檸檬酸與草酸不同施用濃度對葡萄產量、品質及養分吸收的影響

摘要：【目的】探討檸檬酸、草酸與氮磷鉀肥配施對葡萄產量、果實品質、養分吸收的影響，并篩選出最適低分子質量有機酸與應用濃度，為陽光玫瑰葡萄提質增香專用肥料的研發提供參考。【方法】以施用氮磷鉀肥為對照，設置5%與10%的檸檬酸（LC與HC）、草酸（LO與HO）與氮磷鉀肥配施為處理，測定葡萄單果質量、產量、品質、養分及香氣物質含量等指標。【結果】與對照相比，10%草酸處理葡萄產量顯著升高36.18%，硬度顯著升高11.94%。5%草酸處理下果實可溶性固形物含量與可溶性糖含量均為最高，分別較對照顯著升高18.75%與69.21%；5%檸檬酸、草酸處理果實糖酸比顯著升高，10%檸檬酸、草酸處理果實維生素C含量顯著升高。草酸處理顯著提高了葡萄果實感官肉質風味與綜合評價指標。5%草酸處理較對照顯著降低了葉片中NPK含量，而10%檸檬酸處理果實NPK含量均有所升高，其中P與K含量較對照顯著升高60.42%與24.02%；施用檸檬酸與草酸均增加了葡萄果實香氣物質含量，其中10%檸檬酸處理醛類物質含量最低，為61%。

【結論】草酸與氮磷鉀配施提升了陽光玫瑰葡萄產量與品質，其中以10%草酸效果最佳。

關鍵詞：葡萄；檸檬酸；草酸；果實品質；產量

中圖分類號：S663.1 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）08-1606-09

陽光玫瑰葡萄以日本安云津21 號×白南雜交選育而成，顆粒大，果皮黃綠色，肉質鮮脆多汁，具有玫瑰香味，可溶性固形物含量可達20%以上，具有抗病、豐產、優質及耐儲運等優點，以其濃郁的麝香風味著稱[1-2]，市場前景廣闊[3]。由于果農不科學施肥，造成土壤板結、土壤生態系統惡化，引發樹體營養不良與果實品質的下降，嚴重制約葡萄產業的優質高效發展[4-7]。因此，如何在保證葡萄產量穩定的前提下，通過科學施肥實現葡萄提質增效是目前葡萄生產中亟待解決的問題。

作為光合作用的直接與間接參與者，草酸與檸檬酸可提高葉片葉綠素含量與凈光合速率[8-10]。葉面噴施檸檬酸不僅降低了梨樹落果率有助于梨單果質量與產量的增加，亦可降低草莓植株的致病率與致病程度，從而顯著提高草莓產量[11-12]。另外，檸檬酸等有機酸含量與土壤氮循環相關，可促進土壤呼吸和增加土壤可溶性有機氮含量，同時提高土壤總氮礦化率與固氮率[13]。同時，作為根際分泌物的一種，兩種低分子有機酸均可影響根際微環境與微生物群落以活化土壤中礦質元素，進而促進植物對礦質養分的吸收[14-15]。現已證實，草酸施入土壤可提高刺梨的果實品質與葉片養分含量，而檸檬酸可促進梨養分吸收與果實品質的提升[8，16]。因此，檸檬酸與草酸具有作為果樹水溶肥增效劑的潛力，但兩酸對葡萄養分吸收與果實品質的作用效果尚未清晰。因此，筆者在本研究中以陽光玫瑰葡萄為試驗材料，研究檸檬酸、草酸與氮磷鉀配施對葡萄果實產量、品質、養分吸收以及香氣物質的影響，篩選檸檬酸與草酸作為增效劑在葡萄生產中與氮磷鉀配施的最佳濃度，為葡萄新型肥料的研發及其產業綠色高效發展提供理論與技術支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地基本情況

試驗在河南省新鄉市獲嘉縣亢村鎮凱富葡萄農莊（35°09′28″N，113°42′17″E）進行。該地區屬于黃河流域，年平均降水量為542.15 mm。

1.2 供試材料

供試土壤：表層土壤pH 為8.9，有機質含量（w，后同）0.26%，有效磷（P）含量32.60 mg·kg-1，速效鉀（K）含量113.40 mg· kg-1，氨態氮含量4.30 mg· kg-1，硝態氮含量7.70 mg·kg-1。

供試低分子有機酸：檸檬酸（C6H8O7）與草酸（C2H2O4）的純度≥98.0%（肥料級）。供試作物：5 年生陽光玫瑰葡萄，株行距1.5 m×3.0 m。

1.3 試驗處理

試驗設置不同濃度的檸檬酸、草酸與氮磷鉀肥配施處理共5 個，詳見表1。其中磷鉀肥由尿素、硝酸鉀及磷酸二氫鉀組成，依據葡萄產量設定全年氮（N）144.00 kg · hm- 2，磷（P2O5）68.06 kg · hm- 2，鉀（K2O）147.86 kg·hm-2。按照需肥規律，分別在萌芽期、幼果期、膨大期以及采前20 d 4 個時期施肥。每個時期氮磷鉀水溶肥中純氮磷鉀養分（N-P2O5-K2O）施用量占全年施用量的比例分別為40%-15%-15%、30%-40%-15%、20%-30%-40%、10%-15%-30%。依據每次施肥量，將低分子有機酸與氮磷鉀肥直接混合稱樣溶解后用施肥槍施入樹冠2/3 深度20 cm處。每個處理設置4 個重復小區，每個小區4 株樹，小區之間間隔2 株樹，各小區完全隨機排列。其他栽培與病蟲害等相關田間管理均保持一致。2019 年9 月6 日成熟時，每個處理4 個重復小區，每個小區從陰陽面隨機采摘8 穗果與20 枚葉片，并從果穗上中下部位隨機選取果粒80 粒，用于測定單粒質量、果實縱橫徑等指標。果皮去皮后將果肉部分經液氮處理后存于-80 ℃，用于葡萄香氣物質的測定。葉片經殺青后與果實一起烘干用于葉片與果實氮磷鉀的測定。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 單粒質量、單穗質量與產量測定用精度為0.01 g 的電子天平稱量單粒質量，用普通電子天平稱量單穗質量。產量計算：產量=每小區平均單穗質量×平均單株掛果量×每666.7 m2株數，各指標均為4 次重復。

1.4.2 果實品質指標測定果粒隨機果實硬度采用硬度計（GY-1，浙江托普儀器有限公司，中國）測量，使用手持式數字折光儀（PR-101；ATAGO）測量可溶性固形物含量。可溶性糖含量使用蒽酮法測定[17]，維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚法測定[18]，可滴定酸含量（TA）采用NaOH滴定法測定[19]。果實縱徑和橫徑采用游標卡尺測量，果形指數為縱徑與橫徑的比值。1.4.3 葡萄果實感官評價采用10 分制，組織15 人以上的品鑒小組（每組男女比例為1∶1，年齡分布為24～50 周歲），通過人體視覺、味覺等對各處理葡萄果實進行打分并計算最終得分，打分參照張振文等[20]、劉崇懷等[21]的方法。

1.4.4 葉片與果實NPK 測定采用H2SO4-H2O2消煮[19]，全自動間斷化學分析儀（Clever Chem 380，德國）測定葉片與果實N含量，采用鉬藍比色法測定葉片與果實P 含量，用原子吸收分光光度計（AASZEEnit 700P，Jena，德國）測定葉片與果實K含量。

1.4.5 果實香氣物質的測定儀器與試劑：固相微萃取頭65 μm PDMS/DVB（美國Supleco 公司）；氣相色譜質譜聯用儀7890-5975C GC/MS（美國Agilent公司）；色譜柱DB-225MS（30.00 m×0.25 mm×0.25 μm）。化學試劑均為色譜純。

參照前人的方法[3，7，22]提取葡萄果實中的揮發性物質：取葡萄果肉150 g 制成勻漿后，取50 g 果漿6000 r · min- 1 離心15 min 后過濾，取8 mL 上清液60 ℃條件下水浴15 min，加入NaCl 3 g，加蓋封口。插入萃取頭，105 ℃條件下吸附40 min，950 r ·min-1攪拌。吸附后將萃取頭插入氣相色譜進樣口，250 ℃解吸附萃取頭10 min，同時啟動儀器采集數據。質譜條件：電離方式EI，電離能量70 eV，離子源溫度250 ℃，掃描質量范圍為50～550 amu。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2007 進行數據處理與作圖；用SPSS 17.0 進行單因素方差分析與綜合得分分析，以p＜0.05 作為顯著性的標準。

2 結果與分析

2.1 檸檬酸與草酸處理對葡萄果實單果質量、果形指數、穗質量及產量的影響

檸檬酸與草酸處理下葡萄果形指數、單穗質量及產量，見表2。與對照相比，草酸（LO與HO）處理果形指數無顯著差異，而HC處理則顯著下降。檸檬酸與草酸處理下葡萄單穗質量無顯著差異，其中HO單穗質量最重，顯著重于LO。比較各處理葡萄產量可知，兩種有機酸處理下葡萄產量均有所升高，其中檸檬酸（LC與HC）與LO較對照無顯著差異，而HO較對照顯著升高36.18%。

2.2 檸檬酸與草酸處理對葡萄果實品質的影響

檸檬酸與草酸處理下葡萄的果實品質相關指標如表3。與對照相比，LC 與HC處理的葡萄果實的硬度顯著降低了19.03%與23.87%，而草酸處理則增加了果實硬度，其中HO 較對照顯著升高11.94%。兩種有機酸均較對照提升了果實可溶性固形物與可溶性糖含量，其中LO處理下兩者含量均為最高，分別較對照顯著升高18.75%與69.21%。檸檬酸與草酸處理葡萄果實可滴定酸含量與對照無顯著差異，而同一有機酸的低濃度處理均低于高濃度處理，其中HC 處理果實可滴定酸含量顯著高于LC 處理。檸檬酸與草酸處理均較對照升高了果實的糖酸比，其中LC 與LO 分別較對照顯著升高37.05%與67.37%。與對照相比，高濃度處理顯著升高了果實維生素C 含量，其中HC 與HO 顯著升高34.39%與38.74%，而LC與LO則與對照無顯著差異。檸檬酸與草酸處理下葡萄果實的感官評價列于表4。與對照相比，檸檬酸處理下葡萄外觀品質無顯著差異，HO顯著提高了葡萄果實外觀品質，而LO則顯著降低。對于果實肉質風味而言，檸檬酸處理（LC與HC）較對照無顯著差異，而草酸處理（LO與HO）則較對照顯著升高。與對照相比，草酸處理（LO與HO）顯著增加了葡萄果實品嘗綜合評分，其中LO 與HO 分別較對照增加了21.40%與11.53%，而檸檬酸處理（LC與HC）則與對照無顯著差異。

2.3 檸檬酸與草酸處理對葡萄養分吸收的影響

檸檬酸與草酸處理下葡萄葉片與果實的養分含量如圖1 所示。比較各處理葉片N與P含量可知，檸檬酸處理與對照無顯著差異，其中HC 處理葉片N與P 含量均為最高，而LO 則較對照分別顯著降低15.52%與22.68%。葉片K含量：檸檬酸與草酸均降低了葉片K含量，其中草酸（LO與HO）處理葉片K含量最低，較對照顯著降低30.74%與29.6%。與對照相比，檸檬酸與草酸處理果實N含量均無顯著差異。檸檬酸與草酸處理果實P 含量均顯著高于對照。HC處理果實N、P、K含量均為最高，其中果實P、K含量較對照顯著升高60.42%與24.02%。

2.4 檸檬酸與草酸處理對葡萄香氣物質的影響

如表5 可知，葡萄果實中的香氣物質的種類主要分為醇、醛、酮、烷烴、烯烴、苯衍生物類等香氣物質。檸檬酸與草酸處理下葡萄果實中香氣化合物的種類與相對含量存在差異。不同處理間陽光玫瑰葡萄果肉香氣化合物中，醛類物質在各處理的相對含量在61%～94%，其中LO最高，HC最低。HC處理醇類相對含量最高為36%，而其他處理僅為1%～4%。檸檬酸與草酸的添加，增加了葡萄果肉中的酯類化合物，其中HO相對含量與種類數最高，分別為2%與9。與對照相比，LC增加了葡萄酮類化合物的相對含量與種類數，而降低烷烴類化合物的相對含量與種類數。比較各處理化合物種類發現，檸檬酸與草酸均增加了葡萄果實香氣化合物種類，其中以HC最高，為38 種，其次為HO，數量為37。這表明高濃度檸檬酸與草酸處理增加了葡萄果實中的香氣物質的種類。

2.5 檸檬酸與草酸處理對葡萄果實品質與養分吸收的綜合分析

為了明確檸檬酸與草酸處理對陽光玫瑰葡萄果實品質與養分吸收的影響，本文中將21 個相關指標用SPSS 進行了主成分分析。4 個主成分的特征值均大于1（表6），前3 個主成分的特征值分別為8.37、6.63 與4.68，而貢獻率為39.84%、31.59%及22.30%，4 個主成分累積貢獻率為100%，表明分析結果包含了所測指標的全部信息。

如表7 所示，不同濃度檸檬酸與草酸處理對陽光玫瑰葡萄養分與品質的影響不同，其中草酸綜合得分均為正值，而檸檬酸處理則均為負值。另外，HC處理得分最低，僅為-1.26，排名低于對照。陽光玫瑰葡萄養分與品質的綜合分析表明，草酸處理優于檸檬酸，其中HO優于LO。

3 討論

3.1 檸檬酸與草酸處理對葡萄果實穗質量與產量的影響

檸檬酸與草酸作為植物光合作用的直接或者間接產物，與植物碳代謝密切相關[23-25]。研究發現，外源檸檬酸和草酸可增強植物的非生物脅迫耐受性，提高葉綠素含量與光合效率，進而促進作物生長與產量的提升[26]。本文結果表明，兩者與氮磷鉀肥配施均增加了葡萄產量，其中10%草酸顯著升高。草酸通過顯著提高刺梨坐果率與單果質量，從而顯著促進了刺梨產量的增加，其中以10 g·株- 1 效果最佳[16]。邵微等[8]提出5%檸檬酸、草酸與氮磷鉀配施均可增加梨的單果質量，顯著提高紅寶石梨產量。檸檬酸最佳噴施濃度與果樹的樹種密切相關。0.05%檸檬酸噴施處理下檸檬的單果質量與產量均為最高，瓦倫西亞橙的最適濃度則為0.1%[27]，而400 mg· kg-1檸檬酸噴施可顯著促進臍橙葉片生長與單株樹產量增加[28]。García-Pastor 等[29]發現，葉面噴施草酸可顯著增加石榴產量：草酸處理提高了葉片中Rubisco 活化酶、PSⅡ氧氣釋放復合蛋白等的含量，引發葉片光合速率的升高與果實單果質量的增加。另外，葉面噴施草酸增強了火龍果果實中DPPH 自由基清除力與總抗氧化能力，因而在降低火龍果裂果率的同時促進了產量的增加[30]。

3.2 檸檬酸與草酸處理對葡萄果實品質的影響

檸檬酸與草酸作為構成果實風味與口感的重要有機酸，在果實發育過程中發揮著重要作用[31-33]。筆者在本研究中發現，與對照相比，檸檬酸與草酸處理均增加了葡萄果實可溶性固形物與可溶性糖含量，升高了果實糖酸比，其中以5%檸檬酸與草酸顯著升高。與此結果保持一致，5%檸檬酸、草酸與氮磷鉀配施有利于紅寶石梨果實中的可溶性固形物與可溶性糖含量提高[8]。而花期前后葉面噴施500～1500mg·kg-1檸檬酸亦可顯著增加梨果實可溶性固形物與可溶性糖含量[11]。Mandour 等[12]也發現，2 mg·L-1檸檬酸噴施顯著提高了兩茬草莓果實可溶性固形物含量。另外，El-Al 等[34]在研究檸檬酸在葉面噴施與土壤改良兩種方式對甜椒的作用效果時發現，葉面噴施與土施均能提高甜椒中可溶性固形物含量。葉面噴施草酸提高了草莓果實總糖量與糖酸比，同時降低了可滴定酸含量[35]。另外，分析兩種有機酸對陽光玫瑰葡萄感官評價的影響時，發現草酸處理顯著提升了果實肉質風味與品嘗綜合評分，但對果實外觀品質的影響不一，其中10%草酸顯著提升了外觀感官評價分值，而5%草酸則顯著降低。

陽光玫瑰葡萄屬于玫瑰香型葡萄品種，其生理風味品質的權重高于外觀基本品質，而風味指標以香味權重賦值最高[36-37]。陽光玫瑰葡萄果實香氣化合物主要分為醇類、醛類、酯類、酸類、酮類等，其中醛類為主要芳香物質，作為風味的重要感官評價指標之一，香氣物質成分與含量的不同造就果實風味的不同[3，38]。兩種有機酸均增加了葡萄果實的芳香物質的種類數，其中10%檸檬酸與氮磷鉀配施降低了醛類物質的相對含量。低分子有機酸與果實中揮發性香味物質關系密切，研究發現桃果實儲藏期噴施檸檬酸升高了果實中4 種揮發性果味與甜味物質含量[39]。

3.3 檸檬酸與草酸處理對葡萄養分吸收的影響

檸檬酸與草酸可提高土壤養分元素的溶解度，具有較強的螯合力，易與多種金屬離子形成復合物進而促進植物對養分元素的吸收[14-15，40]。與對照相比，10%檸檬酸處理顯著提高了葡萄果實磷鉀含量，而10%的草酸處理則抑制了樹體對鉀的吸收。而筆者在紅寶石梨上的研究則發現，10%檸檬酸顯著降低了果實鉀含量，而果實磷含量的升高也未達顯著水平[8]。另外，10%草酸顯著降低了葉片與果實鉀含量，與本文研究結果相似[8]。而樊衛國等[16]發現草酸處理下土壤中速效磷含量顯著升高，同時刺梨葉片磷含量亦顯著增加。草酸處理對果樹磷吸收的作用效果不同，是由于低分子有機酸活化根際磷的效率不僅與土壤磷狀態、其他有機酸的存在及磷的吸附等土壤因素相關，也與土壤微生物活性、含水量、pH及絡合態Ca等的可用性密切相關[41]。

4 結論

5%檸檬酸與草酸（5%和10%）均促進了陽光玫瑰葡萄果實品質的提升，以10%草酸與氮磷鉀配施效果最佳，顯著提高了葡萄666.7 m2產量、可溶性固形物以及維生素C含量，顯著促進了葡萄果實感官評價值的提升。雖然10%檸檬酸與氮磷鉀配施顯著提升了果實磷鉀含量，但其對葡萄果實品質與養分吸收的綜合效果較對照差。檸檬酸與草酸處理均增加了葡萄果實香氣物質的種類，10%檸檬酸與氮磷鉀配施降低了葡萄香氣物質中醛類物質的比例。

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