噴施EDTA-Mn對‘馬瑟蘭’葡萄光合特性及品質的影響

顧梅花，解昊郡，蔣鵬，孫權*

（寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

寧夏賀蘭山東麓是我國著名的葡萄酒產區，是優質釀酒葡萄的主產地之一[1]。該產區地理位置優越，氣候適宜，具有通透性好、侵蝕度低的礫質石灰性土壤，灌溉條件良好，光、熱資源豐富，為葡萄生長發育提供了有利基礎[2-3]。然而，該區域大部分位于賀蘭山山前洪積扇，成土母巖以洪積物為主，富含石礫，土壤強堿性，錳含量低且有效性差[4]。同時，栽培中以施用大量營養元素為主，微量礦質營養元素常被忽視，土壤中微量元素較為缺乏，養分不平衡，導致葡萄葉片的光合作用及生長發育受阻，植株生長變弱，進而影響釀酒葡萄的品質和產量[5]。因此，研究該區域微量元素錳對釀酒葡萄產量及品質的影響，有利于改善葡萄品質和風味。

微量元素錳在植物體內主要以金屬離子的形式存在，在葡萄的生理生化中對某些酶或輔酶起關鍵作用[6]，與植物呼吸、光合、硝酸還原作用及物質能量轉換等有密切關系，是促進植物生長和發育所必須的微量元素[7]。葡萄缺錳時幼葉失綠，新梢頂端向下卷曲，葉綠體結構性變差，對光敏感，引起膜脂過氧化，葉片卷曲，嚴重影響了葡萄的正常生長[8]。錳過量又稱為錳毒，可引起葡萄葉片葉綠素的破壞，使葡萄的光合速率和蒸騰速率降低，干物質積累減少，同時會引起氧化反應，從而抑制葡萄生長[9]。葡萄中的酚類物質是影響葡萄酒風味的關鍵因素，但在缺錳情況下，糖類、多酚類化合物的合成會受到抑制，果實品質降低[10-11]。通過葉面噴施錳，可促進缺錳植株生長發育，提高葡萄產量及果實品質[12]。陳黃曌等[13]以釀酒葡萄‘赤霞珠’為試材，發現在轉色期葉施錳肥可以提高果實的可溶性固形物含量和糖酸比，降低可滴定酸含量，并能促進果皮中總酚、縮合單寧和總花色苷的合成。

葉施錳素可改善植物品質的研究已有報道[14-16]，但在釀酒葡萄上的研究較少。本試驗以寧夏賀蘭山東麓‘馬瑟蘭’葡萄為試材，以葉面噴施EDTA-Mn為肥源，在風沙土條件下，探究EDTA-Mn的施用濃度對釀酒葡萄光合特性和產量品質的影響，探索最佳施肥用量，為賀蘭山東麓釀酒葡萄的高品質和高產量生產提供技術支持。

1 試驗材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于寧夏賀蘭山東麓玉泉營釀酒葡萄基地（38°14′21″N，106°01′38″E）。該地區干旱少雨，光熱條件好，日照時數3032 h，日照率67%，年均降水量198 mm，年均氣溫8.8 ℃，日較差平均為13.6 ℃，無霜期160～170 d，病蟲害發生率低[5]。在釀酒葡萄轉色期，晝夜溫差較大，利于葡萄糖分積累，而在釀酒葡萄成熟期，晝夜溫差減小，利于葡萄中香氣提升，促進酚類的合成。

試驗場地土壤類型為風沙土，由于有機質和養分含量較低，天氣干燥，葡萄生長較慢，有利于釀酒葡萄糖分的積累和適中的酸度，該地氣候和土壤特征使其成為中國優質釀酒葡萄產區之一。

1.2 試驗設計

供試品種為4年生‘馬瑟蘭’，傾斜龍干形，長梢修剪；東西行向定植，株行距為0.5 m×3.5 m，種植密度每公頃5714株。

本研究采用單因素多水平隨機區組試驗設計，增施螯合態錳肥（EDTA-Mn，錳含量為13%），施肥方式為葉面噴施，在常規施肥的基礎上，共設5個處理：4個EDTA-Mn噴施濃度即2.25 kg?hm-2（H1）、4.50 kg?hm-2（H2）、6.75 kg?hm-2（H3）、9.00 kg?hm-2（H4），以噴施清水為對照（CK），每處理3個重復，共15個小區。每小區24株，面積為42 m2，分別于2021年6月3日、7月13日、8月5日對葡萄樹均勻噴施3次，以葉片正背面噴施80%以上為宜。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 葡萄葉片光合指標測定

于第3次噴肥的第20天，選擇晴朗且無云的天氣，利用CIRAS-3便攜式光合測試儀對不同處理同一側相同高度的區域進行光合特性的測定，包括胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）、凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr），每個指標多點重復測3次；采用SPAD502葉綠素計測定葡萄植株同一側相同高度葉片的葉綠素相對含量，用SPAD值表示。

1.3.2 葡萄產量及構成因素測定

在9月26日果實收獲期，從每個處理中隨機選取9株葡萄的果實，稱量并計算株產，進而折算出每公頃產量；穗長：每個處理隨機選擇5穗具有代表性的果穗，用鋼卷尺進行測量；橫徑：每個處理隨機選取5粒葡萄，用游標卡尺測量；百粒質量：每個處理隨機選取100粒果實，用精度為0.01 g的電子稱稱量，每項均重復3次。

1.3.3 漿果品質測定

可溶性固形物含量通過手持糖量計測定[17]；可滴定酸含量用0.1 mol?L-1NaOH（終點pH 8.2）測定[18]，計算糖酸比；各處理隨機取100粒果實快速用液氮冷凍后，在-80 ℃超低溫冰箱冷凍保存，磨碎用于單寧、總酚和花色苷含量的測定。采用福林-丹尼斯法測定單寧的含量；采用福林-肖卡法測定總酚的含量；采用pH示差法測定總花色苷的含量[19]；

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據整理和作圖，SPSS 25.0軟件分析數據，LSD法進行差異顯著性檢驗（P<0.05），表中數字表示平均值±標準誤。

2 結果與分析

2.1 噴施EDTA-Mn對‘馬瑟蘭’葉片光合性能的影響

由表1可知，葉綠素含量隨噴施EDTA-Mn用量的增加呈先上升后下降趨勢，在H3處理時達到高峰，較CK顯著提高16.71%，然后下降，但H3與H2處理的差異不顯著；胞間CO2濃度以CK為最高，其它4個EDTA-Mn處理較CK顯著降低15.97%、14.71%、9.24%和14.71%；氣孔導度和蒸騰速率隨EDTA-Mn施用量的增加呈先上升后降低的趨勢，4個EDTA-Mn處理均高于CK，但處理間差異不顯著，H2處理的氣孔導度較CK顯著提高30.36%；H2處理的蒸騰速率較CK、H1、H3和H4處理顯著提高30.28%、6.35%、5.63%、10.35%；凈光合速率以H1和H4處理最高，均較CK顯著提高32.97%，4個EDTA-Mn處理間無顯著差異。

表1 不同處理對葡萄葉片光合性能的影響Table 1 Eあects of diあerent treatments on photosynthetic indexes of wine grapes

2.2 噴施EDTA-Mn對‘馬瑟蘭’產量的影響

從表2可知，與CK相比，噴施EDTA-Mn可以明顯改善‘馬瑟蘭’葡萄的穗長、橫徑、百粒質量和產量。H2處理的果穗長度最高，較CK顯著提高14.35%，4個EDTA-Mn處理間無顯著差異；果實橫徑隨噴施EDTA-Mn量的增加先呈上升趨勢，在H2處理達到最大值之后，隨施用量的增加呈下降趨勢，H2處理較CK、H1和H4處理的粒橫徑分別顯著提高11.79%、5.57%和5.27%；H2處理的百粒質量最高，較CK、H1和H4處理分別顯著提高8.25%、11.75%和15.02%，H4處理的百粒質量最低，較CK顯著降低5.89%，H2和H3處理之間無顯著差異；與CK相比，除H4外，噴施EDTA-Mn可以顯著提高葡萄產量，產量由高到低依次為H2＞H3＞H1＞CK＞H4，H1、H2和H3處理分別較CK顯著提高11.75%、24.11%和14.16%，H4處理較CK的產量降低7.05%。

表2 不同處理對‘馬瑟蘭’葡萄產量的影響Table 2 Eあects of diあerent treatment on yield of 'Marselan' grapevine

2.3 噴施EDTA-Mn對‘馬瑟蘭’漿果品質的影響

由表3可知，所有處理間可溶性固形物含量無顯著差異，以H3處理最高。可滴定酸含量隨EDTAMn噴施用量的增加呈上升趨勢，在H4處理時最高，H1、H2、H3和H4處理分別較CK顯著提高12.07%、18.97%、31.03%和32.76%；糖酸比隨EDTA-Mn噴施用量的增加呈下降趨勢，以CK最高；噴施EDTA-Mn較CK可以提高葡萄果實中單寧、花色苷和總酚含量。H2處理的單寧含量最高，較CK提高4.73%，但各處理之間無顯著差異；花色苷含量隨EDTA-Mn噴施用量的增加先呈升高趨勢，在H2處理達到最大值，后隨噴施用量的增加呈下降趨勢，H2較CK、H1和H4處理顯著提高10.31%、10.11%和25.00%，H2和H3處理之間無顯著差異；總酚含量隨EDTA-Mn用量的增加先呈升高趨勢，H3處理含量最高，之后呈下降趨勢，H3較CK、H1和H4處理分別顯著提高42.14%、24.63%和36.12%，H2與H3處理、CK與H4處理之間無顯著差異。

表3 不同處理對‘馬瑟蘭’漿果品質的影響Table 3 Eあects of diあerent treatments on berry quality of 'Marselan' grapevine

2.4 噴施EDTA-Mn的‘馬瑟蘭’產量與品質的主成分分析

本試驗選取SPAD值、光合參數、釀酒葡萄產量及品質指標共17項數據作為評價指標，進行綜合分析。由表4可以看出，第一主成分、第二主成分的貢獻率分別為66.99%、20.30%，累積貢獻率為87.29%，大于85%，說明這兩個主成分基本涵蓋17個指標的全部信息。各處理的綜合得分由高到低的順序依次為：H2＞H3＞H1＞H4＞CK，其中H2處理綜合得分最高，為1.62。由此可知，葉面噴施EDTA-Mn的最佳施用量為H2處理的4.5 kg?hm-2。

表4 不同處理與‘馬瑟蘭’葡萄品質指標主成分分析Table 4 Principal component analysis of diあerent treatments and quality indicators of 'Marselan' grapevine

3 討論

錳是葡萄生長過程中所需的微量元素之一，對葡萄的生理功能具有多種影響，與葡萄產量和品質有密切關系[20-21]。葡萄葉片葉綠素中含有豐富的錳，它與光合作用和呼吸作用有關，能維持葡萄葉片葉綠體膜的正常結構，并參與光合作用中的氧化還原過程，補充適量的錳肥可以提高葉綠素含量和凈光合作用[7]，并減輕葉片黃化現象[22]。

殷憲強等[23]研究表明，在盆栽條件下對玉米施用20 mg?kg-1的MnSO4·5H2O能顯著提高玉米葉片的總葉綠素含量，較不施錳處理增加了35.8%，對促進玉米生長有顯著影響。本研究結果表明，葉面噴施EDTAMn可以提高‘馬瑟蘭’葡萄葉片葉綠素含量。葉片的光合作用能夠反映物質的累積和消耗，是決定釀酒葡萄產量、品質好壞的一個重要指標，與其生產性能密切相關，而錳是直接參與光合作用的必要微量元素[24]。魯巍等[25]研究表明，噴施適宜濃度葉面錳肥能有效提高大豆葉片凈光合速率。本試驗結果表明，葉面噴施EDTA-Mn可以提高‘馬瑟蘭’葡萄葉片的蒸騰速率和氣孔導度，隨EDTA-Mn噴施量的增加呈上升趨勢，但超過4.5 kg?hm-2處理則呈下降趨勢，4.5 kg?hm-2處理相對于2.25 kg?hm-2處理顯著提升了葡萄葉片光合性能，4.5 kg?hm-2處理相對于9.00kg?hm-2處理，在降低錳肥施用量的同時顯著增強了葡萄的光合作用，利于有機物積累，為產量形成提供有利條件。本試驗中高錳處理與中錳處理相比差異不顯著，可能由于葉片內錳素濃度過高，使葉片內養分失衡，導致葉片對錳素的吸收利用受限[26]。但在本研究中胞間CO2濃度隨EDTA-Mn噴施量的增加呈降低趨勢，這與蔣鵬等[27]研究結果一致。

蔣鵬等[27]在‘蛇龍珠’葡萄上的研究還發現，滴施30 kg?hm-2MnSO4可提升葡萄的粒質量及粒徑，分別較對照處理提升23.60%和4.70%；而王銳等[19]對‘赤霞珠’葡萄的研究認為，滴施60 kg?hm-2EDTAMn顯著降低葡萄的百粒質量及粒徑。本試驗結果表明，葉面噴施EDTA-Mn可顯著提高‘馬瑟蘭’釀酒葡萄的橫徑和百粒質量，其中以4.5 kg?hm-2處理增加最顯著，與王銳等[19]研究結果不一致，可能是由于區域、品種、施肥量、施肥種類、管理措施等因素的不同所致。錳元素可以促進細胞分裂和花粉萌發，增加結實率，提高淀粉酶活性，對產量有顯著影響[28]。本研究中，噴施4.5 kg?hm-2處理的產量較CK提高幅度最大，而9.00 kg?hm-2處理較CK產量降低，可能是由于過量的EDTA-Mn對葡萄生長產生毒害，從而對產量起抑制作用。

葡萄果實中的糖分、酸類和酚類物質是衡量釀酒葡萄果實品質的主要指標[29-32]。施用錳肥可以促進糖類和酚類的合成及運轉，從而改善葡萄的品質。本研究結果顯示，葉面補充錳能提高‘馬瑟蘭’葡萄的可溶性固形物，增加單寧、總酚和花色苷含量，這與陳黃曌等[13]對賀蘭山東麓4年生‘赤霞珠’葡萄在轉色期噴施MnSO4?H2O的研究結果一致。在本研究中，糖酸比與噴施EDTA-Mn濃度成反比，這與王銳等[19]對‘赤霞珠’的研究結果一致，與蔣鵬等[25]對‘蛇龍珠’的研究結果不一致，可能是葡萄品種、基因、環境等不同造成的。綜合分析，葉面噴施EDTA-Mn可以增強葡萄葉片的光合作用，改善葡萄的品質，為釀造優質葡萄酒打造了良好基礎。

4 結論

在賀蘭山東麓產區，葉面噴施一定濃度的EDTAMn能提高‘馬瑟蘭’葡萄葉片葉綠素含量、蒸騰速率、氣孔導度以及果實橫徑、百粒質量、產量、單寧和花色苷含量。通過綜合分析，本研究中EDTA-Mn葉面噴施最佳用量為4.5 kg?hm-2。