配施中微量元素对宁夏酿酒葡萄产量及品质的影响

2019-12-26杨玉春齐雁冰

中国土壤与肥料 2019年6期

王锐，王竞，杨玉春，齐雁冰*

（1．宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2．西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100）

酿酒葡萄的品质是决定葡萄酒“风味”的重要基础［1-3］。尽管气候及土壤条件是酿酒葡萄品质特征的基础［4-6］，但在一定的气候及土壤条件下，施肥、灌溉、栽培技术等人为管理措施是改善区域酿酒葡萄品质的重要途径［7-9］，其中肥料的施用是改善酿酒葡萄产量与品质既直接又快速的措施［10］。氮磷钾等大量元素肥料是葡萄生长及产量的重要保障，而葡萄对于中微量元素的需求量并不高，但对于葡萄品质的影响非常显著［11-12］，因此在酿酒葡萄既追求产量更追求品质的要求下，开展区域中微量元素肥对酿酒葡萄品质影响的研究，对于改善酿酒葡萄的品质和创建区域葡萄酒的风味，及指导区域特色产业具有重要的意义。

中微量元素铁、锰、铜、锌、硼、钼、镁、钙等是葡萄生理生化过程中一些酶或辅酶的重要组成部分［7］，专一性强，是植物生长发育过程中不可或缺的营养元素，在促进植物呼吸作用、光合作用以及物质能量转化等方面都发挥着重要作用［11］。铁在葡萄树体内以化合物的形式存在，参与叶绿素及DNA 的合成［11，13］。锰能通过提高淀粉酶活性来加快淀粉水解和糖类的转移，对作物的生长发育、产量及抗逆性有显著作用［14］。铜与植物体内的氧化还原反应和呼吸作用有关，能促进花粉萌发、提高结实率［15］。锌可以间接影响生长素的合成，充足的锌不仅能提高籽粒重量且有助于生物膜的稳定性［16］。硼能调节碳水化合物、有机酸的运转，提高坐果率［17］。钼在作物生长中需求量较少，但它通过影响参与氮代谢的钼酶活性而影响生物固氮作用，镁与作物光合作用、蛋白质合成、酶的活化等生理活动都有关［18］。钙能中和土壤酸度，增强土壤保肥能力，葡萄缺钙幼叶叶脉间及叶缘褪绿，随后近叶缘处出现针头状坏死斑，茎蔓先端顶枯［19］。由此可以看出中微量元素对于作物及果树的生长及品质具有显著影响已经得到公认，有关于中微量元素对粮食、蔬菜产量及品质［19-20］的研究也逐渐开展起来。这些结果对于深入开展中微量元素肥对于果树产量与品质的影响奠定了基础，但目前中微量元素对于葡萄影响的研究主要以鲜食葡萄为主，而对于酿酒葡萄的研究相对较少。

贺兰山东麓酿酒葡萄产区地处宁夏黄河冲积平原和贺兰山冲积扇之间，地势平坦、光照充足，土壤含有砾石，地理位置优越，为生产优质酿酒葡萄创造了有利的气候和土壤条件［21］。但该产区的灰钙土成土母质大多为洪积冲击物，土壤发育微弱，质地粗，石砾含量高，土壤碱性强，不但限制了土壤有机质及氮磷钾营养的含量，更限制了微量营养元素的含量。孙权等［22］的调查结果显示该区域土壤全量微量元素含量只相当于全国平均水平的50%～67%，大部分有效态微量元素也处于土壤临界值，严重影响了贺兰山东麓酿酒葡萄品质的提高［23］。但产区内长期以来主要采取传统施肥措施，传统施肥注重大量元素的施用，再加上人们盲目追求经济效益，过量增施大量元素肥料而忽视了中微量元素对葡萄生长的作用，使得该区域土壤中、微量元素缺乏，土壤养分失调，病虫害加剧，酿酒葡萄的产量和品质得不到提升［11］。随着贺兰山东麓酿酒葡萄知名度的不断提升及对葡萄酒风味要求的提高，开展中微量元素肥料对于酿酒葡萄产量与品质的影响就尤为重要。因此，本研究以贺兰山4 年生的赤霞珠为研究对象，设计常规施肥配施铁、锰、铜、锌、硼、钼、镁、钙8 种中微量元素肥料，探讨在固定气候土壤环境下配施中微量元素肥料与酿酒葡萄品质的关系，以期为提高贺兰山东麓酿酒葡萄品质提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于宁夏回族自治区贺兰山东麓葡萄产区，选取的葡萄园位于永宁县闽宁镇立兰酒庄葡萄基地，该区域光照充足，年日照率65%以上，太阳总辐射量6100MJ·m-2，年平均气温8.9℃，4～9 月份活动积温3289℃，年均降水量200mm，年均蒸发量1580mm，全年日照时数在2851～3106h，无霜期176d。试验区地形平缓，平均海拔高度为1160m。葡萄园土壤质地为壤质砂土，砂粒、粉粒和粘粒含量分别为85%～90%、5%～8%和6%～10%，石砾含量10%左右，土壤类型为普通灰钙土。土壤基本理化性质见表1。

表1 土壤基本理化性质

1.2 试验设计

试验于2017 年4～10 月在立兰酒庄葡萄园进行，供试酿酒葡萄品种为4 年生的赤霞珠（Cabernet Sauvignon）。南北行向定植，树形为倾斜上架，株行距0.8m×3m。试验采用单因素随机区组设计，所有处理均以常规施肥为基础，分别在膨大期和转色期对酿酒葡萄进行灌根方式配施中微量元素肥，包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Mg、Ca 肥以及8 元素混合肥料共计9 个处理，每个水平设置3 个重复，每个试验小区的面积为30m×50m，具体中微量元素施用量如表2 所示，以常规施肥作为对照（CK）。各种中微量元素的配施量通过前期研究的结果及参考相关文献确定。所有处理的常规施肥为：葡萄出土后4 月底施120kg·hm-2尿素，5月下旬花后追施尿素和磷酸二铵各225kg·hm-2，6月下旬追施氮磷钾三元复合肥375kg·hm-2，8 月底追肥硫酸钾450kg·hm-2。通过滴灌方式统一灌水3000m3·hm-2。

表2 中微量元素肥料及配施量

1.3 测定方法

葡萄收获时，随机采集各处理同一部位具有代表性果穗，选取适量果粒用搅拌机打成匀浆测定品质，可溶性固形物含量采用手持糖量计测定；可滴定酸含量采用NaOH 滴定法测定；可溶性糖含量采用蒽酮法测定；还原糖含量采用斐林氏剂滴定法测定；单宁、花色苷、总酚含量测定前先将葡萄粒在液氮中速冻后于-86℃超低温冰箱冷冻保存备用，单宁含量采用福林-丹尼斯法，花色苷含量采用pH示差法，总酚含量采用福林-肖卡法测定［24］。

在酿酒葡萄采摘后随机采集各个处理10 穗具有代表性果穗上的30 果葡萄测定形态指标以及品质。形态指标包括单果质量、果径、果穗长，采用天平、游标卡尺、直尺测定。在每个处理下随机采取9 株的果实，计算其单株的平均产量，然后小区总株数×单株产量得到其理论产量。

1.4 数据分析

本试验所有数据采用Excel2013处理，采用SPSS 进行相关性分析和显著性检验；采用LSD 法在P＜0.05 水平上进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 配施中微量元素肥对葡萄形态的影响

由表3 可以看出，配施B、Mo、Mg 元素和混合肥料均可以提高葡萄百粒重。其中，B 元素对葡萄果实重量影响最大，较常规施肥（CK）增加了84.2g，配施Mo、Mg 及8 种元素混合肥料的百粒重较CK 增加4～32g 不等；配施Ca、Zn 和Cu 肥对百粒重的影响不明显；配施Fe 和Mn 元素后葡萄百粒重显著降低。

表3 配施中微量元素肥对酿酒葡萄形态指标的影响

配施中微量元素肥料对酿酒葡萄颗粒大小影响不显著，但明显缩短了葡萄穗长，Ca 肥处理穗长较CK 缩短了6.2cm，其他处理缩短0.8～5.2cm。

2.2 配施中微量元素肥对酿酒葡萄产量的影响

由图1 可以看出，与CK 相比较，除Ca 元素外，配施各中微量肥料单株产量和总产量均显著提高，其中配施Cu 肥处理单株产量较常规施肥（CK）提高44.3%，其它施肥单株产量提高3%～28%。配施Mg、Cu 和混合肥葡萄总产量分别较CK 提高了52.5%、42.2%和43.8%，配施Fe、Mn、Zn、B 和Mo 总产量提高2.8%～25.7%，配施Ca 肥则使总产量降低8.1%（图2）。

图1 配施中微量元素对酿酒葡萄单株产量的影响

图2 配施中微量元素对酿酒葡萄总产量的影响

2.3 中微量元素肥对酿酒葡萄糖酸的影响

由表4 可知，配施中微量元素处理的可溶性固形物较常规施肥降低2.8%～4.2%，不同元素间差异不显著。Mn、Cu、Zn、B 及混合施肥较CK 显著提高还原糖含量，而配施Fe、Mo、Mg 和Ca 肥则明显降低还原糖含量，其中以Ca 肥和Mg 肥较常规施肥分别降低18%和14%；除B 和Mg 元素不显著外，配施中微量元素明显降低可溶性糖含量，其中Cu 和Zn 肥降低幅度最大，分别降低38%和46%，而配施元素混合肥则显著提高可溶性糖含量；除Fe 元素外，配施中微量元素均可显著降低葡萄果实的可滴定酸含量，其中配施Zn、B 元素较CK 降幅分别为1.2 和1.3g·L-1；与CK 相比较，施用B 及混合肥料糖酸比分别提高了7.8 和4.6，其他元素没有影响或显著降低糖酸比（表4）。

表4 配施中微量元素对酿酒葡萄品质的影响

2.4 中微量元素肥对酿酒葡萄单宁、总花色苷和总酚含量的影响

由图3 可以看出，配施B 和Zn 元素可显著提高单宁含量，而配施其它元素没有显著影响或显著降低单宁含量；配施Fe、Zn、Mo、Mg、Ca 及混合肥料显著提高酿酒葡萄总花色苷含量，特别是配施Zn 元素较CK 提高幅度达3.1mg·L-1，而配施Cu 和B 元素较CK 分别降低1.4 和1.9mg·L-1。施用中微量元素可显著降低葡萄中总酚含量，B 元素较常规施肥降低2.1mg·g-1，其他元素降低幅度在0.9～1.7mg·g-1之间。

图3 中微量元素对酿酒葡萄单宁、总花色苷和总酚含量的影响

3 讨论

配施中微量元素不但影响酿酒葡萄的果实形态，更影响葡萄的品质。葡萄对B 元素非常敏感，本研究结果显示配施B 元素显著提高葡萄百粒重的同时，显著降低可滴定酸的含量，并可明显提高酿酒葡萄的糖酸比，进而起到提高葡萄品质的作用，原因在于B 元素可以促进葡萄花粉管的萌发和生长，促进授粉受精，提高果实重量，同时B 可以促进光合产物葡萄糖向果实的运输，降低酸的含量，提高糖酸比［25］。Fe 和Mn 是参与植物光合作用进而影响果实形状及品质的重要元素，本研究中Fe 和Mn 元素的施用显著降低葡萄百粒重和果粒粒径，同时由于果实变小，显著降低可溶性固形物的含量，这与蒋鹏等［25］在该地区的研究结果一致，可能因为配施Fe 和Mn 元素有利于叶片的生长发育，提高了葡萄叶片净光合速率，大部分干物质在叶片积累，进而使葡萄果粒变小［15］，但由于对葡萄穗长不具有限制作用，因此并未影响葡萄的产量。Cu 和Zn 对于葡萄的影响主要通过参与多种酶促反应进而成为影响葡萄质量的重要元素［26］，本研究中配施Cu 和Zn 元素在显著降低可溶性糖和酿酒葡萄糖酸比的同时，施Zn 则显著提高单宁和总花色苷的含量，这与蒋鹏等［25］及高陆旭等［11］在该区的研究结果一致。Mg 和Ca 元素作为植物细胞壁和胞间层的组成部分，是果树必不可少的矿物元素，对果实的生长发育有着重要的作用［27-28］，施明等［29］的研究结果显示配施钙镁肥料在增加酿酒葡萄产量的同时，可溶性固形物含量显著增加，总酸含量明显下降，增加了糖酸比，很好地起到了提升酿酒葡萄品质的作用，与本文的研究结果一致。

微量元素对于果树产量及品质的有利影响已经得到学者们的公认，但不同的微量元素由于其对植物的作用机制及过程不同而具有不同的效应。没有任何一种元素对作物的效益是万能的，一种微量元素只可能影响作物的某些性质。也就是说大部分微量元素对于作物产量或品质的影响既有正向效益，同时也会带来负面效益，如本研究中B 元素在降低酸含量和提高糖酸比的同时，却显著降低总花色苷和总酚的含量（图3）。因此在酿酒葡萄上进行多种微量元素综合施肥显得非常必要，而本研究的结果也显示，将8 种微量元素混合配施，在葡萄产量及品质上取得了较为理想的效益。混合施肥的葡萄总产量提高43.8%，同时显著提高还原糖和可溶性糖，降低可滴定酸含量，并具有较高的单宁、总花色苷和总酚含量，葡萄品质得到明显提高。因此多种微量元素综合施用较单种微量元素施用具有更好的效果。