配施中微量元素對寧夏釀酒葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 銳，王 競，楊玉春，齊雁冰*

（1．寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2．西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西 楊凌 712100）

釀酒葡萄的品質(zhì)是決定葡萄酒“風味”的重要基礎(chǔ)［1-3］。盡管氣候及土壤條件是釀酒葡萄品質(zhì)特征的基礎(chǔ)［4-6］，但在一定的氣候及土壤條件下，施肥、灌溉、栽培技術(shù)等人為管理措施是改善區(qū)域釀酒葡萄品質(zhì)的重要途徑［7-9］，其中肥料的施用是改善釀酒葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)既直接又快速的措施［10］。氮磷鉀等大量元素肥料是葡萄生長及產(chǎn)量的重要保障，而葡萄對于中微量元素的需求量并不高，但對于葡萄品質(zhì)的影響非常顯著［11-12］，因此在釀酒葡萄既追求產(chǎn)量更追求品質(zhì)的要求下，開展區(qū)域中微量元素肥對釀酒葡萄品質(zhì)影響的研究，對于改善釀酒葡萄的品質(zhì)和創(chuàng)建區(qū)域葡萄酒的風味，及指導(dǎo)區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)具有重要的意義。

中微量元素鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、鎂、鈣等是葡萄生理生化過程中一些酶或輔酶的重要組成部分［7］，專一性強，是植物生長發(fā)育過程中不可或缺的營養(yǎng)元素，在促進植物呼吸作用、光合作用以及物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化等方面都發(fā)揮著重要作用［11］。鐵在葡萄樹體內(nèi)以化合物的形式存在，參與葉綠素及DNA 的合成［11，13］。錳能通過提高淀粉酶活性來加快淀粉水解和糖類的轉(zhuǎn)移，對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量及抗逆性有顯著作用［14］。銅與植物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)和呼吸作用有關(guān)，能促進花粉萌發(fā)、提高結(jié)實率［15］。鋅可以間接影響生長素的合成，充足的鋅不僅能提高籽粒重量且有助于生物膜的穩(wěn)定性［16］。硼能調(diào)節(jié)碳水化合物、有機酸的運轉(zhuǎn)，提高坐果率［17］。鉬在作物生長中需求量較少，但它通過影響參與氮代謝的鉬酶活性而影響生物固氮作用，鎂與作物光合作用、蛋白質(zhì)合成、酶的活化等生理活動都有關(guān)［18］。鈣能中和土壤酸度，增強土壤保肥能力，葡萄缺鈣幼葉葉脈間及葉緣褪綠，隨后近葉緣處出現(xiàn)針頭狀壞死斑，莖蔓先端頂枯［19］。由此可以看出中微量元素對于作物及果樹的生長及品質(zhì)具有顯著影響已經(jīng)得到公認，有關(guān)于中微量元素對糧食、蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)［19-20］的研究也逐漸開展起來。這些結(jié)果對于深入開展中微量元素肥對于果樹產(chǎn)量與品質(zhì)的影響奠定了基礎(chǔ)，但目前中微量元素對于葡萄影響的研究主要以鮮食葡萄為主，而對于釀酒葡萄的研究相對較少。

賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)地處寧夏黃河沖積平原和賀蘭山?jīng)_積扇之間，地勢平坦、光照充足，土壤含有礫石，地理位置優(yōu)越，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄創(chuàng)造了有利的氣候和土壤條件［21］。但該產(chǎn)區(qū)的灰鈣土成土母質(zhì)大多為洪積沖擊物，土壤發(fā)育微弱，質(zhì)地粗，石礫含量高，土壤堿性強，不但限制了土壤有機質(zhì)及氮磷鉀營養(yǎng)的含量，更限制了微量營養(yǎng)元素的含量。孫權(quán)等［22］的調(diào)查結(jié)果顯示該區(qū)域土壤全量微量元素含量只相當于全國平均水平的50%～67%，大部分有效態(tài)微量元素也處于土壤臨界值，嚴重影響了賀蘭山東麓釀酒葡萄品質(zhì)的提高［23］。但產(chǎn)區(qū)內(nèi)長期以來主要采取傳統(tǒng)施肥措施，傳統(tǒng)施肥注重大量元素的施用，再加上人們盲目追求經(jīng)濟效益，過量增施大量元素肥料而忽視了中微量元素對葡萄生長的作用，使得該區(qū)域土壤中、微量元素缺乏，土壤養(yǎng)分失調(diào)，病蟲害加劇，釀酒葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)得不到提升［11］。隨著賀蘭山東麓釀酒葡萄知名度的不斷提升及對葡萄酒風味要求的提高，開展中微量元素肥料對于釀酒葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響就尤為重要。因此，本研究以賀蘭山4 年生的赤霞珠為研究對象，設(shè)計常規(guī)施肥配施鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、鎂、鈣8 種中微量元素肥料，探討在固定氣候土壤環(huán)境下配施中微量元素肥料與釀酒葡萄品質(zhì)的關(guān)系，以期為提高賀蘭山東麓釀酒葡萄品質(zhì)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)，選取的葡萄園位于永寧縣閩寧鎮(zhèn)立蘭酒莊葡萄基地，該區(qū)域光照充足，年日照率65%以上，太陽總輻射量6100MJ·m-2，年平均氣溫8.9℃，4～9 月份活動積溫3289℃，年均降水量200mm，年均蒸發(fā)量1580mm，全年日照時數(shù)在2851～3106h，無霜期176d。試驗區(qū)地形平緩，平均海拔高度為1160m。葡萄園土壤質(zhì)地為壤質(zhì)砂土，砂粒、粉粒和粘粒含量分別為85%～90%、5%～8%和6%～10%，石礫含量10%左右，土壤類型為普通灰鈣土。土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017 年4～10 月在立蘭酒莊葡萄園進行，供試釀酒葡萄品種為4 年生的赤霞珠（Cabernet Sauvignon）。南北行向定植，樹形為傾斜上架，株行距0.8m×3m。試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，所有處理均以常規(guī)施肥為基礎(chǔ)，分別在膨大期和轉(zhuǎn)色期對釀酒葡萄進行灌根方式配施中微量元素肥，包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Mg、Ca 肥以及8 元素混合肥料共計9 個處理，每個水平設(shè)置3 個重復(fù)，每個試驗小區(qū)的面積為30m×50m，具體中微量元素施用量如表2 所示，以常規(guī)施肥作為對照（CK）。各種中微量元素的配施量通過前期研究的結(jié)果及參考相關(guān)文獻確定。所有處理的常規(guī)施肥為：葡萄出土后4 月底施120kg·hm-2尿素，5月下旬花后追施尿素和磷酸二銨各225kg·hm-2，6月下旬追施氮磷鉀三元復(fù)合肥375kg·hm-2，8 月底追肥硫酸鉀450kg·hm-2。通過滴灌方式統(tǒng)一灌水3000m3·hm-2。

表2 中微量元素肥料及配施量

1.3 測定方法

葡萄收獲時，隨機采集各處理同一部位具有代表性果穗，選取適量果粒用攪拌機打成勻漿測定品質(zhì)，可溶性固形物含量采用手持糖量計測定；可滴定酸含量采用NaOH 滴定法測定；可溶性糖含量采用蒽酮法測定；還原糖含量采用斐林氏劑滴定法測定；單寧、花色苷、總酚含量測定前先將葡萄粒在液氮中速凍后于-86℃超低溫冰箱冷凍保存?zhèn)溆?，單寧含量采用福?丹尼斯法，花色苷含量采用pH示差法，總酚含量采用福林-肖卡法測定［24］。

在釀酒葡萄采摘后隨機采集各個處理10 穗具有代表性果穗上的30 果葡萄測定形態(tài)指標以及品質(zhì)。形態(tài)指標包括單果質(zhì)量、果徑、果穗長，采用天平、游標卡尺、直尺測定。在每個處理下隨機采取9 株的果實，計算其單株的平均產(chǎn)量，然后小區(qū)總株數(shù)×單株產(chǎn)量得到其理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗所有數(shù)據(jù)采用Excel2013處理，采用SPSS 進行相關(guān)性分析和顯著性檢驗；采用LSD 法在P＜0.05 水平上進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 配施中微量元素肥對葡萄形態(tài)的影響

由表3 可以看出，配施B、Mo、Mg 元素和混合肥料均可以提高葡萄百粒重。其中，B 元素對葡萄果實重量影響最大，較常規(guī)施肥（CK）增加了84.2g，配施Mo、Mg 及8 種元素混合肥料的百粒重較CK 增加4～32g 不等；配施Ca、Zn 和Cu 肥對百粒重的影響不明顯；配施Fe 和Mn 元素后葡萄百粒重顯著降低。

表3 配施中微量元素肥對釀酒葡萄形態(tài)指標的影響

配施中微量元素肥料對釀酒葡萄顆粒大小影響不顯著，但明顯縮短了葡萄穗長，Ca 肥處理穗長較CK 縮短了6.2cm，其他處理縮短0.8～5.2cm。

2.2 配施中微量元素肥對釀酒葡萄產(chǎn)量的影響

由 圖1 可 以 看 出，與CK 相 比 較，除Ca 元素外，配施各中微量肥料單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量均顯著提高，其中配施Cu 肥處理單株產(chǎn)量較常規(guī)施肥（CK）提高44.3%，其它施肥單株產(chǎn)量提高3%～28%。配施Mg、Cu 和混合肥葡萄總產(chǎn)量分別較CK 提高了52.5%、42.2%和43.8%，配施Fe、Mn、Zn、B 和Mo 總產(chǎn)量提高2.8%～25.7%，配施Ca 肥則使總產(chǎn)量降低8.1%（圖2）。

圖1 配施中微量元素對釀酒葡萄單株產(chǎn)量的影響

圖2 配施中微量元素對釀酒葡萄總產(chǎn)量的影響

2.3 中微量元素肥對釀酒葡萄糖酸的影響

由表4 可知，配施中微量元素處理的可溶性固形物較常規(guī)施肥降低2.8%～4.2%，不同元素間差異不顯著。Mn、Cu、Zn、B 及混合施肥較CK 顯著提高還原糖含量，而配施Fe、Mo、Mg 和Ca 肥則明顯降低還原糖含量，其中以Ca 肥和Mg 肥較常規(guī)施肥分別降低18%和14%；除B 和Mg 元素不顯著外，配施中微量元素明顯降低可溶性糖含量，其中Cu 和Zn 肥降低幅度最大，分別降低38%和46%，而配施元素混合肥則顯著提高可溶性糖含量；除Fe 元素外，配施中微量元素均可顯著降低葡萄果實的可滴定酸含量，其中配施Zn、B 元素較CK 降幅分別為1.2 和1.3g·L-1；與CK 相比較，施用B 及混合肥料糖酸比分別提高了7.8 和4.6，其他元素沒有影響或顯著降低糖酸比（表4）。

表4 配施中微量元素對釀酒葡萄品質(zhì)的影響

2.4 中微量元素肥對釀酒葡萄單寧、總花色苷和總酚含量的影響

由圖3 可以看出，配施B 和Zn 元素可顯著提高單寧含量，而配施其它元素沒有顯著影響或顯著降低單寧含量；配施Fe、Zn、Mo、Mg、Ca 及混合肥料顯著提高釀酒葡萄總花色苷含量，特別是配施Zn 元素較CK 提高幅度達3.1mg·L-1，而配施Cu 和B 元 素 較CK 分 別 降 低1.4 和1.9mg·L-1。施用中微量元素可顯著降低葡萄中總酚含量，B 元素較常規(guī)施肥降低2.1mg·g-1，其他元素降低幅度在0.9～1.7mg·g-1之間。

圖3 中微量元素對釀酒葡萄單寧、總花色苷和總酚含量的影響

3 討論

配施中微量元素不但影響釀酒葡萄的果實形態(tài)，更影響葡萄的品質(zhì)。葡萄對B 元素非常敏感，本研究結(jié)果顯示配施B 元素顯著提高葡萄百粒重的同時，顯著降低可滴定酸的含量，并可明顯提高釀酒葡萄的糖酸比，進而起到提高葡萄品質(zhì)的作用，原因在于B 元素可以促進葡萄花粉管的萌發(fā)和生長，促進授粉受精，提高果實重量，同時B 可以促進光合產(chǎn)物葡萄糖向果實的運輸，降低酸的含量，提高糖酸比［25］。Fe 和Mn 是參與植物光合作用進而影響果實形狀及品質(zhì)的重要元素，本研究中Fe 和Mn 元素的施用顯著降低葡萄百粒重和果粒粒徑，同時由于果實變小，顯著降低可溶性固形物的含量，這與蔣鵬等［25］在該地區(qū)的研究結(jié)果一致，可能因為配施Fe 和Mn 元素有利于葉片的生長發(fā)育，提高了葡萄葉片凈光合速率，大部分干物質(zhì)在葉片積累，進而使葡萄果粒變?。?5］，但由于對葡萄穗長不具有限制作用，因此并未影響葡萄的產(chǎn)量。Cu 和Zn 對于葡萄的影響主要通過參與多種酶促反應(yīng)進而成為影響葡萄質(zhì)量的重要元素［26］，本研究中配施Cu 和Zn 元素在顯著降低可溶性糖和釀酒葡萄糖酸比的同時，施Zn 則顯著提高單寧和總花色苷的含量，這與蔣鵬等［25］及高陸旭等［11］在該區(qū)的研究結(jié)果一致。Mg 和Ca 元素作為植物細胞壁和胞間層的組成部分，是果樹必不可少的礦物元素，對果實的生長發(fā)育有著重要的作用［27-28］，施明等［29］的研究結(jié)果顯示配施鈣鎂肥料在增加釀酒葡萄產(chǎn)量的同時，可溶性固形物含量顯著增加，總酸含量明顯下降，增加了糖酸比，很好地起到了提升釀酒葡萄品質(zhì)的作用，與本文的研究結(jié)果一致。

微量元素對于果樹產(chǎn)量及品質(zhì)的有利影響已經(jīng)得到學者們的公認，但不同的微量元素由于其對植物的作用機制及過程不同而具有不同的效應(yīng)。沒有任何一種元素對作物的效益是萬能的，一種微量元素只可能影響作物的某些性質(zhì)。也就是說大部分微量元素對于作物產(chǎn)量或品質(zhì)的影響既有正向效益，同時也會帶來負面效益，如本研究中B 元素在降低酸含量和提高糖酸比的同時，卻顯著降低總花色苷和總酚的含量（圖3）。因此在釀酒葡萄上進行多種微量元素綜合施肥顯得非常必要，而本研究的結(jié)果也顯示，將8 種微量元素混合配施，在葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)上取得了較為理想的效益?；旌鲜┓实钠咸芽偖a(chǎn)量提高43.8%，同時顯著提高還原糖和可溶性糖，降低可滴定酸含量，并具有較高的單寧、總花色苷和總酚含量，葡萄品質(zhì)得到明顯提高。因此多種微量元素綜合施用較單種微量元素施用具有更好的效果。

4 結(jié)論

配施中微量元素肥料是緩解寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)受限的有效途徑。配施單種元素的肥料對于葡萄生長和品質(zhì)的影響均有限，而將多種微量元素混合配施，在適當提高葡萄產(chǎn)量的同時顯著提高了葡萄品質(zhì)。因此，在該地區(qū)的葡萄園配施多元素混合肥料較配施單種元素具有更高的效益。