鎂肥在釀酒葡萄上的施用效果及經(jīng)濟效益研究

古超峰，張 麗，劉少泉，田 超，王 晶，王 銳，2*

（1．寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2．中國葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術研究院，寧夏 銀川 750021）

賀蘭山東麓光熱充足，干燥少雨，灌溉便捷，對葡萄生長有著得天獨厚的自然條件，2003 年獲“葡萄酒國家地理標志產(chǎn)品”保護區(qū)認證，并被編入《世界葡萄酒地圖》。截至2019 年底，寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄種植面積達4.13 萬hm2，建成酒莊130 余家，葡萄產(chǎn)業(yè)綜合年產(chǎn)值達200 億元，產(chǎn)生了豐厚的經(jīng)濟和社會效益。然而，為在釀酒葡萄的栽培中獲得更大的經(jīng)濟利益，人們普遍采用大量土施化肥或商用有機肥來提高產(chǎn)量，導致土壤氮、磷、鉀等元素大量積累［1-2］。優(yōu)質(zhì)的葡萄不僅需要大量元素，適量的中微量元素對果實的品質(zhì)也是必需的［3-4］。盡管鈣質(zhì)土壤中鎂含量豐富，但葡萄存在隱性鎂缺乏。造成這種隱性饑餓的主要原因是鉀肥的過度使用和速效鈣含量高，高鈣含量對鎂的吸收有拮抗作用，導致漿果中鎂元素減少［5］。適當?shù)拟洝㈡V比例可以提高葡萄的品質(zhì)［6］。因此，土壤養(yǎng)分供應不均衡成為影響釀酒葡萄增質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)的制約性因素［7］。如何通過合理配施中微量元素肥料，提高葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)就顯得尤為重要。

國內(nèi)外研究者關于鎂素營養(yǎng)對葡萄的影響進行了大量研究，研究表明，土壤施鎂肥和葉面噴施鎂肥均會影響釀酒葡萄果實的顏色、風味和品質(zhì)［8-9］。葡萄中花青素的積累與鎂的供應有關，鎂沒有增加其生物合成，而是減少花青素的分解代謝［10］。土施鈣、鎂肥對砂質(zhì)堿性土壤上釀酒葡萄具有促進生長和增產(chǎn)提質(zhì)作用［11］。葉片施用鎂可以提高莖長和木質(zhì)化質(zhì)量，增加根數(shù)，從而為高質(zhì)量的生產(chǎn)奠定了基礎［12］。同時Zlamalova 等［13］的研究表明，在充分供給鎂的土壤上對葡萄進行葉面噴施鎂肥，有助于葡萄果實產(chǎn)量的提高，增產(chǎn)達11.2%。一般來說，養(yǎng)分可以直接施入土壤（固態(tài)或溶于水）或噴灑在葉子上，施肥方式與土壤類型、植株特性等諸多因素有關，不能一概而論。比如元素的有效性，尤其是微量元素，在高碳酸鹽含量的堿性土壤中受到嚴重限制，葉面施肥可以緩解微觀和宏觀的養(yǎng)分缺乏，但由此引起的其他養(yǎng)分分布變化可能會產(chǎn)生顯著的不利影響［14］。因此，合理的增施鎂肥對提升釀酒葡萄品質(zhì)尤為重要。

本文以賀蘭山東麓大面積栽種的釀酒葡萄品種赤霞珠為研究對象，在鎂含量豐富的堿性土壤上設置不同的施肥處理，研究不同施鎂方式和施肥量對該區(qū)域釀酒葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄生產(chǎn)中鎂肥的科學使用提供技術支撐和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗于2019 年4 ～10 月在寧夏賀蘭山東麓

葡萄園——立蘭酒莊（105°58′20″ E，38°16′38″ N）進行。該酒莊地形平緩、水利條件優(yōu)越，屬于溫帶大陸性季風氣候，平均海拔高度1129 m，年平均氣溫8.9℃，晝夜溫差10 ～15℃，年平均降水量190 mm，全年≥10℃積溫可達3000℃以上，年平均日照時數(shù)2860 ～3102 h，無霜期180 d。氣候條件優(yōu)越，適合釀酒葡萄栽培。

1.2 供試材料

供試葡萄為7 年生赤霞珠，南北行向定植，樹形為“廠”字形，株行距0.6 m×3.5 m，種植密度4760 棵/hm2，灌溉方式為滴灌。土壤類型為砂質(zhì)灰鈣土，基本化學性質(zhì)見表1。

表1 土壤基本化學性質(zhì)

1.3 試驗設計

本試驗采用隨機區(qū)組試驗設計，共設11 個處理，每個處理設3 個重復，共33 個小區(qū)，每個小區(qū)面積為21 m2。以常規(guī)施肥為基礎，增施鎂肥（MgSO4·7H2O），鎂含量9.8%，滴施鎂肥在釀酒葡萄果實膨大期（6 月30 日）一次性施入，葉面噴施鎂肥在釀酒葡萄果實膨大期和轉色期分4 次（6 月30 日、7 月15 日、8 月5 日、8 月25 日）進行，將肥料充分溶于噴霧器中，于晴天16：00 后周密均勻地噴施在果實和葉面上，以葉片滴液為限。常規(guī)施肥于5 月上旬開溝一次性施用羊糞有機肥10500 kg/hm2。各處理鎂肥施用見表2。

表2 試驗設計

1.4 樣品采集及測定方法

1.4.1 葡萄葉片光合特性測定

在2019 年8 月17 ～19 日 連 續(xù)3 d 9：30 ～11：30，采用手持葉綠素儀SPAD-502 測定各標記樹同一高度的葉片葉綠素含量（SPAD），采用LI-6400 便攜式光合測量儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr），每個處理選擇3 株，測定同一位置的葉片，每株讀取5 個數(shù)值，取其平均數(shù)。

1.4.2 葡萄果實品質(zhì)測定

葡萄成熟期（2019 年9 月28 日），隨機采集15 串代表性果穗，每個果穗的上、中、下3 個部位隨機采集35 粒果實榨汁，測定葡萄漿果的可溶性固形物、可滴定酸、單寧、總酚和花色苷含量。采用手持糖量計測定可溶性固形物的含量，福林-丹尼斯法測定單寧的含量，福林-肖卡法測定總酚的含量，pH 示差法測定總花色苷的含量，氫氧化鈉滴定法測定可滴定酸含量［15］。

1.4.3 葡萄形態(tài)指標和產(chǎn)量測定

調(diào)查每個小區(qū)的株數(shù)，計算每公頃的株數(shù)。于葡萄采收期（2019 年10 月3 日），對每個小區(qū)標記的葡萄樹果穗進行全部采摘稱重，根據(jù)各小區(qū)釀酒葡萄的單株產(chǎn)量、小區(qū)株數(shù)、每公頃的株數(shù)折算每公頃產(chǎn)量。取測產(chǎn)后葡萄果穗帶回實驗室測定葡萄的形態(tài)指標，隨機選取葡萄漿果100 粒，用電子天平稱量，重復5 次，測定百粒重，隨機選取釀酒葡萄漿果5 粒，用游標卡尺測定果實橫徑和縱徑。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 21.0 處理分析數(shù)據(jù)，顯著水平為0.05（n=5），表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 施鎂對釀酒葡萄光合特性的影響

由表3 可以看出，鎂肥施用后釀酒葡萄葉片SPAD、Pn、Gs 和Tr 均較處理S0F0有一定升高，而Ci 則較S0F0有一定程度的降低。葉面噴施+滴施鎂肥處理中，除Ci 外各項指標均隨鎂用量增加呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，其中處理S3F3葉片SPAD、Pn、Gs 和Tr 值最高，分別較S0F0提高了13.7%、12.7%、20.4%和37.1%，而Ci 較S0F0降低了9.7%；滴施鎂肥處理中，葡萄光合特性的各項指標與葉面噴施+滴施鎂肥變化趨勢一致，但葉面噴施+滴施鎂肥處理較滴施鎂肥處理變化更為顯著，S9F0處理的SPAD、Gs和Tr 均為最高，分別較S0F0提高了12.6%、18.2%和28.6%，而Ci 則隨著滴施鎂量呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，處理S8F0的Ci 最低，較S0F0降低了9.3%。

表3 不同施鎂處理對釀酒葡萄光合特性的影響

2.2 施鎂對釀酒葡萄漿果形態(tài)指標的影響

由表4 可知，增施鎂肥處理漿果橫徑和縱徑較未施鎂肥S0F0處理表現(xiàn)出增加趨勢。葉面噴施+滴施鎂肥處理中，釀酒葡萄漿果橫徑和縱徑隨著鎂肥施用量的增加逐步升高，處理S4F4較未施鎂肥處理S0F0分別提高了14.0%和23.9%，但橫徑S4F4與S2F2、S3F3和S5F5，縱 徑S4F4與S3F3差 異 不 顯 著；滴施鎂肥處理中，葡萄漿果形態(tài)指標和百粒重隨滴施鎂肥量的升高均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，處理S7F0的橫徑、縱徑和百粒重均為最高，較S0F0提高10.5%、21.1%和8.4%。

表4 不同施鎂處理對釀酒葡萄漿果形態(tài)指標的影響

2.3 施鎂對釀酒葡萄漿果品質(zhì)的影響

由表5 可知，增施鎂肥與未施鎂肥釀酒葡萄漿果中可溶性固形物和單寧的含量差異不顯著，葉面噴施+滴施鎂肥處理中，釀酒葡萄漿果中可滴定酸含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，處理S4F4的含量最高，較S0F0提高了13.1%；噴施鎂肥后漿果中總酚含量明顯升高，處理S4F4最高，較S0F0提高了7.1%，較其他處理提高了0.6%～8.5%，說明滴施和葉面噴施鎂肥可以提高葡萄漿果中可滴定酸和總酚的含量；漿果中花色苷含量也隨噴施+滴施鎂肥量的升高而變化，S3F3處理的含量最高，較S0F0提高了16.7%，但處理S3F3與S4F4漿果中花色苷的含量差異不顯著。滴施鎂肥處理中，隨著鎂肥施用量的增大，可滴定酸、總酚、花色苷均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，固酸比則表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。S8F0處理漿果的可滴定酸含量最高，較S0F0提高了14.8%，但與S7F0處理含量差異不顯著；S8F0處理總酚和花色苷含量分別達到16.0 和2.1 mg/g，較S0F0分別提高6.7%和16.7%。固酸比也隨施鎂量的增加表現(xiàn)出先降低后升高趨勢。

表5 不同施鎂處理對釀酒葡萄漿果品質(zhì)的影響

2.4 施鎂對釀酒葡萄產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響

由表6 可知，增施鎂肥處理的葡萄產(chǎn)量均較未施鎂肥S0F0處理有一定提高，其中處理S3F3和S8F0產(chǎn)量提升最為顯著，達到了8483 和8360 kg/hm2。總投入隨鎂肥的增施而提高，處理S1F1～S10F0較S0F0增加了0.7% ～2.6%。總體而言，由于較廉價的鎂肥使增施鎂肥處理總投入與未施鎂處理S0F0差別不大，但噴施鎂肥會明顯提高漿果產(chǎn)量，因此各施鎂處理的經(jīng)濟效益和產(chǎn)投比均較未施鎂處理S0F0顯著提高。其經(jīng)濟效益的大小順序為：S3F3＞S8F0＞S7F0＞S4F4＞S9F0＞S2F2＞S6F0＞S10F0＞S5F5＞S1F1＞S0S0，其中處理S3F3較S0F0提高了13175 元/hm2，提升了36.1%；產(chǎn)投比提高了0.6，提升了20.7%。

表6 不同施鎂處理的經(jīng)濟效益

3 討論

3.1 施鎂對釀酒葡萄光合特性的影響

鎂是葉綠素合成所必需的元素，Mg2+可以誘導類囊體膜形成基粒，提高光合電子傳遞效率，促使植物將更多的光能轉化為化學能［16］。氣孔是植物葉片與外界進行氣體交換的主要通道，控制著CO2的進出和植物葉片的蒸騰作用，進而影響植物的光合速率［17］。馬曉麗等［18］研究發(fā)現(xiàn)，施用鎂肥可以提高葡萄葉片SPAD 和Pn。本試驗研究表明，在常規(guī)施肥的基礎上，所有施鎂處理的SPAD、Pn、Gs 和Tr 均較未施鎂處理升高，而Ci 則降低。但施鎂量過大則會抑制植物的光合速率，其中S5F5和S10F0處 理Pn 分 別 較S3F3和S8F0降 低 了11.7%和7.5%。這與前人的研究結果一致，可能是因為鎂肥的施用影響了氣孔的發(fā)育狀態(tài)，Pn 和Tr 受Gs 的影響，Gs 的提高，促進植物葉片與外界的氣體交換，進而增加了葡萄葉片的Pn 和Tr。

3.2 施鎂對釀酒葡萄漿果形態(tài)指標和產(chǎn)量的影響

Zlamalova 等［13］對葉面噴施鎂、鉀對葡萄果實產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究表明，單獨噴施2.5%鎂肥（MgSO4·7H2O）可使葡萄增產(chǎn)11.2%；王銳等［19］研究發(fā)現(xiàn)，施鎂肥可以提高赤霞珠葡萄的百粒重和產(chǎn)量，本試驗也得到相同的結論。葡萄植株對鎂元素的吸收主要集中在果實膨大期和轉色期，且葡萄果實是鎂的主要累積器官［20］。葡萄產(chǎn)量的提高可能是由于在堿性土壤中鎂雖含量豐富，但高鈣含量對鎂的吸收有拮抗作用［5］，葉面噴施低濃度鎂肥或土施大量鎂肥促進其吸收，進而提高葡萄葉片SPAD 和光能利用率，促進植株干物質(zhì)的積累和轉運，增加了漿果的粒重和產(chǎn)量。本試驗也發(fā)現(xiàn)鎂肥施用量過大會導致植物陽離子營養(yǎng)元素（K+、NH4+、Ga2+、Mg2+等）吸收失衡，進而影響葡萄產(chǎn)量［21］。

3.3 施鎂對釀酒葡萄漿果品質(zhì)的影響

施鎂肥對改善作物外在和內(nèi)在品質(zhì)具有顯著作用，這已在蘋果［22］、香蕉［23］、荔枝［24］、石榴［25］等果樹上得到證實。研究表明，土壤中鎂和鈣的有效性與西歐葡萄的顏色密切相關［26］；不同增施鎂肥方式對葡萄漿果中可溶性固形物和花色素的含量也有影響［27］。本研究發(fā)現(xiàn)，滴施和噴施鎂肥釀酒葡萄漿果中單寧、總酚、花色苷的含量均有提高。這與鎂的供應會減少葡萄花青素的分解代謝、增加果實酚類物質(zhì)的含量有關［10］。葡萄中有機酸含量可影響葡萄酒的口感，我國西北地區(qū)干旱少雨、晝夜溫差大，導致釀酒葡萄漿果中糖分快速積累而有機酸的含量較低。本試驗發(fā)現(xiàn)，鎂肥可以提高葡萄漿果中可滴定酸的含量，但可溶性固形物含量沒有升高。Zlamalova 等［13］研究表明，施鎂可以顯著提高葡萄果實中可滴定酸的含量，但馬曉麗等［27］指出，施鎂對葡萄漿果增糖降酸具有極顯著作用。鎂肥對葡萄果實中可溶性固形物和可滴定酸影響的差異可能是葡萄生長的土壤和氣候條件的不同所引起的。

4 結論

在寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)，滴施和噴施鎂肥均能對釀酒葡萄的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)提高起到促進作用。對釀酒葡萄葉面噴施0.135%+滴施161.8 kg/hm2鎂肥或滴施369.9 kg/hm2鎂肥效果最為顯著。從經(jīng)濟效益上看，葉面噴施0.135%+滴施161.8 kg/hm2鎂肥的經(jīng)濟效益最高，產(chǎn)投比最大，肥料利用率最高，是該土壤條件下最佳的施鎂措施。