不同施氮措施對“巨玫瑰”葡萄生長發育及品質的影響

楊煥煥，楊占平*，呂中偉，和愛玲，杜 君，薛廣原

(1.河南省農業科學院 植物營養與資源環境研究所,河南 鄭州 450002;2.河南省農業科學院 園藝研究所,河南 鄭州 450002)

葡萄由于適應性強、結果早、易栽培、經濟效益高而成為農民建果園的首選果樹樹種。河南省果樹種植面積居全國第5位,其中葡萄栽植面積約為3.33萬hm2[1],在我國水果生產中占有重要地位。“巨玫瑰”葡萄是我國目前種植面積較大的自主育成品種[2],具有廣闊的發展前景。但是近年來果農在利益的驅使下,通過大量施肥澆水來追求葡萄高產,不僅導致養分資源的嚴重流失,而且還使土壤環境進一步惡化。合理的養分投入水平能優化土壤質量,過量則易給環境帶來巨大壓力[3-4];目前大量施用氮肥已導致地下水總體上污染嚴重[5]。此外,氮、磷、鉀等養分的不合理施用還會造成枝條徒長、果實品質下降等一系列問題[6-7]。在葡萄生產中,水肥投入情況直接關系到植株的生殖生長與營養生長[8],合理的水肥管理有助于提高葡萄產量,改善果實品質,優化土壤環境。當前農業要求綠色發展,施氮措施的探討至關重要,鑒于此,我們在河南省焦作市采用大田試驗,研究了不同施氮措施對“巨玫瑰”葡萄生長發育及品質的影響,以期為葡萄安全高效生產提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

供試的葡萄品種為“巨玫瑰”,果園種植年限4年。試驗肥料為:尿素(N 46%)、控釋尿素(N 43.6%)、過磷酸鈣(P2 O5 12%)、氧化鉀(K2O 50%)。

試驗選擇在焦作市農科院的葡萄園進行,土壤類型為褐土，其基本理化性狀見表1。

表1 田間供試土壤的基本理化性狀

1.2 試驗設計

試驗共設置了8個處理,具體見表2。各處理在秋冬季每公頃施基肥:腐熟的雞糞30 t、過磷酸鈣750 kg、復合肥750 kg。每個處理3次重復,每個小區面積15 m2(長×寬=6.0 m×2.5 m),每小區種植6株葡萄。

表2 試驗各處理的施肥量 kg/hm2

1.3 測定項目及方法

1.3.1 枝條和葉片生長量調查 在每個處理的小區中,選擇長勢中庸的葡萄植株2～3株,每株選擇1個葡萄新梢做標記。在開始處理后，每周測定1次新梢總長度和基部粗度；在距離母枝1～2 cm處測定新梢基部的粗度,用記號筆對測定點和測定方向做標記,以減少測定誤差;在開花期、果實膨大期、硬核期、轉色期和成熟期測定新梢上每張葉片的長度和寬度,計算新梢的總葉面積。

1.3.2 果實發育及品質的測定 從花后25 d開始,每處理標記3穗葡萄,每穗標記6粒葡萄(果穗上中下各2粒),每周測定1次其橫徑大小,直至成熟。另外，分別在轉色期、成熟期,采果20粒左右(1個果穗做到上中下均有,各1～2粒),將其放入冰盒中帶回實驗室，保存在-20 ℃冰箱中,用于果實可溶性固形物及可滴定酸等物質含量的測定。

1.3.3 葉片和果實的采集與處理 分別在膨大期、硬核期、轉色期、成熟期采集新梢緊挨果穗上面的第1片主葉30片、果實20～30粒,先用自來水清洗，再用去離子水沖至干凈,并用濾紙吸干水分；稱完鮮重后,在105 ℃條件下殺青15 min,然后在80 ℃條件下烘干至恒重。粉碎并過34目、0.5 mm篩,將粉末樣品置于干燥器中，保存在-20 ℃冰柜中，用于測定礦質元素(N、P、K)的含量。

1.3.4 土壤樣品的采集與處理 分別在果實膨大期、硬核期、轉色期、成熟期及收獲期施肥后,在不同處理區按照散開方式采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤,每個處理選擇2～3個取土點。將采集的土樣帶回實驗室過篩,然后用自封袋取鮮土樣40～50 g，放入冰柜中，用于測定硝態氮的含量;將其余的土樣做好標簽，放置在陰涼通風處風干,用于測定礦質元素(N、P、K)的含量。

在采集土壤樣品時應避開施肥帶或施肥穴。在離開葡萄定植帶或施肥帶一定距離處(距定植行30～50 cm或距離施肥帶5～10 cm)取樣。

1.3.5 測產 在葡萄進入成熟期時,對全小區計產。

1.4 數據分析

數據及方差分析采用IBM SPSS Statistics 22和Excel 2007,作圖采用Sigmaplot 10.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同施氮措施對葡萄生長動態的影響

2.1.1 不同施氮措施對葡萄新梢生長長度動態的影響 新梢的長勢會影響果樹對水分和養分的吸收。新梢的生長從4月初開始直至打頂。由圖1可知,在不同施氮肥處理下葡萄新梢長度的變化不同,但趨勢基本一致,隨著生育期的推進,干物質量不斷積累,以營養生長為主,最終直至打頂,新梢長度在87.67～109.00 cm。與對照T8(0-6-0)相比，各施肥處理能夠促進新梢的生長。對T1～T4(N0、N6、N12、N18)進行比較,發現隨著氮肥施用量的增加,新梢長度先增加后降低,當施氮量為180 kg/hm2時,葡萄新梢生長較好。對T5與T6這兩個施肥方式一致的處理進行比較,發現控釋肥一次性施入對于新梢生長有較好的促進作用。對施氮量均為180 kg/hm2的T3、T5、T6處理進行比較,發現分次施肥(T3)在促進葡萄新梢生長長度方面效果較好。

2.1.2 不同施氮措施對葡萄新梢基粗度的影響 新梢基粗度也是判斷果樹是否正常生長發育的重要指標。從圖2可以看出：在生長前期，各處理的新梢基粗度變化不大；到6月初,新梢基粗度猛然增加且在各處理間出現差異,其中T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理的新梢基粗度處于最大值。通過對T3、T5、T6三個施肥量相同處理之間的比較可知：當不用控釋肥時,在肥料分次施入和一次性施入處理之間新梢基粗度相差不大；當氮肥用控釋肥時,一次性施入的效果最好。通過對T1～T4氮梯度處理間進行比較，發現在整個生育期間,隨著氮用量的增加,新梢基粗度沒有表現出一定的規律,但在生長后期,T4(18-6-12)處理處于較高值,說明施氮肥可以增加新梢基粗度。

2.1.3 不同施氮措施對葡萄果實橫徑的影響 由表3可知,隨著生育期的推進,各處理間果粒橫徑具有相同的增長趨勢；后期略有下降，是由果實成熟后發軟導致。與T1(0-6-12)和T8(無氮無鉀)處理相比，施用氮肥和鉀肥可以明顯地增加葡萄果粒的橫徑。通過T1～T4之間的比較,發現施用氮肥可以明顯地增加果粒的橫徑,但并不是氮肥用量越多越好,其中T3(12-6-12)、T5(L12-6-12,控釋尿素)、T6(12-6-12,普通尿素)和T7處理在生長的各個階段表現優異,其中表現最優的為T5處理,其在成熟期的果粒橫徑較T7(習慣施肥)增加了20.87%,說明在增加葡萄果粒橫徑方面,施氮量180 kg/hm2較為合適,且控釋尿素增加葡萄果粒橫徑的效果要優于普通尿素。

表3 不同施氮措施對葡萄果粒橫徑的影響 mm

2.1.4 不同施氮措施對葡萄葉片面積變化動態的影響 葉面積的大小可以反映果樹的生長狀況、果樹的葉片數及植株生長的繁茂程度。葉面積的大小對果樹的光合作用有重要影響,因此葉面積會影響果樹干物質的累積,從而影響最終的葡萄產量；但當葉面積過大時,光合作用會因光照不足而受到限制,產量也會因此而下降。由圖3可見：隨著生育期的推進,不同處理下葉面積均呈增加趨勢,后期慢慢趨于穩定,數值有所下降也是因為后期葉片掉落所致。在測定初期,各處理的葉面積相差不大,但隨著生育的進行,差別慢慢變大,其中T8(無氮無鉀)處理、T6(12-6-12)處理和T2(6-6-12)處理在后期葉面積處于較低值,而T1(0-6-12)處理和T7(習慣施肥)處理的葉面積處于較高值，其次是T3(12-6-12,分次施肥)處理和T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理且效果相當。通過對氮梯度(T1、T2、T3、T4)處理間的比較,發現葉面積與施氮量之間沒有線性關系。通過對施肥量、施肥方式相同而氮肥品種不同的T5和T6處理間比較,發現控釋尿素在增加葉面積大小方面要優于普通尿素。

2.2 不同施氮措施對葡萄產量及品質的影響

2.2.1 不同施氮措施對葡萄產量及品質的影響 由表4可知,不同施肥處理對葡萄產量的影響無顯著性差異,其中T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理的產量達到最高,各處理較T1(0-6-12)處理的增產幅度為3.12%～17.17%;處理T5較T7(習慣施肥)增產3.62%。處理T3(12-6-12,分次施肥)、T5和T6(12-6-12)比較,當施氮量為180 kg/hm2時,控釋尿素一次性施入的效果最好；當施用的氮肥為普通尿素時,分次施入的效果好。

表4 不同施氮措施對葡萄產量及品質的影響

隨著成熟期的推進,葡萄的可溶性固形物含量增加,而可滴定酸含量降低,固酸比增加。不同的施肥處理對巨玫瑰葡萄的營養品質具有一定的影響。在轉色期,處理間可溶性固形物含量達到顯著性差異,其中T5處理的含量最高,較T7處理提高了0.23個百分點;在成熟期,T5處理的含量最高，與T1～T4和T8達到顯著性差異，但與T6、T7處理間的差異未達到顯著水平,T5處理較T7處理提高了1.34個百分點。在轉色期,只有T3和T7處理的可滴定酸含量較低并與其他處理間達到了顯著性差異;在成熟期,各處理的可滴定酸含量均有不同程度的降低,除了T4處理仍然處于較高值且與其他處理達到顯著性差異外,在其他處理間的差異未達到顯著性水平,其中T5處理的含量最低,其次為T7處理,T5處理較T7處理降低了0.19個百分點。在轉色期,T2、T3、T5和T7處理的固酸比均較T8處理有所增加,其中處理T7的增加幅度最大,增加了21.97%；其次為T3處理，增加了10.40%。在成熟期,T5～T7處理的固酸比分別比T8處理增加了14.41%、5.03%和1.91%,說明在增加固酸比方面,習慣施肥前期效果較好,但到了成熟采摘期效果較差,而T5處理與之相反。

綜上所述,T5處理在提高葡萄產量和可溶性固形物含量、降低可滴定酸含量、增加固酸比,從而提高果實風味方面的效果較好。

2.2.2 不同施氮措施對不同時期葡萄葉片和果實養分含量的影響 由圖4可知,隨著生育進程的推移,葡萄果粒的氮磷鉀含量除T6和T7處理在成熟期磷含量有所降低外,其他處理均呈現上升的趨勢,其中T5處理在成熟期的氮含量為1.03 g/粒,僅次于達到最高值的T4處理；磷含量為0.45 g/粒,僅次于達到最高值的T3處理；鉀含量達到最大值,為1.08 g/粒,較T7分別增加了36.20%、77.93%和56.43%。在不同施氮措施下，葉片氮含量和鉀含量隨著生育的推進而明顯上升,而葉片磷含量沒有太大變化。T1處理在3個時期的氮含量方面處于較高值,體現了氮肥施用過量的問題?？傮w上T5處理在成熟期的氮、磷、鉀含量分別達到了7.62、1.04和5.78 g/片,分別較T7增加了36.20%、77.93%和56.43%。

2.3 不同施氮措施對土壤硝態氮含量的影響

由圖5可知,隨著土壤深度的增加,硝態氮的含量逐漸降低,各個施肥處理的變化趨勢不同,其中不施氮肥處理(T1和T8),土壤表層硝態氮含量在3個時期保持較高的水平,這與前期施肥過量有關；而在深層土壤，其硝態氮含量與其他處理相比處在低水平。氮梯度處理間相比,在果實膨大期,各個土層硝態氮含量的趨勢為T4(N18)>T2(N6)>T3(N12)處理;在轉色期, 0～20 cm土層氮含量的趨勢為T2(N6)>T3(N12)>T4(N18),20～40 cm和40～60 cm土層氮含量的趨勢為T2(N6)>T4(N18)>T3(N12);成熟期均為T2(N6)>T3(N12)>T4(N18),說明當施氮量為90 kg/hm2時,土壤硝態氮含量在各個時期均保持在較高的水平，這有利于植株對氮素的吸收；但在轉色期和成熟期,土壤表層硝態氮含量遠高于其他處理。對施氮量均為180 kg/hm2的T3、T5和T6處理進行比較,發現T3處理的土壤表層硝態氮含量隨著生育期的推進呈逐漸增加的趨勢,而T6處理的土壤表層硝態氮含量隨著生育期的推進呈降低的趨勢,說明對于普通氮肥而言,分次施入的效果優于一次性施入的效果;T5處理在3個時期的表層土壤都能保持適宜的硝態氮含量,向下淋溶少,從而能保證植株對氮素的吸收。

3 討論

氮是植物體內眾多有機化合物例如蛋白質、核酸、葉綠素、酶等的重要組分,氮素在植物需求的眾多營養元素中尤為重要,它不僅影響植物的生長,而且對產量及品質也有明顯的作用[9-10 ]。葡萄的生長發育離不開氮肥,合理的氮肥施用不僅能促進葡萄的營養生長和生殖生長,而且能夠保護土壤環境[11-12]。

王貴芳等[13]研究表明適宜濃度的尿素葉面肥能促進櫻桃的葉片及新梢生長。金方倫等[14]研究表明合理的施肥措施可以增加新梢的生長量。在本研究中，增施氮肥可以促進葡萄新梢長度和新梢基粗度的增加,氮肥施用過多或過少對葡萄植株的生長都會造成不好的效果,180 kg/hm2是較為合適的氮肥施用量；在施肥方式上，分次施肥在增加葡萄新梢長度方面效果最好,控釋尿素一次性施入在增加新梢基粗度方面效果最好。施肥可以增加葡萄的葉面積。宋陽等[15]的研究表明隨著施氮量的增加,葡萄果樹的葉片長與寬都明顯增加，從而有效地擴大葉面積。葉面積的大小會影響植物光合作用的強弱,光合作用是植物體累積養分、儲存能量的基礎[16-18]。本研究發現，在不施氮肥處理下葡萄葉面積達到最高值,其次是農民習慣施肥處理,而無氮無鉀處理下葉面積處于最低值,一方面說明往年氮肥的過量施用造成土壤中儲存了較多的氮素,另一方面也驗證了鉀離子能夠促進氮素向地上部轉移[19-20]。在正常情況下,光合作用越強,作物的產量越高,但是在本研究的各處理下葡萄的產量未達到顯著性差異,分析其原因：一方面可能是長期習慣施肥造成土壤本身儲存的氮素處在一個較為豐富的狀態,致使各處理在產量方面的差異不明顯；另一方面葡萄的生長階段分為營養生長和生殖生長,兩者相互依存又互相制約,本試驗中農民習慣施肥處理的葉面積過大，致使葡萄葉片重疊,能夠進行光合作用的有效葉面積減少,當營養生長過剩時就會對葡萄的產量以及品質造成一定的影響[21-23]。施肥可以提高果實的品質。有關研究表明合理施肥可以使葡萄糖度、可滴定酸含量、固酸比等品質指標均有所改善[24-26]。但并不是施肥量越高越好,過量施肥可能導致葡萄著色差、口味不佳[27-28]。本研究結果表明：當施氮量為180 kg/hm2時,控釋肥一次性施入處理可以顯著增加葡萄果粒的橫徑,提高果實中可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量,增加固酸比,有效地改善葡萄的果實品質,效果最佳。過量施肥不僅會造成農業資源的浪費,而且還會對土壤環境造成一定的負擔,最終給農業生產帶來不利的結果[29-31]。本研究發現所有處理在0～60 cm土層的硝態氮含量處在一個較高的水平,說明農明長期習慣施肥造成土體里面的氮殘留過多,除了被植物體吸收利用外,其他的氮素進入地下水從而造成水體污染。控釋尿素可以貼近葡萄的生長規律釋放氮素供植物體吸收利用,從而有效地避免氮肥損失。

4 結論

在本試驗條件下,180 kg/hm2是較為合適的氮肥施入量；控釋尿素一次性施入在促進新梢生長、增加新梢基粗度和葡萄果粒橫徑、提高果實中可溶性固形物含量、降低可滴定酸含量、增加固酸比方面效果最佳。