王 鵬,張耀中,阮向陽(yáng),冶 軍,侯振安,安軍妹
(1.石河子大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,新疆石河子 832003;2.紅花崗區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 土肥站,貴州遵義 563000)
硒是人和動(dòng)物進(jìn)行正常生命活動(dòng)必不可少的元素,與人類健康緊密相聯(lián)[1]。缺硒會(huì)引起克山病、癌癥等疾病[2]。中國(guó)約70%的耕作地為缺硒土壤[3]。提高食物硒含量,是一種科學(xué)、安全的補(bǔ)硒途徑[4-5]。葡萄是經(jīng)濟(jì)價(jià)值與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并存的水果,當(dāng)前葡萄與葡萄酒需求量逐漸增大。人們對(duì)于葡萄酒的需求逐漸趨于優(yōu)質(zhì)化、高端化,富硒葡萄酒能夠滿足人們的這一需求。因此,開(kāi)發(fā)富硒釀酒葡萄從而實(shí)現(xiàn)人類飲食補(bǔ)硒有著深遠(yuǎn) 意義。
在果樹(shù)栽培管理中,葉面噴施硒肥是生產(chǎn)富硒水果的有效途徑[6]。葉面噴硒具有用量低,利用率高,不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)[7-8]。前人研究表明,葉面噴硒能夠提高作物可食用部位的硒含量[9-10],同時(shí)也能提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。研究均發(fā)現(xiàn)對(duì)大蒜和大豆等作物葉面噴施硒肥時(shí)能夠提高作物的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)[11-12]。也有研究報(bào)道,噴施一定量的硒肥可提升‘魏可’ ‘紅提’和‘夏黑’葡萄果實(shí)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)[13-15]。作物不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)硒的吸收能力不同,葡萄葉面噴施硒肥后其果實(shí)硒含量從花后到成熟期間表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì),在果實(shí)膨大期達(dá)到最大值[16]。研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施硒肥能提高葡萄的單株產(chǎn)量[17]?!薹濉咸咽┯冒被嵛屎?,其果實(shí)單粒質(zhì)量、可溶性糖、維生素C含量得到提高[18];但也有研究報(bào)道葉面硒肥量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低的報(bào)道[19]。葉面噴施硒肥能夠使葡萄富硒,從而釀造出來(lái)的葡萄酒就能達(dá)到富硒效果。同時(shí)新疆又是全國(guó)葡萄種植和葡萄酒生產(chǎn)最重要的基地[20],因此在新疆生產(chǎn)富硒釀酒葡萄從而釀造富硒葡萄酒十分有必要。通過(guò)研究釀酒葡萄果實(shí)膨大期(初期、中期和末期)葉面噴硒不同質(zhì)量濃度硒肥以及硒肥噴施次數(shù)對(duì)葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)和果實(shí)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響,確定釀酒葡萄外源硒適宜的噴施質(zhì)量濃度、噴施時(shí)期和噴施次數(shù),為富硒葡萄酒的生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
試驗(yàn)于2018年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師152團(tuán)進(jìn)行。供試釀酒葡萄品種為‘赤霞珠’,采用“廠”字形樹(shù)形,灌溉方式為溝灌。噴施的富硒葉面肥選取亞硒酸鹽(Na2SeO3)為硒源。供試土壤為灌耕灰漠土,其中土壤pH為7.7,有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.37 g/kg,有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.37 mg/kg,速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為200.17 mg/kg,全硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.52 mg/kg。
分為2個(gè)試驗(yàn)。(1)噴施時(shí)期與質(zhì)量濃度試驗(yàn):設(shè)置5個(gè)噴硒質(zhì)量濃度,分別為清水對(duì)照(S0)、100 mg/L(S100)、150 mg/L(S150)、200 mg/L(S200)、300 mg/L(S300)。在果實(shí)膨大期初期(6月23日)、中期(7月9日)和末期(7月23日)分別進(jìn)行葉面噴施硒肥。
(2)噴施次數(shù)試驗(yàn):設(shè)置噴硒質(zhì)量濃度為150 mg/L,噴施次數(shù)分別為對(duì)照T0,1次(T1,膨大初期6月23日),2次(T2,膨大初期(6月23日)日和中期(7月9日)),3次[T3,膨大初期(6月23日)、中期(7月9日)和末期(7月23日)]。
以上2個(gè)試驗(yàn)每667 m2噴施富硒葉面肥60 L。在進(jìn)行噴施硒肥時(shí),用果袋套住葡萄果實(shí)部分,防止硒肥直接與果實(shí)部位接觸。由于硒肥滴落在土壤中量少且樹(shù)枝茂盛,硒肥不能滴在樹(shù)根附近,因此滴落在土壤中對(duì)果樹(shù)的影響可忽略不計(jì)。每個(gè)處理10棵葡萄樹(shù),重復(fù)3次,噴施硒肥選在無(wú)大風(fēng)和烈日氣象條件下進(jìn)行。在9月上旬葡萄成熟期進(jìn)行采樣,用冰壺帶回實(shí)驗(yàn)室保存。
將洗干凈的葡萄樣品果實(shí)部位分為葡萄籽粒、皮和果肉3個(gè)待測(cè)部分,分別測(cè)定3個(gè)部分的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù),3個(gè)部分相加得到總硒量。
全硒的測(cè)定:用天平稱取待測(cè)樣葡萄籽和皮0.10 g,用量筒精確量取10 mL果漿,將待測(cè)樣置于25 mL錐形瓶中,加入HNO3∶HClO4體積比為4∶1的混合酸10 mL,靜置過(guò)夜。通過(guò)砂浴鍋170 ℃加熱并及時(shí)補(bǔ)加混合酸,直至溶液呈清亮無(wú)色且同時(shí)有白色的煙冒出,再繼續(xù)加熱到溶液僅余約2 mL左右時(shí),將其從砂浴鍋上取下使冷卻,然后加入6 mol/L的濃鹽酸10 mL,再將其放回砂浴鍋加熱至溶液呈清亮無(wú)色且同時(shí)有白色的煙冒出時(shí)取下、冷卻后通過(guò)定量濾紙過(guò)濾轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中待測(cè)。測(cè)定用AFS-810原子熒光光譜儀測(cè)定硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
植物無(wú)機(jī)硒的測(cè)定:準(zhǔn)確稱取0.10 g 樣品于有塞刻度試管中,加體積分?jǐn)?shù)50%鹽酸溶液10 mL,超聲波混勻30 min 后,沸水浴加熱30 min,冷卻后用脫脂棉過(guò)濾。樣品消解及測(cè)定同上。植物全硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)減去無(wú)機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
采用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和制圖。采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。采用單因素方差分析比較不同處理間 差異。
如表1所示,在果實(shí)膨大初期、中期和末期葉面噴施不同濃度的硒肥均能提高‘赤霞珠’果實(shí)的產(chǎn)量,且隨著硒肥濃度的增加,葡萄產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)。在‘赤霞珠’的膨大初期增產(chǎn)效果最佳,當(dāng)質(zhì)量濃度為S100、S150、S200、S300時(shí)‘赤霞珠’的產(chǎn)量分別較對(duì)照處理顯著提高5.99%、8.11%、10.81%和9.4%。
隨著葡萄生長(zhǎng)期的進(jìn)行,葡萄產(chǎn)量的提高幅度依次降低,‘赤霞珠’產(chǎn)量的增加幅度大小為初期>中期>末期,且各個(gè)時(shí)期在噴硒質(zhì)量濃度為S200時(shí),葡萄的產(chǎn)量達(dá)到最大值。此時(shí)產(chǎn)量分別比對(duì)照顯著提高10.81%、9.45%和8.32%。由此得出果實(shí)膨大初期,葉面噴硒質(zhì)量濃度為S200是‘赤霞珠’達(dá)到增產(chǎn)效果最佳的時(shí)期和濃度。
表1 葉面噴施硒肥對(duì)‘赤霞珠’產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of foliar application of selenium on ‘Cabernet Sauvignon’ yield
注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。
Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same below.
如表2所示,當(dāng)噴施硒肥質(zhì)量濃度為S200時(shí):在膨大初期,‘赤霞珠’的果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照(S0)提高27.51%、16.95%、13.92%、14.77%和45.1%,可滴定酸比對(duì)照(S0)降低9.72%;在膨大中期,‘赤霞珠’的果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照(S0)提高22.12%、17.24%、15.31%、 12.18%和 42.04%;在膨大末期,‘赤霞珠’的果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照(S0)提高21.15%、14.10%、 13.71%、 19.96%和16.94%??傻味ㄋ嵩谂虼蟪跗诤椭衅?,當(dāng)噴硒濃度為S100和S150時(shí)降低不顯著,當(dāng)噴硒濃度為S200和S300時(shí)顯著降低,膨大末期噴施時(shí)降低不顯著。
膨大初期,噴施硒肥質(zhì)量濃度為S200時(shí)‘赤霞珠’的果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物質(zhì)量濃度和單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到最大值,且此時(shí)的可滴定酸質(zhì)量濃度顯著低于對(duì)照。綜上可以得出,在膨大初期,葉面噴硒肥質(zhì)量濃度為S200時(shí)葡萄果實(shí)品質(zhì)改善效果達(dá)到最佳。
表2 施用硒肥對(duì)赤霞珠果實(shí)品質(zhì)的影響Table 2 Effect of application of selenium fertilizer on quality of Cabernet Sauvignon fruit
如表3所示,在果實(shí)膨大的各個(gè)時(shí)期,與對(duì)照相比,葉面噴施不同濃度的硒肥均能顯著提高‘赤霞珠’葡萄籽、葡萄皮和葡萄果漿的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù),且與濃度成正比。在膨大初期,葉面噴硒濃度為S200與對(duì)照(S0)相比時(shí),‘赤霞珠’的葡萄籽、葡萄皮和葡萄果漿的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別顯著增加 30.47 μg/kg、81.17 μg/kg和21.16 μg/kg。
噴硒質(zhì)量濃度相同時(shí),在初期,‘赤霞珠’不同部位的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為皮>籽粒>果漿;在中期和末期,則為皮>果漿>籽粒。同一噴硒質(zhì)量濃度處理時(shí),葡萄籽的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次下降,分別為初期>中期>末期。質(zhì)量濃度為S200時(shí),在膨大初期和中期葡萄皮和葡萄果漿無(wú)顯著性變化但都顯著高于果實(shí)膨大末期。質(zhì)量濃度為S300時(shí),‘赤霞珠’葡萄籽、葡萄皮和葡萄果漿的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)在膨大初期達(dá)到了最值,均高于膨大中期和膨大末期,但此時(shí)會(huì)對(duì)葉面造成毒害,S300不宜采用。綜上可以得出果實(shí)膨大初期,硒質(zhì)量濃度為S200時(shí)富硒效果最佳。
如圖1所示,在果實(shí)膨大初期、中期和末期葉面噴施不同質(zhì)量濃度的硒肥均能顯著提高葡萄的總硒質(zhì)量分?jǐn)?shù),且與硒質(zhì)量濃度呈正比。當(dāng)葉面噴施硒肥質(zhì)量濃度為S100、S150、S200和S300時(shí),此時(shí)‘赤霞珠’的總硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為初期>中期>末期,由此可見(jiàn),膨大初期的富硒效果高于其他2個(gè)時(shí)期。在膨大初期,葉面噴硒質(zhì)量濃度為S100、S150、S200和S300時(shí),‘赤霞珠’的總硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對(duì)照(S0)顯著提高47.94 μg/kg、88.05 μg/kg、132.22 μg/kg和155.34 μg/kg。綜上,可以得出膨大初期為葉面噴施硒肥的最適宜時(shí)期。
表3 赤霞珠果實(shí)不同部位的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Selenium mass fraction in different parts of Cabernet Sauvignon fruit
不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05) Different lowercase letters indicate significant differences between treatments at 0.05 level;下同 The same below
圖1 赤霞珠果實(shí)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)
Fig.1 Cabernet Sauvignon fruit selenium quality score
如圖2所示,與對(duì)照(T0)相比,在果實(shí)膨大期葉面噴施不同次數(shù)的硒肥(T1、T2和T3)均能顯著提高單位質(zhì)量新鮮葡萄的產(chǎn)量,且隨著噴施次數(shù)的增加,‘赤霞珠’葡萄果實(shí)的產(chǎn)量也隨著增加。當(dāng)葉面噴施硒肥次數(shù)為T1、T2和T3時(shí),此時(shí)的果實(shí)產(chǎn)量分別比對(duì)照(T0)提高6.1%、 10.82%和9.41%。T2時(shí),此時(shí)‘赤霞珠’葡萄果實(shí)的產(chǎn)量達(dá)到最大值。綜上可以得出,當(dāng)葉面噴硒次數(shù)為T2時(shí),‘赤霞珠’葡萄果實(shí)的增產(chǎn)效果 最佳。
圖2 赤霞珠果實(shí)產(chǎn)量Fig.2 Cabernet Sauvignon fruit yield
如表4所示,T1時(shí),果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照提高16.35%、12.29%、10.89%、8.05%和 18.78%,且可滴定酸下降6.94%。T2時(shí),果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照提高21.15%、16.48%、 14.93%、13.06%和39.39%,且可滴定酸下降 12.5%。T3時(shí),果實(shí)單粒質(zhì)量、橫徑、縱徑、可溶性固形物和單寧質(zhì)量濃度分別比對(duì)照提高 18.2%、14.19%、12.77%、8.57%和25.71%,且可滴定酸下降8.3%。通過(guò)以上可以得出,當(dāng)葉面噴施硒肥次數(shù)為T1、T2和T3時(shí),均能夠改善葡萄果實(shí)品質(zhì),且當(dāng)葉面噴施硒肥次數(shù)為T2時(shí),最有利于葡萄果實(shí)品質(zhì)的改善。
表4 硒肥施用次數(shù)對(duì)赤霞珠果實(shí)品質(zhì)的影響Table 4 Effect of application of selenium fertilizer on quality of Cabernet Sauvignon fruit
如表5和表6所示,在果實(shí)膨大期,隨著葉面噴施硒肥次數(shù)的增加,‘赤霞珠’果實(shí)不同部位的全硒和有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨著增加。與對(duì)照相比,葉面噴施不同次數(shù)的硒肥均能顯著提高‘赤霞珠’不同部位的全硒和有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù),且硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與噴硒次數(shù)成正比。硒肥施用次數(shù)為T3時(shí),葡萄籽、葡萄皮和葡萄果肉的全硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到了極大值,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為90.23 μg/kg、120.79 μg/kg、26.63 μg/kg和 70.45 μg/kg、71.56 μg/kg、20.16 μg/kg。
當(dāng)葉面噴施硒肥次數(shù)分別為T1、T2和T3時(shí),‘赤霞珠’的葡萄籽、葡萄皮和葡萄果漿的總硒和有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小均為皮>籽粒>果漿。
表5 赤霞珠果實(shí)不同部位的硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Selenium mass fraction in different parts of Cabernet Sauvignon fruit
表6 赤霞珠果實(shí)不同部位的有機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 6 Organic selenium content in different parts of Cabernet Sauvignon fruit
如表7所示,當(dāng)噴施硒肥次數(shù)分別為T1、T2和T3時(shí),均能顯著提高果實(shí)的總硒、有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù),硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與噴硒次數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)。T1時(shí),果實(shí)的總硒、有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對(duì)照提高88.06 μg/kg、69.29 μg/kg和18.77 μg/kg。T2時(shí),果實(shí)的總硒、有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對(duì)照提高158.51 μg/kg、 114.39 μg/kg和44.12 μg/kg。T3時(shí),果實(shí)的總硒、有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對(duì)照提高了234.15 μg/kg、159.1 μg/kg和75.08 μg/kg。當(dāng)葉面噴施硒肥次數(shù)為T1、T2和T3時(shí),有機(jī)硒占比依次下降,分別為78.87%、 72.41%和 68.24%。
表7 赤霞珠果實(shí)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 7 Cabernet fruit selenium quality score
本試驗(yàn)表現(xiàn),在‘赤霞珠’膨大期葉面噴施硒肥,均能改善葡萄果實(shí)品質(zhì)及增加產(chǎn)量,此結(jié)論與寧嬋娟等[21]研究結(jié)果相一致。田間試驗(yàn)觀察得出噴硒質(zhì)量濃度為S300時(shí),葡萄的葉面會(huì)有毒害現(xiàn)象,出現(xiàn)了黃色的灼燒斑點(diǎn)。這是由于噴施硒量過(guò)高導(dǎo)致的,質(zhì)量濃度過(guò)高不利于葡萄的生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的改善[22],因此S300不利于在生產(chǎn)中進(jìn)行推廣。噴施適宜的硒肥有利于葡萄的果實(shí)品質(zhì)的改善,但當(dāng)噴施濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致作物中毒,不利于作物的生長(zhǎng)。因此在實(shí)際的生產(chǎn)中,對(duì)不同類型的作物要選擇適宜的硒肥噴施量,這樣可以避免用量過(guò)多對(duì)作物造成傷害,同時(shí)也可以節(jié)約成本。
在對(duì)葡萄進(jìn)行葉面噴施硒肥時(shí),要滿足營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)作物的Bertrand規(guī)律,就是低濃度對(duì)作物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用,而高濃度對(duì)作物的生長(zhǎng)起到抑制作用[23]。本試驗(yàn)得出噴施硒肥質(zhì)量濃度為S200和噴施硒肥次數(shù)為T2時(shí),葡萄果實(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值。在葉面噴施硒肥質(zhì)量濃度從S100到S200和噴施次數(shù)從T1到T2時(shí),果實(shí)產(chǎn)量顯著增加,但在S200到S300和噴施次數(shù)從T2到T3時(shí),果實(shí)產(chǎn)量增加不明顯。此研究結(jié)果與他人對(duì)糜子、小麥的研究結(jié)果相一致[24-25]。對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行葉面噴硒后能提高農(nóng)作物的含硒量,其含量與噴硒量、生長(zhǎng)期還有噴硒次數(shù)等有關(guān)[26]。葉面噴施的效果比基施更加明顯且投入更少更方便[27]。在膨大初期、中期和末期,噴施硒肥均能顯著提高‘赤霞珠’葡萄籽、皮、果肉以及總硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù),且與噴硒濃度成正比,這與王鵬等[28]的研究結(jié)果一致。隨著葡萄生育期的推進(jìn),同一噴硒質(zhì)量濃度下葡萄籽粒硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)是下降的,這主要是因?yàn)殡S著葡萄生育期的推進(jìn),葡萄的籽粒逐漸生長(zhǎng)發(fā)育完善,對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求降低導(dǎo)致的。研究得出,不同生長(zhǎng)時(shí)期富硒效果為膨大初期>中期>末期,這可能是由于葡萄在生長(zhǎng)初期生長(zhǎng),對(duì)硒肥的吸收能力強(qiáng),而隨著葡萄生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的進(jìn)行,葡萄果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育逐漸完善,對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求逐漸降低,對(duì)硒肥的吸收能力也逐漸下降所導(dǎo)致的,該研究結(jié)論與與劉秀桃等[29]研究結(jié)果一致。隨著葉面噴施硒肥濃度的增加,葡萄果實(shí)含量與總硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)的增加,此結(jié)論與高德凱等[30]對(duì)外源硒與冬瓜富集的研究結(jié)論相同。葉面硒肥價(jià)格高,從經(jīng)濟(jì)角度考慮S200為最適噴硒質(zhì)量濃度。
噴施適量的硒肥能夠改善葡萄果實(shí)品質(zhì)、提高產(chǎn)量和果實(shí)硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)。綜合葉面噴硒對(duì)釀酒葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)和硒富集量來(lái)考慮,得出果實(shí)膨大初期(6月23日)為最適噴施時(shí)期,200 mg/L為最適噴施質(zhì)量濃度,2次(初期和中期)為最適噴施次數(shù)。