吡脲膨果在生產(chǎn)上是必要的，且殘留安全，但高濃度氯吡脲對藤稔葡萄的增產(chǎn)作用有限。本試驗條件下，氯吡脲用量差異對葡萄果粒縱橫徑、百粒重和穗質(zhì)量的顯著影響僅在肥料充足方式下有較為直觀的反映，且50 mg·kg-1處理的縱橫徑和百粒重與20 mg·kg-1處理并無顯著差異，這表明盲目增加氯吡脲用量對果粒增大的效果是有限的，從節(jié)肥節(jié)藥省工的角度考慮，也不具備經(jīng)濟效益。

高濃度氯吡脲對藤稔葡萄生長和品質(zhì)的負效應(yīng)明顯。一是，本試驗中，隨氯吡脲濃度的增高，穗梗直徑和木栓化水平都呈上升趨勢，50 mg·kg-1氯吡脲處理對穗梗的負效應(yīng)最大。二是，在50 mg·kg-1氯吡脲處理作用下，肥料充足供給時，可滴定酸含量出現(xiàn)顯著升高，糖酸比含量在所有處理中最低；在無肥料供給時，可溶性固形物和總黃酮含量都處于最低水平。上述試驗結(jié)果均表明，高濃度氯吡脲對藤稔葡萄生長和品質(zhì)存在一定的副作用，氯吡脲使用時不可隨意加大藥量。

經(jīng)雷達圖分析，不同施肥方式下氯吡脲對藤稔葡萄生長和品質(zhì)綜合影響的優(yōu)劣排序為A1B3>A1B2>A1B4>A2B4>A2B3>A2B2>A2B1>A1B1。由此可知，并非氯吡脲用量越高綜合效益越好，10～20 mg·kg-1是比較適宜的用量，這與我國氯吡脲在葡萄上的登記用量相符合。

4 結(jié)論

濃度適宜的氯吡脲配合充足的肥料供給不僅對藤稔葡萄膨果作用顯著，還能改善葡萄大小粒和穗梗木栓化現(xiàn)象，果實品質(zhì)也有所提升，且采收期殘留安全。綜合考慮藤稔葡萄生長、產(chǎn)量和品質(zhì)等參數(shù)指標，在肥料充足的條件下，使用10～20 mg·kg-1氯吡脲膨果，處理總體優(yōu)勢最強，且各指標的均衡性最佳，適宜生產(chǎn)應(yīng)用。