施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片生長(zhǎng)及礦質(zhì)元素的影響

馬宗桓，趙津，馬維峰，李文芳，毛娟，陳佰鴻

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

施肥是促進(jìn)果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和提高樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)水平的有效途徑，使樹(shù)體保持良好的營(yíng)養(yǎng)條件，達(dá)到高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的目的。葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育離不開(kāi)氮肥，合理的氮肥施用不僅能促進(jìn)葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，而且能夠保護(hù)土壤環(huán)境[1-2]。楊煥煥等[3]研究表明，增施氮肥可以促進(jìn)葡萄新梢長(zhǎng)度和基部粗度的增加，氮肥施用過(guò)多或過(guò)少對(duì)葡萄植株的生長(zhǎng)都會(huì)造成不良效果。以‘金手指’為材料研究發(fā)現(xiàn)，氮鉀磷肥施用量不同，對(duì)葡萄果實(shí)橫縱徑、葉綠素、糖分的影響不同。隨著施肥量的增加，葡萄的橫縱徑在增長(zhǎng)，葉綠素、糖含量在增加，因此在一定范圍內(nèi)增加施肥量有利于改善葡萄品質(zhì)[4]。在果樹(shù)生產(chǎn)中，氮和鉀比磷有更顯著的作用，且在不同的氮磷鉀水平和氮鉀交互作用下，果實(shí)產(chǎn)量變化更顯著[5-6]。Sarwar等[7]研究發(fā)現(xiàn)，堆肥和氮磷鉀肥組合施用對(duì)辣木（Moringa oleifera）的生物化學(xué)和抗氧化力的提高程度較單獨(dú)施用堆肥和氮磷鉀肥更顯著。而且不合理的施肥導(dǎo)致植株生理活動(dòng)紊亂，影響其正常的生長(zhǎng)發(fā)育[8]，也會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、營(yíng)養(yǎng)元素失衡、土壤pH下降和土壤結(jié)構(gòu)的破壞[9]；氮磷鉀之間的相對(duì)不平衡都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的下降[10]。在生產(chǎn)上也因缺乏施肥理論的指導(dǎo)，盲目施肥降低了肥料利用率，因此，通過(guò)合理的配比施肥改善樹(shù)勢(shì)，提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量非常必要。

在甘肅‘黑比諾’主要分布在騰格里沙漠邊緣的武威、嘉峪關(guān)、張掖等土壤貧瘠地區(qū)[11]，生產(chǎn)中施肥方式主要以開(kāi)溝施肥為主，以氮磷鉀復(fù)合肥最為廣泛。從施肥量來(lái)看，很少做到適時(shí)定量施肥，也缺少其他大量元素及微量元素的補(bǔ)充。因此，常規(guī)施肥中存在土壤營(yíng)養(yǎng)狀況不明確、施肥方式粗放、微量元素補(bǔ)充缺乏等問(wèn)題。盡管近年來(lái)大多數(shù)果園開(kāi)始應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，但還未形成較為成熟的水肥一體化肥料配比方案。為提高水肥利用效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，進(jìn)一步提升該區(qū)釀酒葡萄原料品質(zhì)，本研究基于水肥一體化技術(shù)，初步設(shè)置不同肥料配比，以期篩選出適于該區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于甘肅省武威市林科院基地，以砂質(zhì)土壤為主，土層深厚且透氣性好。年降雨量為191 mm左右，蒸發(fā)量高達(dá)2130.8 mm，年平均氣溫6.9 ℃，無(wú)霜期160 d左右，為溫帶大陸干旱性氣候，年均日照時(shí)數(shù)為2724.8 h，晝夜溫差大。

1.1.2 供試材料

以4年生‘黑比諾’（Pinot Noir）為試材，東西行向，株行距為1.5 m×3 m，樹(shù)體長(zhǎng)勢(shì)基本一致。

供試肥料均由魯西集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，分別為高氮型水溶復(fù)合肥（30∶10∶15），平衡型水溶復(fù)合肥（20∶20∶20），高鉀型水溶復(fù)合肥（15∶10∶30），高磷型水溶復(fù)合肥（15∶25∶10），磷酸二氫鉀（0∶26∶17），磷酸二銨（21∶53∶0），尿素（N 46%），硫酸鉀（K2O 51%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以長(zhǎng)勢(shì)均勻的‘黑比諾’作為試驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置8個(gè)處理，以生產(chǎn)中常用的開(kāi)溝施肥和施肥量作為對(duì)照（CK），具體組合及施入量見(jiàn)表1。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，各重復(fù)隨機(jī)分布。試驗(yàn)進(jìn)行水肥一體化滴灌施肥，滴灌管道與葡萄植株行向平行，鋪設(shè)于靠近根部20 cm處。

表1 各生育期不同處理的施肥量 Table 1 Fertilization amount of different treatments at different growth periods kg/667m2

1.3 樣品的采集

于5月31日起，每隔15 d，每處理各選3株長(zhǎng)勢(shì)一致的葡萄，在新梢基部3～4節(jié)選5片無(wú)染病且生長(zhǎng)狀態(tài)一致的完整葉片，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)選15片葉，用于葉綠素和葉面積的測(cè)量。用同樣的方法另外采集樣品并置于冰盒保存。在實(shí)驗(yàn)室中稱(chēng)取并記錄葉片的鮮重。將樣品置于烘箱中，在105 ℃下殺青15 min，然后在80 ℃下烘干至恒重后稱(chēng)重，后將烘干樣品粉碎成粉末后裝入自封袋中，置于干燥器中貯存，用于葉片干物質(zhì)和礦質(zhì)元素的測(cè)定。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 葉片生長(zhǎng)發(fā)育的測(cè)定

在開(kāi)花初期（6月1日）采用托普YMJ-C葉面積測(cè)定儀測(cè)定其葉面積（A，cm2）、用游標(biāo)卡尺測(cè)量葉片長(zhǎng)度（L，cm）和寬度（W，cm），計(jì)算三者間的擬合線(xiàn)性回歸方程，方程式：A＝6.199046L＋8.943557W–91.7806，此后的各個(gè)時(shí)期測(cè)量葉片長(zhǎng)度和寬度，并利用線(xiàn)性回歸方程計(jì)算得出所測(cè)葉片葉面積，并計(jì)算面積增量。

葉綠素測(cè)定采用乙醇-丙酮混合浸提法。葉片干物質(zhì)含量根據(jù)公式：干物質(zhì)含量（%）＝干質(zhì)量/鮮質(zhì)量×100。

1.4.2 葉片氮磷鉀鎂元素的測(cè)定

樣品處理采用濕式消解法[1-2]，并稍作調(diào)整。稱(chēng)取0.5 g樣品于150 mL三角瓶中，加入5 mL濃H2SO4靜置24 h后置于電熱板加熱（180 ℃），沸騰時(shí)加入 H2O2，此時(shí)三角瓶中冒出大量白煙，繼續(xù)加熱至無(wú)色透明液體且白煙稀少，后用超純水定容至50 mL，靜置2 h，取上層液于4 ℃儲(chǔ)存，用于葉片礦質(zhì)元素的測(cè)定。

采用凱氏定氮法測(cè)定全氮，鉬銻抗吸光光度法測(cè)定葉片磷元素，乙炔-空氣火焰原子吸收分光光度計(jì)法（AAS）測(cè)定鉀、鎂元素[1-2]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法，α＝0.05），利用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合分析。隸屬函數(shù)法計(jì)算公式：隸屬值＝(Xi－Xmin)/(Xmax－Xmin)，式中Xi為測(cè)定值，Xmin為測(cè)定值中最小值，Xmax為測(cè)定值中最大值。綜合分析值為隸屬值的平均值，綜合分析值越大，施肥處理優(yōu)越性越好。

2 結(jié)果分析

2.1 不同施肥配比對(duì)葉面積增加量的影響

在整個(gè)生育期，各處理葉面積增加量呈下降趨勢(shì)。與對(duì)照相比，6月1日各處理葉面積增加量均顯著高于CK，且T4處理增加最為顯著。T5在6月19日葉面積增加量達(dá)到最大值，比CK處理高98.57%。T6處理除7月外葉面積增量顯著高于CK，6月1日達(dá)到最高（25.12 cm2），比CK高出30.9%。T1、T4處理在6月19日之前葉面積的增加量顯著高于CK，6月19日之后葉面積增加量的下降趨勢(shì)明顯。由此可見(jiàn)，在整個(gè)生育期T2、T5、T6處理的葉面積增加量最高（表2）。

表2 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉面積增加量的影響 Table 2 Effects of different fertilization ratios on the leaf area increment of 'Pinot Noir' cm2

2.2 不同施肥配比對(duì)葉片葉綠素含量的影響

表3表明，T2、T3、T5、T6與CK之間葉綠素含量存在顯著差異。T2在6月19日與7月19日之間葉綠素含量顯著高于CK，且T2處理在7月4日葉片葉綠素含量最高，為4.23 mg/g，比同時(shí)期CK高32.2%；T6處理除7月4日外，葉綠素含量顯著高于CK，在7月19日最高（3.61 mg/g），比CK高出4%；T3葉綠素含量在整個(gè)生育期均顯著低于CK；T5僅在7月4日、19日以及8月4日葉綠素含量高于CK，可知T5對(duì)葉片葉綠素含量的積累效果并不理想。

表3 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different fertilization ratios on chlorophyll content of 'Pinot Noir' leaf mg/g

2.3 不同施肥配比對(duì)葉片干物質(zhì)的影響

由表4可知，在7月22日之前，各處理對(duì)葉片干物質(zhì)的影響不大。T2在7月22日葉片干物質(zhì)含量顯著高于CK，在9月23日葉片干物質(zhì)含量達(dá)到最大值，為36.7%，比同時(shí)期CK高10.9%。T6在8月6日至9月23日葉片干物質(zhì)含量顯著高于CK，8月6日葉片干物質(zhì)達(dá)到最大值（39.0%），比CK高5.6個(gè)百分點(diǎn)。T1、T7與CK相比并無(wú)顯著性差異，在7月6日至7月22日之間葉片干物質(zhì)含量低于CK。

表4 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片干物質(zhì)的影響Table 4 Effect of different fertilization ratios on the dry matter of 'Pinot Noir' leaf %

2.4 不同施肥配比對(duì)葉片氮元素的影響

由表5可知，葉片中氮元素含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。T2在6月19日至9月23日與CK間存在顯著性差異，在7月6日達(dá)到最大值，為1.57%，比同期CK高86.9%；T6處理除7月22日外，在6月19日至9月6日葉片氮含量顯著高于CK，在7月6日達(dá)到最大值，為1.50%，比同時(shí)期CK高78.6%。綜上，T2、T6促進(jìn)葉片對(duì)氮素的吸收效果最明顯。

表5 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片全氮的影響 Table 5 Effects of different fertilization ratios on total nitrogen of 'Pinot Noir' leaf %

2.5 不同施肥配比對(duì)葉片磷元素的影響

如表6所示，葉片中磷含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。T2在7月6日至8月6日、9月6日至9月23日之間葉片磷含量顯著高于CK，且在8月6日磷含量最高，為2849 mg/kg，比同時(shí)期CK高56.7%；T6在6月19日至9月6日之間葉片磷含量顯著高于CK，且6月19日磷含量為3408 mg/kg，比同時(shí)期CK高49.7%。其余各處理與CK相比得出施肥效果不理想。

表6 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片磷含量的影響Table 6 Effects of different fertilization ratios on total phosphorus of 'Pinot Noir' leaf mg/kg

2.6 不同施肥配比對(duì)葉片鉀元素的影響

由表7可知，葉片中鉀元素含量總體呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。除7月22日外，T2處理葉片鉀元素含量顯著高于CK，其余各處理與CK相比較施肥效果不明顯。6月19日至7月6日、8月6日至9月6日之間，T2與CK之間存在顯著性差異，且7月6日葉片中鉀元素含量達(dá)到最大值，為14.7 g/kg，比同時(shí)期CK高出30.1%。

表7 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片鉀含量的影響Table 7 Effects of different fertilization ratios on total potassium content of 'Pinot Noir' leaf g/kg

2.7 不同施肥配比對(duì)葉片鎂含量的影響

如表8所示，葉片中鎂元素總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。T2、T6、T7處理與CK間存在顯著性差異。在9月23日所有處理中T2葉片鎂元素達(dá)到最大，為10 252 mg/kg，比CK高出13.1%。T7在7月6日、8月6日葉片鎂元素含量顯著低于CK，7月6日達(dá)到最低（5508 mg/kg），比CK低18.6%；在6月19日、7月22日、9月6日葉片鎂元素顯著高于CK，在9月6日達(dá)到最大（9571 mg/kg），比CK高出14.0%。分析表明T2、T7為最佳施肥處理。

表8 不同施肥配比對(duì)‘黑比諾’葡萄葉片鎂含量的影響Table 8 Effects of different fertilization ratios on the total magnesium content of 'Pinot Noir' leaf mg/kg

2.8 不同施肥配比對(duì)葉片各項(xiàng)指標(biāo)的綜合分析

運(yùn)用隸屬函數(shù)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析（表9），依據(jù)得分進(jìn)行排序依次為T(mén)6＞T2＞T1＞T3＞T7＞T5＞CK＞T4，認(rèn)為T(mén)6、T2和T1為促進(jìn)葉片生長(zhǎng)發(fā)育和葉片養(yǎng)分含量積累的最優(yōu)施肥處理。

表9 不同施肥配比對(duì)葉片生長(zhǎng)發(fā)育和氮、磷、鉀、鎂元素含量的綜合評(píng)價(jià)Table 9 Comprehensive evaluation of leaf growth and nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium content by different fertilization ratio

3 討論

試驗(yàn)中由于處理間氮、磷、鉀的施用配比不同，在葉片生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中表現(xiàn)不同的生理狀態(tài)，分析得出各處理中鉀肥含量高的T2、T5、T6處理對(duì)葉面積的增大有顯著的促進(jìn)作用，且T2、T6處理葉片葉綠素含量顯著高于CK。在葉片的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，葉面積的大小和葉綠素含量在植株對(duì)光能的截獲和利用有直接影響[12-13]。李春輝[14]在施肥對(duì)‘藤稔’葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究中發(fā)現(xiàn)，適宜的氮磷鉀肥利于葡萄葉面積和葉綠素的積累，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累。葡萄是喜鉀植物，施用鉀肥對(duì)葡萄葉片葉綠素含量的積累和葉面積的增大有促進(jìn)作用，并且當(dāng)施肥量為150 kg/hm2時(shí)，葡萄葉片中葉綠素含量和葉片干物質(zhì)的積累明顯隨著施鉀比重的增加而增加[15-16]。本試驗(yàn)中，T2、T6鉀肥占比高的處理也表現(xiàn)出葉面積增量、葉綠素和葉片干物質(zhì)含量顯著高于CK，其原因可能是鉀可以促進(jìn)葉綠素的合成，增加葉片葉綠素，促進(jìn)光合作用和同化物的生成，增強(qiáng)光合產(chǎn)物的積累[17]。

果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育在一定程度上可以通過(guò)葉片中營(yíng)養(yǎng)元素的含量來(lái)評(píng)價(jià)[18]。試驗(yàn)得出葉片中氮磷鉀含量在8月開(kāi)始下降，各處理葉片中氮磷鉀的下降程度并不一致，其中T2、T6處理下降程度較小，能夠維持葉片中氮磷鉀含量處于較高水平。有研究表明，葡萄葉片中的磷與光合效率密切相關(guān)，在光合作用中對(duì)各種酶促反應(yīng)和能量的傳遞有重要影響[19]。也有研究發(fā)現(xiàn)，葉片中的鉀可以通過(guò)氣孔導(dǎo)度和RUBP羧化酶影響光合速率[20]，也能明顯提高葉片中葉綠素含量，促進(jìn)光合作用[21]。因此，T2、T6處理葉片養(yǎng)分在適宜范圍內(nèi)的高水平狀態(tài)能夠提高和維持葉片的生理功能，促進(jìn)葉綠素、葉面積和葉片干物質(zhì)的增長(zhǎng)。郭蕾萍[22]和裴帥[23]研究發(fā)現(xiàn)，葡萄坐果后葉片和枝條中的氮磷元素開(kāi)始向果實(shí)運(yùn)輸；從轉(zhuǎn)色開(kāi)始，葉片和一年生枝條中鉀元素向果實(shí)中轉(zhuǎn)移，葉片中氮磷鉀含量下降。但葉片中各元素的含量在適宜范圍內(nèi)才能維持葉片正常的生理功能[24]。因此，為了維持葉片中適宜的氮磷鉀濃度，保證有足夠的礦質(zhì)元素供給果實(shí)，才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。本試驗(yàn)中，T2、T6處理在葉片輸送養(yǎng)分后能夠維持葉片適宜礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)范圍內(nèi)的高水平狀態(tài)，保持葉片正常的生理功能，既能改善果實(shí)品質(zhì)，又能保持樹(shù)體健壯。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，T2、T6處理鎂元素含量顯著高于CK，且隨葉片的生長(zhǎng)發(fā)育先上升后下降。毋永龍等[25]在‘紅地球’上的試驗(yàn)也得出葉片中鎂元素呈現(xiàn)上升后略有下降的趨勢(shì)，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。鎂元素在生育期上升與葉片中葉綠素和干物質(zhì)的積累有關(guān)[26]。葡萄對(duì)鎂元素的需求量較大[24]，但高水平的鉀肥不利于葉片對(duì)鎂元素的吸收。當(dāng)鉀肥過(guò)量時(shí)，鉀元素對(duì)鎂元素表現(xiàn)出拮抗作用[27]，本試驗(yàn)中T3、T4、T5處理葉片中鎂含量與CK相比不存在顯著性差異，試驗(yàn)結(jié)果符合上述結(jié)論。試驗(yàn)中T2、T6處理利于葡萄葉片鎂元素含量的積累，極有可能是鉀肥適量時(shí)對(duì)鎂元素的拮抗作用減小，也可能是適量鉀肥利于葉片葉綠素的積累，進(jìn)而促進(jìn)植株對(duì)鎂元素的積累[28]。鎂元素是葉綠素的重要組成部分，且處于葉綠素的中心位置來(lái)捕獲光能[29]，所以鎂含量在適宜范圍內(nèi)的水平高低與葉綠素含量和光合產(chǎn)物的積累密切相關(guān)，與本試驗(yàn)結(jié)果T2、T6處理鎂元素顯著高于CK且利于葉片對(duì)葉綠素和干物質(zhì)積累相符合。因此，通過(guò)合理配施氮磷鉀肥增強(qiáng)‘黑比諾’葉片的光合作用，促進(jìn)葉片干物質(zhì)和葉片養(yǎng)分的積累，進(jìn)而平衡樹(shù)勢(shì)，提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量，對(duì)釀酒葡萄的生產(chǎn)有重要意義。

4 結(jié)論

在滴灌條件下，T2和T6能夠促進(jìn)葉面積的增長(zhǎng)，葉綠素、葉片干物質(zhì)和氮磷鉀鎂元素含量的積累，隸屬函數(shù)綜合分析得出T6處理為最優(yōu)施肥處理，T2次之。