镁肥在酿酒葡萄上的施用效果及经济效益研究

古超峰，张 丽，刘少泉，田 超，王 晶，王 锐，2*

（1．宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2．中国葡萄酒产业技术研究院，宁夏 银川 750021）

贺兰山东麓光热充足，干燥少雨，灌溉便捷，对葡萄生长有着得天独厚的自然条件，2003 年获“葡萄酒国家地理标志产品”保护区认证，并被编入《世界葡萄酒地图》。截至2019 年底，宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植面积达4.13 万hm2，建成酒庄130 余家，葡萄产业综合年产值达200 亿元，产生了丰厚的经济和社会效益。然而，为在酿酒葡萄的栽培中获得更大的经济利益，人们普遍采用大量土施化肥或商用有机肥来提高产量，导致土壤氮、磷、钾等元素大量积累［1-2］。优质的葡萄不仅需要大量元素，适量的中微量元素对果实的品质也是必需的［3-4］。尽管钙质土壤中镁含量丰富，但葡萄存在隐性镁缺乏。造成这种隐性饥饿的主要原因是钾肥的过度使用和速效钙含量高，高钙含量对镁的吸收有拮抗作用，导致浆果中镁元素减少［5］。适当的钾、镁比例可以提高葡萄的品质［6］。因此，土壤养分供应不均衡成为影响酿酒葡萄增质稳产的制约性因素［7］。如何通过合理配施中微量元素肥料，提高葡萄产量和品质就显得尤为重要。

国内外研究者关于镁素营养对葡萄的影响进行了大量研究，研究表明，土壤施镁肥和叶面喷施镁肥均会影响酿酒葡萄果实的颜色、风味和品质［8-9］。葡萄中花青素的积累与镁的供应有关，镁没有增加其生物合成，而是减少花青素的分解代谢［10］。土施钙、镁肥对砂质碱性土壤上酿酒葡萄具有促进生长和增产提质作用［11］。叶片施用镁可以提高茎长和木质化质量，增加根数，从而为高质量的生产奠定了基础［12］。同时Zlamalova 等［13］的研究表明，在充分供给镁的土壤上对葡萄进行叶面喷施镁肥，有助于葡萄果实产量的提高，增产达11.2%。一般来说，养分可以直接施入土壤（固态或溶于水）或喷洒在叶子上，施肥方式与土壤类型、植株特性等诸多因素有关，不能一概而论。比如元素的有效性，尤其是微量元素，在高碳酸盐含量的碱性土壤中受到严重限制，叶面施肥可以缓解微观和宏观的养分缺乏，但由此引起的其他养分分布变化可能会产生显著的不利影响［14］。因此，合理的增施镁肥对提升酿酒葡萄品质尤为重要。

本文以贺兰山东麓大面积栽种的酿酒葡萄品种赤霞珠为研究对象，在镁含量丰富的碱性土壤上设置不同的施肥处理，研究不同施镁方式和施肥量对该区域酿酒葡萄产量和品质的影响，以期为优质酿酒葡萄生产中镁肥的科学使用提供技术支撑和理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2019 年4 ～10 月在宁夏贺兰山东麓

葡萄园——立兰酒庄（105°58′20″ E，38°16′38″ N）进行。该酒庄地形平缓、水利条件优越，属于温带大陆性季风气候，平均海拔高度1129 m，年平均气温8.9℃，昼夜温差10 ～15℃，年平均降水量190 mm，全年≥10℃积温可达3000℃以上，年平均日照时数2860 ～3102 h，无霜期180 d。气候条件优越，适合酿酒葡萄栽培。

1.2 供试材料

供试葡萄为7 年生赤霞珠，南北行向定植，树形为“厂”字形，株行距0.6 m×3.5 m，种植密度4760 棵/hm2，灌溉方式为滴灌。土壤类型为砂质灰钙土，基本化学性质见表1。

表1 土壤基本化学性质

1.3 试验设计

本试验采用随机区组试验设计，共设11 个处理，每个处理设3 个重复，共33 个小区，每个小区面积为21 m2。以常规施肥为基础，增施镁肥（MgSO4·7H2O），镁含量9.8%，滴施镁肥在酿酒葡萄果实膨大期（6 月30 日）一次性施入，叶面喷施镁肥在酿酒葡萄果实膨大期和转色期分4 次（6 月30 日、7 月15 日、8 月5 日、8 月25 日）进行，将肥料充分溶于喷雾器中，于晴天16：00 后周密均匀地喷施在果实和叶面上，以叶片滴液为限。常规施肥于5 月上旬开沟一次性施用羊粪有机肥10500 kg/hm2。各处理镁肥施用见表2。

表2 试验设计

1.4 样品采集及测定方法

1.4.1 葡萄叶片光合特性测定

在2019 年8 月17 ～19 日 连 续3 d 9：30 ～11：30，采用手持叶绿素仪SPAD-502 测定各标记树同一高度的叶片叶绿素含量（SPAD），采用LI-6400 便携式光合测量仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），每个处理选择3 株，测定同一位置的叶片，每株读取5 个数值，取其平均数。

1.4.2 葡萄果实品质测定

葡萄成熟期（2019 年9 月28 日），随机采集15 串代表性果穗，每个果穗的上、中、下3 个部位随机采集35 粒果实榨汁，测定葡萄浆果的可溶性固形物、可滴定酸、单宁、总酚和花色苷含量。采用手持糖量计测定可溶性固形物的含量，福林-丹尼斯法测定单宁的含量，福林-肖卡法测定总酚的含量，pH 示差法测定总花色苷的含量，氢氧化钠滴定法测定可滴定酸含量［15］。

1.4.3 葡萄形态指标和产量测定

调查每个小区的株数，计算每公顷的株数。于葡萄采收期（2019 年10 月3 日），对每个小区标记的葡萄树果穗进行全部采摘称重，根据各小区酿酒葡萄的单株产量、小区株数、每公顷的株数折算每公顷产量。取测产后葡萄果穗带回实验室测定葡萄的形态指标，随机选取葡萄浆果100 粒，用电子天平称量，重复5 次，测定百粒重，随机选取酿酒葡萄浆果5 粒，用游标卡尺测定果实横径和纵径。

1.5 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 21.0 处理分析数据，显著水平为0.05（n=5），表中数据为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 施镁对酿酒葡萄光合特性的影响

由表3 可以看出，镁肥施用后酿酒葡萄叶片SPAD、Pn、Gs 和Tr 均较处理S0F0有一定升高，而Ci 则较S0F0有一定程度的降低。叶面喷施+滴施镁肥处理中，除Ci 外各项指标均随镁用量增加呈现先升高后降低趋势，其中处理S3F3叶片SPAD、Pn、Gs 和Tr 值最高，分别较S0F0提高了13.7%、12.7%、20.4%和37.1%，而Ci 较S0F0降低了9.7%；滴施镁肥处理中，葡萄光合特性的各项指标与叶面喷施+滴施镁肥变化趋势一致，但叶面喷施+滴施镁肥处理较滴施镁肥处理变化更为显著，S9F0处理的SPAD、Gs和Tr 均为最高，分别较S0F0提高了12.6%、18.2%和28.6%，而Ci 则随着滴施镁量呈现先降低后升高趋势，处理S8F0的Ci 最低，较S0F0降低了9.3%。

表3 不同施镁处理对酿酒葡萄光合特性的影响

2.2 施镁对酿酒葡萄浆果形态指标的影响

由表4 可知，增施镁肥处理浆果横径和纵径较未施镁肥S0F0处理表现出增加趋势。叶面喷施+滴施镁肥处理中，酿酒葡萄浆果横径和纵径随着镁肥施用量的增加逐步升高，处理S4F4较未施镁肥处理S0F0分别提高了14.0%和23.9%，但横径S4F4与S2F2、S3F3和S5F5，纵 径S4F4与S3F3差 异 不 显 著；滴施镁肥处理中，葡萄浆果形态指标和百粒重随滴施镁肥量的升高均呈现先升高后降低的趋势，处理S7F0的横径、纵径和百粒重均为最高，较S0F0提高10.5%、21.1%和8.4%。

表4 不同施镁处理对酿酒葡萄浆果形态指标的影响

2.3 施镁对酿酒葡萄浆果品质的影响

由表5 可知，增施镁肥与未施镁肥酿酒葡萄浆果中可溶性固形物和单宁的含量差异不显著，叶面喷施+滴施镁肥处理中，酿酒葡萄浆果中可滴定酸含量呈现先升高后降低趋势，处理S4F4的含量最高，较S0F0提高了13.1%；喷施镁肥后浆果中总酚含量明显升高，处理S4F4最高，较S0F0提高了7.1%，较其他处理提高了0.6%～8.5%，说明滴施和叶面喷施镁肥可以提高葡萄浆果中可滴定酸和总酚的含量；浆果中花色苷含量也随喷施+滴施镁肥量的升高而变化，S3F3处理的含量最高，较S0F0提高了16.7%，但处理S3F3与S4F4浆果中花色苷的含量差异不显著。滴施镁肥处理中，随着镁肥施用量的增大，可滴定酸、总酚、花色苷均表现出先升高后降低的趋势，固酸比则表现出先降低后升高的趋势。S8F0处理浆果的可滴定酸含量最高，较S0F0提高了14.8%，但与S7F0处理含量差异不显著；S8F0处理总酚和花色苷含量分别达到16.0 和2.1 mg/g，较S0F0分别提高6.7%和16.7%。固酸比也随施镁量的增加表现出先降低后升高趋势。

表5 不同施镁处理对酿酒葡萄浆果品质的影响

2.4 施镁对酿酒葡萄产量及经济效益的影响

由表6 可知，增施镁肥处理的葡萄产量均较未施镁肥S0F0处理有一定提高，其中处理S3F3和S8F0产量提升最为显著，达到了8483 和8360 kg/hm2。总投入随镁肥的增施而提高，处理S1F1～S10F0较S0F0增加了0.7% ～2.6%。总体而言，由于较廉价的镁肥使增施镁肥处理总投入与未施镁处理S0F0差别不大，但喷施镁肥会明显提高浆果产量，因此各施镁处理的经济效益和产投比均较未施镁处理S0F0显著提高。其经济效益的大小顺序为：S3F3＞S8F0＞S7F0＞S4F4＞S9F0＞S2F2＞S6F0＞S10F0＞S5F5＞S1F1＞S0S0，其中处理S3F3较S0F0提高了13175 元/hm2，提升了36.1%；产投比提高了0.6，提升了20.7%。

表6 不同施镁处理的经济效益

3 讨论

3.1 施镁对酿酒葡萄光合特性的影响

镁是叶绿素合成所必需的元素，Mg2+可以诱导类囊体膜形成基粒，提高光合电子传递效率，促使植物将更多的光能转化为化学能［16］。气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，控制着CO2的进出和植物叶片的蒸腾作用，进而影响植物的光合速率［17］。马晓丽等［18］研究发现，施用镁肥可以提高葡萄叶片SPAD 和Pn。本试验研究表明，在常规施肥的基础上，所有施镁处理的SPAD、Pn、Gs 和Tr 均较未施镁处理升高，而Ci 则降低。但施镁量过大则会抑制植物的光合速率，其中S5F5和S10F0处 理Pn 分 别 较S3F3和S8F0降 低 了11.7%和7.5%。这与前人的研究结果一致，可能是因为镁肥的施用影响了气孔的发育状态，Pn 和Tr 受Gs 的影响，Gs 的提高，促进植物叶片与外界的气体交换，进而增加了葡萄叶片的Pn 和Tr。

3.2 施镁对酿酒葡萄浆果形态指标和产量的影响

Zlamalova 等［13］对叶面喷施镁、钾对葡萄果实产量和品质影响的研究表明，单独喷施2.5%镁肥（MgSO4·7H2O）可使葡萄增产11.2%；王锐等［19］研究发现，施镁肥可以提高赤霞珠葡萄的百粒重和产量，本试验也得到相同的结论。葡萄植株对镁元素的吸收主要集中在果实膨大期和转色期，且葡萄果实是镁的主要累积器官［20］。葡萄产量的提高可能是由于在碱性土壤中镁虽含量丰富，但高钙含量对镁的吸收有拮抗作用［5］，叶面喷施低浓度镁肥或土施大量镁肥促进其吸收，进而提高葡萄叶片SPAD 和光能利用率，促进植株干物质的积累和转运，增加了浆果的粒重和产量。本试验也发现镁肥施用量过大会导致植物阳离子营养元素（K+、NH4+、Ga2+、Mg2+等）吸收失衡，进而影响葡萄产量［21］。

3.3 施镁对酿酒葡萄浆果品质的影响

施镁肥对改善作物外在和内在品质具有显著作用，这已在苹果［22］、香蕉［23］、荔枝［24］、石榴［25］等果树上得到证实。研究表明，土壤中镁和钙的有效性与西欧葡萄的颜色密切相关［26］；不同增施镁肥方式对葡萄浆果中可溶性固形物和花色素的含量也有影响［27］。本研究发现，滴施和喷施镁肥酿酒葡萄浆果中单宁、总酚、花色苷的含量均有提高。这与镁的供应会减少葡萄花青素的分解代谢、增加果实酚类物质的含量有关［10］。葡萄中有机酸含量可影响葡萄酒的口感，我国西北地区干旱少雨、昼夜温差大，导致酿酒葡萄浆果中糖分快速积累而有机酸的含量较低。本试验发现，镁肥可以提高葡萄浆果中可滴定酸的含量，但可溶性固形物含量没有升高。Zlamalova 等［13］研究表明，施镁可以显著提高葡萄果实中可滴定酸的含量，但马晓丽等［27］指出，施镁对葡萄浆果增糖降酸具有极显著作用。镁肥对葡萄果实中可溶性固形物和可滴定酸影响的差异可能是葡萄生长的土壤和气候条件的不同所引起的。

4 结论

在宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄产区，滴施和喷施镁肥均能对酿酒葡萄的生长发育、产量和品质提高起到促进作用。对酿酒葡萄叶面喷施0.135%+滴施161.8 kg/hm2镁肥或滴施369.9 kg/hm2镁肥效果最为显著。从经济效益上看，叶面喷施0.135%+滴施161.8 kg/hm2镁肥的经济效益最高，产投比最大，肥料利用率最高，是该土壤条件下最佳的施镁措施。