不同种类的肥料对土壤质量和赤霞珠葡萄光合特性的影响

冉文婷，王振平*，代红军

（1.宁夏大学农学院，银川　750021；2.宁夏大学葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心，银川　750021）



不同种类的肥料对土壤质量和赤霞珠葡萄光合特性的影响

冉文婷1,2，王振平2*，代红军1,2

（1.宁夏大学农学院，银川750021；2.宁夏大学葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心，银川750021）

摘要：以5年生酿酒葡萄赤霞珠为试材，研究了有机肥（牛粪）、枯草芽孢杆菌、无机肥对其叶片光合特性和土壤理化性质、酶活性的影响。结果表明：牛粪+枯草芽孢杆菌处理的赤霞珠叶片蒸腾速率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度四种光合指标优于牛粪+无机肥处理；土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量以及孔隙度都是在牛粪+枯草芽孢杆菌（1.0 kg/667m2）处理下增加最多，其中速效磷含量呈极显著增加，且所有菌肥处理效果优于有机肥处理；同时，在0～20 cm土层中，蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶在牛粪+枯草芽孢杆菌（1.0 kg/667m2）处理活性均最高，其中含量最高的是脲酶，且随着土层深度的增加四种酶活均降低，因此牛粪+枯草芽孢杆菌对土壤酶活的影响高于牛粪+无机肥处理。

关键词：不同肥料；赤霞珠葡萄；光合特性；土壤质量；土壤酶活

众所周知，施肥是酿酒葡萄栽培管理的重要环节，合理施肥是提高酿酒葡萄产量和品质的主要措施之一，科学管理和合理施肥是葡萄高产优质的重要保证。然而，在我国北方，过量施肥已造成果树营养元素吸收失衡[1]、微量元素根部沉积、生理缺素、氮过剩、早衰及末梢生理病害等问题[2]。此外，在宁夏产区，酿酒葡萄施肥过程中还存在很多问题，如根据经验盲目施肥和沿用鲜食葡萄施肥方式的现象比较普遍；注重施氮肥，不重视磷、钾肥，造成树体营养失衡，对产量、品质、颜色有很大的不利影响；过度使用大量元素、较少微量元素的施用导致果实发育不正常，而且施肥具滞后性，与物候期需求脱节，导致土壤中的营养元素失衡，严重阻碍了酿酒葡萄品质和产量的提高，已成为制约宁夏酿酒葡萄产业发展的“瓶颈”[3]。目前，微生物肥料已在生产上得到广泛利用，不仅会产生更多的微量元素，对于残留在土壤中的肥料也会重新利用，并且还可以提高土壤肥力和改善土壤条件。本试验通过对比研究微生物肥和无机肥的肥效，以及对酿酒葡萄光合特性影响，以期为该地区的生产实践和理论研究提供指导作用，从而促进贺兰山产区葡萄产业健康发展。

1　材料与方法

1.1试验地点

试验于2015年在宁夏大学葡萄与葡萄酒工程研究中心试验基地进行。基地位于宁夏贺兰山东麓玉泉营地区，北纬37°43'00"～39°05'3"之间，东经105°45'39"～106°27'35"，海拔1130～1200 m。年平均温度＞10 ℃，有效积温1534.9 ℃，7～9月有效积温961.6 ℃，年降水量193.4～202.2 mm，年蒸发量1787.3 mm，全年日照时数在2851～3106 h。属于温带大陆性气候，系冲积扇三级阶梯，成土母岩以冲积物为主，地形起伏较小、平坦，沟塾小而浅。土壤侵蚀度轻，为淡灰钙土，土质多为沙壤土，有些土壤含有砾石，土层深40～100 cm，pH＜8.5，试验地基本理化指标见表1。

表1　试验地基本理化性质

1.2试验设计

供试品种为宁夏大学葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心试验基地5年生赤霞珠葡萄，株行距0.5 m×3.0 m，东西向栽植，单臂篱架，采用常规管理。试验分为7个处理（见表2），施肥于4月16日进行，施肥方式采用沟施，深度为0～20 cm。每个处理3次重复，每个重复选择10株健康的葡萄树。微生物肥料（枯草芽孢杆菌，北京航天恒丰科技发展有限公司生产），无机肥料（荣和大三元，宁夏荣和绿色科技有限公司生产）。

表2　试验处理及肥料用量

1.3测定方法

1.3.1光合指标测定

叶片光合效率的测定：葡萄花后75 d、90 d和105 d 测3次数据，于11:00左右，利用GFS3000便携式光合仪测定各处理葡萄结果枝蔓中部叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），每次每处理测定2片叶，每片叶子重复测定3次。

1.3.2土壤理化性质分析

（1）土壤样品的采集

施肥前期（4月16日）和葡萄成熟期（9月19日）采集土样，用四分法取土壤样品，施肥前期需挖剖面采取环刀样和分析样。然后将样品装入塑料袋、标记密封，带回实验室自然风干、磨碎、过筛、装袋、贴标签以备用。

（2）土壤理化性质的测定方法

土壤理化性质采用常规化学分析方法[4-7]：其中，pH（水土比为5:1）用SH-3精密酸度计测定；孔隙度用环刀法；有机质采用重铬酸钾-外加热法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷通过0.5 mol/L NaHCO3浸提后采用钼梯抗比色法；速效钾经过1 mol/L乙酸铵溶液浸提后采用火焰光度法（FP640型）测定。

（3）土壤酶活性测定

土壤脲酶的测定方法用苯酚钠—次氯酸钠比色法；土壤磷酸酶活性测定用磷酸苯二钠比色法；过氧化氢酶测定用容量法；蔗糖酶用3,5-二硝基水杨酸比色法[8]。

1.4数据处理

数据用DPS，SPASS等数据处理系统和Microsoft Excel软件进行处理。

2　结论与分析

2.1不同肥料对赤霞珠叶片光合指标的影响

由图1可知，随着花后时间的延长，蒸腾速率、净光合速率、气孔导度除对照外均呈现下降的趋势，而胞间二氧化碳浓度呈现上升的趋势。其中，净光合速率是B处理最高，胞间CO2浓度中C处理最高。总体来说，菌肥处理的各指标优于无机肥，且菌肥处理和无机肥处理均大于对照。说明微生物肥料处理可以提高叶片光合效率，但不同浓度的菌肥处理对各个指标的影响不同。

图1　不同处理对酿酒葡萄叶片光合效率的影响

2.2不同肥料处理对土壤质量的影响

2.2.1不同肥料处理对土壤理化性质的影响

从表3可以看出，增施菌肥和无机肥之后土壤孔隙度都明显增大，菌肥中B处理最好，无机肥最好的处理是A1，且菌肥效果优于无机肥，说明菌肥能更有效的改善土壤板结现象。施用菌肥只有C处理的pH高于对照，其余处理低于对照；无机肥所有处理的pH均低于对照，说明无论菌肥还是无机肥都有利于降低土壤碱性，但效果均不明显。所有施肥处理都提高了土壤有机质含量，菌肥处理后有机质含量最高的是B处理，无机肥料处理后有机质含量最高的是C1处理，且B处理＞C1处理。

两种肥料都是随着施用量的增加，碱解氮的含量呈现先上升后下降趋势。菌肥处理和无机肥处理中碱解氮含量最高的分别为B处理和B1处理，且B处理是B1处理的1.64倍，特别是菌肥的所有处理结果均远远高于对照。速效磷、速效钾两元素也是随着两种肥料施用量的增加均呈现先上升后下降的趋势。其中速效磷含量以菌肥中的B处理最高，C次之，且B处理是B1处理的1.63倍。速效钾含量中，B处理的增加量最大，它是A1处理的1.75倍。菌肥和无机肥各处理均大于对照，且菌肥的增加量大于无机肥的增加量。说明菌肥的肥效比无机肥的肥效更好。

2.2.2不同肥料处理对土壤酶活性的影响

由表4可知，随着菌肥和无机肥施用量的增加，相比于对照，总体上都增加了土壤酶活性。菌肥处理过的土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶随着浓度的增高大多呈现先增高后降低的趋势，且最适量为B处理，均高于对照。说明在菌肥施用量过多时，会抑制土壤酶的活性。过氧化氢酶在0～20 cm土层中呈现降低的趋势，在20～40 cm土层范围内呈现先增高后降低的趋势，且最高点在A处理。0～20 cm土层中的含量远远大于20～40 cm，说明在菌肥低施条件下能促进土壤表层的酶活性。

随着无机肥施肥量的增加，酶活性大多呈先增加后降低的趋势。在0～20 cm土层中，蔗糖酶和过氧化氢酶最适处理浓度为B1处理，碱性磷酸酶和脲酶的最适处理为A1处理；而在20～40 cm土层，四种酶的最高值均出现在B1处理中。说明不同种类的酶对无机肥有不同的需要，如果施用量过高，则会抑制酶活性。菌肥与无机肥相比，菌肥处理的酶活均高于无机肥处理的酶活。在四种酶中，含量最高的是脲酶。总体来说在B、B1为菌肥和无机肥的最适施用量。随着土层深度的增加，四种酶活性都降低。

3　讨论与小结

研究表明，土壤质地不仅影响土壤养分状况，还影响果树根系的生长发育，以及果实产量及品质[9-10]。而土壤的质地、结构和养分状况是影响葡萄优质高产的重要因素之一[11]。目前，微生物肥在酿酒葡萄方面的研究还鲜见报道，本试验采用微生物肥与无机肥进行对比试验，通过研究土壤养分状况和植物光合特性来比较不同肥料的效果。理论上，微生物肥是一个可变量，它通过微生物在土壤中的代谢转化，以无机肥料或土壤残留的养分为底肥为作物提供营养，其中微生物不仅可以为植物提供大量所需营养元素，还会改变植物生长的微生物环境，通过微生物代谢转化提供植物所需的少微量元素，改变土壤理化性质，改善营养元素失衡问题。而无机肥料是一个不变量，它通过给植物提供大量所需的元素，来满足植物生长过程中所需要的养分，从而影响植物的生长指标和光合特性等。

表3　不同肥料处理对0～20 cm土壤理化性质的影响

表4　不同肥料处理对土壤酶活性影响

本试验结果表明，牛粪+枯草芽孢杆菌处理的赤霞珠葡萄的叶片蒸腾速率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度四种光合指标优于牛粪+无机肥。碱解氮、速效磷、速效钾、有机质以及孔隙度都是在牛粪+枯草芽孢杆菌（1.0 kg/667m2）处理下显著增加，其中速效磷含量极显著增加。在0～20 cm土层中，蔗糖酶和过氧化氢酶在牛粪+枯草芽孢杆菌（1.0 kg/667m2）处理活性极显著增加，碱性磷酸酶和脲酶的最适处理为牛粪+枯草芽孢杆菌（0.5 kg/667m2）处理。而在20～40 cm土层，四种酶的最高值均出现在牛粪+枯草芽孢杆菌（1.0 kg/667m2）处理中。四种酶随着土壤深度的增加，各处理的酶活均呈现降低趋势。

综合来看，微生物肥料无论对葡萄叶片光合性能的影响，还是对土壤肥力的调节效果均好于无机肥。因此，葡萄栽培中使用微生物肥料可以更好的提高植物光合效率，更有利于改善土壤养分及酶活性状况。

参考文献

[1]张卫锋,马文奇,张福锁,等.中国、美国、摩洛哥磷矿资源优势及开发战略比较分析[J].自然资源学报,2005,20(3):378-386.

[2]黄显淦,曾有志,钟泽,等.果树营养施肥及土壤管理[M].北京中国农业出版社,1993:6-17.

[3]孙权,陈茹,王振平,等.宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄高产栽培的土壤肥力问题与调控途径[J].中外葡萄与葡萄酒,2009(9):69-72.

[4]孙权.农业资源与环境质量分析方法[M].银川:宁夏人民出版社,2004:12.

[5]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000.

[6]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,1999:24-25.

[7]中国科学院南京土壤研究所微生物研究室.土壤微生物研究法[M].北京:中国科学出版社,1985.

[8]关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京:农业出版社,1986.

[9]王东升,束怀瑞,顾曼如.土壤理化因子对苹果树根系生长发育的影响[J].果树科学,1997,1(2):110-112.

[10]田有国,刘子勇,杨太新.几种不同土壤类型对冰糖橙产量和品质的影响研究[J].土壤肥料,1999(3):30-32.

[11]李宝国.太行山片麻岩区新垦苹果园土壤营养与果实品质的关系研究[J].中国生态农业科学,2002,10(3):17-20.

利用UHPLC-MS/MS技术测定葡萄果实中酒石酸及苹果酸

在葡萄果实发育过程中，即便是同一穗葡萄，不同果粒间的化学组分也有着很大的差异。本研究建立了超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术，定量分析葡萄果实中酒石酸和苹果酸的高通量检测方法，对葡萄果粒中苹果酸和酒石酸含量的变化进行了跟踪监测。

通过对单株葡萄树上的葡萄检测数据集合进行分析发现，不同果粒、果穗及不同葡萄树间的酒石酸和苹果酸含量差异均较大。分析结果还显示，每株葡萄选取30粒葡萄是最佳的取样量，这样果粒平均酸度的估值标准误差低于10％。

本研究利用基于稳定同位素稀释法的UHPLC-MS/MS高通量检测技术来定量分析葡萄果实中的酒石酸和苹果酸，该方法的建立对于跟踪并快速检测果粒、果穗等的酸度变化具有重要的实践意义。

来源：Australian Journal of Grape and Wine Research,2016,Volume 22,Issue 1（丁燕编译）

利用HPLC法检测葡萄酒发酵过程中谷胱甘肽浓度的变化

谷胱甘肽（GSH）在葡萄酒中是一种有效的抗氧化剂，在酿造过程中会发生明显的变化，对其进行监测将有利于改善葡萄酒的风味，预防葡萄酒氧化。

本试验对谷胱甘肽的定量检测方法进行了改进，利用对苯醌-对谷胱甘肽进行衍生化处理，采用HPLC/UV法检测葡萄和葡萄酒中的谷胱甘肽含量，检测限为0.43 mg/L，相关系数R2＞0.997，RSD为3.1％，回收率为101％（葡萄汁和白葡萄酒）。通过对葡萄酒酿造过程中谷胱甘肽浓度的检测发现，酿酒酵母是葡萄酒中产生谷胱甘肽的主要来源；葡萄中的谷胱甘肽经过破碎、压榨后很少进入葡萄酒中；在酒泥陈酿过程中谷胱甘肽浓度有所下降。

来源：Australian Journal of Grape and Wine Research,2015,Volume 21,Issue 3（丁燕编译）

Effects of different kinds of fertilizers on soil quality and photosynthetic characteristics of Cabernet Sauvignon grapevine

RAN Wenting1,2,WANG Zhengping2*,DAI Hongjun1,2
(1.School of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China; 2.Engineering Research Center of Grape and Wine,Ministry of Education,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

Abstract:The 5-year-old wine grape 'Cabernet Sauvignon' as experimental material to study the effects of different fertilizer treatments on photosynthetic characteristics and soil quality.The results showed that the organic fertilizer+Bacillus subtilis treatments could significant increase the leaf photosynthetic indexes,including transpiration rate,net photosynthetic rate,stomatal conductance and tintercellular CO2concentration,the effect were better than other treatments; The soil nutrient content of Nitrogen,available phosphorus,potassium,organic matter and soil porosity had significant increase by organic fertilizer+Bacillus subtilis(1.0 kg/667m2)treatment,above of the five indexes,the phosphorus content was significant,indicated the microbial fertilizer treatments was better than the inorganic fertilizer treatments.Meanwhile in the 0～20 cm soil layer,organic fertilizer+Bacillus subtilis(1.0 kg/667m2)treatment significantly increased the activity of invertase,phosphatase,urease,catalase,and urease activity was the highest.Four enzymatic activities had reduced trend with soil depth.Overall,the mocrobial fertilizer treatments were better inorganic fertilizer.

Key words:microbial fertilizer; Cabernet Sauvignon; photosynthetic characteristics; soil qualty; enzyme activity

*通讯作者：王振平，男，研究员，从事葡萄栽培及酿造等研究。E-mail:dr.wangzhp@163.com

作者简介：冉文婷，女，宁夏大学硕士研究生，主要从事葡萄栽培与葡萄酿造方面的研究。

项目基金：国家葡萄产业体系栽培与生理调控岗位（CARS-30-ZP-8）

收稿日期：2016-01-15

DOI：10.13414/j.cnki.zwpp.2016.02.002

中图分类号：S663.1

文献标识码：A