喷施钙肥对‘夏黑’葡萄果实糖酸积累的影响

黄 艳，文 露，庞亚卓，黄本义，王 进，吕秀兰

（四川农业大学果蔬研究所，四川 成都 611130）

‘夏黑’葡萄为早熟品种，原产于日本，属欧美杂交种三倍体品种，该品种香味浓郁，抗病能力强，具有成熟期早、品质优良、丰产等优点，深得消费者喜爱［1］。但近年来人们在葡萄生产施肥上，对氮、磷、钾肥的施用较为重视，而忽略了钙肥的施用，导致葡萄果实缺钙，果实品质变差，病害严重。研究表明，钙不仅是植物生长发育所必需的中量营养元素，更重要的是钙作为第二信使，在植物许多生理过程中起着重要作用，钙可维持细胞壁结构，保持果实硬度，减轻贮藏期腐烂，控制果树生理性病害［2-3］。施钙对果实品质的影响研究［4-5］结果显示，施钙可以提高糖度和Vc含量，增加硬度和光泽度，延缓衰老等。施钙后油桃果实可溶性糖含量显著增加，可溶性固形物明显增加，贮藏期明显延长［6］。施钙对果实色泽产生影响，李正国等［7］研究表明，钙处理对提高脐橙果实色泽有明显效果。第2次生理落果后，叶面喷施0.5%的硝酸钙溶液，钙处理的果皮颜色与对照相比达到极显著差异。前人研究表明，果树根系吸收Ca2+的净内流很小，上运速率更小，最终只有很小一部分的钙能到达果实［8］。葡萄是喜钙果树，对钙的需求远高于苹果、梨、柑橘［9］。为解决葡萄果实生理性缺钙及由于缺钙导致果实病害严重，品质下降的问题，可在果实采收前对果实喷施钙肥［10］。虽然近几年有较多关于根外喷钙对葡萄果实品质及贮藏性的试验研究，但关于钙对葡萄果实转色期至成熟期糖酸积累的影响研究报道较少。本试验通过果实转色期对葡萄果穗喷施不同浓度的硝酸钙和氨基酸钙，研究其对葡萄果实发育过程中糖酸含量变化及其它果实品质的影响，这对调节葡萄生长发育、提高果实品质具有重要的实践意义，通过试验筛选出最佳的钙肥处理，可为葡萄高效优质生产提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验园位于四川农业大学现代农业研发基地崇州市，土壤质地为砂壤土，pH值7.85，有机质含量2.38%，碱解氮含量65.22 mg/kg，有效磷含量25.69 mg/kg，速效钾含量105.95 mg/kg，有效钙含量364.85 mg/kg。园区均为大棚避雨栽培。

1.2 供试材料

植物材料：四川农业大学现代农业研发基地葡萄园内树势一致，田间土肥水管理一致，无病虫害，生长健壮的3年生早熟品种‘夏黑’葡萄，株行距1.5 m×3.0 m，每公顷栽2 250株。

肥料：过磷酸钙（钙含量≥17%），硝酸钙（钙含量23.4%）；氨基酸钙（钙含量≥30 g/L）。

药品与试剂：色谱纯磷酸（四川瑞进特科技有限公司）；色谱纯乙腈和甲醇（Fisher Scientific 公司）；标准样品葡萄糖、果糖、蔗糖、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、草酸（Sigma公司）。

1.3 试验设计

试验采用随机区组试验设计，于10月中旬基施钙肥，过磷酸钙施用量为1 500 kg/hm2，离主干60 cm开深20 cm条沟，随有机肥施入。硝酸钙喷施浓度设置为0.3%、0.5%。氨基酸钙喷施浓度设置为0.1%、0.08%。于花后50 d（转色初期）喷施果穗1次，隔10 d再喷施1次。以喷清水作为对照（CK）。试验共设置5个处理，每个处理设置3株葡萄，3次重复，3株树为一重复，共45株葡萄。具体试验设计如下表所示。

表1 外源钙肥试验设置表

1.4 测定指标与方法

1.4.1果实糖酸组分的提取和测定

果实糖、酸组分提取与测定参照胡志群等［11］和Chen等［12］的方法，略有修改。

糖组分的测定方法及色谱条件：将冷冻的果肉样品在液氮中磨成粉末状，精确称取样品粉末2.0 g，加入4 mL超纯水，80℃水浴15 min，9 000 r/min，4℃离心15 min，取上清液，转移到10 mL容量瓶。残渣在同样条件下离心15 min，超纯水定容到10 mL。用一次性注射器抽取1 mL提取样液，经0.45 μ m 微孔滤膜过滤后以备上机进样分析。每个样品均重复 3 次。糖检测使用的色谱柱为 Thermo（4.6 mm×250 mm），0.5 μ m 的 NH2柱，检测器：RID，以乙腈∶水=75∶25 为流动相，流速为1.0 mL/min，等度洗脱，柱温为40℃，进样量 20 μ L。

酸组分的测定方法及色谱条件：将冷冻的果肉样品在液氮中磨成粉末状，准确称取样品1.00 g，用5 mL 0.2%磷酸冰浴研磨，转入三角瓶，加入15 mL超纯水，超声提取30 min，定容至25 mL，8 000 r/min离心10 min，用一次性注射器抽取1 mL提取样液，经0.45μ m 微孔滤膜过滤后以备上机进样分析。每个样品均重复3次。色谱柱为C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μ m），流动相为甲醇∶0.2%磷酸溶液（3∶97），流速 1.0 mL/min，检测波长210 nm，柱温30℃，进样量 20 μL。

1.4.2 其他果实品质指标的测定

待果实成熟时，从果穗的各个方向采取大小相同、没有病虫害的样果，快速放入备好的冰盒中，并带回实验室。以手持式果实硬度计测定‘夏黑’葡萄果实的硬度；采用手持式糖度计测定葡萄的可溶性固形物（TSS）含量；用酸碱中和滴定法测定其可滴定酸含量（TA）［13］；用蒽酮比色法测定可溶性糖含量［14］。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2010和SigmaPlot软件进行处理并绘制相关图表，采用SPSS 20.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 喷施钙肥对‘夏黑’葡萄果实糖积累的影响

通过高效液相色谱法（HPLC）分析‘夏黑’葡萄果实转色期至成熟期果实内果糖，葡萄糖，蔗糖 3 个主要组分的变化，结果显示葡萄果实的果糖和葡萄糖含量最高，蔗糖含量最低（图1，2）。‘夏黑’葡萄果实转色期，葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈增加趋势。花后60～80 d，‘夏黑’葡萄果实的果糖、葡萄糖增加缓慢，花后80～90 d，果实中果糖和葡萄糖增加幅度较大。果实中的蔗糖含量在葡萄整个转色期至成熟期变化不大。

由图1可知，葡萄果实转色期果穗喷施氨基酸钙溶液后，花后90 d（果实成熟期）H1处理葡萄果实中的果糖含量最大，达53.30 mg/g，高于对照，但差异不显著；H2处理葡萄果实中的果糖含量最低，仅为43.55 mg/g，显著低于H1处理和对照。H1和H2处理、对照葡萄果实中的葡萄糖含量在花后60～70 d均无显著变化，花后80 d，H1处理葡萄果实中的葡萄糖含量显著低于H2处理和对照，但花后90 d，H1处理葡萄果实中的葡萄糖含量迅速增加，由29.75 mg/g增加到50.96 mg/g，显著高于H2处理和对照。花后80～90 d，H1和H2处理的葡萄果实中的蔗糖含量均低于对照。 由图2可知，葡萄果实转色期果穗喷施硝酸钙溶液后，花后90 d（果实成熟期）葡萄果实中的果糖含量迅速增加，Y1和Y2处理的葡萄果实中的果糖含量均显著高于对照，其中Y2处理葡萄果实中的果糖含量最大，高达66.05 mg/g，较对照提高了23.33%。Y1和Y2处理与对照葡萄果实中的葡萄糖含量在花后60～80 d均无显著性差异，花后90 d，葡萄果实中的葡萄糖含量迅速增加，Y1和Y2处理的葡萄果实中的葡萄糖含量显著高于对照，Y2处理的葡萄糖含量最高，达64.02 mg/g，较对照提高了31.77%。花后90 d，Y2处理的蔗糖含量显著高于Y1处理和对照，Y2处理的蔗糖含量较CK增加了10.69%。综上，‘夏黑’葡萄果实转色期果穗喷施氨基酸钙和硝酸钙溶液均可促进葡萄果实中的糖的积累，其中喷施0.1%氨基酸钙溶液、0.5%硝酸钙溶液效果更佳。

图1 氨基酸钙对‘夏黑’葡萄果实糖积累的影响

图2 硝酸钙对‘夏黑’葡萄果实糖积累的影响

2.2 喷施钙肥对‘夏黑’葡萄果实有机酸积累的影响

采用 HPLC 法对‘夏黑’葡萄果实中柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸 4 个有机酸主要组分含量进行测定，随着葡萄果实的发育和成熟，有机酸的含量总体呈下降趋势（图3、4）。不同浓度的氨基酸钙和硝酸钙处理对‘夏黑’葡萄果实有机酸积累的影响具有差异。

图3 氨基酸钙对‘夏黑’葡萄果实有机酸积累的影响

由图3可知，葡萄果实转色期果穗喷施氨基酸钙溶液后，花后60～70 d，H1和H2处理葡萄果实的酒石酸含量显著低于对照；花后80 d，H1和H2处理与对照葡萄果实的酒石酸含量无显著性差异；花后90 d，H1和H2处理葡萄果实的酒石酸含量显著高于对照，较对照分别增加了9.94%，10.20%。就苹果酸而言，花后60 d，H1和H2处理葡萄果实的苹果酸含量显著低于对照，较对照分别降低了9.81%，39.37%；花后70 d，葡萄果实的苹果酸含量迅速下降，H1处理葡萄果实中的苹果酸含量显著高于H2处理和对照；花后80～90 d，H1和H2处理与对照的苹果酸含量无显著性差异。花后60～70 d，H2处理葡萄果实中的草酸含量都显著高于H1处理和对照；花后80 d，H1处理葡萄果实中的草酸含量都显著低于H2处理和对照；花后90 d，H1和H2处理葡萄果实中的草酸含量均显著高于对照。在葡萄果实成熟过程中，H2处理葡萄果实中的柠檬酸含量都显著低于H1处理和对照。

由图4可知，葡萄果实转色期果穗喷施硝酸钙溶液后，花后60～70 d，Y1和Y2处理葡萄果实的酒石酸含量显著低于对照；花后80 d，Y2处理葡萄果实的酒石酸含量低于Y1处理和对照；花后90 d，Y2处理葡萄果实的酒石酸含量与Y1处理和对照相比显著下降，分别降低了38.24%、29.93%。花后60 d，Y1处理葡萄果实的苹果酸含量显著低于Y2处理和对照；花后70 d，葡萄果实的苹果酸含量迅速下降，Y1和Y2处理葡萄果实的苹果酸含量显著高于对照；花后80～90 d，Y1、Y2处理和对照的苹果酸含量无显著性差异。‘夏黑’葡萄果实经不同浓度硝酸钙处理均可增加葡萄果实的草酸含量。Y1处理葡萄果实的柠檬酸含量在果实转色期至成熟期都显著低于Y2处理和对照。

综上所述，‘夏黑’葡萄果实转色期果穗喷施氨基酸钙和硝酸钙均可影响葡萄果实有机酸的积累。喷施0.1%、0.08%氨基酸钙均抑制了果实成熟期酒石酸和草酸的降解，而喷施0.5%的硝酸钙可促进果实成熟期葡萄中的酒石酸和柠檬酸的降解，增加草酸含量。

图4 硝酸钙对‘夏黑’葡萄果实有机酸积累的影响

2.3 喷施钙肥对‘夏黑’葡萄其它果实品质的影响

由表2可知，外源喷施钙肥可增加葡萄果实硬度、可溶性固形物和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量。果实喷施氨基酸钙溶液后H1和H2处理葡萄果实的硬度较对照显著增加，分别增加了35.71%和27.68%；H1和H2处理葡萄果实的可溶性固形物较对照显著增加，H1处理葡萄果实的可溶性糖含量与对照相比差异显著；H1和H2处理葡萄果实的可滴定酸含量较对照显著下降，分别降低了30.17%和16.00%。果实喷施硝酸钙溶液后Y2处理显著提高了‘夏黑’葡萄的果实硬度，较对照增加了47.90%；Y1和Y2处理的葡萄果实可溶性固形物含量较对照显著增加；Y2处理的可溶性糖含量与对照相比显著增加；外源喷施硝酸钙溶液降低了葡萄果实的可滴定酸含量，其中Y2处理葡萄果实的可滴定酸含量与对照相比显著降低，较对照降低28.89%。综上所述，‘夏黑’葡萄果实转色期外源喷施0.1%氨基酸钙溶液、0.5%硝酸钙溶液能较好提升葡萄果实品质。

表2 外源喷施钙肥对‘夏黑’葡萄其它果实品质的影响

3 讨论

可溶性糖和有机酸既是水果的重要营养成分，也是水果的重要风味物质，其构成和含量水平是决定水果甜酸风味的关键因素［15］。葡萄果实中最主要的可溶性糖是葡萄糖和果糖，蔗糖含量较低［16］。葡萄果实中最主要的有机酸是酒石酸和苹果酸，约占总酸含量的90%，同时还有少许柠檬酸以及一些其它不含氮的有机酸［17］。钙在植物生长发育过程中，不仅是营养物质，而且对植物的生理生化过程有很重要的调节作用［18］。研究表明，钙能够促进果实糖的积累，对有机酸的积累也有一定影响，Ca2+可与有机酸结合为不溶性的钙盐［19］。李天来等［20］研究表明，叶面喷施0.5%硝酸钙增加了果实发育中后期蔗糖含量，具有改善嫁接厚皮甜瓜果实品质的作用。和银霞等［21］研究表明，采前喷钙降低了贮藏期欧李果实的腐烂率，显著增加了果实中的蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇、苹果酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸和草酸含量以及糖酸比。沙守峰等［22］研究表明，叶面喷钙提高了梨果果糖、葡萄糖含量，降低了柠檬酸含量，进而提高果实总糖含量、减少总酸含量，提高‘早金酥’梨果实品质。本研究结果表明，‘夏黑’葡萄外源喷施0.1%氨基酸钙溶液可增加果实成熟期葡萄糖、果糖、酒石酸和草酸的含量；外源喷施0.5%硝酸钙溶液可增加果实成熟期果糖、葡萄糖、蔗糖的含量，降低酒石酸、柠檬酸的含量，这可能是由于Ca2+与有机酸结合成了不溶性的钙盐，从而降低了有机酸的含量。

钙对果实品质具有重要的作用，尤其是在果实发育的后期，果实中钙含量的多少影响着果实的品质及储存和运输。翟忠琴［23］研究表明，施钙可以提高葡萄糖度和延长贮藏期。徐兴林等［24］关于高效钙在葡萄上的应用试验结果表明，果实补钙后，可使葡萄含糖量增加。管学强等［25］研究了喷钙对红地球葡萄果实钙含量和品质的影响，研究结果表明，果穗喷施硝酸钙显著增加了果实可溶性固形物含量。刘鑫铭等［26］研究表明，喷施钙肥能显著提高夏黑葡萄果实中可溶性固形物、总糖及维生素C含量，降低果实酸度，延长采后贮藏时间。本试验研究结果表明，‘夏黑’葡萄外源喷施钙肥可显著影响果实品质，外源喷施不同浓度的氨基酸钙和硝酸钙溶液均能提高葡萄的果实硬度、可溶性固形物和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量，其中喷施0.1%氨基酸钙溶液、0.5%硝酸钙溶液的效果更佳。

4 结论

‘夏黑’葡萄果实转色期果穗进行外源喷施钙肥处理可影响葡萄果实的糖酸积累以及其他果实品质。外源喷施0.1%氨基酸钙溶液可促进果实成熟期果糖和葡萄糖的积累，抑制酒石酸和草酸的降解，显著增加果实硬度和可溶性糖含量，并显著降低可滴定酸含量。外源喷施0.5%硝酸钙溶液可促进果实成熟期果糖、葡萄糖、蔗糖和草酸的积累，促进酒石酸、柠檬酸的降解，显著增加果实硬度、可溶性固形物和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量。综合糖酸组分和其它果实品质，葡萄果实转色期，外源喷施0.5%硝酸钙溶液提升‘夏黑’葡萄果实品质效果更佳。