肽肥與鎂配施對森田尼無核葡萄品質和產量的影響

肖樂樂,李志強,冶 軍,蒲 敏,阮向陽,劉懷金

(1.石河子農業科學研究院,新疆石河子 832000;2.石河子大學農學院,新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】葡萄為多年生果樹,2019年新疆葡萄種植面積達到14.1×104hm2[1]。森田尼無核又名無核白雞心,是新疆的主栽品種之一,果實味道清甜爽口,粒大飽滿,可鮮食或制干,其色澤碧綠、制干特性好[2-3]。 鎂是植物必需的營養元素之一,是葉綠體的中心原子,植物葉片中的鎂參與了葉綠素的合成,影響著光合作用及光合產物的運輸[4]。從萌芽到收獲期間葡萄生長量較大,對于鎂的需求量也大[5],葉面噴施合理補充鎂有利于促進葡萄樹體的生長和光合,增加光合產物,提高葡萄品質和產量[6]。多肽是一種新型肥料,是將蛋白質經處理后,形成的長度不等、包含3-99個肽鍵相連的肽片段[7]。多肽肥料通常是將農畜副產品或廢棄物進行加工處理后制成,一般以富含蛋白質的菜籽餅粕、禽類羽毛、動物毛發角質等為主要原料[8]。多肽肥料中含有大量的小分子肽鏈、鉀、鈣等物質,能夠為植物提供豐富的養分[9]。將植物的必需營養元素鎂與多肽配施,研究其在葡萄上的施用效果,對提高葡萄產量和品質的葉面肥研發有重要意義。【前人研究進展】鎂能夠提高葉片葉綠素含量,鎂肥土施配合葉面噴施能夠促進釀酒葡萄的光合作用,葉面噴施適宜濃度的鎂能增大葉片光合電子傳遞速率,增強葉片耗散過剩光能的能力,保護光合系統[10]。多肽較蛋白質分子量更小,更容易被植物吸收利用,通過葉面噴施多肽能促進番荔枝幼苗干物質的增長[11],增強植物的光合作用[12]。葉面噴施或根部灌溉多肽能夠提高肥料的利用率[13],促進植物對于N、P、K、Ca元素的吸收[14-15]。多肽還具有促進植物生長,提高植物抗逆性,改善作物果實品質的作用[16-19]。葉面噴施適宜濃度多肽,能提高蔬菜的株高和莖粗[20],改善荔枝的營養品質,并具有一定的增產效果[21]。多肽1 000倍液處理能改善巨峰葡萄果實營養品質,提高葡萄產量[22]。氨基酸葉面肥具有促進植物增產優質的效果,葉面噴施氨基酸肥料能夠增強紅地球葡萄的光合能力,提升果實品質[23]。【本研究切入點】增施鎂對于葡萄的光合和生長具有促進作用。但需分析多肽與鎂配合施用較單獨施用是否存在疊加效應。【擬解決的關鍵問題】采用葉面噴施的方式為葡萄補充養分,研究多肽單獨施用和與鎂配施對于葡萄光合作用、品質和產量的影響,篩選能夠提高葡萄品質和產量的葉面肥。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021年6～9月在新疆第八師石河子142團十四連進行。供試葡萄品種為森田尼無核,2010年定植,南北行向種植,樹形為“廠”字型,株行距0.8 m×3.5 m,灌溉方式為滴灌。森田尼無核為中早熟品種,由萌芽到成熟需要140～150 d,成熟果實為黃綠色,果皮具有一定的韌性,不易裂果,耐壓性強,可鮮食或制干[24-25]。

肽肥為豬血經酶解后加工制成,肽含量≥70%,維恩生物科技有限公司生產;氨基酸肥料的氨基酸含量≥45.1%,山東鑫益嘉化工科技有限公司生產。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

選取長勢均勻一致的葡萄樹,除試驗處理外,基肥、追肥及水分供應均保持一致。于葡萄坐果期至果實膨大期進行3次葉面施肥(2021年6月7日、6月15日、6月22日)。試驗共設置6個處理:清水(CK)、肽肥(P)、硫酸鎂(Mg)、肽肥+硫酸鎂(P+Mg)、氨基酸肥料(AA)、氨基酸+硫酸鎂(AA+Mg),每個處理重復3次,列出處理噴施濃度。將肥料充分溶于噴霧器后于17:00后葉面噴施,以葉面滴液為限,且噴施后的4～7 h內無降雨。表1

表1 處理濃度

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 葉綠素含量

采用乙醇浸提法測定葉片中葉綠素含量[26],在第3次葉面施肥處理后的第10 d進行采樣,每個處理采集成熟葉片15片,將葉片清洗后擦凈水分,去除中脈后剪成細絲,稱取0.200 0 g新鮮葉片,于25 mL 99%的乙醇溶液中避光浸提24～36 h,至植物樣品變為白色。將浸提液于459、649、665 nm下測定其吸光度,計算各樣品葉綠素含量。

1.2.2.2 光合參數

第3次葉面施肥處理后的第10 d測定光合參數,選擇完全成熟的葡萄葉片,用Li-6400式光合儀測定葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等光合參數。選用紅藍光源葉室,光照強度設為1 500 μmol/(m2·s),溫度設定25℃,每個處理重復測定15次。

1.2.2.3 新梢養分含量

于第3次葉面施肥處理后的第10 d采集葡萄的新梢,每個處理采集30枝,將新梢的枝條和葉片清洗干凈后擦去多余水分,于105℃殺青,75℃烘干。將烘干后的樣品粉碎,用于各養分物質的測定。

采用H2SO4-H2O2消煮,奈氏比色法測定全氮含量,釩鉬黃比色法測定全磷含量,火焰光度計法測定全鉀含量。采用1 mol/L HCl浸提法測定全鎂含量。

1.2.2.4 葡萄產量

測定各處理葡萄的單株穗數,根據株行距、平均單株穗數和單穗重計算各處理的產量。

1.2.2.5 葡萄果實品質

于葡萄成熟期采樣,每個處理選取15穗,采樣時連果柄一同取下,防止果實破裂造成水分流失。將樣品帶回實驗室稱量單粒重、單穗重,用數顯試游標卡尺測定果實橫、縱徑,每穗選取上、中、下部各5粒葡萄,用于品質指標的測定。可溶性固形物采用數顯式手持折光儀測定(ATAGO PAL-1),蒽酮比色法測定可溶性糖含量[27],堿式滴定法測定可滴定酸含量,2,6-二氯酚靛酚滴定法測定VC的含量[28]。

1.3 數據處理

試驗數據處理及制圖采用Excel 2010軟件進行,采用SPSS25.0進行主成分分析、方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對葡萄葉片葉綠素含量的影響

研究表明,葉片中的葉綠素含量影響著光合作用的進行。P、Mg、P+Mg、AA、AA+Mg處理葡萄葉片的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b的含量與CK相比均顯著增加。P+Mg處理葉綠素a、b含量分別為2.00、0.72 mg/g,比CK分別增高了38.60%、47.93%。AA+Mg處理葡萄葉片的葉綠素a、葉綠素b含量分別比CK增加54.6%、79.3%,但是AA+Mg處理葉綠素a含量較Mg處理和AA處理分別降低了4.04%和5.47%,葉綠素b較Mg處理和AA處理分別增加了3.97%和8.53%。不同處理葉綠素a含量表現為P>AA>Mg>P+Mg>AA+Mg>CK,不同處理葉綠素b含量表現為P>AA+Mg>Mg>AA>P+Mg>CK。圖1

注:葉片葉綠素含量于第3次葉面施肥處理后的第10 d測定

2.2 不同處理對葡萄葉片光合參數的影響

研究表明,試驗各處理葉片凈光合速率表現為P+Mg>AA>P>AA+Mg>Mg>CK,各處理對葡萄的光合作用均有促進效果。P、Mg、P+Mg、AA、AA+Mg處理葡萄葉片凈光合速率分別比CK增加23.86%、15.57%、39.84%、33.06%、23.66%,其中P+Mg、AA處理凈光合速率顯著高于CK。P+Mg處理的凈光合速率比Mg和P處理分別增加了12.90%、21.0%,AA+Mg處理凈光合速率較Mg處理增加了6.70%,較AA處理減小了7.07%。P、Mg、P+Mg、AA、AA+Mg處理葡萄葉片氣孔導度和蒸騰速率均高于CK,其中P+Mg處理的氣孔導度顯著高于CK,P處理的蒸騰速率與CK有顯著差異。各處理氣孔導度變化趨勢與蒸騰速率基本一致;氣孔導度升高,增強了葉片與環境的水分交換,提高了蒸騰速率。圖2

注:葉片光合參數于第3次葉面施肥處理后的第10 d測定

2.3 不同處理對葡萄新梢養分含量的影響

研究表明,葡萄的礦質養分含量會影響果樹的生長、果實品質和產量。Mg處理葡萄新梢枝中的養分物質含量與CK沒有顯著差異,但葉片中的磷和鉀含量分別降低了16.15%、9.37%,鎂含量增高了21.45%。P和P+Mg處理葡萄新梢枝、葉中的氮含量較CK均顯著增高,其中P+Mg處理新梢枝、葉中的氮含量較Mg處理分別增加了13.06%、5.22%,枝中的磷含量增加了19.38%。AA處理葡萄新梢枝、葉中的氮含量分別比CK增高了13.02%、15.91%,而AA+Mg處理后新梢中的氮含量與CK沒有顯著差異。

Mg、P+Mg、AA+Mg處理的新梢葉片中鎂含量分別比CK增高了21.45%、19.01%、21.46%,這3個處理的葡萄葉片中鉀含量均顯著降低。單獨施用P和AA處理時新梢葉片中鎂的含量分別比CK增高了6.21%和2.78%,葉片中鉀的含量沒有明顯的變化。表2

表2 不同處理下葡萄新梢養分含量變化

2.4 不同處理對葡萄產量構成因素的影響

研究表明,單獨施用Mg處理后葡萄橫莖較CK增大了9.89%,縱徑減小了5.43%,果實單粒重、單穗重和產量均與CK沒有顯著差異。P+Mg處理葡萄縱徑、單粒重和單穗重顯著高于Mg處理,其產量較Mg處理增加了3.2%,但差異不顯著。所有處理中P+Mg的增產效果最顯著,較CK增加了17.93%。

AA+Mg處理單粒重較Mg處理和AA處理分別增大了12.98%和5.73%,但其單穗重的增加并不顯著;AA+Mg處理增大了單果的大小,但果穗偏小,單穗重并沒有顯著增加,AA+Mg處理的產量與單獨施Mg和AA處理間沒有顯著差異。表3

表3 不同處理下葡萄產量構成因素變化

2.5 不同處理對葡萄品質的影響

研究表明,與CK相比,各處理葡萄的可溶性固形物、可溶性糖和VC含量均增加。P和P+Mg處理對于葡萄品質的提升效果最為顯著,其中可溶性固形物、可溶性糖、VC含量與CK相比顯著增加,同時影響葡萄口感的可滴定酸含量也明顯降低。P+Mg處理葡萄可溶性固形物、可溶性糖、VC含量較單施鎂的Mg處理分別增加了5.33%、15.03%和20.43%,P+Mg處理較Mg處理顯著提高了葡萄品質,與P處理沒有顯著差異。

AA處理與CK相比顯著增加葡萄可溶性固形物、可溶性糖、VC的含量,但可滴定酸含量與CK無顯著差異。AA+Mg處理的葡萄VC、可滴定酸含量分別比CK增加了20.46%、5.93%,但是可溶性固形物和可溶性糖含量較AA處理顯著降低。表4

表4 不同處理下葡萄的果實品質

2.6 不同處理葡萄光合參數、品質和產量主成分綜合得分

研究表明,選取特征值>1的3個主成分,其貢獻率分別為63.88%、14.71%、12.40%,累計貢獻率為91.00%。分別計算各主成分得分后,根據F=0.638 8×F1+0.147 1×F2+0.124 0×F3計算綜合得分。

各處理的綜合得分均高于CK,表現為P+Mg>P>AA>AA+Mg>Mg>CK。其中,P+Mg處理的綜合得分最高,P+Mg處理促進了葡萄光合作用,提高了葡萄品質和產量。AA處理的綜合得分大于氨基酸與鎂配施的AA+Mg處理,氨基酸肥料更適合單獨噴施。單獨施用Mg后主成分分析綜合得分大于CK,通過葉面噴施的方式補充鎂對于葡萄的光合和品質具有促進作用。表5

表5 不同處理下葡萄光合參數、品質和產量的主成分

3 討 論

3.1研究中,單獨施用鎂處理后新梢葉片中的鎂含量顯著增高,同時葡萄葉片的葉綠素含量、果實中可溶性固形物和可溶性糖含量也明顯升高。古超峰等[29]在釀酒葡萄上噴施不同濃度硫酸鎂的研究表明,0.27%的硫酸鎂能夠增高釀酒葡萄葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量,增強光合作用,與研究結果相似。

3.2葉面噴施多肽、多肽與鎂配施葡萄新梢中的氮含量升高。氮是植物葉片中多種物質的組成成分,葡萄葉片氮含量升高能夠促進葉面積增加、延緩葉片衰老;在葡萄的果實膨大期施氮能夠提高葉片中氮、磷以及其他礦質養分的含量[30],同時對葡萄果實品質的提升也具有促進作用[31]。研究發現,多肽、多肽與鎂配施處理葡萄果實中可溶性固形物、可溶性糖和VC的含量顯著增高,可滴定酸含量降低,葡萄果實品質提升。杜邦等[14]在芒果上施用不同濃度的多肽肥,結果表明施用多肽500倍液能提高芒果中抗壞血酸和總糖的含量,降低可滴定酸的含量,與研究的結果相似。多肽單施或與鎂配施通過提高葡萄的部分礦質養分含量,起到促進葡萄果實品質提升的作用。

3.3多肽、多肽與鎂配施對葡萄果實品質具有相同的提升效果,但多肽與鎂配施后葡萄產量較CK顯著升高,且高于多肽、鎂單獨施用時產量。可能是由于多肽與鎂配施在提高新梢中氮含量的同時,鎂含量較單施多肽升高了12.06%,凈光合速率較CK增高了39.84%,光合作用增強,光合產物積累量增大,產量增高。而單獨施用多肽、鎂后葉片的凈光合速率增高,但并未達到顯著水平。

3.4氨基酸能夠為植物提供有機養分[32-33]。通過單獨施用氨基酸的研究發現,氨基酸能夠明顯提高新梢中的氮含量、葉片葉綠素含量,同時也增大了葉片凈光合速率。氨基酸處理還促進了葡萄果實中可溶性固形物、可溶性糖和VC含量顯著升高,提升了果實的營養品質,與李磊[34]、謝荔等[35]的研究結果一致。氨基酸與鎂配施后新梢葉片鎂含量和果實單粒重增高,但果實中可溶性固形物和可溶性糖含量較單施氨基酸降低了5.06%、26.81%。可能是由于氨基酸與鎂配施后新梢葉片中的氮、磷和鉀含量較單獨施用氨基酸分別下降了16.04%、11.77%和6.93%,礦質養分吸收和凈光合速率的降低,可能導致葡萄果實中糖分的合成受到影響。

4 結 論

4.1多肽單施或與鎂配施都能夠提高葡萄新梢枝葉中的氮含量、果實中糖分和VC的含量,降低可滴定酸含量,改善葡萄果實品質。氨基酸提高了葡萄的凈光合速率和新梢中的氮含量,促進了果實中可溶性糖和VC的積累。將氨基酸與鎂配施后,對葡萄果實的糖分積累和產量提高均沒有明顯的促進作用。

4.2多肽與鎂配施對葡萄的綜合作用效果最好。多肽與鎂配施處理在優化葡萄品質的同時,新梢葉片鎂含量和凈光合速率較單施多肽分別增高了12.06%和12.90%,產量較對照增高了17.93%,達到了顯著水平,為所有處理中的最高產量。