施肥对贺兰山东麓滴灌条件下‘赤霞珠’葡萄产量和品质的影响

孔德谦, 何振嘉, 刘全祖, 吴永杰

(1.河南科源水利建设工程检测有限公司, 郑州 450003; 2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司, 西安 710075; 3.宁夏东方裕兴酒庄有限公司, 宁夏 吴忠 751900)

宁夏贺兰山东麓是世界公认的优质酿酒葡萄产区之一[1-2]。在农业产业结构调整下，葡萄酒已成为促进当地生态化发展和提高经济增长点的重要产业[3-4]。贺兰山东麓光照时间长，昼夜温差较大，气候条件有利于高品质酿酒葡萄的生长，但当地土壤主要为沙壤土和灰钙土，土壤养分严重不足，再加上长时间的肥料不合理施用，土壤地力水平较差，不利于酿酒葡萄产业的快速发展[5-6]。

养分条件是保障酿酒葡萄体内矿物元素需求和促进其内部蛋白质、叶绿素合成的关键[7-9]，施肥过量或不足都会对酿酒葡萄的生长产生不利影响，造成减产或绝收。大量研究已表明，施肥条件对葡萄作物生长、产量和品质有显著影响。许晓瑞等[10]研究表明，施用有机肥对土壤理化性质改善和土壤养分提高效果显著，且能显著促进葡萄品质及产量的提高。王锐等[11]研究表明，对初果期葡萄施用腐殖酸肥能显著提高其叶片干重、可溶性糖含量和维生素C(Vc)含量。他们还发现，距葡萄主干水平距离40 cm，深度40 cm施肥对肥料利用效率提高作用显著，且对于葡萄根系下扎具有显著促进作用[12];生物有机肥能显著提高葡萄可溶性固形物含量，有机、无机肥对提高土壤有机质和降低土壤pH效果显著,能在保证葡萄高产的同时改善糖酸比，提高总酚和花色苷含量[13]。王振龙等[14]分析不同有机滴灌肥处理对酿酒葡萄田间土壤肥力状况的影响，得到最佳施肥处理模式，表明通过提高土壤肥力质量可以促进葡萄的生长和品质提高。

众多学者对施肥种类和施肥区域以及施肥时间对酿酒葡萄生长和品质的影响进行了研究，而对于不同施肥量条件下典型干旱半干旱地区酿酒葡萄光合特性、生长发育、外观品质以及营养成分等方面的综合研究较少。基于此，有必要对贺兰山东麓干旱半干旱区酿酒葡萄在不同施肥量条件下的生长、产量和品质进行研究。因此，本研究通过田间试验，以6年生‘赤霞珠’葡萄为研究对象，重点从施肥角度研究不同施肥量对酿酒葡萄产量和品质的影响，以为贺兰山东麓酿酒葡萄在滴灌条件下的水肥合理调控提供理论和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在宁夏吴忠市红寺堡区东方裕兴酒庄葡萄种植基地进行。试验区位于E 106.1°、N 37.3°，海拔高度1 494 m，属温带大陆性半干旱性气候，多年平均降水量251 mm，年平均蒸发量2 387 mm，生育期总有效降雨量为175 mm，并集中于6—8月，占生育期降水量的68.7%。昼夜温差13.7 ℃，全年大于10 ℃积温超过3 200 ℃，4—10月日照时数2 900～3 050 h。试验区土壤为淡灰钙土，土质为沙壤土，0～60 cm土层范围内土壤平均容重1.41 g·cm-3，土壤初始含水率11.60%，土壤田间持水率24.87%，土壤饱和含水率31.55%，速效氮15.23 mg·kg-1，速效磷3.85 mg·kg-1，速效钾73.16 mg·kg-1，有机质3.11 g·kg-1。

1.2 试验材料与试验设计

供试品种为酿酒葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)，定植于2012年，葡萄架形为“厂”字型，南北行向，株行距为0.6 m×2.8 m。选取4棵葡萄树为一个小区，每个小区除施肥量不同，其他田间工艺措施均相同。灌溉采用单翼迷宫式滴灌带，直径16 mm，一行一管铺设，葡萄种植行开沟宽度100 cm，滴头流量为3.2 L·h-1，滴头间距为40 cm。灌溉定额均为3 000 m3·hm-2，全生育期内共灌水11次，灌水间隔为7～10 d，所有处理灌水日期和灌水次数相同。供试肥料采用复合有机肥，共设置4个施肥水平，分别为0(对照，CK)、450(低肥，F1)、840(中肥，F2)和1 050(高肥，F3)kg·hm-2，施肥N、P、K比例为1∶0.6∶1.2，不同生育期的详细施肥制度见表1，每个处理3次重复。

表1 不同处理不同生育期的施肥量

1.3 测定项目及方法

1.3.1生长及果实性状指标 在酿酒葡萄全生育期内，用游标卡尺和钢卷尺测定新梢长度、副梢长度、果实纵径、果实横径以及株高。植被差异指数(normalized difference vegetation index，NDVI)采用CM1000-NDVI测量仪(北京英驰科技有限公司)测定，叶片叶绿素相对含量(chlorophyll relative content，SPAD)采用SPAD-502叶绿素计(北京合众博普科技发展有限公司)测定，葡萄果实颜色指数(color index of grape,CIRG)采用二氯靛酚钠滴定法[15]测定。叶片净光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、蒸腾速率(transpiration rate，Tr)、气孔导度(stomatal conductance，Gs)及胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration，Ci)采用CI-340便携式光合作用测定仪(北京商德通科技有限公司)测定。在果实收获后，用精度为0.1 g的电子秤(兰州金和电子衡器有限责任公司)测定葡萄单粒重并计算产量。

1.3.2产量与品质指标 果实成熟采摘后，每小区随机选取10穗葡萄，测定其可溶性固形物含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、果皮总酚含量、总花色苷、果实Vc含量等营养成分和品质指标。随机选其中50粒果粒用振动式葡萄除梗粒选一体机打成匀浆测定果实品质，可溶性固形物含量用BG-111ATC手持糖量计(天津宝钢光学仪器有限公司)测定，可滴定酸含量用NaOH滴定法[16]测定，可溶性糖用蒽酮比色法[17]测定，以可溶性糖含量与可滴定酸含量的比值描述糖酸比，果皮总酚含量用福林-肖卡法[18]测定，总花色苷用pH示差法[19]测定，果实Vc含量采用二氯靛酚钠滴定法[15]测定。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007软件处理试验数据，同时采用SPSS 11.5软件进行统计学分析，并对相关指标进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对酿酒葡萄生长发育的影响

不同施肥处理的酿酒葡萄生长发育指标结果见表2，可以看出，酿酒葡萄株高和新梢长均随施肥量的增加表现为先增加后降低趋势，其中CK处理的株高和新梢长均最低，分别为140.52和75.16 cm，F2处理的株高和新梢长均最高，分别达到168.17和94.29 cm，较CK分别显著提高19.68%和25.45%。施肥量达到1 050 kg·hm-2(F3)时会对新梢生长产生一定抑制效果，也不利于葡萄株高的增长。随着施肥量的增加，副梢长不断增长，F3处理的副梢长最大，达到38.08 cm，较CK显著提高29.44%。葡萄的NDVI值随施肥量的增大表现为先增加后降低趋势，并于F2处理时达到最大，CK处理最低。施肥对株高具有显著性影响(P<0.01)，对新梢长、副梢长和NDVI值的影响均无显著影响。

表2 施肥对酿酒葡萄生长发育的影响

2.2 施肥对酿酒葡萄光合指标的影响

施肥处理对酿酒葡萄光合作用指标有直接影响，过多和过少的养分补给均会影响葡萄光合性能的发挥，对葡萄的生长发育、产量和品质造成影响。由表3可知，Pn、Tr和Gs均随施肥量的增大表现为先增加后降低的趋势，其中F1处理的Pn和Tr均最高，分别为19.28 μmol·m-2·s-1和5.74 mmol·m-2·s-1，分别较最低的CK处理显著提高18.14%和31.92%；F2处理的Gs最高为177.86 mmol·m-2·s-1，较CK显著提高14.51%。施肥后，叶片Ci逐渐降低，F2和F3处理最低，表明施肥量为840和1 050 kg·hm-2时有利于促进酿酒葡萄叶片对CO2的吸收。施肥对Pn、Tr和Ci均有显著影响(P<0.01)，而对Gs无显著影响。施肥能显著促进SPAD值的提高，这是由于随着施肥量增加，葡萄叶片所需的养分供给较为充足，叶片内叶绿素积累量逐渐增大，促进了光合作用进行。当施肥量达到1 050 kg·hm-2时，SPAD值开始降低，说明过高的施肥量会对叶绿素积累产生抑制效果。

表3 施肥对酿酒葡萄光合指标的影响

2.3 施肥对酿酒葡萄果实外观品质的影响

由表4可知，施肥能促进果实纵径和横径的生长，但其均随施肥量的增加表现为先增加后降低的趋势，其中F2处理的果实纵径最大，为26.52 mm，CK最小，为20.11 mm。施肥处理对果实纵径的影响达到极显著水平(P<0.01)。F3处理的果实横径最大，为23.72 mm，CK处理最小，为20.21 mm，施肥对果实横径的影响达显著水平(P<0.05)。F2处理的果形指数最高，达到1.12，CK最低，仅为0.94，施肥处理对果形指数的影响达到极显著水平(P<0.01)。葡萄CIRG是评价其品质的重要标准之一，由于葡萄颜色受花色苷在其果皮积累量影响，花色苷积累量越大，则果实颜色越深，CIRG变化范围在5.12～5.85之间，随施肥量的增加表现为先增加后降低趋势，F2处理达到最大值。施肥处理对CIRG的影响达到极显著水平(P<0.01)。施肥对产量提高具有显著促进作用，随施肥量的增加，酿酒葡萄的单粒重和产量均表现为先增加后降低的趋势，均为F2处理最大，分别为6.42 g和5.12 t·hm-2。

表4 施肥对酿酒葡萄果实外观品质的影响

2.4 施肥对酿酒葡萄营养品质的影响

不同施肥处理的酿酒葡萄品质指标见表5，可以看出，酿酒葡萄可溶性固形物和可溶性糖含量均随施肥量的增大呈先增大后减小的趋势，F2处理的可溶性固形物和可溶性糖含量均达到最大，分别为23.16%和19.22%，较最低的CK处理分别提高28.31%和18.42%。可滴定酸含量随施肥量的增加而增大，F3处理达到最大，为0.78%，较CK显著提高14.71%。糖酸比的变化范围为26.54～31.73，整体上呈先增加后降低的变化规律，其中F2处理最高，为31.73。施肥量能显著提高葡萄果实的花色苷含量，F2处理达到最大值，为1.26 mg·g-1，当施肥量为1 050 kg·hm-2时，花色苷含量开始降低，但仍显著高于F1和CK处理。酚类物质可显著提高果实的芳香味，酿酒葡萄果皮总酚含量随施肥量的增加整体呈先增加后下降趋势，其中F2处理的总酚含量最大，为69.22 mg·g-1，较最低CK处理显著高27.43%。随着施肥量的增加，葡萄Vc含量表现为先增加后降低的趋势，其中F2处理最大，为8.65 mg·g-1，CK处理最低，为7.22 mg·g-1。施肥对可溶性固形物含量、花色苷含量和总酚含量均有显著影响(P<0.05)，对可溶性糖含量和Vc含量的影响达极显著水平(P<0.01)，而对糖酸比和可滴定酸含量无显著影响(P>0.05)。

表5 施肥对酿酒葡萄营养品质的影响

3 讨论

施肥对葡萄的生长发育具有显著影响。已有研究表明，灌水处理对葡萄株高影响十分显著[20]，而水肥耦合条件下，施肥量对植株新梢生长期新梢长度生长量影响显著，而对新梢基径生长量无显著影响，由于在葡萄新梢和副梢生长期，主要由葡萄树体提供其生长所需的营养物质，同时，水分能及时发挥作用，而施肥发挥的作用具有一定滞后性，因此水肥耦合条件下，滴灌量对酿酒葡萄植株新梢生长期新梢生长存在极显著影响，施肥量对新梢生长的影响显著性不一致[21]。本研究发现，840 kg·hm-2的施肥量显著促进了新梢生长，1 050 kg·hm-2施肥量对副梢生长的促进作用最为显著，有利于提高光合作用效率，促进植株营养生长，为下一步葡萄生殖生长提供更多的养分与水分。然而，施肥量超过840 kg·hm-2时，新梢生长受到一定的抑制，同时也不利于葡萄株高的增长。因此，中肥处理(840 kg·hm-2)更利于葡萄植株及新稍的生长，同时由于营养物质消耗过多，施肥后，在促进葡萄植株快速生长的同时应及时增加修剪量。施肥量能显著促进叶片SPAD值的增加，这是由于随着施肥量的增加，葡萄叶片所需的养分供给较为充足，叶片内叶绿素积累量逐渐加大，促进了光合作用的进行，这与陈天祥等[22]的研究结果一致。

合理的施肥量能同时提高葡萄的光合作用指标和果实品质[23-24]。本研究中施肥量处理与叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及胞间CO2浓度均存在显著的相关关系。施肥处理对气孔导度的影响不显著，对胞间CO2浓度具有显著的抑制作用。施肥对酿酒葡萄果实外观品质具有极显著影响，能促进果实纵径和横径的增加，随施肥量的增加均表现为先增加后下降的趋势；F2处理的果形指数最高；各处理对CIRG的影响均达到极显著水平，CIRG随施肥量的增加表现为先增加后下降趋势，F2处理达到最大值。施肥处理能显著提高酿酒葡萄的品质。F2处理的可溶性固形物和可溶性糖含量均达到最大，在一定施肥量范围内，可滴定酸含量随施肥量增加而增大，高肥处理(1 050 kg·hm-2)达到最大值；在各施肥处理下，糖酸比整体上呈先增加后降低的变化规律；施肥处理能显著提高葡萄的花色苷含量，F2处理最高；酿酒葡萄的果皮总酚含量随施肥量的增加整体上呈上升趋势，F2处理的总酚含量最大，达到69.22 mg·g-1；施肥对葡萄Vc含量的积累也具有显著促进作用，并随施肥量的增加表现为先增加后降低趋势，F2处理最大。施肥对提高酿酒葡萄单粒重和产量具有显著作用，均随施肥量的增加表现为先增加后降低的趋势，在施肥量为840 kg·hm-2时达到最大值。可见，施肥量为840 kg·hm-2时葡萄的植株生长、叶片光合效率和果实产量均达到最高，且该处理能显著提高葡萄果实的含糖量，降低含酸量，有利于提高糖酸比，提高果实Vc含量、花色苷含量、果皮总酚含量，葡萄品质最佳。本研究可为宁夏贺兰山区葡萄生产提供科学的理论指导，具有重要的应用价值。