施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片生長及礦質元素的影響

馬宗桓，趙津，馬維峰，李文芳，毛娟，陳佰鴻

（甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州 730070）

施肥是促進果樹生長發育和提高樹體營養水平的有效途徑，使樹體保持良好的營養條件，達到高產和優質的目的。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[1-2]。楊煥煥等[3]研究表明，增施氮肥可以促進葡萄新梢長度和基部粗度的增加，氮肥施用過多或過少對葡萄植株的生長都會造成不良效果。以‘金手指’為材料研究發現，氮鉀磷肥施用量不同，對葡萄果實橫縱徑、葉綠素、糖分的影響不同。隨著施肥量的增加，葡萄的橫縱徑在增長，葉綠素、糖含量在增加，因此在一定范圍內增加施肥量有利于改善葡萄品質[4]。在果樹生產中，氮和鉀比磷有更顯著的作用，且在不同的氮磷鉀水平和氮鉀交互作用下，果實產量變化更顯著[5-6]。Sarwar等[7]研究發現，堆肥和氮磷鉀肥組合施用對辣木（Moringa oleifera）的生物化學和抗氧化力的提高程度較單獨施用堆肥和氮磷鉀肥更顯著。而且不合理的施肥導致植株生理活動紊亂，影響其正常的生長發育[8]，也會導致土壤板結、營養元素失衡、土壤pH下降和土壤結構的破壞[9]；氮磷鉀之間的相對不平衡都會導致產量和果實品質的下降[10]。在生產上也因缺乏施肥理論的指導，盲目施肥降低了肥料利用率，因此，通過合理的配比施肥改善樹勢，提高果實品質和產量非常必要。

在甘肅‘黑比諾’主要分布在騰格里沙漠邊緣的武威、嘉峪關、張掖等土壤貧瘠地區[11]，生產中施肥方式主要以開溝施肥為主，以氮磷鉀復合肥最為廣泛。從施肥量來看，很少做到適時定量施肥，也缺少其他大量元素及微量元素的補充。因此，常規施肥中存在土壤營養狀況不明確、施肥方式粗放、微量元素補充缺乏等問題。盡管近年來大多數果園開始應用水肥一體化技術，但還未形成較為成熟的水肥一體化肥料配比方案。為提高水肥利用效率，節約生產成本，減少環境污染，進一步提升該區釀酒葡萄原料品質，本研究基于水肥一體化技術，初步設置不同肥料配比，以期篩選出適于該區生產應用的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況

試驗地點位于甘肅省武威市林科院基地，以砂質土壤為主，土層深厚且透氣性好。年降雨量為191 mm左右，蒸發量高達2130.8 mm，年平均氣溫6.9 ℃，無霜期160 d左右，為溫帶大陸干旱性氣候，年均日照時數為2724.8 h，晝夜溫差大。

1.1.2 供試材料

以4年生‘黑比諾’（Pinot Noir）為試材，東西行向，株行距為1.5 m×3 m，樹體長勢基本一致。

供試肥料均由魯西集團有限公司生產，分別為高氮型水溶復合肥（30∶10∶15），平衡型水溶復合肥（20∶20∶20），高鉀型水溶復合肥（15∶10∶30），高磷型水溶復合肥（15∶25∶10），磷酸二氫鉀（0∶26∶17），磷酸二銨（21∶53∶0），尿素（N 46%），硫酸鉀（K2O 51%）。

1.2 試驗設計

以長勢均勻的‘黑比諾’作為試驗對象，設置8個處理，以生產中常用的開溝施肥和施肥量作為對照（CK），具體組合及施入量見表1。每個處理設置3個重復，各重復隨機分布。試驗進行水肥一體化滴灌施肥，滴灌管道與葡萄植株行向平行，鋪設于靠近根部20 cm處。

表1 各生育期不同處理的施肥量 Table 1 Fertilization amount of different treatments at different growth periods kg/667m2

1.3 樣品的采集

于5月31日起，每隔15 d，每處理各選3株長勢一致的葡萄，在新梢基部3～4節選5片無染病且生長狀態一致的完整葉片，3個重復，每個重復選15片葉，用于葉綠素和葉面積的測量。用同樣的方法另外采集樣品并置于冰盒保存。在實驗室中稱取并記錄葉片的鮮重。將樣品置于烘箱中，在105 ℃下殺青15 min，然后在80 ℃下烘干至恒重后稱重，后將烘干樣品粉碎成粉末后裝入自封袋中，置于干燥器中貯存，用于葉片干物質和礦質元素的測定。

1.4 試驗方法

1.4.1 葉片生長發育的測定

在開花初期（6月1日）采用托普YMJ-C葉面積測定儀測定其葉面積（A，cm2）、用游標卡尺測量葉片長度（L，cm）和寬度（W，cm），計算三者間的擬合線性回歸方程，方程式：A＝6.199046L＋8.943557W–91.7806，此后的各個時期測量葉片長度和寬度，并利用線性回歸方程計算得出所測葉片葉面積，并計算面積增量。

葉綠素測定采用乙醇-丙酮混合浸提法。葉片干物質含量根據公式：干物質含量（%）＝干質量/鮮質量×100。

1.4.2 葉片氮磷鉀鎂元素的測定

樣品處理采用濕式消解法[1-2]，并稍作調整。稱取0.5 g樣品于150 mL三角瓶中，加入5 mL濃H2SO4靜置24 h后置于電熱板加熱（180 ℃），沸騰時加入 H2O2，此時三角瓶中冒出大量白煙，繼續加熱至無色透明液體且白煙稀少，后用超純水定容至50 mL，靜置2 h，取上層液于4 ℃儲存，用于葉片礦質元素的測定。

采用凱氏定氮法測定全氮，鉬銻抗吸光光度法測定葉片磷元素，乙炔-空氣火焰原子吸收分光光度計法（AAS）測定鉀、鎂元素[1-2]。

1.5 統計分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對數據進行處理和繪圖，采用SPSS 23.0統計分析軟件對數據進行差異顯著性檢驗（LSD法，α＝0.05），利用隸屬函數進行綜合分析。隸屬函數法計算公式：隸屬值＝(Xi－Xmin)/(Xmax－Xmin)，式中Xi為測定值，Xmin為測定值中最小值，Xmax為測定值中最大值。綜合分析值為隸屬值的平均值，綜合分析值越大，施肥處理優越性越好。

2 結果分析

2.1 不同施肥配比對葉面積增加量的影響

在整個生育期，各處理葉面積增加量呈下降趨勢。與對照相比，6月1日各處理葉面積增加量均顯著高于CK，且T4處理增加最為顯著。T5在6月19日葉面積增加量達到最大值，比CK處理高98.57%。T6處理除7月外葉面積增量顯著高于CK，6月1日達到最高（25.12 cm2），比CK高出30.9%。T1、T4處理在6月19日之前葉面積的增加量顯著高于CK，6月19日之后葉面積增加量的下降趨勢明顯。由此可見，在整個生育期T2、T5、T6處理的葉面積增加量最高（表2）。

表2 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉面積增加量的影響 Table 2 Effects of different fertilization ratios on the leaf area increment of 'Pinot Noir' cm2

2.2 不同施肥配比對葉片葉綠素含量的影響

表3表明，T2、T3、T5、T6與CK之間葉綠素含量存在顯著差異。T2在6月19日與7月19日之間葉綠素含量顯著高于CK，且T2處理在7月4日葉片葉綠素含量最高，為4.23 mg/g，比同時期CK高32.2%；T6處理除7月4日外，葉綠素含量顯著高于CK，在7月19日最高（3.61 mg/g），比CK高出4%；T3葉綠素含量在整個生育期均顯著低于CK；T5僅在7月4日、19日以及8月4日葉綠素含量高于CK，可知T5對葉片葉綠素含量的積累效果并不理想。

表3 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different fertilization ratios on chlorophyll content of 'Pinot Noir' leaf mg/g

2.3 不同施肥配比對葉片干物質的影響

由表4可知，在7月22日之前，各處理對葉片干物質的影響不大。T2在7月22日葉片干物質含量顯著高于CK，在9月23日葉片干物質含量達到最大值，為36.7%，比同時期CK高10.9%。T6在8月6日至9月23日葉片干物質含量顯著高于CK，8月6日葉片干物質達到最大值（39.0%），比CK高5.6個百分點。T1、T7與CK相比并無顯著性差異，在7月6日至7月22日之間葉片干物質含量低于CK。

表4 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片干物質的影響Table 4 Effect of different fertilization ratios on the dry matter of 'Pinot Noir' leaf %

2.4 不同施肥配比對葉片氮元素的影響

由表5可知，葉片中氮元素含量總體呈現下降趨勢。T2在6月19日至9月23日與CK間存在顯著性差異，在7月6日達到最大值，為1.57%，比同期CK高86.9%；T6處理除7月22日外，在6月19日至9月6日葉片氮含量顯著高于CK，在7月6日達到最大值，為1.50%，比同時期CK高78.6%。綜上，T2、T6促進葉片對氮素的吸收效果最明顯。

表5 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片全氮的影響 Table 5 Effects of different fertilization ratios on total nitrogen of 'Pinot Noir' leaf %

2.5 不同施肥配比對葉片磷元素的影響

如表6所示，葉片中磷含量總體呈現下降趨勢。T2在7月6日至8月6日、9月6日至9月23日之間葉片磷含量顯著高于CK，且在8月6日磷含量最高，為2849 mg/kg，比同時期CK高56.7%；T6在6月19日至9月6日之間葉片磷含量顯著高于CK，且6月19日磷含量為3408 mg/kg，比同時期CK高49.7%。其余各處理與CK相比得出施肥效果不理想。

表6 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片磷含量的影響Table 6 Effects of different fertilization ratios on total phosphorus of 'Pinot Noir' leaf mg/kg

2.6 不同施肥配比對葉片鉀元素的影響

由表7可知，葉片中鉀元素含量總體呈現先上升后下降趨勢。除7月22日外，T2處理葉片鉀元素含量顯著高于CK，其余各處理與CK相比較施肥效果不明顯。6月19日至7月6日、8月6日至9月6日之間，T2與CK之間存在顯著性差異，且7月6日葉片中鉀元素含量達到最大值，為14.7 g/kg，比同時期CK高出30.1%。

表7 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片鉀含量的影響Table 7 Effects of different fertilization ratios on total potassium content of 'Pinot Noir' leaf g/kg

2.7 不同施肥配比對葉片鎂含量的影響

如表8所示，葉片中鎂元素總體呈現先上升后下降的趨勢。T2、T6、T7處理與CK間存在顯著性差異。在9月23日所有處理中T2葉片鎂元素達到最大，為10 252 mg/kg，比CK高出13.1%。T7在7月6日、8月6日葉片鎂元素含量顯著低于CK，7月6日達到最低（5508 mg/kg），比CK低18.6%；在6月19日、7月22日、9月6日葉片鎂元素顯著高于CK，在9月6日達到最大（9571 mg/kg），比CK高出14.0%。分析表明T2、T7為最佳施肥處理。

表8 不同施肥配比對‘黑比諾’葡萄葉片鎂含量的影響Table 8 Effects of different fertilization ratios on the total magnesium content of 'Pinot Noir' leaf mg/kg

2.8 不同施肥配比對葉片各項指標的綜合分析

運用隸屬函數對各項指標進行綜合分析（表9），依據得分進行排序依次為T6＞T2＞T1＞T3＞T7＞T5＞CK＞T4，認為T6、T2和T1為促進葉片生長發育和葉片養分含量積累的最優施肥處理。

表9 不同施肥配比對葉片生長發育和氮、磷、鉀、鎂元素含量的綜合評價Table 9 Comprehensive evaluation of leaf growth and nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium content by different fertilization ratio

3 討論

試驗中由于處理間氮、磷、鉀的施用配比不同，在葉片生長發育過程中表現不同的生理狀態，分析得出各處理中鉀肥含量高的T2、T5、T6處理對葉面積的增大有顯著的促進作用，且T2、T6處理葉片葉綠素含量顯著高于CK。在葉片的生長發育過程中，葉面積的大小和葉綠素含量在植株對光能的截獲和利用有直接影響[12-13]。李春輝[14]在施肥對‘藤稔’葡萄產量和品質影響的研究中發現，適宜的氮磷鉀肥利于葡萄葉面積和葉綠素的積累，促進光合產物的積累。葡萄是喜鉀植物，施用鉀肥對葡萄葉片葉綠素含量的積累和葉面積的增大有促進作用，并且當施肥量為150 kg/hm2時，葡萄葉片中葉綠素含量和葉片干物質的積累明顯隨著施鉀比重的增加而增加[15-16]。本試驗中，T2、T6鉀肥占比高的處理也表現出葉面積增量、葉綠素和葉片干物質含量顯著高于CK，其原因可能是鉀可以促進葉綠素的合成，增加葉片葉綠素，促進光合作用和同化物的生成，增強光合產物的積累[17]。

果樹的生長發育在一定程度上可以通過葉片中營養元素的含量來評價[18]。試驗得出葉片中氮磷鉀含量在8月開始下降，各處理葉片中氮磷鉀的下降程度并不一致，其中T2、T6處理下降程度較小，能夠維持葉片中氮磷鉀含量處于較高水平。有研究表明，葡萄葉片中的磷與光合效率密切相關，在光合作用中對各種酶促反應和能量的傳遞有重要影響[19]。也有研究發現，葉片中的鉀可以通過氣孔導度和RUBP羧化酶影響光合速率[20]，也能明顯提高葉片中葉綠素含量，促進光合作用[21]。因此，T2、T6處理葉片養分在適宜范圍內的高水平狀態能夠提高和維持葉片的生理功能，促進葉綠素、葉面積和葉片干物質的增長。郭蕾萍[22]和裴帥[23]研究發現，葡萄坐果后葉片和枝條中的氮磷元素開始向果實運輸；從轉色開始，葉片和一年生枝條中鉀元素向果實中轉移，葉片中氮磷鉀含量下降。但葉片中各元素的含量在適宜范圍內才能維持葉片正常的生理功能[24]。因此，為了維持葉片中適宜的氮磷鉀濃度，保證有足夠的礦質元素供給果實，才能實現高產優質。本試驗中，T2、T6處理在葉片輸送養分后能夠維持葉片適宜礦質營養范圍內的高水平狀態，保持葉片正常的生理功能，既能改善果實品質，又能保持樹體健壯。

本試驗發現，T2、T6處理鎂元素含量顯著高于CK，且隨葉片的生長發育先上升后下降。毋永龍等[25]在‘紅地球’上的試驗也得出葉片中鎂元素呈現上升后略有下降的趨勢，與本試驗結果一致。鎂元素在生育期上升與葉片中葉綠素和干物質的積累有關[26]。葡萄對鎂元素的需求量較大[24]，但高水平的鉀肥不利于葉片對鎂元素的吸收。當鉀肥過量時，鉀元素對鎂元素表現出拮抗作用[27]，本試驗中T3、T4、T5處理葉片中鎂含量與CK相比不存在顯著性差異，試驗結果符合上述結論。試驗中T2、T6處理利于葡萄葉片鎂元素含量的積累，極有可能是鉀肥適量時對鎂元素的拮抗作用減小，也可能是適量鉀肥利于葉片葉綠素的積累，進而促進植株對鎂元素的積累[28]。鎂元素是葉綠素的重要組成部分，且處于葉綠素的中心位置來捕獲光能[29]，所以鎂含量在適宜范圍內的水平高低與葉綠素含量和光合產物的積累密切相關，與本試驗結果T2、T6處理鎂元素顯著高于CK且利于葉片對葉綠素和干物質積累相符合。因此，通過合理配施氮磷鉀肥增強‘黑比諾’葉片的光合作用，促進葉片干物質和葉片養分的積累，進而平衡樹勢，提高果實品質和產量，對釀酒葡萄的生產有重要意義。

4 結論

在滴灌條件下，T2和T6能夠促進葉面積的增長，葉綠素、葉片干物質和氮磷鉀鎂元素含量的積累，隸屬函數綜合分析得出T6處理為最優施肥處理，T2次之。