河北省葡萄產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素分布特征及其對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

梁 倩， 王玉英， 劉樹(shù)慶

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北保定 071001； 2.河北省任縣農(nóng)業(yè)局，河北任縣 055151)

葡萄是世界上最古老、分布最廣的水果之一，占全世界水果產(chǎn)量的1/4，味美可口、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受人們喜愛(ài)。在我國(guó)，葡萄是僅次于柑橘、蘋(píng)果、梨和桃的第五大水果，已成為我國(guó)果樹(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年全國(guó)葡萄種植面積為76.7萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量達(dá)1 255萬(wàn)t，葡萄酒年產(chǎn)量為 116萬(wàn)kL，我國(guó)已成為世界上葡萄產(chǎn)量第一、種植面積第二、葡萄酒產(chǎn)量第六的葡萄產(chǎn)業(yè)大國(guó)[1]。河北是我國(guó)葡萄生產(chǎn)大省，是世界上最適合種植葡萄的地區(qū)之一。2003—2014年，河北省葡萄產(chǎn)量逐年增加，2003年底河北省葡萄種植面積為5.2萬(wàn)hm2、產(chǎn)量為80余萬(wàn)t，種植面積和產(chǎn)量均居全國(guó)第2位；2014年葡萄種植面積達(dá)到83.8萬(wàn)hm2，產(chǎn)量為154.96萬(wàn)t，種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)的11.0%、12.4%。在河北全省各縣(市、區(qū))中，張家口地區(qū)葡萄種植面積和產(chǎn)量均居于首位，秦皇島地區(qū)次之，承德地區(qū)相對(duì)最少。

中微量元素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)的形成有著重要的影響。張發(fā)寶等研究表明，施用中微量元素肥料可使龍眼增產(chǎn)40%左右，且果實(shí)品質(zhì)有明顯提高[2]；趙維峰等研究表明，施用中微量元素肥料可使菠蘿中的可溶性糖、維生素C含量明顯提高[3]；馮文清等研究表明，施用中微量元素肥料可使西瓜增產(chǎn)20%左右，且可溶性固形物含量提高2%[4]；Vystavna等認(rèn)為，在干旱區(qū)強(qiáng)堿性的沙質(zhì)土壤中增施中量元素Ca、Mg、S能夠?qū)︶劸破咸哑鸬皆霎a(chǎn)、提質(zhì)作用[5-6]；張磊等認(rèn)為，氮、磷、鉀配施鋅肥，不僅能提高葡萄單粒質(zhì)量，糖酸比也有所增加，有利于改善葡萄果實(shí)的品質(zhì)[7]；張鐵錚等研究河北省張家口葡萄產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素對(duì)葡萄品質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，B對(duì)葡萄品質(zhì)影響較為顯著(P<0.05)，B含量與葡萄維生素C含量呈極顯著(P<0.01)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.371，與糖酸比呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.388[8]；范海榮等認(rèn)為，河北省秦皇島市昌黎縣赤霞珠葡萄產(chǎn)區(qū)增施鋅肥有助于提高葡萄產(chǎn)量，改善低質(zhì)果園品質(zhì)[9]。

植株對(duì)微量元素的需求雖然較低，卻是必不可少的[10]。河北省果園土壤中存在氮素累積過(guò)量，鉀素相對(duì)不足，銅含量較為豐富，鋅、硼含量中等[11]的現(xiàn)象。尹興等研究發(fā)現(xiàn)，河北省葡萄園主產(chǎn)區(qū)土壤中的鐵、銅含量豐富，錳含量極低，鋅含量地域性差異比較明顯[12]。為科學(xué)、準(zhǔn)確地了解中微量元素對(duì)葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，通過(guò)測(cè)定河北省葡萄園土壤、果實(shí)中的中微量元素含量及葡萄果實(shí)品質(zhì)特性，分析土壤中微量養(yǎng)分含量與果實(shí)中元素含量、果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系，為河北省葡萄園中微量元素的施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

于2014年9月葡萄盛果期，在河北省葡萄主要產(chǎn)區(qū)張家口市涿鹿縣、懷來(lái)縣及秦皇島市昌黎縣分別選取20個(gè)鮮食、釀酒葡萄園，共120個(gè)，采用“S”形分別采集0～20、21～40、41～60 cm深度各5個(gè)土壤樣點(diǎn)，避開(kāi)施肥溝，各相應(yīng)土層混成1個(gè)土壤樣品，并在相應(yīng)樣點(diǎn)處采集葡萄果實(shí)，每個(gè)樣點(diǎn)采集3穗，5個(gè)樣點(diǎn)混為1個(gè)果實(shí)樣品。

釀酒葡萄品種為赤霞珠，鮮食葡萄品種為龍眼(涿鹿縣、懷來(lái)縣)、紅地球(昌黎縣)。

1.2 試驗(yàn)方法

委托河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤與果實(shí)的中微量元素含量，中量元素測(cè)定Ca、Mg，微量元素測(cè)定Fe、Mn、Cu、Zn、B[13]。將土壤樣品風(fēng)干，過(guò)1 mm篩；交換性鈣、鎂采用醋酸銨提取，原子吸收法測(cè)定；有效Cu、Fe、Mn、Zn采用二亞乙基三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid，簡(jiǎn)稱(chēng)DTPA)浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定；有效B采用沸水浸提-姜黃素比色法測(cè)定。土壤pH值采用酸度計(jì)法測(cè)定。

測(cè)定果實(shí)元素含量時(shí)，在1個(gè)果實(shí)樣品中隨機(jī)選取200粒葡萄，用蒸餾水洗凈，置于105 ℃烘箱中殺青30 min；在 70 ℃ 條件下烘干，粉碎，過(guò)20目篩，進(jìn)行濕灰化(H2SO4-H2O2)，制得試液；全量Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn用火焰光度計(jì)測(cè)定，B用甲亞胺法測(cè)定[14]。

測(cè)定果實(shí)品質(zhì)時(shí)，在1個(gè)果實(shí)樣品中隨機(jī)選取200粒葡萄，以50粒為1組稱(chēng)質(zhì)量，計(jì)算單粒質(zhì)量；榨汁，采用手持折光儀測(cè)定可溶性固形物含量，采用氫氧化鈉滴定法[15]測(cè)定可滴定酸含量(以酒石酸計(jì))，采用酸度計(jì)法測(cè)定pH值，采用2，6-二氯酚靛酚鈉滴定法測(cè)定[16]維生素C含量；計(jì)算果實(shí)中可溶性固形物與可滴定酸含量之比(固酸比)。

1.3 數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)

采用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中的中微量元素分布特征

由表1可見(jiàn)，隨土層深度的增加，河北昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣的鮮食、釀酒葡萄園土壤中微量元素含量多呈下降趨勢(shì)；昌黎縣葡萄園0～60 cm土層中交換性Ca、交換性Mg含量低于涿鹿、懷來(lái)，而微量元素含量高于涿鹿、懷來(lái)2縣，這可能與土壤pH值相關(guān)，昌黎縣的土壤pH值在 5.34～6.29 之間，為微酸性土壤，而涿鹿、懷來(lái)2縣的土壤pH值在7.51～9.01之間，為堿性或弱堿性土壤；昌黎、涿鹿釀酒葡萄園0～20 cm土壤的中微量元素含量多高于其鮮食葡萄園，而懷來(lái)縣相反；其他土層趨勢(shì)不明顯。昌黎、涿鹿、懷來(lái)葡萄園土壤的交換性Ca、Mg含量分別在 0.216%～0.673%、0.030%～0.076%之間，處于豐富水平(依據(jù)河北省果園地力評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[17]，下同)。昌黎縣葡萄園土壤中有效Fe含量處于豐富水平(>10.0 mg/kg)，而涿鹿、懷來(lái)2縣的有效Fe含量為適量(4.5～10.0 mg/kg)，說(shuō)明葡萄園土壤不缺乏鐵元素；昌黎縣土壤的有效Mn含量處于低水平(5.0～15.0 mg/kg)，涿鹿、懷來(lái)2縣處于缺乏水平(<5.0 mg/kg)；昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣葡萄園土壤的有效Cu含量均為豐富狀態(tài)，這與頻繁施用波爾多液有密切關(guān)系，有效Zn含量整體為適量狀態(tài)(1.0～2.0 mg/kg)；昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣葡萄園土壤的有效B含量為0.201～0.332 mg/kg，除懷來(lái)縣低于0.25 mg/kg(低水平)外，其他2縣均為適量水平(0.25～0.50 mg/kg)。

表1 葡萄園土壤中的中微量元素含量

2.2 葡萄果實(shí)中的中微量元素含量

由圖1可見(jiàn)，昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣鮮食葡萄果實(shí)中的Ca含量分別為441.00、541.10、540.71 mg/kg，釀酒葡萄果實(shí)中的Ca含量分別為262.50、580.33、549.67 mg/kg；昌黎縣葡萄果實(shí)中的Ca含量顯著低于涿鹿、懷來(lái)，釀酒葡萄更為明顯；昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣鮮食葡萄果實(shí)中Mg含量差異不顯著(P>0.05)，昌黎縣釀酒葡萄中Mg含量為248.50 mg/kg，顯著低于其他2縣。由圖2可知，昌黎縣鮮食葡萄果實(shí)中的Fe、Mn、Zn含量分別為41.55、12.16、7.86 mg/kg，顯著高于涿鹿、懷來(lái)；昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣鮮食葡萄中Cu含量為6.78～7.56 mg/kg，差異不顯著，涿鹿縣釀酒葡萄中Cu含量為 8.29 mg/kg，顯著高于昌黎縣，與懷來(lái)縣無(wú)顯著差異；昌黎縣鮮食葡萄中的B含量顯著低于涿鹿、懷來(lái)，昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣釀酒葡萄中B含量差異不顯著。

2.3 不同產(chǎn)地葡萄的產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)

由表2可見(jiàn)，懷來(lái)縣龍眼葡萄的產(chǎn)量為37.26 t/hm2，顯著高于昌黎縣紅地球葡萄，但與涿鹿縣龍眼葡萄差異不顯著；昌黎縣赤霞珠葡萄產(chǎn)量最高，為37.50 t/hm2，顯著高于涿鹿與懷來(lái)2縣；紅地球葡萄的單粒質(zhì)量最大，為 9.89 g，懷來(lái)縣的赤霞珠葡萄最小，僅為1.28 g，這與品種特性有關(guān)；昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣葡萄的pH值、酒石酸含量、維生素C含量分別在3.66～3.93、0.56%～0.73%、6.8～8.7 mg/kg 之間，差異均不顯著；釀酒葡萄的可溶性固形物含量高于鮮食葡萄；懷來(lái)縣赤霞珠葡萄的可溶性固形物含量顯著高于昌黎縣紅地球；釀酒葡萄的固酸比高于鮮食葡萄，這可能與釀酒葡萄可溶性固形物含量相對(duì)較高有關(guān)。

2.4 土壤中微量元素對(duì)果實(shí)中微量元素、品質(zhì)的影響

由表3可見(jiàn)，葡萄園土壤中交換性Ca、Mg、有效Fe、有效Mn、有效Zn分別與果實(shí)中相應(yīng)的Ca、Mg、Fe、Mn、Zn元素呈較大系數(shù)的顯著正相關(guān)或極顯著正相關(guān)，而土壤中有效Cu、有效B分別與果實(shí)中Cu、B元素未表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性，甚至龍眼、紅地球葡萄園土壤中的有效B與果實(shí)中的B呈負(fù)相關(guān)性，可能是因?yàn)槠咸褕@中B元素主要來(lái)源于葉面肥，土壤中B元素含量對(duì)果實(shí)的影響不大；Cu是波爾多液的主要構(gòu)成元素，隨著果園大量噴施波爾多液，導(dǎo)致樹(shù)體吸收Cu元素量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)根部從土壤吸收，因此，土壤與果實(shí)中的Cu也未出現(xiàn)顯著相關(guān)性。紅地球、龍眼葡萄園土壤中交換性Ca含量與果實(shí)中的中微量元素含量均呈正相關(guān)，而赤霞珠葡萄園土壤中交換性Ca含量?jī)H與Ca、Mg、B含量呈正相關(guān)；葡萄園中土壤有效硼含量與果實(shí)中各元素含量呈正相關(guān)或不明顯負(fù)相關(guān)； 赤霞珠葡萄園土壤中的中微量元素均與果實(shí)中Ca、Mg、B含量呈正相關(guān)，而紅地球、龍眼葡萄園土壤的中微量元素與果實(shí)中Ca、B多呈較明顯的負(fù)相關(guān)，與其他元素?zé)o明顯特征。

表2 昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣鮮食和釀酒葡萄的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

由表4可知，赤霞珠葡萄園中土壤交換性Ca、Mg、有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn與果實(shí)單粒質(zhì)量、pH值、維生素C值呈負(fù)相關(guān)或不明顯的正相關(guān)，與可溶性固形物含量、酒石酸含量、固酸比呈正相關(guān)，而土壤中有效B則與果實(shí)單粒質(zhì)量、pH值、維生素C含量呈正相關(guān)，與可溶性固形物含量、酒石酸含量、固酸比呈負(fù)相關(guān)；在紅地球、龍眼葡萄園中除土壤有效B與果實(shí)單粒質(zhì)量、pH值、維生素C含量呈正相關(guān)外，其他元素均與果實(shí)單粒質(zhì)量、pH值、可溶性固形物含量呈負(fù)相關(guān)或不明顯的正相關(guān)；紅地球葡萄園中，土壤中微量元素均與果實(shí)酒石酸含量呈正相關(guān)，與固酸比呈負(fù)相關(guān)，而龍眼葡萄園中沒(méi)有出現(xiàn)相似的規(guī)律。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，河北省昌黎、涿鹿、懷來(lái)3縣葡萄園的交換性Ca、Mg含量相對(duì)較高，可以減低或不施用鈣、鎂肥；有效Cu含量豐富，建議可適當(dāng)減少波爾多液的使用次數(shù)；3縣可適量增施Mn肥，在基肥中施入或葉面噴施硫酸錳；懷來(lái)縣在施用基肥的同時(shí)可適量增施硼砂，而為了避免B危害，可以隔年施用1次；釀酒葡萄的可溶性固形物含量、固酸比均高于鮮食葡萄。

劉昌齡等研究山東平度大澤山葡萄時(shí)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)葡萄中的中微量元素含量均低于劣質(zhì)葡萄[18]。葡萄果實(shí)中的中微量元素雖然含量較豐富，但鑒于土壤中缺乏部分元素，導(dǎo)致一些葡萄生理指標(biāo)受影響，進(jìn)而影響葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此，可以結(jié)合土壤豐缺狀況和葡萄缺素癥狀施用中微量元素肥料。土壤中微量元素含量與果實(shí)中相應(yīng)的元素含量呈明顯正相關(guān)關(guān)系，這符合植物吸收養(yǎng)分的特征。土壤中微量元素對(duì)釀酒、鮮食葡萄的品質(zhì)指標(biāo)影響有所差異，不同用途的葡萄對(duì)其品質(zhì)要求不同，要想獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的葡萄，有針對(duì)性地施用中微量肥料非常重要。土壤中缺乏或過(guò)多的中微量元素均會(huì)影響葡萄生長(zhǎng)發(fā)育，因此，在葡萄的生產(chǎn)實(shí)踐中掌握適量施肥是關(guān)鍵。

表3 土壤中微量元素與果實(shí)中微量元素含量的相關(guān)性

注：“*”“**”分別表示在0.05、0.01水平上顯著相關(guān)。下表同。

表4 土壤中微量元素含量與葡萄果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性

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