不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄生长和品质的影响

2021-11-03柳采秀陈丽萍聂东兴姚海利

浙江农业学报 2021年10期

宋雯，王强，张佳，柳采秀，张楠，陈丽萍，聂东兴，姚海利，苍涛，*

(1.浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所/农业农村部农产品质量安全风险评估实验室(杭州)/浙江省农药残留检测与控制研究重点实验室，浙江杭州 310021； 2.农业农村部农药检定所，北京 100125)

葡萄是世界上重要的经济作物之一，中国已成为葡萄生产和消费大国[1]。近年来，植物生长调节剂作为一类重要的农药，已广泛应用于葡萄生产[2-3]。氯吡脲(forchlorfenuron)是一种常用于瓜果保花保果、膨果增产的植物生长调节剂[3]，其别名为吡效隆、CPPU、KT-30等，化学名称为1-(2-氯-4-吡啶)-3-苯基脲，具有细胞分裂素活性，能促进细胞分裂、分化和器官形成，在葡萄生产上具有良好的保花、保果和果实膨大等作用[4]。氯吡脲作为一种已在葡萄上获得登记的农药，专家学者们已从适用品种、使用方法、品质影响等多方面对其药效做了大量研究。氯吡脲对葡萄果实的使用效果受品种、果实生长发育状况、栽培技术和使用时间等因素的影响[5-7]；氯吡脲可对葡萄果实的营养品质包括可溶性固形物和可滴定酸含量产生影响，其影响程度因处理浓度与处理时间的差异而有所不同[8-10]。但鲜有研究关注施肥方式与化学调控措施对葡萄生长、产量、品质和残留的影响。

施肥管理是葡萄园田间管理的核心内容之一，在葡萄生长过程中，其对葡萄催芽、开花、壮果和催熟等有着重要影响[11-14]。肥料与植物生长调节剂是不可相互替代的，但在当前生产上“以药代肥”和“以肥代药”的现象却屡见不鲜。为明确氯吡脲使用效果与施肥方式的作用，本研究以浙江主栽葡萄品种藤稔葡萄(巨峰系品种)为供试品种，在肥料充足供给和无肥料供给2种方式下，研究氯吡脲不同用量对葡萄生长、产量、品质和安全的影响，并引入雷达图多指标定量综合评价方法，构建综合评价函数，确定相对较优的肥料和氯吡脲施用方式，旨在为葡萄生产应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试葡萄品种为藤稔葡萄，树龄7 a。供试药剂为0.1%氯吡脲可溶性液剂(0.1% CPPU SL)，四川省兰月科技开发公司生产；供试肥料为98%磷酸二氢钾(0-51-34)和大量元素水溶肥(12-10-28)，四川国光农化股份有限公司生产。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验在浙江省嘉善县天凝镇唐家桥水果园进行，试验地块葡萄均实行避雨栽培，株行距为1 m×3 m，管理一致。试验采用二因素随机区组设计，A因素为施肥方式，B因素为氯吡脲浓度，试验设计见表1。共设8个试验处理，每处理重复3次，共24个小区。每小区5株葡萄树。

表1 试验设计

施肥方式分为肥料充足供给和无肥料供给。肥料充足供给(A1)根据当地生产经验和文献[15]设置：施用氯吡脲后及时追肥浇水，在葡萄果粒软化上色之前，每10 d左右追施1次大量元素水溶肥(每667m2施9～15 kg)；从第3次追肥起，增加98%磷酸二氢钾(每667m2施2kg)，累计追施4次；葡萄上色期至采收期追施大量元素水溶肥(每667m2施5 kg)和98%磷酸二氢钾(每667m2施5 kg)，累计追施2次，并逐步控水。无肥料供给(A2)：试验前15 d至葡萄采收期不施用任何肥料，灌溉水量同充足肥料供给方式。

在藤稔葡萄花谢后10 d、果实绿豆粒大时，施用1次氯吡脲浸幼果穗。用量参照农药登记信息，设稀释50倍液和100倍液2个处理，考虑到在实际生产中客观存在的超剂量用药和以药代肥现象，加设1个超出登记范围的高浓度处理，即稀释20倍液。另设清水对照。

1.2.2 数据测定

于葡萄果实成熟期，每株从结果枝中段随机取穗，每小区取20穗进行生长调查、品质评价和氯吡脲残留检测。按大小粒分级标准(表2)对果穗进行果粒均匀度调查，按公式(1)计算葡萄大小粒指数。用游标卡尺测量穗梗直径，并按穗梗木栓化分级标准(表2)调查穗梗木栓化情况，按公式(2)计算穗梗木栓化指数。称取穗质量，之后脱粒混匀后随机取100粒，用电子天平测量百粒重。用游标卡尺测量果粒纵径、横径，按公式(3)计算果形指数。参照NY/T 2637—2014、GB/T 12456—2008测定葡萄果粒的可溶性固形物和可滴定酸含量，计算糖酸比；参照文献[16]的方法测定全果的总黄酮含量。参照GB23200.110—2018和文献[17]的方法测定采收期葡萄果粒氯吡脲残留。

表2 葡萄大小粒分级标准和穗梗木栓化分级标准

葡萄大小粒指数

(1)

穗梗木栓化指数

(2)

(3)

1.2.3 雷达图定量综合评价

建立评价指标体系和指标数据标准化。选取代表性指标作为评价指标，对评价指标数据进行标准化处理。具体处理方法为：区分正向指标和逆向指标，按照公式(4)进行标准化处理，将值约束在[0，1]。

(4)

雷达图绘制。对应本研究的每种处理方式，其雷达图中均有一个独立的数轴对应每个指标数值，数轴呈辐射状分布在中心点周围，将不同数轴上的指标数值用折线连接起来所形成的多边形即是雷达图，此图可以直观地反映不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄果实生长和品质的影响。

特征量的计算。为了全面反映综合水平与各个评价指标的均衡性，引入雷达图的面积(Si)和周长(Li)两个特征量，构造一个二维特征量来计算综合评价函数值。需要注意的是，当评价指标数确定而评价指标在雷达图中排序发生变化时，雷达图的形状、面积和周长随之也发生变化，导致结果具有“不唯一性”。为避免这一问题，本研究采用统一的指标体系，在绘制雷达图时对指标采用相同的排序[18]。

在由m个指标构成的雷达图中，其面积由m个三角形组成，根据公式(5)和(6)计算出各处理雷达图的面积和周长。

(5)

(6)

式(5)和(6)中，Si表示面积，Li表示周长，m为评价指标数，Nij是第i个对象第j项评价指标；α为相邻射线轴之间的夹角。

评价函数构造和综合评价。以特征向量Si、Li为基础，构造评价向量Vi表示第i个评价对象雷达图的评价向量，则

Vi=(Vi1，Vi2)；

(7)

Vi1=Si/Smax;Smax=maxSi；

(8)

(9)

式(7)、(8)和(9)中：Vi1反映雷达图的面积，其数值越大，说明该评价对象的总体优势越强，反之则较弱；Vi2为第i个评价对象的雷达图面积与具有相同周长的圆面积的比值，反映评价对象各项指标的协调均衡程度，其数值越大，说明评价对象各项指标的协调均衡性越好，反之则较差。

最后，根据评价向量构造综合评价函数公式(10)，并根据评价函数计算各评价对象的评价值Y。

(10)

1.3 数据分析

数据采用SPSS 22.0软件进行二因素随机区组方差分析，处理组间采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。采用Excel 2016绘制雷达图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄大小粒、穗梗直径和穗梗木栓化的影响

由表3和表4可知，施肥方式对藤稔葡萄大小粒指数有极显著(P<0.01)影响，氯吡脲用量对此影响不显著；但施肥方式和氯吡脲用量互作对大小粒指数存在显著影响。从施肥方式来看，在肥料充足方式下氯吡脲各浓度处理的大小粒指数均低于无肥料方式。从氯吡脲用量来看，在无肥料方式下，大小粒指数与氯吡脲用量呈正相关；在肥料充足方式下，则无相关性，其中，在20 mg·kg-1氯吡脲用量下，大小粒指数显著地低于其他处理，果粒均匀性最好。

表3 不同施肥方式与氯吡脲用量处理的藤稔葡萄大小粒、穗梗直径和穗梗木栓化水平

与大小粒指数的影响因素不同，氯吡脲用量对穗梗直径和穗梗木栓化有极显著(P<0.01)影响，施肥方式对此则无显著影响，二者互作效应也不显著。从氯吡脲用量来看，各施肥方式中清水对照的穗梗直径最小，且均未出现穗梗木栓化现象。随着施用氯吡脲浓度的增高，穗梗直径加大，木栓化水平上升。从施肥方式来看，在氯吡脲用量相同的情况下，穗梗直径和木栓化程度在不同施肥方式下虽然无显著差异，但肥料充足供给方式的穗梗直径和木栓化程度均低于无肥料方式。上述结果都表明，充足的肥料供给在一定程度上可以缓解氯吡脲施用对藤稔穗梗的负效应。所有药剂处理中，肥料充足方式下施用10 mg·kg-1和20 mg·kg-1氯吡脲的穗梗直径相对小，且木栓化程度相对轻。

2.2 不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄纵横径的影响

由表5和表6可知，施肥方式与氯吡脲用量对葡萄果粒纵径、横径影响均达到显著或极显著水平，互作效应不显著，氯吡脲用量对葡萄果粒大小的影响大于施肥方式。

从氯吡脲用量来看，肥料充足供给方式下，葡萄的纵径和横径均随氯吡脲的浓度增加而增大，50 mg·kg-1处理的纵径和横径较20 mg·kg-1处理均略有提高，显著高于10 mg·kg-1处理；3个氯吡脲用量处理的纵径和横径均显著高于清水对照的纵径和横径；无肥料供给方式下，葡萄的纵径和横径随氯吡脲浓度的上升并无显著增长，但3个浓度处理的纵径和横径均显著大于清水对照的纵径和横径。

从肥料供给方式来看，在氯吡脲用量相同的处理中，仅50 mg·kg-1用量下，肥料充足方式的果粒纵径显著大于无肥料方式；其他用量下果粒纵径和横径在不同施肥方式下无显著差异，肥料充足方式的纵径和横径略高于无肥料方式。

由表5和表6可知，各个处理的果形指数差异均不显著，表明施肥方式与氯吡脲用量对藤稔葡萄果形指数无显著影响。

表5 不同施肥方式与氯吡脲用量处理的藤稔葡萄果粒纵径、横径和果形指数

表6 方差分析结果

2.3 不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄产量的影响

由表7和表8可知，施肥方式与氯吡脲用量对葡萄百粒重和穗质量影响均达到显著或极显著水平，互作效应不显著，氯吡脲用量对上述主要产量构成因素的影响明显高于施肥方式。

表7 不同施肥方式与氯吡脲浓度处理的藤稔葡萄百粒重和穗质量

表8 方差分析结果

从施肥方式来看，各方式下的百粒重和穗质量均与氯吡脲用量呈正相关。无肥料方式和肥料充足方式下，与清水对照相比，氯吡脲各处理穗质量的增重率分别可达18.9%～22.6%和16.7%～25.0%。除肥料充足方式下10 mg·kg-1氯吡脲处理的百粒重与同方式下的清水对照相当外，药剂处理的百粒重和穗质量均显著(P<0.05)地高于清水对照。

从氯吡脲用量来看，相同用量下，肥料充足方式的百粒重和穗质量均高于无肥料方式。随氯吡脲浓度的增加，无肥料供给方式药剂处理的百粒重和穗质量的差异不显著；而肥料充足方式50 mg·kg-1氯吡脲用量处理的百粒重与20 mg·kg-1处理相当，显著高于10 mg·kg-1处理；同时，50 mg·kg-1氯吡脲用量处理下的穗质量显著高于其他处理。该结果表明，肥料供给对氯吡脲增重增产有一定的协同作用。

2.4 不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄品质的影响

由表9和表10可知，施肥方式和氯吡脲用量对藤稔葡萄可溶性固形物和总黄酮含量的影响都达到了极显著水平(P<0.01)。可溶性固形物含量受施肥方式的影响更大；总黄酮含量受氯吡脲用量的影响更大。施肥方式和氯吡脲用量对可滴定酸和总黄酮含量的影响存在极显著的互作效应。

表9 不同施肥方式与氯吡脲浓度处理的藤稔葡萄可溶性固形物、可滴定酸和总黄酮含量

表10 方差分析结果

在相同氯吡脲用量下，肥料充足方式相对于无肥料方式，可溶性固形物和总黄酮含量都呈现出上升趋势；除50 mg·kg-1氯吡脲用量外，可滴定酸含量呈现下降趋势。可溶性固形物含量在无肥料方式下，氯吡脲处理后较清水对照有所降低；肥料充足方式下，10 mg·kg-1氯吡脲处理后的可溶性固形物含量显著高于清水对照，20 mg·kg-1氯吡脲处理效果与之相当。从糖酸比的角度分析，无肥料方式下的糖酸比整体较低，这表明肥料是影响葡萄风味品质的主要因素。在肥料充足方式下，10 mg·kg-1、20mg·kg-1氯吡脲处理和清水对照处理的糖酸比表现都较为理想，但50 mg·kg-1氯吡脲处理的糖酸比却最低，表明高浓度氯吡脲对葡萄风味品质存在一定的副作用。

在两种施肥方式下，10 mg·kg-1氯吡脲处理的总黄酮含量均最高，20mg·kg-1和50 mg·kg-1氯吡脲处理的总黄酮含量均显著低于清水对照。表明高浓度氯吡脲的使用，特别是在无肥料管理配合的情况下，对葡萄的总黄酮含量有一定的影响。

2.5 不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄氯吡脲残留的影响

本试验所建方法检测限(LOD)为0.003 mg·kg-1，定量限(LOQ)为0.01 mg·kg-1。所有处理采收期的葡萄果实中均未检出氯吡脲残留。GB 2763-2019规定葡萄中氯吡脲的最大残留限量为0.05 mg·kg-1，所有试验处理葡萄的氯吡脲残留均符合国家标准的要求。

2.6 雷达图定量综合评价结果

本研究选取葡萄大小粒指数、穗梗木栓化指数、果形指数、穗质量、糖酸比和总黄酮含量6个代表性指标从不同角度反映葡萄生长和品质状况，以此构成评价指标，采用雷达图定量综合评价不同施肥方式下氯吡脲处理对葡萄生长和品质的影响。

2.6.1 各评价指标的无量纲化处理

评价指标中，果形指数、穗质量、糖酸比和总黄酮含量的值越大越好，属于正向指标；葡萄大小粒指数和穗梗木栓化指数的值越小越好，属逆向指标。按照公式(4)对各指标进行标准化处理，标准化处理结果见表11。标准化处理后的数值越接近1，表明该项指标越好。

2.6.2 雷达图的绘制与定量综合评价

基于表11数据，各处理的雷达图结果见图1。图1可直观反映出不同施肥方式下氯吡脲处理对藤稔葡萄生长和品质影响的综合表现。

表11 评价指标的无量纲化处理结果

为了全面反映不同施肥方式下氯吡脲处理后葡萄生长和品质的综合水平与各个评价指标的均衡性，根据公式(5)～(10)引入雷达图的面积和周长2个特征量，构造二维特征量计算综合评价函数值，详见表12。从评价向量Vi1和Vi2可知，以A1B2和A1B3处理最高，即在肥料充足方式下氯吡脲10 mg·kg-1和20 mg·kg-1处理的总体优势最强，且各指标的均衡性最高。根据评价函数值Y得出藤稔葡萄在不同处理下的综合排序为A1B3(肥料充足供给、0.1% CPPU SL稀释100倍液)>A1B2(肥料充足供给、0.1% CPPU SL稀释50倍液)>A1B4(肥料充足供给、不使用氯吡脲)>A2B4(无肥料供给、不使用氯吡脲)>A2B3(无肥料供给、0.1% CPPU SL稀释100倍液)>A2B2(无肥料供给、0.1% CPPU SL稀释50倍液)>A2B1(无肥料供给、0.1% CPPU SL稀释20倍液)>A1B1(肥料充足供给、0.1% CPPU SL稀释20倍液)。

表12 不同处理雷达图综合评价结果

3 讨论

3.1 氯吡脲和肥料可增产提质，但无法相互替代

在葡萄生产上，恰当使用氯吡脲和肥料，均有增加产量、改善品质的作用[3，7-8，13-14]。肥料是葡萄植株养分的重要来源，施肥是葡萄栽培种的关键技术过程，科学施肥是葡萄树体健壮生长与生产优质果实的基础。氯吡脲是一种具有激动素作用的植物生长调节剂，可促进细胞分裂，增加细胞数量，增大果实，改善果实品质，且采收期残留安全[19]。本试验中，施肥方式与氯吡脲用量对藤稔葡萄产量要素(果粒纵、横径、百粒重和穗质量)与品质要素(可溶性固形物和总黄酮含量)均有显著或极显著的影响，证明两者都有使用的必要性；但氯吡脲和肥料的作用并不能相互替代，原因如下：(1)在本试验条件下，施肥方式显著影响藤稔葡萄的大小粒指数，且施肥方式和氯吡脲用量对此有显著的互作效应。推测果粒的均匀度主要依赖于坐果后充足的肥料供给，使用氯吡脲膨果后科学施肥有助于降低大小粒指数。王莎等[7]在阳光玫瑰上的研究也表明，使用氯吡脲后，穗质量提升，大小粒现象改善。(2)氯吡脲用量对穗梗直径和穗梗木栓化有极显著影响，这与哈基姆等[8]的试验结果一致。本研究未在采收期的葡萄果粒中检出氯吡脲残留。张文等[19]的研究表明，氯吡脲在葡萄穗轴中的残留高于果实，上述结果提示氯吡脲对葡萄穗轴的负效应可能正是源于其在穗轴中的富集。值得注意的是，本研究结果也明确了充足的肥料供给可以缓解氯吡脲施用对藤稔穗梗的负效应。(3)前人的大量研究尚无法就氯吡脲对可溶性固形物的影响给出一致的结论，一般认为其影响与处理时期和使用浓度等因素有关[6-10，20-22]；但肥料对葡萄可溶性固形物影响的结论则相对一致，认为合理施肥可以提高其含量[14，23]。本研究结果揭示了这种不确定性来源的一种可能，即相对氯吡脲来说，肥料是影响可溶性固形物含量的更为主要的因素，而总黄酮含量则受氯吡脲用量影响较大。

因此，氯吡脲和肥料分别作为具有调控作物生长发育的微量信号类物质和提供植物必需营养元素的物质，在作用机理和作用效果上有着诸多差异，两者在藤稔葡萄生产上协同作用，无法相互取代。

3.2 氯吡脲用量与综合效益并非正相关关系

藤稔葡萄使用氯吡脲膨果在生产上是必要的，且残留安全，但高浓度氯吡脲对藤稔葡萄的增产作用有限。本试验条件下，氯吡脲用量差异对葡萄果粒纵横径、百粒重和穗质量的显著影响仅在肥料充足方式下有较为直观的反映，且50 mg·kg-1处理的纵横径和百粒重与20 mg·kg-1处理并无显著差异，这表明盲目增加氯吡脲用量对果粒增大的效果是有限的，从节肥节药省工的角度考虑，也不具备经济效益。

高浓度氯吡脲对藤稔葡萄生长和品质的负效应明显。一是，本试验中，随氯吡脲浓度的增高，穗梗直径和木栓化水平都呈上升趋势，50 mg·kg-1氯吡脲处理对穗梗的负效应最大。二是，在50 mg·kg-1氯吡脲处理作用下，肥料充足供给时，可滴定酸含量出现显著升高，糖酸比含量在所有处理中最低；在无肥料供给时，可溶性固形物和总黄酮含量都处于最低水平。上述试验结果均表明，高浓度氯吡脲对藤稔葡萄生长和品质存在一定的副作用，氯吡脲使用时不可随意加大药量。

经雷达图分析，不同施肥方式下氯吡脲对藤稔葡萄生长和品质综合影响的优劣排序为A1B3>A1B2>A1B4>A2B4>A2B3>A2B2>A2B1>A1B1。由此可知，并非氯吡脲用量越高综合效益越好，10～20 mg·kg-1是比较适宜的用量，这与我国氯吡脲在葡萄上的登记用量相符合。