不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄生长发育和果实品质的影响

李淑红，王　磊，史文婷，王振平 ，王世平

(1.宁夏大学 农学院，银川　750021；2.上海交通大学 农业与生物学院，上海　200240)

葡萄是中国重要果树，在农业生产和贸易中占有重要地位。矿质营养元素在葡萄的营养生长和生殖生长中具有重要的作用[1]，目前在葡萄栽培生产中注重氮、磷、钾肥施用，轻视钙、镁及其他微量元素的配合使用，造成树体营养不平衡，对葡萄产量和品质影响较大；且水资源紧缺、消耗量大等问题，已经严重制约中国现代农业的发展。不能准确掌握各生育期施肥量和灌水量，大水大肥管理不仅造成肥料浪费，而且带来环境污染问题，因此合理高效的水肥资源利用迫在眉睫[2]。随着中国现代农业产业的发展，生产中对精准灌溉施肥技术要求越来越高，加强对精准灌溉施肥的研究也就显得更加重要。在葡萄的栽培过程中，合理施肥不仅能够防止树体徒长和肥料的浪费[3-5]，而且还能提高果实的品质和产量[6-8]。近年来，葡萄水肥耦合方面研究主要集中在氮、磷、钾肥以及灌水量和施肥量的单一因素研究上，对一些新型的水溶性肥料研究较少，针对营养液的研究大多集中在生菜和小白菜[9]、黄瓜[10-12]、番茄[13-14]、烟草[15]、玉米[16]等上，在葡萄的研究上较少。本研究以6 a生 ‘巨峰’葡萄为研究对象，设置5个不同浓度梯度的营养液在葡萄的生育期持续浇灌，研究不同处理条件下对葡萄的生长情况及果实品质的影响，以便找出最佳养分供应，为鲜食葡萄高产优质生产提供理论基础和实践依据。

1　材料与方法

1.1　试验材料

以6 a生‘巨峰’(Kyoho)葡萄为试材，植株于2016-04-01移栽于上海交通大学闵行校区农业与生物学院玻璃温室内。统一采用控根器(直径80 cm、高度50 cm)栽培，控根器底部铺有塑料膜，防止控根器下方的杂草生出，栽培基质按体积比为土壤∶有机肥∶珍珠岩 = 6∶2∶1。栽培行距为0.5 m×3 m，每处理栽植4株树，株距间铺设管道供水肥，每个栽植控根器内设4根滴灌，从而满足植物根系的均匀灌溉，同时管道末端设置5个500 L的塑料桶，分别配置不同浓度的霍格兰营养液，并在外桶外设置1个泵，使用自动定时滴灌系统循环浇灌营养液。定植后，需浇2次透水，之后通过电磁阀自动控制进行浇灌。营养液灌溉次数根据植株生长发育阶段和室内温度的变化决定。在新梢生长期至转色期阶段，植物需水较多且在转色期前室内温度较高，水分蒸发较快，每周滴灌4次，每次15 min；进入葡萄转色期后，随着果实的发育，改为每天4次，每次8 min；进入采收后，灌溉次数恢复到新梢生长期的灌溉量。

1.2　试验方法

试验用格林凯尔公司的霍格兰营养液配方配制5个以氮为基准的营养液浓度梯度(表1)，在不同生育期(萌芽期-转色期、转色期-成熟期、成熟期-萌芽期)选用不同浓度霍格兰营养液灌溉，施肥标准即5个处理：处理1(N: 180-60-180 mg/L)，处理2(N: 120-40-120 mg/L)，处理3(N: 60-30-60 mg/L)，处理4(N: 30-10-30 mg/L)，处理5(N: 15-5-15 mg/L)，每处理设4个重复，每株留梢6条，留果量为每梢1穗果，‘Y’字架形，采用自动控制计时系统进行营养液的浇灌，在转色前每天4次，每次15 min；转色后每天4次，每次8 min，每分钟约0.6 L。

表1　营养液的各元素营养浓度组成成分Table 1　Composition of nutrient solution

1.3　测定项目及方法

新梢长度及新梢粗度：在萌芽后20 d(4月12日)开始，每7 d或8 d用卷尺测定新梢长度；每月用游标卡尺测定1次新梢粗度。

叶绿素相对含量的测定：在萌芽后57 d(膨大期)、萌芽后84 d(硬核期)、萌芽后114 d(转色期)、萌芽后145 d(成熟期)进行测定，每个处理选择长势一致的新梢12个，采用SPAD-502叶绿素仪测量每个新梢上面全部叶片的叶绿素相对含量SPAD值(叶色值)。

果实生长指标:从花后20 d开始，选取大小均一、成熟一致的果粒30粒作标记,用游标卡尺每周测定果实横径2次，直至花后105 d成熟采收。

果实品质指标：从转色期开始，每10 d或15 d 采摘大小均一、成熟一致的果粒20粒，放入冰盒中带回实验室，将果实保存在 20 ℃冰箱中，用于测定果皮花色苷、果实可滴定酸质量分数、果实可溶性固形物质量分数。可溶性固形物质量分数采用手持糖度计测定；果实可滴定酸(以酒石酸计)质量分数采用NaOH滴定法测定；花色苷提取参照He等[17]方法；用pH示差法[18]测定花色苷的质量分数。果实糖酸比为可溶性固形物和可滴定酸的比值，每个处理重复3次，然后取其平均值。

葡萄产量的测定：成熟期利用计数法和称量法测定单粒质量、单穗质量，计算产量。产量=单穗质量×每株挂果量×每667 m2内总株树。

1.4　数据分析

数据用 Microsoft Excel 2003及WPS 10.1进行处理，采用SPSSv 20.0软件进行LSD(P<0.05)方差分析。

2　结果与分析

2.1　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄新梢生长的影响

新梢生长是衡量树体是否正常生长最直观的指标，由图1可知，5个不同处理的新梢长度在整个生长季持续上升，在萌芽后119 d趋于稳定。在成熟期时新梢变化规律为：处理1>处理4>处理5>处理2>处理3。处理1的新梢长度显著高于处理1、处理2和处理3，在成熟期时达到149.08 cm。在新梢生长期到盛花期新梢生长速度快，此时属于营养生长，从盛花期到转色期新梢增长较快，进入果实转色期后养分主要供给保持果实的发育，因此新梢生长进入缓慢阶段，随着果实的成熟新梢停止生长。可见，树体生长前期营养液浓度越高，能够显著促进树体的营养生长，处理1的新梢生长速度最显著，处理4的新梢生长次之。

图1　不同处理条件下‘巨峰’葡萄新梢长度Fig.1　Shoot length of‘Kyoho’grapevine under different treatments

2.2　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄新梢粗度的影响

由图2可知，新梢粗度在转色之前变化较快，在6月20日(转色期)后变化缓慢，5个处理中以处理1的新梢粗度增长速度最大，由4月20日的8.06 mm上升到8月20日的11.34 mm，在7月20日，处理2、3、4、5粗度有略微下降。综合图2的新梢长度生长来看，高浓度营养液(处理1)营养生长最为旺盛。

图2　不同处理条件下‘巨峰’葡萄新梢粗度Fig.2　Shoot diameter of ‘Kyoho’grapevine under different treatments

2.3　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄叶片叶绿素含量(SPAD值)的影响

由图3可以看出，随着葡萄树体生长，叶片中叶绿素相对含量在不断增多，在萌芽后145 dSPAD值降低，可能是由于成熟期叶片老化，处理中从萌芽后57 d至萌芽后84 d时间段内，营养液浓度对SPAD值变化较大，而从萌芽后84 d至萌芽后145 d内，不同处理条件下对叶片SPAD值影响较小。在萌芽后57 d时，处理1、2、3之间差异显著，成熟期(萌芽后145 d)时各个处理间无显著性差异，说明不同的处理条件下对叶片SPAD值影响不大。

不同小写字母表示 LSD检验差异显著(P<0.05)
Different lowercase letters indicate significant differences under LSD(P<0.05)

图3不同处理条件下‘巨峰’葡萄叶片SPAD值
Fig.3SPADvalueof‘Kyoho’grapevineunderdifferenttreatments

2.4　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄果实横径的影响

葡萄果粒膨大情况如图4所示，‘巨峰’葡萄果实横径生长呈双“S”型曲线，由图4可以看出，果实横径有2次快速膨大期：膨大期Ⅰ(花后 18～38 d)和快速膨大期Ⅱ(花后 46～67 d)，之后趋于稳定，但在成熟期(花后101 d)开始有略微下降。5种营养液浓度处理，在果实的发育过程中，除处理4外，果实的横径一直处于增长趋势，基本上处于营养液浓度越高，果实的增长速度越快。说明营养液浓度越高能够显著促进果实的生长发育。

2.5　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄果实品质的影响

图5所示果实可溶性固形物质量分数积累变化，从花后50 d开始，可溶性固形物质量分数快速增加，在花后85 d 后增长速度有所减慢。由表2可以看出，在5个不同浓度处理中，除处理4，果实中可溶性固形物质量分数均大于18.74%，可见霍格兰营养液对可溶性固形物质量分数有明显的促进作用。处理2可溶性固形物质量分数几乎始终保持最高水平，在成熟期(花后105 d)各个处理间的可溶性固形物呈现：处理2>处理1、处理3>处理5>处理4，处理2的可溶性固形物质量分数最高，可达19.83% ，与其他处理间均有显著性差异，说明该处理营养液浓度对提高果实可溶性固形物质量分数效果最佳。

图4　不同处理条件下‘巨峰’葡萄果实横径Fig.4　Fruit diameter of ‘Kyoho’ grapevine under different treatments

图5　不同处理下‘巨峰’葡萄果实品质Fig.5　 Fruit quality of ‘Kyoho’ grapevine under different treatments

由图 5可知，果实可滴定酸质量分数变化与可溶性固形物的趋势相反，随着果实的发育逐渐降低，处理2前期下降速度较快。由表2可知，在成熟期时(花后105 d)处理2的可滴定酸质量分数最低，处理2和处理3之间存在显著性差异，与其他处理之间均无显著性差异。

葡萄果皮中花色苷质量分数是对果实外观品质的直观表现，因此花色苷质量分数常被作为鉴定果实外观品质的重要指标。从图 5可知，果皮中花色苷质量分数在转色期后快速增加，从花后70 d开始，花色苷质量分数积累显著增加。从表2可以看出，营养液浓度过高或过低都不利于花色苷的积累，在处理2下花色苷质量分数最高(0.41 mg/g)，与其他处理均有显著性差异。说明处理2的营养液浓度显著促进果实着色，增加花色苷质量分数的积累。

果实糖酸比是判断果实品质的重要指标，影响口感及营养价值。由图 5可知，在整个发育阶段，营养液浓度能够显著提高果实的糖酸比，说明营养液浓度对果实的糖酸比影响较大。在花后105 d(表2)，处理2糖酸比最大，与处理3、处理4差异显著。说明处理2营养液浓度对果实糖酸有显著促进作用。

综合分析结果表明，处理2的营养液浓度对果实的品质作用最大，能够降低可滴定酸质量分数，促进可溶性固形物质量分数的增加，且促进花色苷质量分数的积累及果实糖酸比最大，该处理营养液浓度下果实品质最优。

表2　不同处理下‘巨峰’葡萄成熟期果实品质Table 2　Fruit quality of‘Kyoho’ grapevine under different treatments

注：不同小写字母表示 LSD检验差异显著(P<0.05)，下同。

Note：Different lowercase letters indicate significant difference under LSD(P<0.05)，the same below.

2.6　不同营养液浓度对‘巨峰’葡萄产量的影响

由表3可知，不同处理条件下对葡萄产量影响较大，葡萄果实单穗质量呈现：处理1 >处理2>处理5>处理3>处理4，且各处理间差异显著；单粒质量在不同处理条件下，处理1单粒质量最大，与处理4无显著性差异，与其他处理均差异显著，说明合适的营养液浓度才能使单粒质量增加；葡萄产量表现为：处理1营养液浓度处理下产量最高，为498.72 kg/667 m2，各个处理间均有显著性差异，且表现为处理1 >处理2 >处理5 >处理3 >处理4。综合品质指标(表3)表明，处理1营养液浓度处理下果实单穗质量、单粒质量及产量均最高，但品质较差，综合分析发现，处理2营养液浓度能使果实品质最优，同时该营养液浓度处理下产量较高。

表3　成熟期不同处理条件下‘巨峰’葡萄产量Table 3　‘Kyoho’ grapevine yield at maturation stage under different treatments

3　讨　论

水肥在葡萄的栽培管理中具有重要的作用[19]，水肥关系协调，有利于提高水和肥的利用效率，也是实现低投入、高产出和高品质生产的重要基础[20-22]。龚萍[7]研究表明合理有效的灌水施肥，可以增加葡萄产量提高品质。孙卓玲[23]研究也发现水肥一体化滴灌施肥可显著提高葡萄产量和改善葡萄品质。科学的水肥一体化管理能够提高开花坐果率，提高葡萄的感官质量和鲜食葡萄的贮藏力，减少贮藏病害的发生[24-26]。前人虽对水肥一体化已做大量研究，但是依然没有做到真正意义上的“一体化”。而本研究采用水肥一体化技术，利用滴管将营养液定量、定时、均匀供给葡萄根系，更好地调控葡萄的营养生长和生殖生长，减少营养生长冗余和肥料的浪费，做到水肥同时供应，在葡萄不同生育期供给不同浓度的霍格兰营养液，研究不同处理对葡萄生长发育和果实品质的影响。

王开荣[27]和周兴本[28]研究结果表明，随着氮肥施用量的增加，葡萄生长量随之增加。孙美等[29]和刘爱玲[30]研究结果发现高浓度营养液对树体的营养生长有显著促进作用。本研究结果表明：处理1营养液浓度下的葡萄新梢生长最长，此浓度处理下新梢粗度和叶片叶绿素含量在整个生育期均处于较高水平，表明葡萄树体在成熟前期对营养液需求较高，在成熟期可降低营养液浓度的供应，说明葡萄在不同生育期间对养分的需求量不同，并不是持续高营养液浓度才能使树体发育达到最优。

果实品质和产量是影响经济效益的重要指标，而葡萄果实的可溶性固形物质量分数及糖酸比是果实品质的重要评判指标，影响果实的口感和风味，且花色苷质量分数影响果实的外观品质，进而影响到葡萄的商品价值。本研究结果表明：高营养液浓度能增加葡萄产量，但是对果实品质而言，营养液浓度过高(处理1)反而降低了葡萄果实可溶性固形物质量分数及花色苷质量分数，影响果实的口感和外观品质；而处理2营养液浓度下可溶性固形物质量分数最高，可滴定酸质量分数较低，糖酸比最大，且该处理下产量较高。说明只有合适的营养液浓度，才能使果实品质最优。水肥供应的最终目的是对品质的影响，所以本试验阶段主要是在葡萄不同生育期供给不同质量浓度的霍格兰营养液，来研究不同处理对葡萄生长发育和果实品质的影响，对于葡萄树体营养特殊需要角度上有待进一步研究。

4　结 论

从对‘巨峰’葡萄的测定结果来看，以处理2(N：120-40-120 mg/L)的供给浓度为宜，在该质量浓度营养液处理下，葡萄的新梢生长适中，显著增加果实可溶性固形物和花色苷质量分数，降低可滴定酸质量分数，葡萄果实品质最佳。所以在今后的葡萄栽培管理中可以以处理2(N：120-40-120 mg/L)浓度作为参考，本研究结果可供‘巨峰’葡萄园肥水管理作依据。

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