外源施硒对酿酒葡萄产量、品质及硒富集的影响

2020-02-07张耀中阮向阳侯振安安军妹

西北农业学报 2020年1期

王鹏,张耀中,阮向阳,冶军,侯振安,安军妹

(1.石河子大学农学院，新疆石河子 832003；2.红花岗区农业农村局土肥站，贵州遵义 563000)

硒是人和动物进行正常生命活动必不可少的元素，与人类健康紧密相联[1]。缺硒会引起克山病、癌症等疾病[2]。中国约70%的耕作地为缺硒土壤[3]。提高食物硒含量，是一种科学、安全的补硒途径[4-5]。葡萄是经济价值与营养价值并存的水果，当前葡萄与葡萄酒需求量逐渐增大。人们对于葡萄酒的需求逐渐趋于优质化、高端化，富硒葡萄酒能够满足人们的这一需求。因此，开发富硒酿酒葡萄从而实现人类饮食补硒有着深远意义。

在果树栽培管理中，叶面喷施硒肥是生产富硒水果的有效途径[6]。叶面喷硒具有用量低，利用率高，不污染环境等优点[7-8]。前人研究表明，叶面喷硒能够提高作物可食用部位的硒含量[9-10]，同时也能提高产量和改善品质。研究均发现对大蒜和大豆等作物叶面喷施硒肥时能够提高作物的硒质量分数[11-12]。也有研究报道，喷施一定量的硒肥可提升‘魏可’ ‘红提’和‘夏黑’葡萄果实硒质量分数[13-15]。作物不同生长时期对硒的吸收能力不同，葡萄叶面喷施硒肥后其果实硒含量从花后到成熟期间表现为先升高后降低的趋势，在果实膨大期达到最大值[16]。研究发现叶面喷施硒肥能提高葡萄的单株产量[17]。‘巨峰’葡萄施用氨基酸硒肥后，其果实单粒质量、可溶性糖、维生素C含量得到提高[18]；但也有研究报道叶面硒肥量过高会导致作物产量和品质降低的报道[19]。叶面喷施硒肥能够使葡萄富硒，从而酿造出来的葡萄酒就能达到富硒效果。同时新疆又是全国葡萄种植和葡萄酒生产最重要的基地[20]，因此在新疆生产富硒酿酒葡萄从而酿造富硒葡萄酒十分有必要。通过研究酿酒葡萄果实膨大期(初期、中期和末期)叶面喷硒不同质量浓度硒肥以及硒肥喷施次数对葡萄产量、品质和果实硒质量分数的影响，确定酿酒葡萄外源硒适宜的喷施质量浓度、喷施时期和喷施次数，为富硒葡萄酒的生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验地概况

试验于2018年在新疆生产建设兵团第八师152团进行。供试酿酒葡萄品种为‘赤霞珠’，采用“厂”字形树形，灌溉方式为沟灌。喷施的富硒叶面肥选取亚硒酸盐(Na2SeO3)为硒源。供试土壤为灌耕灰漠土，其中土壤pH为7.7，有机质质量分数为16.37 g/kg，有效磷质量分数为13.37 mg/kg，速效钾质量分数为200.17 mg/kg，全硒质量分数为0.52 mg/kg。

1.2 试验设计

分为2个试验。(1)喷施时期与质量浓度试验：设置5个喷硒质量浓度，分别为清水对照(S0)、100 mg/L(S100)、150 mg/L(S150)、200 mg/L(S200)、300 mg/L(S300)。在果实膨大期初期(6月23日)、中期(7月9日)和末期(7月23日)分别进行叶面喷施硒肥。

(2)喷施次数试验：设置喷硒质量浓度为150 mg/L，喷施次数分别为对照T0,1次(T1,膨大初期6月23日)，2次(T2,膨大初期(6月23日)日和中期(7月9日))，3次[T3,膨大初期(6月23日)、中期(7月9日)和末期(7月23日)]。

以上2个试验每667 m2喷施富硒叶面肥60 L。在进行喷施硒肥时，用果袋套住葡萄果实部分，防止硒肥直接与果实部位接触。由于硒肥滴落在土壤中量少且树枝茂盛，硒肥不能滴在树根附近，因此滴落在土壤中对果树的影响可忽略不计。每个处理10棵葡萄树，重复3次，喷施硒肥选在无大风和烈日气象条件下进行。在9月上旬葡萄成熟期进行采样，用冰壶带回实验室保存。

1.3 样品处理及硒测定

将洗干净的葡萄样品果实部位分为葡萄籽粒、皮和果肉3个待测部分，分别测定3个部分的硒质量分数，3个部分相加得到总硒量。

全硒的测定：用天平称取待测样葡萄籽和皮0.10 g，用量筒精确量取10 mL果浆，将待测样置于25 mL锥形瓶中，加入HNO3∶HClO4体积比为4∶1的混合酸10 mL，静置过夜。通过砂浴锅170 ℃加热并及时补加混合酸，直至溶液呈清亮无色且同时有白色的烟冒出，再继续加热到溶液仅余约2 mL左右时，将其从砂浴锅上取下使冷却，然后加入6 mol/L的浓盐酸10 mL，再将其放回砂浴锅加热至溶液呈清亮无色且同时有白色的烟冒出时取下、冷却后通过定量滤纸过滤转移至25 mL容量瓶中待测。测定用AFS-810原子荧光光谱仪测定硒的质量分数。

植物无机硒的测定：准确称取0.10 g 样品于有塞刻度试管中，加体积分数50%盐酸溶液10 mL，超声波混匀30 min 后，沸水浴加热30 min，冷却后用脱脂棉过滤。样品消解及测定同上。植物全硒质量分数减去无机硒质量分数即为有机硒质量分数。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010 软件进行数据计算和制图。采用SPSS 21.0统计分析软件进行方差分析。采用单因素方差分析比较不同处理间差异。

2 结果与分析

2.1 硒肥对‘赤霞珠’果实产量的影响

如表1所示，在果实膨大初期、中期和末期叶面喷施不同浓度的硒肥均能提高‘赤霞珠’果实的产量，且随着硒肥浓度的增加，葡萄产量呈现先增加后降低的变化趋势。在‘赤霞珠’的膨大初期增产效果最佳，当质量浓度为S100、S150、S200、S300时‘赤霞珠’的产量分别较对照处理显著提高5.99%、8.11%、10.81%和9.4%。

随着葡萄生长期的进行，葡萄产量的提高幅度依次降低，‘赤霞珠’产量的增加幅度大小为初期>中期>末期，且各个时期在喷硒质量浓度为S200时，葡萄的产量达到最大值。此时产量分别比对照显著提高10.81%、9.45%和8.32%。由此得出果实膨大初期，叶面喷硒质量浓度为S200是‘赤霞珠’达到增产效果最佳的时期和浓度。

表1 叶面喷施硒肥对‘赤霞珠’产量的影响Table 1 Effect of foliar application of selenium on ‘Cabernet Sauvignon’ yield

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same below.

2.2 硒肥对‘赤霞珠’果实品质的影响

如表2所示，当喷施硒肥质量浓度为S200时：在膨大初期，‘赤霞珠’的果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照(S0)提高27.51%、16.95%、13.92%、14.77%和45.1%，可滴定酸比对照(S0)降低9.72%；在膨大中期，‘赤霞珠’的果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照(S0)提高22.12%、17.24%、15.31%、 12.18%和 42.04%；在膨大末期，‘赤霞珠’的果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照(S0)提高21.15%、14.10%、 13.71%、 19.96%和16.94%。可滴定酸在膨大初期和中期，当喷硒浓度为S100和S150时降低不显著，当喷硒浓度为S200和S300时显著降低，膨大末期喷施时降低不显著。

膨大初期，喷施硒肥质量浓度为S200时‘赤霞珠’的果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物质量浓度和单宁质量分数均达到最大值，且此时的可滴定酸质量浓度显著低于对照。综上可以得出，在膨大初期，叶面喷硒肥质量浓度为S200时葡萄果实品质改善效果达到最佳。

表2 施用硒肥对赤霞珠果实品质的影响Table 2 Effect of application of selenium fertilizer on quality of Cabernet Sauvignon fruit

2.3 硒肥对‘赤霞珠’不同部位硒质量分数的影响

如表3所示，在果实膨大的各个时期，与对照相比，叶面喷施不同浓度的硒肥均能显著提高‘赤霞珠’葡萄籽、葡萄皮和葡萄果浆的硒质量分数，且与浓度成正比。在膨大初期，叶面喷硒浓度为S200与对照(S0)相比时，‘赤霞珠’的葡萄籽、葡萄皮和葡萄果浆的硒质量分数分别显著增加 30.47 μg/kg、81.17 μg/kg和21.16 μg/kg。

喷硒质量浓度相同时，在初期，‘赤霞珠’不同部位的硒质量分数为皮>籽粒>果浆；在中期和末期，则为皮>果浆>籽粒。同一喷硒质量浓度处理时，葡萄籽的硒质量分数依次下降，分别为初期>中期>末期。质量浓度为S200时，在膨大初期和中期葡萄皮和葡萄果浆无显著性变化但都显著高于果实膨大末期。质量浓度为S300时，‘赤霞珠’葡萄籽、葡萄皮和葡萄果浆的硒质量分数在膨大初期达到了最值，均高于膨大中期和膨大末期，但此时会对叶面造成毒害，S300不宜采用。综上可以得出果实膨大初期，硒质量浓度为S200时富硒效果最佳。

2.4 硒肥对‘赤霞珠’果实总硒质量分数影响

如图1所示，在果实膨大初期、中期和末期叶面喷施不同质量浓度的硒肥均能显著提高葡萄的总硒质量分数，且与硒质量浓度呈正比。当叶面喷施硒肥质量浓度为S100、S150、S200和S300时，此时‘赤霞珠’的总硒质量分数大小为初期>中期>末期，由此可见，膨大初期的富硒效果高于其他2个时期。在膨大初期，叶面喷硒质量浓度为S100、S150、S200和S300时，‘赤霞珠’的总硒质量分数分别比对照(S0)显著提高47.94 μg/kg、88.05 μg/kg、132.22 μg/kg和155.34 μg/kg。综上，可以得出膨大初期为叶面喷施硒肥的最适宜时期。

表3 赤霞珠果实不同部位的硒质量分数Table 3 Selenium mass fraction in different parts of Cabernet Sauvignon fruit

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different lowercase letters indicate significant differences between treatments at 0.05 level；下同 The same below

图1 赤霞珠果实硒质量分数
Fig.1 Cabernet Sauvignon fruit selenium quality score

2.5 硒肥施用次数对‘赤霞珠’果实产量的影响

如图2所示，与对照(T0)相比，在果实膨大期叶面喷施不同次数的硒肥(T1、T2和T3)均能显著提高单位质量新鲜葡萄的产量，且随着喷施次数的增加，‘赤霞珠’葡萄果实的产量也随着增加。当叶面喷施硒肥次数为T1、T2和T3时，此时的果实产量分别比对照(T0)提高6.1%、 10.82%和9.41%。T2时，此时‘赤霞珠’葡萄果实的产量达到最大值。综上可以得出，当叶面喷硒次数为T2时，‘赤霞珠’葡萄果实的增产效果最佳。

图2 赤霞珠果实产量Fig.2 Cabernet Sauvignon fruit yield

2.6 硒肥施用次数对‘赤霞珠’品质的影响

如表4所示，T1时，果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照提高16.35%、12.29%、10.89%、8.05%和 18.78%，且可滴定酸下降6.94%。T2时，果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照提高21.15%、16.48%、 14.93%、13.06%和39.39%，且可滴定酸下降 12.5%。T3时，果实单粒质量、横径、纵径、可溶性固形物和单宁质量浓度分别比对照提高 18.2%、14.19%、12.77%、8.57%和25.71%，且可滴定酸下降8.3%。通过以上可以得出，当叶面喷施硒肥次数为T1、T2和T3时，均能够改善葡萄果实品质，且当叶面喷施硒肥次数为T2时，最有利于葡萄果实品质的改善。

表4 硒肥施用次数对赤霞珠果实品质的影响Table 4 Effect of application of selenium fertilizer on quality of Cabernet Sauvignon fruit

2.7 硒肥施用次数对‘赤霞珠’不同部位硒质量分数的影响

如表5和表6所示，在果实膨大期，随着叶面喷施硒肥次数的增加，‘赤霞珠’果实不同部位的全硒和有机硒质量分数也随着增加。与对照相比，叶面喷施不同次数的硒肥均能显著提高‘赤霞珠’不同部位的全硒和有机硒质量分数，且硒质量分数与喷硒次数成正比。硒肥施用次数为T3时，葡萄籽、葡萄皮和葡萄果肉的全硒质量分数和有机硒质量分数均达到了极大值，其质量分数分别为90.23 μg/kg、120.79 μg/kg、26.63 μg/kg和 70.45 μg/kg、71.56 μg/kg、20.16 μg/kg。

当叶面喷施硒肥次数分别为T1、T2和T3时，‘赤霞珠’的葡萄籽、葡萄皮和葡萄果浆的总硒和有机硒质量分数的大小均为皮>籽粒>果浆。

表5 赤霞珠果实不同部位的硒质量分数Table 5 Selenium mass fraction in different parts of Cabernet Sauvignon fruit

表6 赤霞珠果实不同部位的有机硒质量分数Table 6 Organic selenium content in different parts of Cabernet Sauvignon fruit

2.8 硒肥施用次数对‘赤霞珠’硒质量分数的影响

如表7所示，当喷施硒肥次数分别为T1、T2和T3时，均能显著提高果实的总硒、有机硒和无机硒质量分数，硒质量分数与喷硒次数呈现正相关。T1时，果实的总硒、有机硒和无机硒质量分数分别比对照提高88.06 μg/kg、69.29 μg/kg和18.77 μg/kg。T2时，果实的总硒、有机硒和无机硒质量分数分别比对照提高158.51 μg/kg、 114.39 μg/kg和44.12 μg/kg。T3时，果实的总硒、有机硒和无机硒质量分数分别比对照提高了234.15 μg/kg、159.1 μg/kg和75.08 μg/kg。当叶面喷施硒肥次数为T1、T2和T3时，有机硒占比依次下降，分别为78.87%、 72.41%和 68.24%。

表7 赤霞珠果实硒质量分数Table 7 Cabernet fruit selenium quality score

3 讨论

本试验表现，在‘赤霞珠’膨大期叶面喷施硒肥，均能改善葡萄果实品质及增加产量，此结论与宁婵娟等[21]研究结果相一致。田间试验观察得出喷硒质量浓度为S300时，葡萄的叶面会有毒害现象，出现了黄色的灼烧斑点。这是由于喷施硒量过高导致的，质量浓度过高不利于葡萄的生长和果实品质的改善[22]，因此S300不利于在生产中进行推广。喷施适宜的硒肥有利于葡萄的果实品质的改善，但当喷施浓度过高会导致作物中毒，不利于作物的生长。因此在实际的生产中，对不同类型的作物要选择适宜的硒肥喷施量，这样可以避免用量过多对作物造成伤害，同时也可以节约成本。

在对葡萄进行叶面喷施硒肥时，要满足营养元素对作物的Bertrand规律，就是低浓度对作物的生长起到促进作用，而高浓度对作物的生长起到抑制作用[23]。本试验得出喷施硒肥质量浓度为S200和喷施硒肥次数为T2时，葡萄果实产量达到最大值。在叶面喷施硒肥质量浓度从S100到S200和喷施次数从T1到T2时，果实产量显著增加，但在S200到S300和喷施次数从T2到T3时，果实产量增加不明显。此研究结果与他人对糜子、小麦的研究结果相一致[24-25]。对农作物进行叶面喷硒后能提高农作物的含硒量，其含量与喷硒量、生长期还有喷硒次数等有关[26]。叶面喷施的效果比基施更加明显且投入更少更方便[27]。在膨大初期、中期和末期，喷施硒肥均能显著提高‘赤霞珠’葡萄籽、皮、果肉以及总硒的质量分数，且与喷硒浓度成正比，这与王鹏等[28]的研究结果一致。随着葡萄生育期的推进，同一喷硒质量浓度下葡萄籽粒硒质量分数是下降的，这主要是因为随着葡萄生育期的推进，葡萄的籽粒逐渐生长发育完善，对营养元素的需求降低导致的。研究得出，不同生长时期富硒效果为膨大初期>中期>末期,这可能是由于葡萄在生长初期生长,对硒肥的吸收能力强,而随着葡萄生长发育时期的进行,葡萄果实的生长发育逐渐完善,对营养元素的需求逐渐降低,对硒肥的吸收能力也逐渐下降所导致的，该研究结论与与刘秀桃等[29]研究结果一致。随着叶面喷施硒肥浓度的增加，葡萄果实含量与总硒质量分数呈正相关的增加，此结论与高德凯等[30]对外源硒与冬瓜富集的研究结论相同。叶面硒肥价格高，从经济角度考虑S200为最适喷硒质量浓度。