梅乐葡萄果实、叶片、叶柄矿质营养与土壤矿质养分的关系

王小龙 张正文 邵学东 钟晓敏 王福成 史祥宾 张艺灿 王海波

摘要：为分析山东省蓬莱地区配方施肥条件下梅乐葡萄不同生育期、组织部位的矿质营养与土壤养分的关系，为制定梅乐葡萄植株和土壤营养诊断标准奠定基础。以不同施肥条件下的梅乐葡萄为研究对象，使用相关分析法研究叶片、叶柄、土壤矿质养分与果实矿质元素的相关性。结果表明，各生育期土壤N含量分别与果实N/P/K/Ca、叶片N/P/K/Ca含量间至少存在一种显著或极显著相关关系，土壤P含量分别与果实N/P/Ca/Mg、叶片N含量间至少存在一种显著相关关系，土壤K含量分别与果实N/P/K/Ca/Mg、叶片N/P/Ca/Mg含量间至少存在一种显著或极显著相关关系，土壤Ca含量分别与果实P/Ca、叶片N/P含量间至少存在一种显著相关关系，土壤Mg含量分别与果实P/K/Ca、叶片N/P/K含量间至少存在一种显著或极显著相关关系。土壤N、P、Ca含量分别与叶柄N、P、K、Ca、Mg含量间至少存在一种显著或极显著相关关系，末花期土壤K含量与盛花期叶柄P含量呈显著负相关，土壤Mg含量分别与叶柄N、P、K、Ca含量间至少存在一种显著或极显著相关关系。

关键词：梅乐葡萄;叶片;叶柄;果实;土壤;矿质养分;果实品质

中图分类号： S663.101  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）10-0125-08

梅乐（Vitis vinifera L. cv. Merlot）是葡萄科葡萄属木质藤本植物，属欧亚种葡萄品种，具有优良的酿酒特性，目前已成为山东省蓬莱市葡萄与葡萄酒产区主栽红色酿酒葡萄品种。近年来，人们盲目追求梅乐的高产，依靠经验施肥现象严重，导致树体养分比例失衡、果实品质下降。果树叶片是生理生化反应的器官，通过对叶片中矿质元素含量的分析，可以及时了解和诊断树体的矿质营养水平[1]。同时，有研究发现，叶柄相关性状与果实品质相关[2]。果实矿质元素含量不仅与果实的品质特性、营养价值和贮藏期间的生理病害有密切关系[3]，而且对人们的身体健康起到关键作用[4]，通过对果实矿质元素进行分析，可以弥补叶片矿质营养与果实品质间相关性较差的弱点[5]。探讨叶片、叶柄、土壤矿质养分与梅乐葡萄果实矿质元素含量间的相关性关系，对于指导果园合理施肥、提高果实营养价值具有重要的理论意义。姚智研究发现，芒果叶片中的钙（Ca）含量与土壤全氮（N）含量呈显著负相关[6]。枇杷果实中磷（P）、钾（K）含量与对应叶片中的矿质元素含量呈极显著正相关，果实中的K含量与土壤全K含量呈显著负相关[7]。甜橙叶片中的K含量与土壤碱解N、交换性Ca、交换性镁（Mg）含量呈显著负相关[8]。环渤海湾苹果产区影响富士苹果果实Ca含量的主要土壤养分因子有全N、有效K含量等[9]。土施Mg肥极显著增加了葡萄叶片、果实中的镁含量，叶面喷施Mg肥极显著增加了叶片中的镁含量[10]。在果实发育期间，赤霞珠葡萄叶片P、K含量与果实P、K含量之间表现为正相关，而与N、Ca、Mg含量之间表现为负相关[11]。赤霞珠叶柄锰（Mn）含量与果实Mn含量间存在显著负相关关系[12]。上述研究结果为梅乐叶片、叶柄和果实矿质元素特性及其影响因子的研究提供了参考，但是关于梅乐葡萄叶片、叶柄矿质元素、土壤养分与果实矿质元素间关系的研究鲜见报道，而这些正是及时了解和诊断树体营养水平、改善梅乐葡萄果实营养品质的关键因素。通过对蓬莱地区5416配方肥条件下梅乐葡萄叶片、叶柄及果实矿质元素含量和土壤养分进行测定，分析梅乐葡萄叶片、叶柄矿质元素含量，土壤养分与果实矿质元素含量间的关系，旨在明确影响果实矿质元素的植株、土壤矿质营养因子及相应生育期，为制定梅乐葡萄植株和土壤营养诊断标准奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2019—2020年连续2年在君顶酒庄有限公司基地进行，试验区属暖温带大陆性季风气候，2019—2020年生长季（4—11月）的平均有效积温为2 191.9  ℃·d，平均降雨量为363.6 mm。梅乐葡萄根系的富集深度为0～40 cm，其土壤容重为 1.3 g/cm3，pH值为7.6，碱解N含量为60.6 mg/kg，速效P含量为107.8 mg/kg，速效K含量为 675.7 mg/kg，可交换性Ca含量为6.5 mg/g，可交换性Mg含量为406.5 mg/kg。

1.2 试验设计

以2009年定植的SO4砧木嫁接的梅乐葡萄为研究对象，单干双臂架型，株行距为2 m×2 m。5416配方肥的具体施肥处理（共16个施肥处理，T1～T16）及方法参照王小龙等的研究结果[13]。于盛花期（FBS）、转色期（VS）和成熟期（MS）采集叶片（_L）、叶柄（_P）和花序/果实（_F），用于测定N、P、K、Ca、Mg含量。于萌芽期（GS）、初花期（IFS）、末花期（EBS）、转色期和成熟期采集距离主干30、0～20、20～40 cm深度的土壤样品，用于测定0～40 cm 土壤速效N、P、K和可交换性Ca、Mg的平均含量。以上所有指标均进行3次生物学重复。

1.3 数据分析

试验数据为2年数据的平均值，用Excel 2007处理原始数据并作图。用相关分析方法，研究叶片、叶柄及果实矿质元素、根系层土壤养分间的关系。

2 结果与分析

2.1 不同生育期各组织部位矿质营养含量的变化

由图1-A可以看出，在盛花期，叶片N含量最高，其次为花序和叶柄中的N含量，3个部位的N含量分別为31.65、27.28、14.70 g/kg。从盛花期到转色期，叶片、叶柄和花序/果实中的N含量均显著下降，其中果实中N含量的降幅最大，为62.28%。从转色期到成熟期，叶片、果实中的N含量均显著下降，分别下降了11.75%、26.27%;同时，叶柄中的N含量显著升高，在成熟期达8.47 g/kg。如图1-B所示，叶片中的P含量在盛花期、转色期和成熟期无显著差异，分布在2.62～2.93 g/kg之间。从盛花期到转色期，叶片、叶柄中的P含量无显著变化，果实中的P含量显著下降，降幅为27.81%。从转色期到成熟期，叶柄、果实中的P含量分别显著下降至2.79、2.13 g/kg，降幅分别为6.53%、14.42%。由图1-C可以看出，从盛花期至成熟期，叶片中的K含量无显著变化，分布在4.68～6.00 g/kg之间;叶柄中的K含量在转色期最高，为13.04 g/kg，在成熟期含量最低，较转色期显著降低38.23%;果实中的K含量从高到低排序为盛花期>转色期>成熟期，转色期、成熟期果实中的K含量分别较盛花期降低了39.30%、45.90%。如图1-D所示，叶片中的Ca含量在转色期、成熟期显著高于盛花期，分别提高了43.78%、40.22%;叶柄中的Ca含量随果实生长而逐渐显著升高，在盛花期、转色期、成熟期的含量分别为11.62、21.65、26.99 g/kg;与之相反的是，果实中的Ca含量随果实生长的推进而逐渐下降，其中在转色期和成熟期无显著差异，分别较盛花期显著下降了38.11%、41.39%;各生育期叶片、叶柄和果实中的Mg含量与Ca含量相似，叶片中的Mg含量在盛花期、转色期和成熟期无显著差异，分布在2.07～2.29 g/kg之间;叶柄中的Mg含量在成熟期最高，为6.63 g/kg;果实中的Mg含量在盛花期显著高于转色期、成熟期，且转色期与成熟期间无显著差异。

2.2 不同生育期各施肥处理土壤矿质养分含量的变化

如图2-A所示，T1～T4处理的土壤N含量在各生育期均呈较低水平，分布在50.90～80.20 mg/kg之间;在末花期、转色期，T8～T16处理的土壤N含量均较高，平均为129.34 mg/kg，T8～T16处理的土壤平均N含量在萌芽期、初花期、成熟期分别为101.23、90.72、90.26 mg/kg。由图2-B可以看出，在萌芽期和初花期，各处理的土壤P含量均呈较低水平，其平均值分别为634.21、650.58 mg/kg;T7、T8、T12处理的土壤P含量在末花期、转色期、成熟期均呈较高水平，各处理在3个生育期的平均土壤P含量分别为1 147.6、1 236.7、1 123.37 mg/kg。由图2-C可以看出，在各生育期中 转色期各处理的土壤K含量较高，平均为224.02 mg/kg，各处理在萌芽期、初花期、末花期和成熟期的土壤K平均含量分别为119.69、136.63、151.63、139.15 mg/kg。如图2-D所示，T7、T12、T15处理土壤Ca平均含量在萌芽期、初花期均呈较高水平，分别为8.28、8.12、7.64 mg/g;在末花期、转色期，T2、T4、T8、T9、T12处理的土壤Ca含量较高，其平均值分别为8.08、8.92、9.11、7.99、7.76 mg/g。如图2-E所示，T3、T13处理的土壤平均Mg含量在萌芽期、初花期较高，分别为668.00、749.10 mg/kg;在末花期、转色期和成熟期，T5、T8、T13、T14处理土壤的平均Mg含量较高，分别为724.57、815.40、861.37、812.33 mg/kg。

2.3 不同生育期梅乐葡萄果实矿质营养与土壤矿质养分的关系

土壤养分是梅乐葡萄果实生长发育中必需矿质元素的源头，研究土壤矿质养分与果实矿质元素的相关性，可以了解施肥对梅乐葡萄果实矿质元素的影响。由表1可以看出，梅乐葡萄各生育期根系层土壤N含量分别与果实N、P、K、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如萌芽期土壤N含量与盛花期果实N含量呈显著负相关。土壤P含量分别与果实N、P、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著相关关系，如末花期土壤P含量与转色期果实P含量之间的相关性。土壤K含量分别与果实N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如转色期土壤K含量与成熟期果实Ca、Mg含量均极显著负相关。土壤Ca含量分别与果实P、Ca含量之间至少存在一种显著相关关系，如转色期土壤Ca含量與盛花期果实P含量、成熟期土壤Ca含量与盛花期果实Ca含量呈显著负相关。土壤Mg含量分别与果实P、K、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如初花期土壤Mg含量与盛花期果实K、Ca含量呈显著负相关。

2.4 不同生育期梅乐葡萄叶片矿质营养与土壤矿质养分的关系

植株矿质元素运输的动力源于蒸腾拉力，通过根系从土壤中吸收、转运矿质元素至植株各个组织部位，由叶片、叶柄中的矿质元素含量能够快速、准确地判断植株矿质营养丰缺状况。梅乐葡萄叶片中矿质元素含量与根系层土壤肥力因子间的相关性分析结果（表2）表明，各生育期土壤N含量与叶片N、P、K、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如萌芽期土壤N含量与成熟期叶片N含量呈极显著正相关。土壤P含量分别与叶片N含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如末花期土壤P含量与盛花期叶片N含量呈显著正相关。土壤K含量分别与叶片N、P、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如萌芽期土壤K含量与盛花期叶片P含量呈显著负相关。土壤Ca含量分别与叶片N、P含量之间至少存在一种显著相关关系，如初花期土壤Ca含量与转色期叶片P含量呈显著负相关，成熟期土壤Ca含量与成熟期叶片N含量呈显著正相关;土壤Mg含量分别与叶片N、P、K含量之间至少存在一种显著或极显著正相关关系，如萌芽期土壤Mg含量与盛花期叶片N含量之间的相关性。

2.5 不同生育期梅乐葡萄叶柄矿质营养与土壤矿质养分的关系

为了丰富植株营养诊断技术基础，本研究增加了关于叶柄矿质元素与植株根系分布层的矿质养分相关性分析，由表3可以看出，各生育期土壤N含量分别与叶柄N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如萌芽期土壤N含量与成熟期叶柄N含量呈显著负相关。土壤P含量分别与叶柄N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如萌芽期土壤P含量与转色期叶柄Mg含量呈极显著负相关。末花期土壤K含量与盛花期叶柄P含量呈显著负相关。土壤Ca含量分别与叶柄N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如末花期土壤Ca含量与转色期叶柄P含量呈显著正相关。土壤Mg含量分别与叶柄N、P、K、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，如初花期土壤Mg含量与成熟期叶柄Ca含量呈极显著负相关。

3 讨论

果树植株矿质元素含量不仅与根系层土壤的养分状况、肥力水平和吸收效率相关，且在果树的生长发育、果实的形成、产量及品质调控等方面发挥了重要作用[14]。施用N肥能够促进枸杞叶片生长，叶面积增大、数量增多，增加光合作用面积，提高光合效率，进而提高单株产量和百粒质量[15]。K元素在果树调节光合作用、气孔运动、水分代谢等一系列生理活动中发挥了重要作用[16]，还参与调节果树树体其他元素间的比例关系[17-18]。在苹果[19]、菠萝[20]、 柑橘[21]上已有的研究发现，适量施用K肥有助于产量的提高。对梨[22]、榛子[23]、马家柚[24]、越桔[25]、苹果[26]已有的研究发现，土壤有效养分含量与植株矿质元素含量、产量和品质的相关性较强。

赵宜波等研究得出，甜橙叶片N含量与果实Ca含量的拮抗作用一致[8]。白永超等研究发现了笃斯越橘叶片P含量与果实P、K含量间的相关性[27]。设施枇杷叶片Ca含量与果实N、P、K、Ca、Mg含量均呈极显著正相关[28]。由于植株叶片和叶柄中的矿质元素是果实矿质元素的直接来源，叶片、叶柄的良好生长会直接影响果实产量和品质，如P是植物细胞核和各种质膜的重要组成成分，具有促进细胞分裂、提高果实产量的作用[14];Ca处理能够增加叶片中的叶绿素含量，可以提高叶片过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）活性，增加单果质量[29]，因此促进P、Ca向正在发育的果实中输送。因此可见，果实、叶片、叶柄矿质营养与果实品质密切相关，可以通过对各组织部位的营养诊断结果来调节果实品质。植株各组织部位的矿质元素多源于土壤吸收，因此了解果实、叶片、叶柄矿质营养与土壤矿质养分的关系已成为有效的诊断技术。

白永超等研究发现，笃斯越橘根系层土壤有效养分显著影响叶片中的N、P、K、Mg含量[27]。梅乐葡萄末花期土壤K含量与盛花期果实K含量呈极显著正相关，转色期土壤K含量与成熟期果实Ca含量呈极显著负相关，成熟期土壤Ca含量与盛花期果实Ca含量呈显著负相关，与曹胜等研究发现的蜜柑果实与土壤间K、Ca含量的相关性[30]相似。黄霄等研究发现，枇杷根系层土壤N含量与果实N含量呈极显著正相关[7]，与本研究发现的萌芽期土壤N含量与盛花期果实N含量呈显著负相关的结果相似。与马家柚果实中N含量与土壤交换性Mg含量呈显著负相关的研究结果[24]不同，土壤Mg含量分别与果实P、K、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著负相关关系，可能是由树种、土壤肥力和气候差异等外界因素而引起的。

4 结论

梅乐葡萄各生育期根系层土壤N、P、K、Ca、Mg含量分别与果实P、Ca含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系，与叶片N含量同时显著或极显著相关，与叶柄P含量同时显著或极显著相关。其中，土壤K含量分别与果实N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系。土壤N、P、Ca含量分别与叶柄N、P、K、Ca、Mg含量之间至少存在一种显著或极显著相关关系。

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