马晓丽,施平丽,王进,梁东,吕秀兰*(四川农业大学果树蔬菜研究所,成都 611130)
巨峰葡萄缺素诊断及镁锌缺素预防
马晓丽,施平丽,王进,梁东,吕秀兰*
(四川农业大学果树蔬菜研究所,成都 611130)
针对巨峰葡萄功能叶黄化的问题开展了营养诊断分析,确诊了缺镁是其黄化的主要原因。通过补充(设5 kg、7.5 kg和10 kg三个水平)镁、铁、锌、锰后发现,以上元素均可有效减轻葡萄叶片黄化的发生,并使果实品质有一定程度提高,其中以每667 m2单独施硫酸镁10 kg或柠檬酸铁5 kg或硫酸锌5 kg或硫酸锰5 kg效果最好;通过对处理后叶片中元素含量分析发现,该园镁元素依然处于较低水平,其它元素含量正常,可在以后施肥过程中继续添加镁元素。
巨峰葡萄;缺素诊断;缺素预防;品质
葡萄为葡萄科葡萄属多年生落叶木质藤本果树,与苹果、柑橘和香蕉一起并称为世界四大水果[1]。据国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)统计[2],2015年中国葡萄种植面积达79.9万 hm2,仅次于西班牙(102万hm2),已超越法国,成为世界第二大葡萄种植国。四川葡萄产业近几年发展迅猛,目前种植面积3.47万 hm2,产量50余万吨,效益约40亿元,葡萄产业已成为四川农民增收致富的主导产业,四川地区也已成为全国优质、高效和标准化栽培示范样板[3]。
缺素黄化是葡萄主要的生理病害之一,特别是葡萄生长高峰期,由于叶片失绿不能正常光合作用[4-5],造成树体各部组织器官内缺乏营养,严重影响了葡萄植株的正常生长发育,不但会使葡萄当年果品的产量和品质明显下降,而且也会使葡萄新梢生长细弱,从而影响到翌年葡萄植株的正常生长发育,产量、品质也因此而降低,如果不积极采取有效的防治对策,最终会形成恶性循环,给葡萄生产造成很大的损失[6-8]。由此可见,葡萄缺素黄化是葡萄高产优质的一大障碍,也是生产中急待解决的问题。
生产实践表明,重化肥和单质元素施用是导致叶片黄化的重要因素之一,因此亟需进行黄化缺素诊断与矫正。本研究以已出现黄化现象的巨峰葡萄为试材,通过补充镁、铁、锌、锰元素,诊断当地葡萄缺素黄化病原因,探讨不同微量元素组合对叶片黄化矫正效果和果实品质的影响,旨在为四川省鲜食葡萄缺素黄化的改善建立提供科学依据。
1.1试验园情况介绍
试验园位于四川省龙泉驿区洛带镇宝胜村,试验园面积约100亩,属亚热带湿润气候,气候温和,雨量充沛,四季分明。年平均日照时数1032.9 h,8月最多,12月最少。年平均气温16.5 ℃,无霜期年平均297 d,年平均降雨量895.6 mm,年均相对湿度81%。
该试验园种植5年生巨峰葡萄园,在近一两年出现叶片黄化现象,特别是在果实生长后期和采果后黄化现象更加明显。经田间观察,初步诊断试验地葡萄功能叶黄化可能是缺镁、铁或锰,此外,锌也应适量补充。
1.2试验设计
主要针对镁锌缺乏进行试验,设单因素试验硫酸镁、硫酸锌、硫酸锰、柠檬酸铁每667m2施用量分别为10 kg、7.5 kg、5 kg,共12个处理,于10月25日和基肥一起施入,以不施该4种微量元素为对照,各处理间开沟80 cm隔离,施用方案见表1。
表1 微量元素施用方案
供试肥料:硫酸镁(98%)、硫酸锌(98%)、硫酸锰(98%)、柠檬酸铁(98%)由四川瑞进特科技有限公司提供。
1.3叶片叶绿素和营养元素含量的测定
花期和果实成熟期,自基部向上分别采集4~6片功能叶,立即用塑料袋封装,放入冰盒中带回实验室。叶绿素含量测定:参照张宪政法[9]——丙酮乙醇混合液法,用电子天平准确称0.2 g葡萄叶片并剪碎,无损地放入有塞的刻度试管中,加入20 mL 1∶1无水乙醇及丙酮混合液,室温下(10~30 ℃)放暗处提取,至叶片完全变白后取上清液,用分光光度计测定645 mm、663 nm下的吸光值,按公式计算得到叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量。
叶片营养元素含量测定先进行洗涤,根据中国农业大学制定的标准进行:①0.l mol/L盐酸溶液洗涤叶片30 s;②0.1%洗净剂洗涤30 s;③取出并用自来水冲洗;④再用无离子水冲洗,用滤纸吸去表面水分。将洗涤过后的叶片置于105 ℃烘箱中杀酶20 min,之后在70~80 ℃下烘干至脆。用不锈钢植物磨碎机磨碎之后过0.25 mm孔径筛(60目),贮于干燥器中待测。用火焰原子吸收光谱法[10-11]测定叶片中全钾、钙、镁、锌、铁、锰、铜含量,叶片营养诊断评价指标参照李港丽和石伟勇的分级标准[12],见表2。
表2 叶片营养丰缺参考值
1.4果实品质的测定
果实成熟后,各处理及对照随机取5株,每株在各方位随机取2穗果,共40个果穗,用精度为0.01 g的天平测单穗重、单果重;游标卡尺测果粒纵径和横径;数字显示糖量计测可溶性固形物含量;酸碱中和法测可滴定酸含量,以酒石酸计,折算系数0.075;蒽酮比色法测总糖含量;改良2,6-二氯靛酚法测维生素C含量[13],测色仪测定L(亮度)、a轴(红绿)、b轴(黄蓝)及C值(彩度)。
1.5数据处理
采用Microsoft Excel 2007软件以及SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析。数据采用数值±标准差(SD)表示,使用SPSS17.0的单因素方差分析和Duncan方法进行显著性分析。
2.1黄化防治对葡萄叶片矿质元素含量的影响
由表3可以看出,花期和成熟时,各处理间全钾和全钙含量差异不显著,且均处于适量水平。花期时处理A3的叶片全镁含量最高,达到0.29%,显著高于其他处理,较对照高2.38倍,其次是处理A2、A13,分别是0.23%、0.19%,较对照增加了1.88倍、1.25倍;成熟时,叶片内镁含量有所下降,仍以处理A3最高。各处理中除了处理A3在花期的时候含量微高于0.26%,其它均低于0.26%,处于缺镁状态。
表3 叶片中矿质元素含量
花期,处理A9叶片中锌含量最高,达到65.64 mg/kg,与处理A8差异不显著,与其他处理差异显著。成熟期时,叶片锌含量有所增加,处理A9仍含量最高,达到了80.46 mg/kg,其次是处理A8,为78.56 mg/kg,处理A8和A9明显高于其它处理。整个时期中处理A9在成熟期含量高于80 mg/kg,处于过量水平,其它各处理均为适量范围。
对叶片铁含量分析发现,花期和成熟期时,处理A6含量均最高,花期达到184.25 mg/kg,较对照高1.80倍,成熟期为190.45 mg/kg,较对照高1.69倍,且显著高于其他处理;其次是处理A5和A4,花期分别是154.26 mg/kg和118.26 mg/kg,较对照高出1.50倍和1.15倍,成熟期分别是161.25 mg/kg和130.09 mg/kg,较对照高出1.43倍和1.15倍;各处理叶片铁含量均高于120 mg/kg,为过量水平。
对叶片锰含量分析发现,花期时处理A12含量最高,达到154.43 mg/kg,显著高于其他处理,其次是处理A11和A10,分别是102.66 mg/kg和96.15 mg/kg;成熟期叶片中锰含量有所增加,处理A12仍然最高,达到241.81 mg/kg,显著高于其他处理,其次是A11和A10,分别是199.47 mg/kg 和209.45 mg/kg。在整个时期中所有处理均为适量水平。
各处理在花期和成熟期铜含量均无显著差异,花期时均值为7.79 mg/kg,为低等水平,成熟期时铜含量均值为11.85 mg/kg,为适量水平。
2.2黄化防治对葡萄叶片叶绿素含量的影响
由表4可以看出,通过补充微量元素各处理叶绿素含量均比对照有明显提高,处理A5叶片中叶绿素a含量在花期和成熟期时均最高,花期时达到了1.76 mg/g,较CK高35.38%,但与A3、A1和A8差异不显著,A12含量最低,仅1.06 mg/g。叶绿素b含量花期和成熟期时则是处理A10最高,花期时为0.78 mg/g,较CK高81.40%,其次是A12和A7,分别是0.76 mg/g和0.73 mg/g,但与A2、A3、A4差异不显著。叶绿素总量A3最高,花期达到了2.36 mg/g,其次是A5和A10,但与A7和A2、A1、A4、A8差异不显著。同时对比叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量,发现叶片内叶绿素含量比较高的处理有A1、A3、A5、A7、A10。
表4 叶片中叶绿素含量 (mg/g)
2.3黄化防治对葡萄果实外观品质的影响
由表5可以看出,处理A7单果重最高,达到13.50 g,显著高于其它处理,高于对照28.57%。处理A10单穗重最高,达到了880.2 g,但与A7、A5、A4、A3差异不显著;果形指数和硬度各处理及对照间均无显著性差异。
表5 不同处理对葡萄果实外观品质的影响
通过色差仪测定,根据Hunter Lab表色系统,其中L值为表色系统的亮度值,L值越大,表示所测样品表面越亮。经过数据分析,发现处理A3的L值最大,表示果面最亮,但与处理A4、A10、A8、A5、A12、A7差异不显著,与其它处理差异显著,处理A11果实的L值最小,表示亮度最低。a值为表色系统的红绿值,其中-a为绿,值越小,表示所测样品越绿,+a为红,值越大,表示所测样品越红。对葡萄果面色差a值分析,发现A7值最大,表明A7处理的果皮颜色最红,但与A6、A3、A5、A4、A10差异不显著,与其它处理差异显著。b值为表色系统的黄蓝值,其中-b为蓝,值越小,表示所测样品越蓝,+b为黄,值越大,表示所测样品越黄。通过数据分析,CK处理值最小,表明果皮最蓝,与处理A4、A10、A7、A6、A1、A5、A3差异显著,表明这几个处理蓝色偏浅,与其它处理差异不显著。C值表示样品的彩色度,值越大,表示所测样品的颜色越纯。通过分析发现A7值最大,表明颜色最纯,但与处理A6、A3、A10、A4差异不显著,表明这几个处理颜色彩度相似,但与其它处理均差异显著。
2.4黄化防治对葡萄果实内在品质的影响
由表5可以看出,处理A7还原糖含量最高,达7.99 g/100mL,与A3、A4、A10差异不显著,显著高于其它处理,对照还原糖含量最低,为4.75 g/100mL。处理A4、A7滴定酸含量显著低于其它处理与对照,且相互之间差异不显著,分别比对照低24.00%、20.00%,其中以A4含量最低,为0.19 g/100mL,其次是处理A10和A3,显著低于其余处理;处理A10、A5、A3、A4、A7可溶性固形物含量显著高于其它处理与对照,且相互之间差异不显著,分别比对照高28.29%、25.00%、24.34%、23.68%、23.03%,其中以A7含量最高,达19.5%,其次是处理A6、A11、A12;对照可溶性固形物最低,为16.2%。VC含量各处理及对照间均无显著性差异。
叶片内全钾、全钙、全铜均在适量水平,各处理间差异也不显著,说明这些指标均不是叶片黄化、品质降低的主要原因[14-16]。
镁是葡萄体内叶绿素和某些酶的重要组成成分,参与光合作用,促进体内磷的转化,有利于维生素A、C的形成,有利于花青素和果胶物质的生成,从而提升果实品质[17]。通过叶片诊断,发现未施入硫酸镁的叶片全镁含量处于缺乏状态,表明该地不能满足葡萄对镁元素的正常吸收。缺镁时叶片会失绿,葡萄生长不良,应及时补充,供给葡萄正常生长发育,以利于品质的形成[18]。本试验施入硫酸镁后,叶片镁含量有显著的提升,叶绿素含量显著提高,果实外在品质和内在品质提高,与Banini[19]等的研究一致。但除每667 m2施硫酸镁10 kg的处理叶片全镁含量刚达到适量范围(即叶片全镁含量在0.26%~1.5%)外,其它处理均处于缺乏状态,应进一步补充。
锌是多种酶的组成成分,参与氧化还原过程,直接影响葡萄的呼吸作用,与叶绿素和生长素的形成有关,可增强葡萄对某些真菌病害的抵抗能力,使葡萄健康生长,从而改善品质[20-21]。通过叶片诊断,发现未施入硫酸锌的叶片锌含量为中等水平,基本满足葡萄对锌元素的正常吸收,较本底值有显著增加,可能是其它元素的施用促进了对土壤中锌的吸收。通过土壤施入硫酸锌后,叶片中锌含量随着施入量的增加均有所提高,叶片黄化有一定的改善,叶绿素含量增加,果实品质提升[22]。每667 m2施5 kg硫酸锌时,叶片内对锌的积累量最大,表明该处理下葡萄对锌的吸收最好,且果实品质显著提升。
锰对植物的生理作用是多方面的,与许多酶的活性有关。锰与绿色植物的光合作用(光合放氧)、呼吸作用以及硝酸还原作用都有密切的关系,缺锰时,植物光合作用明显受到抑制,从而影响品质[23]。通过叶片诊断,发现未施入硫酸锰的叶片锰含量均为低等水平,较本底值有显著增加,可能是其它元素的施用促进了对土壤中锰的吸收。土壤施入硫酸锰后,叶片锰含量显著提高,叶片黄化有一定改善,果实品质提高,每667 m2施5 kg最好,此时,叶片中锰元素的积累量均最高,品质也得到显著改善。
铁是多种氧化酶的组成成分,参与细胞内的氧化还原过程,是某些呼吸酶的组成成分,在有氧呼吸和能量释放中起重要作用[24]。铁还是光合作用的重要触媒剂,对光合作用有着重要的作用[25]。通过叶片诊断,发现未施入柠檬酸铁的各处理土壤铁含量均处于中等水平,施入柠檬酸铁后,叶片铁含量显著提高,果实品质有一定提升,施入5 kg/667m2对铁的吸收效果最好,且品质最佳。
综上所述,单独补镁、铁、锌、锰对叶片黄化有一定抑制作用,葡萄果实品质有一定程度提高,通过对处理后叶片元素含量分析发现,该园镁元素依然处于较低水平,其它元素含量正常,可在以后施肥过程中继续添加镁元素。
[1] 雷平. 我国南方葡萄设施栽培营养障碍诊断及优质施肥技术研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.
[2] 张陆阳. 中国葡萄种植面积超越法国[J]. 中外葡萄与葡萄酒,2015(5): 64.
[3] 王蔷, 郭晓鸣. 彭山区发展特色葡萄产业的创新性探索[J]. 四川农业科技, 2015(5): 62-65.
[4] 庞博夫. 浅析测土配方施肥技术研究与示范推广[J]. 农业与技术, 2016, 36(5): 61-63.
[5] BEALE S I. Enzyrnes of chlorophyll biosynthesis[J]. Photosynthesis Research, 1999, 60(1): 43-73.
[6] 吕海舰, 马英龙, 郑吉侠, 等. 葡萄营养需求特性及施肥技术[J].现代农业科技, 2012(7): 158-158.
[7] WU W, PETERS J, BERKOWITZ G A. Surface charge mediated effects of Mg2+on K+flux across the chloroplast envelope are associated with regalation of stromal pH photosynthesis[J]. Plant Physiology, 1991, 97(2): 580-587.
[8] 赵滢, 范书田, 刘迎雪, 等. 基于营养诊断方法对集安山葡萄叶片“黄化”原因的探讨[J]. 吉林农业大学学报, 2015, 37(6): 682-686.
[9] 张宪政. 植物叶绿素含量测定—丙酮乙醇混合液法[J]. 辽宁农业科学, 1986(3): 26-28.
[10] 刘亨桂, 陵军成, 李云. 不同浓度锰处理对葡萄试管苗生长发育的影响[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2013(4): 17-19.
[11] 陈义挺, 蔡英卿, 朱超凡, 等. 火焰原子吸收光谱法测定葡萄中微量元素的含量. 热带作物学报. 2011, 32(8): 1572-1578.
[12] 石伟勇. 植物营养诊断与施肥[M]. 北京, 中国农业出版社,2005: 312.
[13] 黄晓钰, 刘领渭. 食品化学与分析综合实验[M]. 第2版. 北京:中国农业大学出版社, 2009(7): 165-166, 171-174.
[14] 冯卫星, 张卫东, 彭锋. 葡萄缺素黄化的主要原因及防治对策[J]. 新疆农垦科技, 2003, 76(4): 13-15.
[15] STEVEN V T, WISE J C, RUFUS I. Soil application of neonicotinoid insecticides for control of insect pests in wine grape vineyards[J]. Asian Cardiovascular & Thoracic Annals, 2012, 68(4):537-542.
[16] 赵滢, 范书田, 刘迎雪, 等. 基于营养诊断方法对集安山葡萄叶片“黄化”原因的探讨[J]. 吉林农业大学学报, 2015, 37(6):682-686.
[17] YANG G H, YANG L T, JIANG H X, et al. Physiological impacts of magnesium-de☒ciency in Citrusseedlings: photosynthesis,antioxidant system and carbohydrates[J]. Trees, 2012, 26(4): 1237-1250.
[18] ZATLOUKALOVA A, LOSAK T, HLUSEK J, et al. The effect of soil and foliar applications of magnesium fertilisers on yields and quality of vine (Vitis vinifera L.) grapes[J]. Acta universitatis agriculturae et silviculturae mendelianae brunensis, 2011, 59(3): 221-226.
[19] BANINI A E, BOYD L C, ALLEN J C, et al. Muscadine grape products intake, diet and blood constituents of non-diabetic and type 2 diabetic subjects[J]. Nutrition, 2006, 22(11/12): 1137-1145.
[20] 耿慧. 张宣葡萄产区土壤铜、锌分布特征及与葡萄品质的关系[D]. 保定: 河北农业大学, 2011.
[21] 武运霞. 葡萄缺锌症状及防治方法[J]. 河北果树, 2014(2): 46.
[22] SONG C Z, LIU M Y, MENG J F, et al. Promoting effect of foliage sprayed zinc sulfate on accumulation of sugar and phenolics in berries of Vitis vinifera cv. Merlot growing on zinc deficient soil[J]. Molecules. 2015, 20(2): 2536-2554.
[23] SANZSERNA J M. Symplectic integrators for Hamiltonian problems: an overview[J]. Acta Numerica, 1992(1): 243-286.
[24] 何新华. 植物中的铁素营养[J]. 植物学通报, 1992, 9(4): 24-28.
[25] MART☒N P, TEJADA P Z J, GARC☒A M R G, et al. Using hyperspectral remote sensing to map grape quality in "Tempranillo" vineyards affected by iron deficiency chlorosis [J]. Vitis Journal of Grapevine Research, 2015, 46(1): 7-14.
Diagnosis of nutrient deficiency symptom and prevention of magnesium and zinc deficiency in Kyoho grapevine
MA Xiaoli, SHI Pingli, WANG Jin, LIANG Dong, LYU Xiulan*
(Institute of Pomology & Olericulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China)
The nutrient diagnosis and prevention were conducted for the yellowing leaves in local vineyard of Kyoho by single (5 kg, 7.5 kg and 10 kg level, respectively) element application. The results showed that Mg deficiency was the main reason for the leaves yellowing; single application of magnesium sulfate 10 kg/667m2,ferric citrate 5 kg/667m2, zinc sulfate 5 kg/667m2or manganese sulfate 5 kg/667m2respectively, could improve the leaves yellowing symptom and berry quality. After analysis the elements content in leaves, found that Mg content was low in local vineyard, while other elements content were normal, so we suggested that Mg should be added in next fertilization.
Kyoho; nutrient deficiency diagnosis; deficiency prevention; quality
S663.1
A
10.13414/j.cnki.zwpp.2016.05.010
2016-07-31
马晓丽(1991-),女,硕士研究生,主要从事葡萄栽培配套关键技术研究与推广。E-mail: 545298645@qq.com
吕秀兰(1964-),女,教授,主要从事葡萄栽培配套关键技术研究与推广。E-mail: xllvjj@163.com