减施化肥和配施有机肥对酿酒葡萄梅鹿辄产量和品质的影响

马忠明, 陈 娟, 牛小霞, 罗双龙

(1.甘肃省农业科学院, 甘肃 兰州 730070; 2.甘肃省农业科学院 经济作物与啤酒原料研究所, 甘肃 兰州 730070)

河西走廊是种植酿酒葡萄的“黄金地带”，光照强、温差较大、葡萄成熟度好、糖酸适中。截至2018年，全省酿酒葡萄种植面积达到2.05×104hm2，位居全国第三，但其砂质壤土偏碱性，有机质匮乏，保水保肥力差，致使酿葡萄产量偏低[1]，为了高产当地农民形成了“高肥高产”的施肥习惯。经调查，河西灌区60%的葡萄种植户均存在过量施肥现象[2]，导致酿酒葡萄品质差、肥料利用率低、土壤质量下降、温室气体排放加剧及地下水污染等[3]问题凸显。明确不同有机肥替代化肥配施下的酿酒葡萄生长、产量及品质，研究酿酒葡萄科学高效施肥对实现葡萄酒产业的可持续发展具有重要意义。施肥方式影响葡萄植株营养生长、产量、叶幕层微气候及果实代谢，进而影响葡萄产量与品质[4]。研究[5]表明，有机肥养分齐全维持长久，多为有机结合态，释放养分与分解矿化过程协调进行，与化肥配施，能显著改善果实品质。田益华等[6]研究表明，化肥配施有机肥能促进葡萄植株生长，提高肥料利用率，进而改善葡萄品质。孙海高等[7]研究表明单位负载量为2.25×104kg/hm2左右下，生物有机肥替代50%化肥能改善“巨峰”葡萄果实品质。谢军[8]研究表明有机肥氮替代50%化肥显著增加了玉米经济产量与生物产量，改善了产量的稳定性与可持续性。Singh[9]研究表明，有机肥替代25%化肥，有机肥可以补充微量元素，与常规施肥相比，产量不降反增，作物品质也能得到改善，且能减缓由于过量施用化肥造成的环境污染问题。王桂良等[10]研究表明有机肥替代75%化肥时，葡萄果实品质会呈下降趋势，可能是有机肥量过多，养分释放缓慢，致使葡萄植株后期生长养分供应不足，葡萄生育期滞后，果实成熟度不够，降低了果实品质。Marcote等[11]研究表明，增施生物有机肥能改善土壤肥力和增加土壤微生物多样性。马忠明等[12]研究表明，适宜有机肥配施化肥能提高土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性。有机肥替代50%化肥能促进酚类化合物、可溶性固形物及花青素的合成[13]。Mugnai等[14]有机肥配施化肥对葡萄酒的品质因子，如色泽、风味及结构正相关的酒香，都有直接促进作用。通过行之有效的途径，量化出有机肥配施化肥的替代量，进而实现酿酒葡萄减肥不减产、环境友好的可持续目标。河西灌区尚未见有关配施有机肥减量施肥对酿酒葡萄生长、产量及品质的影响的有关报道。为此，本研究以河西灌区酿酒葡萄Merlot为研究对象，设置系列化肥的用量，通过本试验旨在探明有机肥与化肥配施对Merlot生长、产量及品质的影响，量化有机肥替代部分化肥的比例，为当地酿酒葡萄生产及土壤培肥提供科学依据，为实现我国化肥零增长战略目标进行有益探索。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018—2019年在甘肃省张掖市临泽县板桥镇古城村甘肃省红桥酒庄葡萄酒有限公司(38°57′—39°42′N，99°51′—100°30′E，海拔1 350 m)葡萄庄园开展，该地为典型的荒漠气候，年均降水量为118.4 mm，年蒸发量2 390 mm，年均气温8.5 ℃，最高气温39.1 ℃，最低气温-27.1 ℃，无霜期176 d。以定植6 a的Merlot为供试材料，采用单壁篱架栽培，种植株距为0.7 m，行距为2.6 m，南北走向。土壤为灰棕漠土，0—30 cm土层土壤基本养分详见表1。

表1 试验地土壤养分状况(0-30 cm)

1.2 试验设计

试验共设6个处理，每个小区面积260 m2，各处理重复3次，随机区组排列(表2)。供试肥料：尿素(含N量为46.7%)、磷酸二氢钾(含K2O，P2O5的量分别为34.6%，52.5%)、硫酸钾(含K2O的量分别为54.0%)。有机肥为北京佰禾源肥业有限公司生产的佰禾源生物有机肥，有机质含量≥40%，有效活菌数≥0.2×108g，氮磷钾≥5%。生物有机肥做基肥在葡萄出土时一次施入，采用沟施(沟深40—60 cm，宽30—40 cm)，翌年隔沟施入，化学肥料分别于萌芽期(N∶P2O5∶K2O=16∶4∶5)、开花期(N∶P2O5∶K2O=1∶4∶3)、初果期(N∶P2O5∶K2O=3∶4∶3)、果实膨大期(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3)及着色期(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3)随灌水施入25%，12.5%，12.5%，25%及25%。田间管理与当地葡萄园管理一致。

表2 试验小区布设和处理 kg/hm2

1.3 测试指标及方法

1.3.1 生理指标测定 叶片相对叶绿素含量(SPAD值)测定：成熟期选择晴天9：00—11：00间，选取新梢第4—6节位功能叶，用SPAD-520型叶绿素计测定SPAD值。叶面积测定：于成熟期选取新梢第4—6节位功能叶的叶面积，叶面积用YMJ-C型叶面积测定仪测定。叶片干物质测定：随即将已测定叶面积的叶片放置于放置在105 ℃烘箱杀青30 min，然后在80 ℃条件下烘至恒重，用电子天平称重。比叶重(g/cm2)=叶片干物质(g)/叶面积(cm2)。修剪量：称取各处理生育期葡萄修剪枝叶总质量，根据总株数，计算单株修剪量[15-17]。

1.3.2 产量构成及产量 百粒重：葡萄成熟后，随机选取100粒葡萄，用电子天平称量，重复3次，求其平均值；粒径：随机选取30粒，用游标卡尺测定其粒径。产量测定：葡萄采收期，对各处理小区葡萄单株穗数与单穗粒数分别进行数量统计，并采摘该小区内所有果穗，用电子天平进行称量，各处理3个重复的平均值即为该处理的实际产量，并换算为标准产量(kg/hm2)[16-17]。

1.3.3 品质测定 在每个小区的树体相同结果部位采集9穗葡萄果实，每处理共采集27穗，用于测定果实品质。果实品质测定时，分别在葡萄果穗上、中、下3个部位取样，以保证取样的均匀性。 ①可溶性固形物采用WZB-45数显折光仪测定； ②总酸含量采用中和法测定； ③单宁含量采用Folir-Denis法测定； ④多酚含量采用Folin-Cioealetu法测定； ⑤黄酮含量采用亚硝酸钠—硝酸铝—氢氧化钠比色法测定； ⑥花色苷含量采用pH示差法测定； ⑦白藜芦醇含量采用紫外吸收法测定[15-18]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010作图，SPSS 19.0进行差异显著性分析。采用最小显著差异法(LSD)不同处理间的差异显著性(ɑ=0.05)。

2 结果与分析

2.1 化肥配施有机肥对Merlot葡萄成熟期叶片SPAD值的影响

化肥有机肥不同比例配施对葡萄叶片SPAD值影响显著(p<0.05)，各处理相比，不施肥(CK)处理下叶片SPAD值最低，有机肥与化肥配施处理叶片SPAD值较高，单施有机肥(O)与单施化肥(C)处理叶片SPAD值次之，其大小为0.7 CO，0.5 CO，0.3 CO>C>O>CK，其中，0.5 CO处理较CK，C与O处理，叶片SPAD值显著提高了18.48%，5.04%及6.22%(图1)。

注：不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。下同。

2.2 化肥配施有机肥对Merlot葡萄成熟期叶面积的影响

化肥配施有机肥可以显著增加Merlot葡萄成熟期叶面积(p<0.05，图2)，0.7 CO处理下叶面积最大(0.7 CO>0.5 CO>0.3 CO，C>O，CK)，与CK，O及C处理相比，0.7 CO处理下，叶面积分别增加了50.34%，49.58%及24.46%，说明有机无机肥配施能有效促进葡萄叶片生长。

图2 有机与无机肥配施对Merlot葡萄叶面积的影响

2.3 化肥配施有机肥对Merlot葡萄成熟期单片叶干物质的影响

化肥配施有机肥显著影响葡萄单片叶干物质(p<0.05)。各处理Merlot葡萄单片叶干物质由高到低依次为0.7 CO>0.5 CO>0.3 CO>C>O>CK。其中0.7 CO处理下，Merlot葡萄单片叶干物质最大，与CK，O与C相比，0.7 CO处理下，单片叶干物质分别增加了66.18%，57.33%及49.14%(图3)。

图3 有机无机肥配施对盛花期Merlot葡萄单片叶干重的影响

2.4 化肥配施有机肥对Merlot葡萄成熟期比叶重的影响

由图4可知，化肥配施有机肥显著影响葡萄比叶重(p<0.05)。各处理Merlot葡萄成熟期比叶重由高到低依次为0.5 CO>0.7 CO>O，0.3 CO>C，CK。与O，C与CK处理相比，0.5 CO处理下，比叶重分别提高了27.89%，73.22%及71.79%。

图4 有机无机肥配施对盛花期Merlot葡萄比叶重的影响

2.5 化肥配施有机肥对Merlot葡萄修剪量的影响

由表3可以看出，有机肥配施化肥显著影响Merlot葡萄修剪量(p<0.05)。各处理Merlot葡萄修剪量由高到低依次为0.7 CO>0.5 CO，0.3 CO>C>O>CK。其中0.7 CO处理下，Merlot葡萄修剪量最大(1.45 kg/株)。与C，O及CK处理相比，0.7 CO处理下，Merlot葡萄修剪量分别增加了25.00%，173.58%及271.79%。

表3 有机无机肥配施对Merlot葡萄修剪量的影响

2.6 化肥配施有机肥对Merlot葡萄产量构成与产量的影响

由表4可知，不同施肥处理下葡萄的产量及产量构成差异显著(p<0.05)。有机肥配施氮肥能显著增加酿葡萄的穗粒数与株穗数(0.7 CO>0.5 CO>C>0.3 CO>O>CK)，其直径与百粒重随有机肥配施氮肥的增加先增后减，对直径影响大小为0.5 CO>0.7 CO>0.3 CO，C>O，CK，对百粒重影响大小为0.5 CO>0.7 CO>C>0.3 CO>O>CK，适量的化肥与有机肥配施有利于葡萄产量的提高，其大小表现为0.5 CO，0.7 CO>C>0.3 CO，O>CK，其中0.5 CO与0.7 CO处理下，酿葡萄产量最高，分为15 014.16和14 318.85 kg/hm2，较CK处理，其产量分别提高了120.76%，110.53 %，较C处理，其产量分别提高了32.59%，26.45%。

表4 有机无机肥配施对Merlot葡萄产量与产量构成的影响

2.7 化肥配施有机肥对Merlot葡萄品质的影响

由表5可以看出，有机无机肥配施显著影响Merlot葡萄品质(p<0.05)，0.5 CO处理下可显著增加可溶性固形物、还原性糖、糖酸比、总酚、花色苷及单宁含量，较CK，O与C相比，0.5 CO处理可溶性固形物分别提高了46.72%，11.54%及25.21%，还原性糖含量分别提高了39.36%，18.47%及37.46%，糖酸比分别提高了50.42%，38.85%及40.78%，总酚含量分别提高了72.07%，51.72%及54.77%，花色苷含量分别提高了44.42%，27.99%及48.48%，单宁含量分别增加了23.05%，22.66%及39.06%；0.5 CO处理下可以显著减少总酸含量，较CK，O与C相比，0.5 CO处理总酸含量降低了33.96%，13.21%及16.98%。

表5 有机无机肥配施对Merlot葡萄品质的影响

3 讨论与结论

3.1 化肥配施有机肥对植株生长的影响

盈千累万的研究表明，合理科学施肥是葡萄优质高产的重中之重[2,5,8,13]。施肥方式、肥料种类及施肥量显著影响葡萄植株生长、产量及其品质[7]。叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶绿素含量、叶面积、叶干重及比叶重大小直接影响作物的生产能力[19]。施肥方式、肥料种类及施肥量直接影响作物对养分的吸收、同化及转运，进而影响植株的光合特性，充足的叶面积有利于植株光合作用的提高，促进光合产物的积累，从而促进作物生长发育、提高产量及改善果实品质[20]。本研究表明，有机肥配施化肥，随着化肥配施比例的增加，叶绿素含量、叶面积、叶干重及比修剪量呈递增趋势，而比叶重则先增后减，化肥用量减半配施有机肥(0.5 CO)处理下，能使叶片厚而大，适宜降低修剪量。

土壤营养状况对酿酒葡萄的营养生长和生殖生长有着十分密切的相关性，营养生长与生殖生长比例失调是导致果树低产的重要因素之一[19-20]。前人研究表明，随着施肥量的增加，会增加营养生长，但葡萄产量会随着施肥量的增加先增加后减小[14]，与本研究结果一致，随着化肥配施比例的增加，葡萄的修剪量呈递增趋势，而其产量则先增后不变，在0.5 CO处理下可以显著提高葡萄产量，说明0.5 CO处理下，可以平衡营养生长与生殖生长关系，从而增加了其产量。且随着化肥配施比例的增加，葡萄果粒大小呈先增后减趋势，0.5 CO处理下对葡萄有疏花、疏果及优化果粒生长的效果，进而增加了葡萄产量和百粒重。有机肥替代了1/2化肥(0.5 CO)后，可能充分发挥出了化肥的速效性和有机肥的缓释性[5,10]，确保了对葡萄植株所需养分的持续有效供应，养分平稳释放，改善了土壤中各个养分的利用率，确保了葡萄植株生长发育各个阶段的养分需求，避免前期旺长和后期早衰，进而平衡了葡萄的营养生长和生殖生长，因此，0.5 CO处理下能达到增产的目的。

3.2 化肥配施有机肥对对果实品质的影响

葡萄果实中含糖量、含酸量、糖酸比、酚类物质含量等是影响葡萄品质的主要因子[21]。本研究表明，随着化肥配施比例的增加，可溶性固形物、还原性糖、糖酸比、单宁、总酚及花色苷先增加后减小，总酸先减后增，0.5 CO处理下葡萄品质最优。施肥对葡萄品质的形成有重要影响。与施化肥相比，无机配施有机肥能显著改善葡萄果实品质[9,12]，其原因为生物有机肥不仅含有大量的有机质，且含有丰富且齐全的微量元素、有益的微生物、氨基氮及核酸等，生物有机肥施入土壤后，有益微生物大量繁殖，会加速有机肥的分解，提供植株所需养分，满足植株生长发育，从而提升产量与品质；此外生物有机肥会释放大量有机酸，能促使土壤团聚体的形成，降解难以被植株吸收的磷酸盐，为植株提高均衡的养分，改善浆果品质[10]。

随着有机肥配施化肥比例的增加，葡萄品质先升高，后降低，可能是由于化肥中适宜的氮肥有利于葡萄中酚类化合物的合成，过量的氮肥不仅能延缓果实成熟，能抑制花色苷的生成和积累[22]，从而降低了果实品质。Mugnai等[14]研究表明，有机肥配施化肥比例过高，会抑制总花色苷、酚类物质和单宁含量的合成。合理的土肥管理是葡萄栽培的重要环节，能提高土壤中各种养分的利用率，提高葡萄的产量及品质。化肥配施有机肥，化肥施肥量过高，营养生长会抑制生殖生长，降低植株通风透光性、不利于果树生长与结果，延缓了果实成熟，从而降低果品的产量、品质及经济效益[23]。本试验也同样研究表明，施肥量的增加提高了其营养生长，改变了树体微气候，增加了其修剪量，通光透风性变差，不利于葡萄产量的形成和果实品质的提高。

有机肥配施化肥能改善土壤理化性质，增加土壤团聚化程度，提高微生物活性，更多的氮被利用，减少氨的挥发和土壤硝态氮的残留，促进土壤的保水保肥性能，降低N，P，K的淋溶过程，对提高果品产量与品质和降低环境污染具有重要意义[24]。本试验也不例外，土壤蒸发量大且贫瘠，较单施化肥，适宜的化肥配施有机肥可以显著提高的葡萄产量与品质。有关有机肥配施化肥对作物产量与品质影响研究结果不一[4,14,20]，主要是不同产地的土壤理化性质和有机肥有效成分不一样。

4 结 论

本试验条件下，进行短期(2 a)化肥减施、配施有机肥试验，效果如下：综合Merlot葡萄营养生长、产量及果实品质，在有机肥替代50 %化肥〔9 000 kg/hm2有机肥配施化肥(N 150 kg/hm2，P2O5135 kg/hm2及K2O 180 kg/hm2)〕较单施化肥可以Merlot平衡营养生长与生殖生长，能改善其产量与品质。土壤肥力是一个动态变化的过程，适宜的有机肥替代比例可能有所变化，有待于进一步研究。