河北省葡萄產區土壤中微量元素分布特征及其對果實品質的影響

梁 倩， 王玉英， 劉樹慶

(1.河北農業大學資源與環境科學學院，河北保定 071001； 2.河北省任縣農業局，河北任縣 055151)

葡萄是世界上最古老、分布最廣的水果之一，占全世界水果產量的1/4，味美可口、營養豐富，深受人們喜愛。在我國，葡萄是僅次于柑橘、蘋果、梨和桃的第五大水果，已成為我國果樹產業的重要組成部分。據統計，2014年全國葡萄種植面積為76.7萬hm2，總產量達1 255萬t，葡萄酒年產量為 116萬kL，我國已成為世界上葡萄產量第一、種植面積第二、葡萄酒產量第六的葡萄產業大國[1]。河北是我國葡萄生產大省，是世界上最適合種植葡萄的地區之一。2003—2014年，河北省葡萄產量逐年增加，2003年底河北省葡萄種植面積為5.2萬hm2、產量為80余萬t，種植面積和產量均居全國第2位；2014年葡萄種植面積達到83.8萬hm2，產量為154.96萬t，種植面積和產量分別占全國的11.0%、12.4%。在河北全省各縣(市、區)中，張家口地區葡萄種植面積和產量均居于首位，秦皇島地區次之，承德地區相對最少。

中微量元素對植物生長發育及產量、品質的形成有著重要的影響。張發寶等研究表明，施用中微量元素肥料可使龍眼增產40%左右，且果實品質有明顯提高[2]；趙維峰等研究表明，施用中微量元素肥料可使菠蘿中的可溶性糖、維生素C含量明顯提高[3]；馮文清等研究表明，施用中微量元素肥料可使西瓜增產20%左右，且可溶性固形物含量提高2%[4]；Vystavna等認為，在干旱區強堿性的沙質土壤中增施中量元素Ca、Mg、S能夠對釀酒葡萄起到增產、提質作用[5-6]；張磊等認為，氮、磷、鉀配施鋅肥，不僅能提高葡萄單粒質量，糖酸比也有所增加，有利于改善葡萄果實的品質[7]；張鐵錚等研究河北省張家口葡萄產區土壤中微量元素對葡萄品質的影響時發現，B對葡萄品質影響較為顯著(P<0.05)，B含量與葡萄維生素C含量呈極顯著(P<0.01)相關，相關系數為0.371，與糖酸比呈極顯著(P<0.01)負相關，相關系數為-0.388[8]；范海榮等認為，河北省秦皇島市昌黎縣赤霞珠葡萄產區增施鋅肥有助于提高葡萄產量，改善低質果園品質[9]。

植株對微量元素的需求雖然較低，卻是必不可少的[10]。河北省果園土壤中存在氮素累積過量，鉀素相對不足，銅含量較為豐富，鋅、硼含量中等[11]的現象。尹興等研究發現，河北省葡萄園主產區土壤中的鐵、銅含量豐富，錳含量極低，鋅含量地域性差異比較明顯[12]。為科學、準確地了解中微量元素對葡萄產量及品質的影響，通過測定河北省葡萄園土壤、果實中的中微量元素含量及葡萄果實品質特性，分析土壤中微量養分含量與果實中元素含量、果實品質的關系，為河北省葡萄園中微量元素的施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2014年9月葡萄盛果期，在河北省葡萄主要產區張家口市涿鹿縣、懷來縣及秦皇島市昌黎縣分別選取20個鮮食、釀酒葡萄園，共120個，采用“S”形分別采集0～20、21～40、41～60 cm深度各5個土壤樣點，避開施肥溝，各相應土層混成1個土壤樣品，并在相應樣點處采集葡萄果實，每個樣點采集3穗，5個樣點混為1個果實樣品。

釀酒葡萄品種為赤霞珠，鮮食葡萄品種為龍眼(涿鹿縣、懷來縣)、紅地球(昌黎縣)。

1.2 試驗方法

委托河北省地礦中心實驗室測定土壤與果實的中微量元素含量，中量元素測定Ca、Mg，微量元素測定Fe、Mn、Cu、Zn、B[13]。將土壤樣品風干，過1 mm篩；交換性鈣、鎂采用醋酸銨提取，原子吸收法測定；有效Cu、Fe、Mn、Zn采用二亞乙基三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid，簡稱DTPA)浸提，原子吸收分光光度法測定；有效B采用沸水浸提-姜黃素比色法測定。土壤pH值采用酸度計法測定。

測定果實元素含量時，在1個果實樣品中隨機選取200粒葡萄，用蒸餾水洗凈，置于105 ℃烘箱中殺青30 min；在 70 ℃ 條件下烘干，粉碎，過20目篩，進行濕灰化(H2SO4-H2O2)，制得試液；全量Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn用火焰光度計測定，B用甲亞胺法測定[14]。

測定果實品質時，在1個果實樣品中隨機選取200粒葡萄，以50粒為1組稱質量，計算單粒質量；榨汁，采用手持折光儀測定可溶性固形物含量，采用氫氧化鈉滴定法[15]測定可滴定酸含量(以酒石酸計)，采用酸度計法測定pH值，采用2，6-二氯酚靛酚鈉滴定法測定[16]維生素C含量；計算果實中可溶性固形物與可滴定酸含量之比(固酸比)。

1.3 數據分析統計

采用SPSS軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤中的中微量元素分布特征

由表1可見，隨土層深度的增加，河北昌黎、涿鹿、懷來3縣的鮮食、釀酒葡萄園土壤中微量元素含量多呈下降趨勢；昌黎縣葡萄園0～60 cm土層中交換性Ca、交換性Mg含量低于涿鹿、懷來，而微量元素含量高于涿鹿、懷來2縣，這可能與土壤pH值相關，昌黎縣的土壤pH值在 5.34～6.29 之間，為微酸性土壤，而涿鹿、懷來2縣的土壤pH值在7.51～9.01之間，為堿性或弱堿性土壤；昌黎、涿鹿釀酒葡萄園0～20 cm土壤的中微量元素含量多高于其鮮食葡萄園，而懷來縣相反；其他土層趨勢不明顯。昌黎、涿鹿、懷來葡萄園土壤的交換性Ca、Mg含量分別在 0.216%～0.673%、0.030%～0.076%之間，處于豐富水平(依據河北省果園地力評價指標分級標準[17]，下同)。昌黎縣葡萄園土壤中有效Fe含量處于豐富水平(>10.0 mg/kg)，而涿鹿、懷來2縣的有效Fe含量為適量(4.5～10.0 mg/kg)，說明葡萄園土壤不缺乏鐵元素；昌黎縣土壤的有效Mn含量處于低水平(5.0～15.0 mg/kg)，涿鹿、懷來2縣處于缺乏水平(<5.0 mg/kg)；昌黎、涿鹿、懷來3縣葡萄園土壤的有效Cu含量均為豐富狀態，這與頻繁施用波爾多液有密切關系，有效Zn含量整體為適量狀態(1.0～2.0 mg/kg)；昌黎、涿鹿、懷來3縣葡萄園土壤的有效B含量為0.201～0.332 mg/kg，除懷來縣低于0.25 mg/kg(低水平)外，其他2縣均為適量水平(0.25～0.50 mg/kg)。

表1 葡萄園土壤中的中微量元素含量

2.2 葡萄果實中的中微量元素含量

由圖1可見，昌黎、涿鹿、懷來3縣鮮食葡萄果實中的Ca含量分別為441.00、541.10、540.71 mg/kg，釀酒葡萄果實中的Ca含量分別為262.50、580.33、549.67 mg/kg；昌黎縣葡萄果實中的Ca含量顯著低于涿鹿、懷來，釀酒葡萄更為明顯；昌黎、涿鹿、懷來3縣鮮食葡萄果實中Mg含量差異不顯著(P>0.05)，昌黎縣釀酒葡萄中Mg含量為248.50 mg/kg，顯著低于其他2縣。由圖2可知，昌黎縣鮮食葡萄果實中的Fe、Mn、Zn含量分別為41.55、12.16、7.86 mg/kg，顯著高于涿鹿、懷來；昌黎、涿鹿、懷來3縣鮮食葡萄中Cu含量為6.78～7.56 mg/kg，差異不顯著，涿鹿縣釀酒葡萄中Cu含量為 8.29 mg/kg，顯著高于昌黎縣，與懷來縣無顯著差異；昌黎縣鮮食葡萄中的B含量顯著低于涿鹿、懷來，昌黎、涿鹿、懷來3縣釀酒葡萄中B含量差異不顯著。

2.3 不同產地葡萄的產量與果實品質

由表2可見，懷來縣龍眼葡萄的產量為37.26 t/hm2，顯著高于昌黎縣紅地球葡萄，但與涿鹿縣龍眼葡萄差異不顯著；昌黎縣赤霞珠葡萄產量最高，為37.50 t/hm2，顯著高于涿鹿與懷來2縣；紅地球葡萄的單粒質量最大，為 9.89 g，懷來縣的赤霞珠葡萄最小，僅為1.28 g，這與品種特性有關；昌黎、涿鹿、懷來3縣葡萄的pH值、酒石酸含量、維生素C含量分別在3.66～3.93、0.56%～0.73%、6.8～8.7 mg/kg 之間，差異均不顯著；釀酒葡萄的可溶性固形物含量高于鮮食葡萄；懷來縣赤霞珠葡萄的可溶性固形物含量顯著高于昌黎縣紅地球；釀酒葡萄的固酸比高于鮮食葡萄，這可能與釀酒葡萄可溶性固形物含量相對較高有關。

2.4 土壤中微量元素對果實中微量元素、品質的影響

由表3可見，葡萄園土壤中交換性Ca、Mg、有效Fe、有效Mn、有效Zn分別與果實中相應的Ca、Mg、Fe、Mn、Zn元素呈較大系數的顯著正相關或極顯著正相關，而土壤中有效Cu、有效B分別與果實中Cu、B元素未表現出明顯的正相關性，甚至龍眼、紅地球葡萄園土壤中的有效B與果實中的B呈負相關性，可能是因為葡萄園中B元素主要來源于葉面肥，土壤中B元素含量對果實的影響不大；Cu是波爾多液的主要構成元素，隨著果園大量噴施波爾多液，導致樹體吸收Cu元素量遠遠超過根部從土壤吸收，因此，土壤與果實中的Cu也未出現顯著相關性。紅地球、龍眼葡萄園土壤中交換性Ca含量與果實中的中微量元素含量均呈正相關，而赤霞珠葡萄園土壤中交換性Ca含量僅與Ca、Mg、B含量呈正相關；葡萄園中土壤有效硼含量與果實中各元素含量呈正相關或不明顯負相關； 赤霞珠葡萄園土壤中的中微量元素均與果實中Ca、Mg、B含量呈正相關，而紅地球、龍眼葡萄園土壤的中微量元素與果實中Ca、B多呈較明顯的負相關，與其他元素無明顯特征。

表2 昌黎、涿鹿、懷來3縣鮮食和釀酒葡萄的產量和果實品質

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

由表4可知，赤霞珠葡萄園中土壤交換性Ca、Mg、有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn與果實單粒質量、pH值、維生素C值呈負相關或不明顯的正相關，與可溶性固形物含量、酒石酸含量、固酸比呈正相關，而土壤中有效B則與果實單粒質量、pH值、維生素C含量呈正相關，與可溶性固形物含量、酒石酸含量、固酸比呈負相關；在紅地球、龍眼葡萄園中除土壤有效B與果實單粒質量、pH值、維生素C含量呈正相關外，其他元素均與果實單粒質量、pH值、可溶性固形物含量呈負相關或不明顯的正相關；紅地球葡萄園中，土壤中微量元素均與果實酒石酸含量呈正相關，與固酸比呈負相關，而龍眼葡萄園中沒有出現相似的規律。

3 結論與討論

研究結果表明，河北省昌黎、涿鹿、懷來3縣葡萄園的交換性Ca、Mg含量相對較高，可以減低或不施用鈣、鎂肥；有效Cu含量豐富，建議可適當減少波爾多液的使用次數；3縣可適量增施Mn肥，在基肥中施入或葉面噴施硫酸錳；懷來縣在施用基肥的同時可適量增施硼砂，而為了避免B危害，可以隔年施用1次；釀酒葡萄的可溶性固形物含量、固酸比均高于鮮食葡萄。

劉昌齡等研究山東平度大澤山葡萄時發現，優質葡萄中的中微量元素含量均低于劣質葡萄[18]。葡萄果實中的中微量元素雖然含量較豐富，但鑒于土壤中缺乏部分元素，導致一些葡萄生理指標受影響，進而影響葡萄的產量和品質，因此，可以結合土壤豐缺狀況和葡萄缺素癥狀施用中微量元素肥料。土壤中微量元素含量與果實中相應的元素含量呈明顯正相關關系，這符合植物吸收養分的特征。土壤中微量元素對釀酒、鮮食葡萄的品質指標影響有所差異，不同用途的葡萄對其品質要求不同，要想獲得優質高產的葡萄，有針對性地施用中微量肥料非常重要。土壤中缺乏或過多的中微量元素均會影響葡萄生長發育，因此，在葡萄的生產實踐中掌握適量施肥是關鍵。

表3 土壤中微量元素與果實中微量元素含量的相關性

注：“*”“**”分別表示在0.05、0.01水平上顯著相關。下表同。

表4 土壤中微量元素含量與葡萄果實品質的相關性

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