有机肥、微生物肥与化肥配施对阳光玫瑰葡萄果实品质及香气物质的影响

谢蜀豫，曹慕明，黄秋凤，李 玮，张 劲，黄 羽，管敬喜，黄 竟，黄 灿，陈 立，谢林君，陈国品

(1. 广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，南宁 530007；2. 广西农业科学院，南宁 530007；3. 广西大学农学院，南宁 530004)

【研究意义】阳光玫瑰是日本果树研究所以安芸津21号与白南杂交选育出的二倍体欧美杂交种葡萄[1]，具有抗病性强、丰产、挂树期长、外观优美、果皮薄、肉质脆硬、香味浓郁、不易裂果及耐储运等优点，深受广大消费者、种植者和销售商青睐[2]，在广西的种植面积也得到快速发展，种植阳光玫瑰葡萄在部分地区已成为农民增收和乡村振兴的特色产业。但在葡萄过程中，由于果农长期凭传统经验种植及片面追求产量而忽略品质，存在盲目施肥现象，特别是化肥过量施用及有机肥施用量不足，造成土壤板结、有机质含量降低、微量元素严重缺乏、微生物种群受到破坏和病虫害发生加重[3]，树体营养吸收不良导致果实产量降低及品质不稳定、香味变少和风味变淡[4]，对种植效益产生严重影响。大量研究表明，有机肥、微生物肥与化肥配施可改善土壤结构及提高土壤养分含量，增加有益微生物数量，有效减少化肥施用量[5]，同时促进作物生长及提高作物产量和品质[6]。因此，开展有机肥、微生物肥与化肥配施对葡萄果实品质影响研究，对葡萄园科学合理施肥以改善土壤生态环境、提高果实品质和产量及保障广西葡萄产业的健康发展具有重要意义。【前人研究进展】随着人们对生态环境及农产品安全无害、营养品质和风味口感的重视，诸多学者开展了有机肥、微生物肥与化肥配施对土壤理化性状及作物产量和品质的影响研究。杜春燕[5]研究表明，有机肥替代部分化肥可改善果园土壤结构，提高土壤养分含量、微生物数量和微生物生物量，提高苹果和樱桃的产量与品质。闫龙翔等[6]研究发现，在化肥减施20%的条件下配施生物有机肥可改善黄瓜栽培土壤微生态环境，促进根际有益微生物繁殖，对枯萎病、霜霉病和白粉病防治效果明显增强，黄瓜品质和产量得到明显提高。李菊等[7]研究指出，生物有机肥配施化肥有助于提高松花菜花球的营养物质含量，增加花球中挥发性物质的种类和含量。柏琼芝等[8]研究表明，化肥减量配施生物有机肥可使秋马铃薯块茎形成期提前，生育期缩短，抗病力增强，提高产量和经济效益。谭博等[9]研究认为，有机肥与化肥配施可增强葡萄的光合作用，提高果实可溶性固形物、总糖和维生素C(Vc)含量，降低总酸含量，从而提高果实的内在品质。于健等[10]研究表明，微生物肥与化肥配施能有效提高番茄栽培基质中的真菌、细菌和放线菌数量，提高叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率及果实Vc和可溶性糖含量，同时叶片胞间CO2浓度、果实有机酸和硝酸盐含量降低。陈国品等[11]的研究结果显示，有机肥、微生物肥与化肥配施能促进葡萄花序伸长，降低人工疏果成本，果实提早成熟，产量和品质得到提高。商佳胤等[12]、李凯等[13]研究发现，生物有机肥与化肥配施可显著提高葡萄果实中具有特殊香味物质(里那醇和大马酮)及酮、酯、苯衍生物和烯烃类化合物的相对含量。【本研究切入点】目前，关于有机肥、微生物肥与化肥配施对阳光玫瑰葡萄果实品质及香气物质影响的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】分析有机肥、微生物肥与化肥配对阳光玫瑰葡萄果实品质及香气物质的影响，为改善其果实风味和提高果实品质及促进广西葡萄产业高质量发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在广西南宁市江南区吴圩镇明阳广西农业科学院双季葡萄示范园(东经108°14′27″，北纬22°36′35″)进行，地处南亚热带季风气候区，年均气温21.8 ℃，年均降水量1309.7 mm[14]。土质为壤土，pH 7.14，有机质含量48.3 g/kg，水解氮含量185.0 mg/kg，有效磷(P2O5)含量166.4 mg/kg，速效钾(K2O)含量1103.0 mg/kg。

1.2 试验材料

供试葡萄品种为避雨栽培4年生贝达砧阳光玫瑰，采用V型篱架栽培，株距×行距为1.5 m×3.3 m，树势基本一致，群体通风条件良好，树盘及行间覆盖黑色抑草布。供试肥料为：多肽海藻复混肥(有效活菌数≥0.2亿个/g，N+P2O5+K2O=25%，有机质≥20%)和微生物菌剂保根120(有效活菌数≥2.0亿个/g)(北京中农富源生物工程技术有限公司)，其中，多肽海藻复混肥养分含量为N 12.24%、P2O54.08%、K2O 6.39%、有机质31.5%，保根120养分含量为N 0.39%、P2O50.34%、K2O 1.12%、有机质45.8%；发酵羊粪(红河合众锌业有限公司)，养分含量为N 1.20%、P2O50.98%、K2O 4.7%、有机质49.3%，其中P2O5≥16%。主要仪器设备：FlavourSpec®气相离子迁移谱联用仪(德国GAS公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 于2020年1月9日，根据微生物肥生产厂家的推荐施用方法，将保根120与多肽海藻复混肥按1∶1混合均匀，按同等含氮量(180.00 kg/hm2)为准则，设3个处理(表1)。其中，T1处理为有机肥+化肥(发酵羊粪15 000.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施，T2处理为有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施，以不施基肥为对照(CK)。各处理的肥料混合均匀后作基肥一次性施入距树干40.0 cm处预先开好的施肥沟(宽30.0 cm，深40.0 cm)，重复3次，共9个小区，各小区面积66.7 m2，随机区组排列。小区实行控产处理，每穗留果60～70粒，产量控制在18 750.00 kg/hm2以下。葡萄生长期间各处理的追肥、灌溉及田间管理措施均一致。

1.3.2 样品采集与处理 葡萄成熟时采收果实，称量各小区实际产量，折算为公顷产量。每处理随机选择果穗30穗带回实验室，测量果穗长和穗重，并从其上、中、下部位共剪取90粒果，分为3个生物学重复，测定单果重、纵横径、可溶性固形物、可滴定酸、果实硬度和色泽等基础指标后，冷冻于液氮中，-80 ℃保存，用于香气物质分析。

1.3.3 测定指标及方法 果实外观品质测定：利用电子天平(精度0.01 g)测定果实单果重；利用数显游标卡尺测量果粒纵横径；利用CR-10 Plus色差计(柯尼卡美能达公司)测定果实赤道部位的L*、a*和b*值，并计算色泽饱和度C[C=(a*2+b*2)1/2]。L*表示果面色泽明亮度，a*表示果面红(正值)绿(负值)色程度，b*表示果面黄(正值)蓝(负值)色程度，C表示果面的彩度(C越大表示所测的颜色越纯)。

果实内在品质测定：利用PAL-1型便携式数显折光仪(日本ATAGO公司)测定可溶性固形物含量；以NaOH滴定法测定可滴定酸含量；利用GY-2型指针式水果硬度计(杭州托普仪器有限公司)测定果实硬度。

香气物质组分测定：利用气相离子迁移谱(GC-IMS)分析葡萄香气组分。从超低温冰箱中取出葡萄样品在室温下化冻，用榨汁机破碎。每处理设3个生物学平行，每个平行取10.0 g至20 mL顶空瓶中并封口，45 ℃孵育10 min，经顶空进样，采用FlavourSpec®气相离子迁移谱联用仪进行测试。顶空进样体积500 μL，孵育时间20 min，孵育温度45 ℃，进样针温度85 ℃，孵育转速500 r/min。色谱柱类型FS-SE-54-CB-1 15m ID 0.53 mm，分析时间30 min，柱温40 ℃，载气/漂移气为N2(纯度≥99.999%)，IMS温度45 ℃，E1(漂移气N2)流速恒定为150 mL/min，E2(载气N2)流速初始2 mL/min，保持2 min后在10 min内增至20 mL/min，接着在20 min内增至100 mL/min，之后在25 min内增至150 mL/min。

1.4 统计分析

果实品质指标数据采用Excel 2010和DPS 7.05进行统计分析，以LSD法检测差异显著性。使用FlavourSpec®气相离子迁移谱联用仪配套的LAV 2.2.1及GC-IMS Library Search内置的NIST 2014数据库和IMS数据库对挥发性物质进行定性分析，运用Gallery plot插件生成挥发性化合物指纹图谱。

表1 各处理阳光玫瑰葡萄的施肥种类及用量

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对阳光玫瑰葡萄果实外观品质及产量的影响

2.1.1 不同施肥处理对果穗长度、穗重和产量的影响 由表2和图1可知，T1处理和T2处理阳光玫瑰葡萄的果穗长度、穗重和产量均显著高于CK(P<0.05，下同)，且以T2处理的果穗长度、穗重和产量表现更佳。其中，T1处理和T2处理的果穗长度较CK分别提高8.08%和21.14%，穗重分别提高47.24%和55.64%，产量分别提高152.03%和146.18%；T1处理与T2处理的穗长存在显著差异，而穗重和产量无显著差异(P>0.05，下同)。说明有机肥+化肥和有机肥+微生物肥+化肥配施对改善阳光玫瑰葡萄穗形、提高商品性和产量效果较佳，其中又以有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施的效果更佳。

2.1.2 不同施肥处理对果实单果重、纵横径和果形指数的影响 由表2可知，T1处理和T2处理均可不同程度地提高阳光玫瑰葡萄果实的单果重、纵横径和果形指数。其中，T2处理的单果重、纵径和横径较CK分别显著提高17.19%、5.28%和4.38%，较T1处理分别提高10.29%、1.48%和3.53%，但差异不显著；T1处理的单果重、纵径和横径与CK均无显著差异；CK与T1处理和T2处理的果形指数间无显著差异。说明有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施对提高阳光玫瑰葡萄果实单果重、纵径和横径的效果更佳，更有利于提高其产量和商品性。

2.1.3 不同施肥处理对果实色泽的影响 由表3可知，不同施肥处理阳光玫瑰葡萄的果实色泽均存在一定差异。其中，各处理的a*均为负值，b*均为正值，说明各处理的果皮均呈黄绿色；T2处理的L*、a*、b*和C表现最优，分别为39.50、-3.70、18.40和18.78，分别比CK显著提高2.95%、10.19%、10.64%和9.57%；T1处理的L*、a*、b*

表2 不同施肥处理对阳光玫瑰葡萄果实外观品质和产量的影响

图1 不同施肥处理阳光玫瑰葡萄穗形的对比Fig.1 Comparison of different fertilization treatments on the spike shape of Shine Muscat grape

表3 不同施肥处理对阳光玫瑰葡萄果实色泽的影响

和C也高于CK，但与CK和T2处理均无显著差异。说明有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施可显著提高阳光玫瑰葡萄果面的亮度和光洁度，且果面着色均匀一致。

2.2 不同施肥处理对阳光玫瑰葡萄果实内在品质的影响

由表4可知，T1处理和T2 处理阳光玫瑰葡萄果实的可溶性固形物、固酸比和果实硬度均显著高于CK，而可滴定酸含量均显著低于CK。其中，T1处理和T2处理的可溶性固形物含量较CK分别提高4.37%和10.60%，固酸比分别提高32.14%和52.62%，果实硬度分别提高14.88%和12.40%，可滴定酸含量分别降低18.75%和27.08%。说明有机肥+化肥和有机肥+微生物肥+化肥配施均可提高阳光玫瑰葡萄果实的可溶性固形物含量、固酸比和果实硬度，同时显著降低果实的可滴定酸含量，从而有利于提升果实品质，尤其以有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施的效果更佳。

2.3 不同施肥处理阳光玫瑰葡萄果实GC-IMS挥发性风味成分的定性分析结果

通过比较不同施肥处理阳光玫瑰葡萄果实挥发性风味成分的保留时间和迁徒时间，使用正酮C4-C9外标计算挥发性物质的保留指数，并与GC-IMS内置NIST数据库和IMS数据库进行定性分析。从CK、T1处理和T2处理葡萄样品共检出挥发性物质41种，根据数据库定性分析后，可定性检出32种挥发性风味物质(表5)，主要包括醛类19种、醇类5种、酯类3种、酮类2种、萜烯类1种和呋喃1种及含硫化合物1种，其中有些化合物同时检测出单体和二聚体。

CK、T1处理和T2处理的果实挥发性风味物质种类基本一致，但不同种类化合物所占比例略有区别。通过峰体积归一化法测得CK果实样品中醛类占78.28%、醇类占18.85%、酯类占1.19%、萜烯类占0.88%、酮类占0.35%、含硫化合物占0.31%、呋喃占0.13%；T1处理果实样品中醛类占72.49%、醇类占24.45%、酯类占1.23%、萜烯类占1.05%、酮类占0.34%、含硫化合物占0.32%、呋喃占0.12%；T2处理果实样品中醛类占73.86%、醇类占21.60%、酯类占3.22%、酮类占0.60%、萜烯类占0.31%、含硫化合物占0.25%、呋喃占0.16%；CK、T1处理和T2处理中的芳樟醇相对含量分别为0.88%、1.05%和0.31%，T1处理高于CK 19.32%，T2处理低于CK 64.77%，说明有机肥+化肥配施可提高果实的玫瑰香味(具玫瑰香味的芳樟醇是阳光玫瑰葡萄果实中重要的萜烯类风味物质[15])，而有机肥+微生物肥+化肥配施却使果实的玫瑰香味降低。T2处理的乙酸乙酯、乙酸丁酯和正己醇(具有果香味)相对含量分别为2.78%、0.45%和2.30%，分别高于CK 162.26%、246.16%和71.64%及T1处理155.05%、221.43%和101.75%；而T1处理与CK无明显差异。说明有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施可明显提高葡萄果实的乙酸乙酯、乙酸丁酯和正己醇含量，使果实的果香味更浓郁。

表4 不同施肥处理对阳光玫瑰葡萄果实内在品质的影响

表5 不同施肥处理阳光玫瑰葡萄果实挥发性化合物的定性分析结果

2.4 不同施肥处理阳光玫瑰葡萄果实挥发性成分的GC-IMS分析

为更好地凸显CK、T1处理和T2处理葡萄果实的挥发性成分差异，对各处理果实样品进行挥发性成分平行测试(3次)，获得GC-IMS二维图谱中所有待鉴定信号峰，依据特征峰选取原则，将GC-IMS 测得的CK、T1、T2处理特征峰进行排序，得到3个处理果实的挥发性成分指纹图谱(图2)，图2中每个点代表1种挥发性物质，颜色的深浅表示挥发性物质含量的多少。从图2可看出，A区域的挥发性物质含量在T2处理中较高，包括乙酸丁酯、3-戊酮、正己醇和乙酸乙酯；B区域的挥发性物质含量在CK中较高，包括庚醛、壬醛、辛醛和(E)-2-庚烯醛；C区域的挥发性物质芳樟醇含量在CK和T1处理中较高，而苯甲醛和2-正戊基呋喃含量在CK和T2处理中较高；D区域的挥发性物质2-丙醇含量在T1处理中较高，2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛和反式-2-戊烯醛含量在CK和T2处理中较高，二甲基硫醚含量在T2处理中较低。说明有机肥+化肥和有机肥+微生物肥+化肥配施均可使阳光玫瑰葡萄果实的醛类物质相对含量降低；有机肥+微生物肥+化肥(多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+发酵羊粪5527.50 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施可使阳光玫瑰葡萄果实的芳樟醇含量降低，但可提高具有果香味的酯类(乙酸乙酯和乙酸丁酯)和正己醇物质含量，使得葡萄香味更浓郁。

图2 不同施肥处理下阳光玫瑰葡萄果实挥发性物质的指纹图谱Fig.2 Volatile substances fingerprint of Shine Muscat grape under different fertilization treatments

3 讨 论

影响葡萄基本品质与香气风味的因素包括品种、产地、水热条件和管理技术等[23]，而施肥是改善葡萄品质及提高产量的重要举措[24]。已有研究表明，有机肥与化肥科学合理配施可减少化肥施用量，改善土壤生态环境，提高土壤肥力，提高作物产量和品质[5，25]。高显飞[26]研究发现，有机肥与化肥配施可增加葡萄果实单果重、纵横径和硬度，提高可溶性总糖和Vc含量，降低可滴定酸含量，从而提高果实品质和产量。陈国品等[11]研究表明，生物有机肥、有机肥与化肥配施可增加葡萄单穗重、果实单果重和可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，提高品质、产量和经济效益。本研究结果表明，有机肥+化肥和有机肥+微生物肥+化肥配施均显著提高阳光玫瑰葡萄的果穗长、穗重、产量、可溶性固形物和硬度，显著降低可滴定酸含量，与高显飞[26]、陈国品等[11]的研究结果一致。此外，本研究发现，T1处理和T2处理葡萄的穗长、穗重和果实色泽等外观性状均优于CK，尤其以T2处理(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2配施)果实的外观性状更佳，商品性更高。

果实的风味主要包含甜味、酸味和香味[27]。果实的基本口感来自甜味和酸味，但香气也是衡量果实风味的重要感官评价指标之一。由于葡萄的香气物质成分和含量不同，构成的风味也不同[28]。葡萄香气成分的种类、含量和组成比例受品种、成熟度、树龄、砧木、土壤、生态环境、栽培方式和外界处理手段等多种因素的共同影响[29-30]。本研究从葡萄果实样品的香气物质中共检测出32种挥发性物质，主要包括醛类、醇类、酯类、酮类、萜烯类、呋喃及含硫化合物等7种化合物。朱会调等[31]通过对不同黄腐酸肥施用量阳光玫瑰葡萄果实香气的定性分析，发现其香气组分主要为醛类、酸类、醇类、酮类、酯类、烷烃类、烯烃类、苯的衍生物及其他等9种化合物，本研究结果与其略有差异，可能与葡萄种植的地域条件、生长环境和栽培管理措施等不同有关。玫瑰香型葡萄果实含有非常丰富的游离态和键合态单萜化合物，如芳樟醇、香茅醇、橙花醇和α-萜品醇等[32]，其中对玫瑰香气贡献最大的是芳樟醇。在本研究中，从阳光玫瑰葡萄果实中检测到的单萜类化合物仅有芳樟醇而未检测到其他单萜类化合物，可能与气候条件、土壤环境、栽培方式、果实成熟度和检测分析方法存在差异有关。此外，芳樟醇含量在CK和T1处理中较高，在T2处理中较低，说明阳光玫瑰葡萄果实的玫瑰香味在CK和T1处理中较浓郁，而在T2处理中较清淡 ，其差异是由施肥不同所造成。酯类物质在葡萄果实中由脂肪酸和醇在酯酶催化作用下形成，能赋予葡萄和葡萄酒浓郁的果香和花香味[33]。本研究结果表明，在T2处理的果实中具有果香味的乙酸丁酯和乙酸乙酯相对含量高于CK及T1处理，因此其果实的果香味更浓郁。Oliveira等[34]研究表明，C6化合物是葡萄果实风味的重要构成化合物之一，主要包括己醛、己醇和2-己烯醛等，是果实品质评价的重要依据。本研究结果表明，3个处理葡萄样品中均检测出正己醇、反式-2-己烯醛和己醛等C6化合物，特别是具有绿叶清香和果香的反式-2-己烯醛[21]是含量最高的香气成分，与Gomez等[35]的研究结果一致；T2处理果实的正己醇相对含量均高于CK及T1处理，说明有机肥+微生物肥+化肥配施可促进果实中正己醇的生物合成，使果实的果香味更浓郁，与商佳胤等[12]的研究结果一致。此外，生物有机肥与化肥配施可显著提高葡萄果实的醇、酮、酯、酸、苯衍生物和烯烃类化合物相对含量，降低醛类成分的相对含量[12-13]。本研究结果显示，T1和T2处理会降低阳光玫瑰葡萄果实的庚醛、壬醛、辛醛和(E)-2-庚烯醛等醛类成分相对含量，但可明显提高正己醇、3-戊酮、乙酸丁酯和乙酸乙酯等化合物的相对含量，与商佳胤等[12]、李凯等[13]的研究结果相似，说明有机肥+微生物肥+化肥(发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2)配施能明显提高葡萄果实的醇类、酮类和酯类相对含量，使果实的果香味更浓郁；CK果实的香气物质成分在本研究中重复性不够好，可能与采集样品成熟度不一致有关。

4 结 论

有机肥+化肥和有机肥+微生物肥+化肥作基肥的施肥方式均可明显提高阳光玫瑰葡萄果实的产量和品质，特别是发酵羊粪5527.50 kg/hm2+多肽海藻复混肥900.00 kg/hm2+保根120 900.00 kg/hm2+过磷酸钙375.00 kg/hm2配施更有利于果实香气物质提升，果实品质得到进一步提高，可供广西葡萄种植区参考应用。