葉面噴施氨基酸鈣對(duì)鹽堿地‘北璽’葡萄光合作用和果實(shí)品質(zhì)的影響*

李 萍，單守明，李映龍，劉成敏，平吉成

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021）

鹽堿地由于高鹽、高pH 值、土壤板結(jié)、肥力低下等問題，影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用，抑制其生長(zhǎng)發(fā)育和光合作用等生理過程，致使產(chǎn)量與品質(zhì)下降[1-4]。通過土壤增施有機(jī)肥、使用土壤改良劑、合理的綜合灌溉等農(nóng)藝措施可有效地改善土壤環(huán)境，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量或品質(zhì)[2-5]。鈣元素在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要的作用，參與植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、緩解鹽脅迫等過程[6-9]。土壤增施鈣肥或葉面噴施鈣肥，可有效促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量與品質(zhì)的形成[1-5]。寧夏乃至西北地區(qū)釀酒葡萄園部分土壤鹽堿化嚴(yán)重，抑制了葡萄的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育、降低了產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)，且冬季植株也易遭受凍害[3,5]。為此，研究葉面噴施氨基酸鈣對(duì)鹽堿地條件下葡萄光合作用與果實(shí)品質(zhì)的影響，對(duì)闡明外源鈣對(duì)葡萄鹽堿地栽培具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在寧夏銀川市“寧夏現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)工程技術(shù)研究中心”的釀酒葡萄示范園進(jìn)行，土壤為淡灰鈣土，土壤pH 值8.4，平均全鹽含量3.5 g/kg，堿解氮含量7.65 mg/kg，有效磷含量12.11 mg/kg，速效鉀含量95.32 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量3.95 g/kg，堿化度57.3%。

選用生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的5 年生‘北璽’（Vitis vinifera×Vitis amurensisL.cv.Beixi）釀酒葡萄為試材，行株距為3.0 m×0.75 m，常規(guī)管理，“廠”字架形，葉幕高度1.5 m。在2020 年葡萄謝花后10 d（6 月7 日）開始，各處理葡萄全株葉面均勻噴施15 kg 的Ca 含量分別為20 mg/L（T1）、40 mg/L（T2）、60 mg/L（T3）的氨基酸鈣（氨基酸≥100 g/L，Ca≥30 g/L），對(duì)照（CK）噴施等量的蒸餾水，每隔30 d 噴施1 次，共噴施3 次。每個(gè)處理的面積為333.3 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3 次。

1.2 測(cè)定方法

自首次處理后，每隔25 d，于10：00 采用GFS-3000 便攜式光合儀測(cè)定葡萄枝蔓中部成熟葉片（自基部起第7 片葉）的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs），開放式氣路，光照強(qiáng)度為1 200 μmol·m-1·s-1；同時(shí)采樣，用于測(cè)定葉片相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量和比葉重等，共測(cè)定4 次。在9 月下旬葡萄成熟時(shí)采樣，測(cè)定各處理果實(shí)的總糖、可滴定酸、花色苷、單寧和總酚含量[10-11]。

采用分光光度計(jì)法測(cè)定各處理葉片的葉綠素含量、1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）活性和1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶活化酶（RCA）的活性[11-12]；利用凱氏定氮儀測(cè)定葉片中全氮含量；利用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定葉片中全鈣含量[13]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2003、DPS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸鈣對(duì)葉片全鈣和全氮含量的影響

從圖1 可以看出，各處理葉片中全鈣含量在處理后0～100 d 時(shí)持續(xù)升高，100 d 內(nèi)升高了1.7～2.3倍。處理后25～100 d，T1 處理葉片中全鈣含量比CK 提高了15.7%～19.9%，差異顯著；T2 和T3 處理的全鈣含量分別比CK 提高了25.0%～31.1%和30.6%～38.3%，差異均極顯著。處理后0～100 d，CK 葉片中全氮含量持續(xù)下降，100 d 內(nèi)下降了31.9%。氨基酸鈣處理后0～75 d，葉片中全氮含量升高了14.6%～24.2%。T1 處理葉片中全氮含量在50～100 d 時(shí)比CK 提高了27.3%～40.5%，差異極顯著。在處理后25～100 d，T2 和T3 處理葉片中全氮含量分別比CK 提高了25.8%～48.7%和28.6%～56.3%，差異均極顯著。

圖1 氨基酸鈣對(duì)葉片全鈣和全氮含量的影響

2.2 氨基酸鈣對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響

由圖2 可知，各處理葉片的相對(duì)電導(dǎo)率在0～50 d 下降了29.3%～55.2%，之后開始升高，第100 d 比第50 d 提高了79.3%～107.1%。氨基酸鈣處理降低了葡萄葉片的相對(duì)電導(dǎo)率，在處理后50～75 d，T1 處理的相對(duì)電導(dǎo)率比CK 降低了15.8%～17.5%，差異顯著。在處理后25～100 d，T2 和T3 處理的相對(duì)電導(dǎo)率分別比 CK 降低了 24.1%～36.6%和16.9%～20.9%，差異分別達(dá)到極顯著和顯著水平。在整個(gè)處理過程中，各處理葉片的丙二醛含量100 d內(nèi)升高了2.7～3.4 倍。氨基酸鈣處理降低了葉片的丙二醛含量，在25～100 d，T1 處理的丙二醛含量比CK 降低了15.2%～16.5%，差異顯著；T2 和T3處理的丙二醛含量分別比CK 降低了23.0%～36.2%和20.2%～23.3%，差異均極顯著。

圖2 氨基酸鈣對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響

2.3 氨基酸鈣對(duì)葉片比葉重和葉綠素含量的影響

由圖3 可知，各處理葉片的比葉重在0～75 d 升高了22.7%～44.1%，之后略有下降。T2 處理的比葉重在25～100 d 時(shí)比CK 提高了15.1%～21.4%，差異顯著。T3 處理的比葉重在50～75 d 時(shí)比CK 提高了15.1%～15.3%，差異顯著。整個(gè)處理過程中，T1處理的比葉重與CK 差異不顯著。各處理葉片的葉綠素含量在0～50 d 提高了13.0%～37.9%，之后開始緩慢下降。在25～100 d，T2 處理的葉綠素含量比CK 提高了19.5%～32.5%，差異顯著或極顯著。在50～75 d，T1 和T3 處理的葉綠素含量分別比CK 提高了14.4%～20.7%和19.2%～22.8%，差異均顯著。

圖3 氨基酸鈣對(duì)葉片比葉重和葉綠素含量的影響

2.4 氨基酸鈣對(duì)葉片光合作用的影響

由圖4 可知，各處理葉片的Pn、Gs 在處理后0～50 d 分別升高了25.6%～58.8%和40.3%～88.1%，之后開始下降，第100 d 比第50 d 分別降低了56.9%～59.7%和49.7%～56.7%。氨基酸鈣處理提高了葉片的Pn 和Gs，在處理后50～75 d，T1 處理葉片的Pn 和Gs 分別比CK 提高了15.7%～15.8%和18.4%～19.0%，差異顯著。在處理后25～75 d，T2和T3 處理葉片的Pn 分別比CK 提高了21.7%～29.4%和14.1%～20.6%，差異均顯著；T2 和T3 處理葉片的Gs 分別比CK 提高了25.2%～38.6%和15.9%～27.9%，差異分別達(dá)到極顯著和顯著水平。

圖4 氨基酸鈣對(duì)葉片Pn 和Gs 的影響

2.5 氨基酸鈣對(duì)葉片光合作用關(guān)鍵酶活性的影響

由圖5 可知，自處理后0～25 d，各處理葉片的Rubisco 活性升高了1.5～2.0 倍，之后開始下降，第100 d 的Rubisco 活性比第25 d 下降了43.3%～49.2%。在處理后25～100 d，T2 和T3 處理葉片的Rubisco 活性分別比CK 提高了35.6%～51.9%和18.6%～36.7%，差異分別達(dá)到顯著和極顯著水平。在處理后50～100 d，T1 處理的Rubisco 活性比CK提高了14.1%～15.7%，差異顯著。

從圖5 可以看出，各處理葉片的RCA 活性在處理后0～75 d 升高了88.5%～167.3%，之后開始下降，25 d 內(nèi)RCA 活性下降了31.2%～39.1%。在處理后25～100 d，T2 處理葉片的RCA 活性比CK 提高了27.9%～64.2%，差異極顯著；T3 處理葉片的RCA 活性比CK 提高了17.8%～39.6%，差異達(dá)到顯著或極顯著水平。在處理后25～50 d，T1 處理葉片的RCA 活性比CK 提高了29.2%～38.1%，差異極顯著。

圖5 氨基酸鈣對(duì)葉片Rubisco 和RCA 活性的影響

2.6 氨基酸鈣對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

氨基酸鈣處理影響了采收期‘北璽’葡萄果實(shí)品質(zhì)（表1）。在所有處理中，以T2 處理果實(shí)的平均單果重及總糖、花色苷、單寧、總酚含量最高，以T3 處理果實(shí)中可滴定酸含量最低。T2 處理果實(shí)的平均單果重和花色苷含量分別比CK 提高了11.8%和18.7%，差異均極顯著；總糖、單寧、總酚含量均顯著高于CK；可滴定酸含量比CK 降低了6.8%，差異顯著。T3 處理果實(shí)中可滴定酸含量比CK 降低了10.6%，差異極顯著；花色苷含量顯著高于CK；其他品質(zhì)指標(biāo)與CK 差異均不顯著。T1 處理各品質(zhì)指標(biāo)與CK 差異均不顯著。

表1 氨基酸鈣對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

鈣是植物體中重要的營(yíng)養(yǎng)元素，參與調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育、抵御生物和非生物脅迫等過程[6-8,14-15]。鈣離子在植物體內(nèi)移動(dòng)性差，缺乏鈣離子，則導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂，氮素含量降低、抗性下降[14-15]。鈣離子可通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞中的離子平衡，提高抗氧化酶系統(tǒng)的活性，穩(wěn)定細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，從而提高抗鹽堿性[16-20]。葉面施肥可有效提高肥料利用率，特別是噴施移動(dòng)性差的營(yíng)養(yǎng)元素[21]。本研究結(jié)果表明，葉面噴施氨基酸鈣顯著提高了葉片中全鈣的含量，使葉片的相對(duì)電導(dǎo)率顯著降低、丙二醛含量顯著下降，這表明，提高葉片中鈣含量可以顯著降低鹽堿脅迫對(duì)‘北璽’葡萄葉片細(xì)胞膜的損傷，穩(wěn)定細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。

氨基酸鈣既是鈣肥又是氨基酸性氮肥，氮元素可提高葉片中葉綠素的含量和光合作用，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[18-22]。鹽堿脅迫影響細(xì)胞的新陳代謝，導(dǎo)致細(xì)胞養(yǎng)分失衡，氮素含量下降[8,20]。本研究結(jié)果表明，氨基酸鈣處理顯著提高了葉片中全氮含量，使葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、光合作用關(guān)鍵酶及凈光合速率顯著升高，葉片和果實(shí)中分配到更多的光合產(chǎn)物，比葉重和果實(shí)中總糖、花色苷、單寧、總酚含量顯著升高，葡萄果實(shí)品質(zhì)顯著提高。因此，對(duì)寧夏乃至西北鹽堿地中的釀酒葡萄園，生長(zhǎng)季噴施適宜濃度（40 mg/L）的氨基酸鈣，可通過提高葉片中全鈣和全氮的含量，降低鹽堿脅迫對(duì)葉片細(xì)胞的損傷，提高細(xì)胞的功能和光合作用關(guān)鍵酶活性來(lái)提高抗性，最終提高了果實(shí)品質(zhì)。