葡萄均衡營養(yǎng)肥對鮮食葡萄品質(zhì)的影響

于海森，石 琳，柯 忻，董繼先，王 宇，劉玉萍，郭志剛，高鵬釗，李冬蓮

(1.中國長城葡萄酒有限公司/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部釀酒葡萄加工重點實驗室 河北張家口 075400；2.懷來縣葡萄酒局 河北張家口 075400； 3.北京水木沃土生物科技有限公司 北京 100000；4.浙江清華長三角研究院 浙江嘉興 314006)

葡萄被譽為“世界水果明珠”，是世界上栽培最普遍的水果之一。我國是盛產(chǎn)葡萄和出口葡萄的大國，種植面積和產(chǎn)量均居世界前列。葡萄在我國果樹種植中具有不可替代的地位，與香蕉、柑橘、蘋果、梨、桃并稱為六大水果[1]。據(jù)原國家農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，截止至2015年底，中國葡萄栽培面積達799 000 hm2，產(chǎn)量13 669 kt。我國所栽培的葡萄主要以鮮食葡萄為主，鮮食葡萄占我國葡萄總產(chǎn)量的80%以上，是世界上最大的鮮食葡萄生產(chǎn)國[2]。

懷來縣隸屬河北省，東鄰北京，獨特的區(qū)域性小氣候和多樣性的地形地貌以及多類型的沙質(zhì)土壤十分適宜葡萄的生長。懷來縣有上千年的葡萄種植歷史，所產(chǎn)“白牛奶”、“龍眼”葡萄聞名遐邇，暖泉的“龍眼”葡萄為歷代宮廷貢品和國宴佳品。目前，全縣葡萄種植面積達25.1萬畝(1畝=667 m2，下同)，除鮮食葡萄之外，還擁有長城桑干、中法、容辰、紫晶、貴族等37家葡萄酒加工企業(yè)，葡萄酒年產(chǎn)銷量達70 kt，葡萄產(chǎn)業(yè)已成為懷來縣的支柱產(chǎn)業(yè)。

近年來，隨著部分葡萄園的老化，生產(chǎn)者為了提高單產(chǎn)，比較注重施肥，但重化肥輕有機肥、重氮輕磷少鉀現(xiàn)象普遍，因不注重均衡施肥而導致葡萄產(chǎn)量下降、品質(zhì)變差；此外，連年促產(chǎn)種植、過量使用化肥和農(nóng)藥，造成土壤環(huán)境不斷惡化。經(jīng)對全縣56個不同地點的土樣進行檢測，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最低僅為0.25%，大部分地塊在1.00%以下，說明土壤有機質(zhì)嚴重不足；pH最低為8.10，個別地塊達到了9.15，說明土壤堿化和鹽漬化現(xiàn)象嚴重，這將影響肥料的吸收利用[3]，從而影響葡萄的品質(zhì)和產(chǎn)量。

為了減少施肥量(減氮減磷)，做到科學精準施肥、改良土壤酸堿度、改善土壤理化性質(zhì)、提高葡萄根系對養(yǎng)分的吸收利用率、提升葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量，對鮮食葡萄進行了肥料對比試驗，以期篩選出適合懷來縣葡萄栽培的肥料配方。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗1在懷來?？粕鷳B(tài)農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社的大棚內(nèi)進行，供試品種為“金手指”，樹齡2年，試驗田和對照田面積各為0.5畝；試驗2在長城桑干葡萄酒莊的露天種植園進行，供試品種為“龍眼”，樹齡30年，試驗田和對照田面積各為8.0畝。

供試的葡萄均衡營養(yǎng)肥由浙江清華長三角研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所設(shè)計研制，由北京水木沃土生物科技有限公司配制并提供。供試的尿素和磷酸二銨均為市面上銷售的肥料。

1.2 試驗設(shè)計

葡萄均衡營養(yǎng)肥是根據(jù)葡萄一年生長發(fā)育對氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵等營養(yǎng)元素的需求量以及不同土壤理化性質(zhì)、氣候環(huán)境等參數(shù)而綜合設(shè)計的葡萄專用配方肥(N-P2O5-K2O=8.8-2.9-18.9)，其具有用量少、養(yǎng)分吸收率高、營養(yǎng)均衡全面的特點，能很好地維持葡萄營養(yǎng)生長與生殖生長的平衡。試驗設(shè)定葡萄均衡營養(yǎng)肥的施用量為600.0 kg/hm2，其N、P2O5、K2O施用總量為183.6 kg/hm2，試驗1和試驗2的葡萄均衡營養(yǎng)肥處理均以此量施用。試驗1的對照區(qū)(CK1)施用腐熟雞牛糞30 t/hm2、尿素450.0 kg/hm2、磷酸二銨900.0 kg/hm2，因雞牛糞中w(N)、w(P2O5)和w(K2O)分別約為1.0%、0.8%和0.5%，假定其中的30%可以釋放出來，則CK1所施用的N、P2O5、K2O總量約為1 140.0 kg/hm2。試驗2的對照區(qū)(CK2)施用牛羊糞發(fā)酵物75 t/hm2，因牛羊糞中w(N)、w(P2O5)和w(K2O)分別約為0.6%、0.4%和0.3%，假設(shè)其釋放率約為30%，則CK2所施用的N、P2O5、K2O總量約為292.5 kg/hm2。

葡萄均衡營養(yǎng)肥在葡萄萌芽期施用，施用量300.0 kg/hm2，其施用方式為在距離葡萄樹0.5～1.0 m處拉深約為20 cm的淺溝，將葡萄均衡營養(yǎng)肥均勻地撒施在溝內(nèi)并覆土掩蓋，之后澆水；在果實快速肥大期追施葡萄均衡營養(yǎng)肥300.0 kg/hm2，施用方式相同。對照區(qū)按照葡萄園以往常規(guī)施肥方法進行施肥。葡萄蔓的修剪是在果穗上端留10～12片葉摘心，之后不留側(cè)枝，其余栽培管理措施與常規(guī)管理相同。

1.3 樣品采集和預處理

1.3.1 土壤樣品采集

施肥前和采收葡萄之后(10月上旬)分別取試驗地塊深30～50 cm處的土樣進行土壤養(yǎng)分檢測分析，每個處理取3份土樣，為施肥效果提供科學依據(jù)。取樣時應(yīng)避開施肥溝和根系，以免對檢測分析結(jié)果產(chǎn)生影響。土樣取回后自然風干，挑出根系、石子等雜物，然后磨碎樣品過篩，標記后分開存放。

土壤養(yǎng)分采用JN-QYF型全項目土壤肥料養(yǎng)分檢測儀測定，各項指標測定方法均采用該儀器配套的快速檢測方法包。

1.3.2 果實樣品采集

用于品質(zhì)測定分析的葡萄果實樣品在9月上旬采摘，在試驗區(qū)域內(nèi)隨機選擇10棵葡萄樹，每棵葡萄樹取1個果穗，裝袋標記后帶回實驗室測定基本品質(zhì)指標。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生長期考察植株性狀

施肥后1個月，在各處理區(qū)、對照區(qū)隨機選3個點，每個點選定1株大小相近的植株，考測葉色、葉大小、葉厚、果穗數(shù)、果穗長、小果數(shù)等。

1.4.2 成熟期考察果實性狀

在各處理區(qū)、對照區(qū)隨機選3個點，每個點剪摘1個果穗，考測果穗長和寬、果穗質(zhì)量、松緊度、果粒直徑和橫徑、單果質(zhì)量、無效果(青小果)、病果粒、含糖量、畝產(chǎn)，檢測果汁糖度、酸度等。

1.4.3 果實品質(zhì)指標

在成熟期采果，采摘的果實去雜、清洗，選取成熟度一致、大小均一、外表無差別的果實置于冰箱中在4 ℃下保存，用于后續(xù)試驗。VC含量測定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，有機酸含量測定采用酸堿中和滴定法，氨基酸含量測定采用茚三酮法，黃酮含量測定采用三氯化鋁法，可溶性總糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性固形物含量采用LB32T型手持糖度計測定，總酚含量測定采用Folin-酚法，兒茶素含量測定采用液相色譜法，具體試驗方法參考《植物生理學實驗指導》[4]和《植物生理生化分析方法》[5]。

1.5 數(shù)據(jù)分析處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄均衡營養(yǎng)肥對葡萄果實發(fā)育的影響

經(jīng)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)：施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的不同品種的葡萄樹葉色濃綠，葉片肥厚，葉面油膩有韌度，葡萄藤蔓較粗壯，果穗大小適中，果粒飽滿，果穗緊湊，果粉較厚，果粒大小均一；對照施肥處理的葡萄樹葉片稍薄，葉質(zhì)較脆，果穗和果粒稍小，果穗較松，果粉較薄，果粒大小不均勻。

如表1所示，施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的“金手指”葡萄的果穗緊實，轉(zhuǎn)色均勻，小果少，不掉果，果肉膠質(zhì)感強，有香氣，可溶性固形物含量較高，果穗和果粒較大，果粒質(zhì)量顯著重于CK1處理。經(jīng)測定，試驗1的實際產(chǎn)量為700 kg/畝，較CK1處理的600 kg/畝增產(chǎn)16.7%。

表1 葡萄均衡營養(yǎng)肥對“金手指”葡萄果實發(fā)育的影響

如表2所示，施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的“龍眼”葡萄的果穗緊實，轉(zhuǎn)色均勻，小果少，果肉膠質(zhì)感強，特色香味較濃，其果粒大小和可溶性固形物含量與CK2處理相比沒有顯著性差異，但是其果穗較大。經(jīng)測定，試驗2的實際產(chǎn)量為1 157 kg/畝，與CK2處理的1 034 kg/畝相比增產(chǎn)11.9%。

2.2 葡萄均衡營養(yǎng)肥對鮮食葡萄品質(zhì)的影響

從表3可以看出：施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的“金手指”葡萄果實中的可溶性固形物、可溶性總糖和有機酸含量均顯著高于CK1處理；施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的葡萄果實中的干物質(zhì)和VC含量雖然高于CK1處理，但沒有達到顯著性差異；二種施肥處理的葡萄果實中的黃酮和氨基酸含量沒有顯著性差異。

表2 葡萄均衡營養(yǎng)肥對“龍眼”葡萄果實發(fā)育的影響

表3 不同施肥處理對“金手指”葡萄果實品質(zhì)指標的影響

如表4所示：“金手指”葡萄果實中的總兒茶素質(zhì)量濃度相對較高，表明該品種的澀感較強；從2個施肥處理來看，葡萄果實中的總兒茶素質(zhì)量濃度相差不大，但是CK1處理的葡萄果實中的表沒食子兒茶素(EGC)的質(zhì)量濃度較高，由于EGC的閾值較小，所以CK1處理的葡萄果實澀感較強；雖然CK1處理的葡萄果實中沒有檢測到兒茶素(C)，但因C的閾值較高，所以對苦澀感的影響較小；2個施肥處理的葡萄果實中，其余種類的兒茶素質(zhì)量濃度沒有顯著差異；由于施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的葡萄果實中可溶性固形物、可溶性總糖和有機酸含量均顯著高于CK1處理，所以其葡萄果實的口感較CK1處理有較大改善。

表4 不同施肥處理對“金手指”葡萄果實兒茶素質(zhì)量濃度的影響 μg/mL

從表5可以看出：施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的“龍眼”葡萄果實中的有機酸、黃酮和氨基酸含量顯著高于CK2處理；2個施肥處理的葡萄果實中可溶性固形物、VC和可溶性總糖含量差異不顯著。

表5 不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實品質(zhì)指標的影響

不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實兒茶素質(zhì)量濃度的影響如表6所示。檢測結(jié)果表明：“龍眼”葡萄果實中的總兒茶素質(zhì)量濃度較低，2個施肥處理的總兒茶素質(zhì)量濃度無顯著差異；除CK2處理的葡萄果實中C質(zhì)量濃度略高于葡萄均衡營養(yǎng)肥處理之外，其余兒茶素的質(zhì)量濃度無顯著差異。

表6 不同施肥處理對“龍眼”葡萄果實兒茶素質(zhì)量濃度的影響 μg/mL

2.3 葡萄均衡營養(yǎng)肥對土壤養(yǎng)分的影響

如表7所示：在?？粕鷳B(tài)農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社大棚施肥以后，CK1和試驗1處理的土壤pH均有下降趨勢，可溶性鹽濃度(EC值)顯著升高，表明有剩余的營養(yǎng)物質(zhì)在土壤中積累；施肥前后試驗處理的土壤中N含量、K2O含量和有效Mg2+含量沒有顯著性差異，P2O5含量有所下降，有效Ca2+含量和有機質(zhì)含量顯著下降，S6+含量顯著增加；CK1處理的N、P2O5、K2O使用量雖然很大，但并沒有在土壤中顯示出積累，表明過多的營養(yǎng)物質(zhì)可能隨澆水而發(fā)生流失；所施用的葡萄均衡營養(yǎng)肥雖然其中的N、P2O5、K2O含量較低，但是基本可以滿足“金手指”葡萄生長發(fā)育的需求，只需適量提高磷和鈣的比例，其效果將會更好，試驗結(jié)果為葡萄均衡營養(yǎng)肥的配方調(diào)整提供了理論參數(shù)。

表7 海科生態(tài)農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社大棚施肥前后土壤養(yǎng)分分析結(jié)果

如表8所示：長城桑干葡萄酒莊的露天種植園施用葡萄均衡營養(yǎng)肥前后土壤的pH沒有改變，EC值有所下降，表明所施營養(yǎng)物質(zhì)被充分利用；施用葡萄均衡營養(yǎng)肥前后土壤中的N含量沒有變化，P2O5含量有所下降，K2O含量沒有顯著性差異，有效Ca2+含量、有效Mg2+含量和有機質(zhì)含量顯著下降，S6+含量顯著增加。試驗結(jié)果與在?？粕鷳B(tài)農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社大棚的試驗結(jié)果基本一致，表明葡萄均衡營養(yǎng)肥應(yīng)該適當提高磷和鈣的比例。

表8 長城桑干葡萄酒莊的露天種植園施肥前后土壤養(yǎng)分分析結(jié)果

3 討論與分析

果實品質(zhì)是影響葡萄種植經(jīng)濟效益的重要因素，是葡萄學科永恒的研究課題。優(yōu)質(zhì)高效的栽培技術(shù)可以改善樹體生長，提高果實品質(zhì)；合理施肥是葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的營養(yǎng)保證，科學合理的施肥不僅能夠改善葡萄的品質(zhì)、提高產(chǎn)量，而且能提高果園的土壤肥力和經(jīng)濟效益[6-7]。大量研究表明，科學施肥是葡萄樹體正常生長及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果實的基礎(chǔ)，但是葡萄生長所需要的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等營養(yǎng)元素并不是獨立發(fā)揮作用，而是通過各種元素的科學組合，綜合調(diào)控葡萄的光合作用、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與代謝，最終體現(xiàn)在果穗和果粒大小、果皮著色、各種營養(yǎng)成分含量、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面。

目前，我國葡萄栽培過程中的施肥存在很多問題，主要是重氮磷輕鉀或只施用有機肥，沒有根據(jù)葡萄對各種營養(yǎng)成分的需求進行科學精準施肥，因此，盡管施肥量很大、施肥種類多，但并沒有實現(xiàn)既提高葡萄產(chǎn)量又改善葡萄品質(zhì)的目的。在上述試驗中，葡萄均衡營養(yǎng)肥的N、P2O5、K2O施用總量為183.6 kg/hm2，CK1和CK2的N、P2O5、K2O施用總量分別約為1 140.0 kg/hm2和292.5 kg/hm2。從試驗結(jié)果可知，CK1的N和P2O5施用量大幅超過葡萄樹的需求，而K2O的施用量卻嚴重不足，CK2雖然施用了大量的有機肥，但是其K2O施用量同樣不足，因此造成了N和P2O5過量而K2O不足的不均衡。鉀離子是多種酶類，特別是糖代謝途徑中酶類的活化劑，鉀肥可提高蔗糖合成酶(SS)與蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性，促進糖分積累，提高葡萄果實的糖含量和產(chǎn)量[8]；在坐果期和著色初期若鉀肥充足，還能提高葡萄果實的硬度和花青素含量[9]，而鉀肥不足會影響葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。葡萄均衡營養(yǎng)肥含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、氯、鐵等多種元素，從土壤分析結(jié)果來看，雖然磷和鈣的用量稍顯不足，但是可以從土壤中所貯存的磷和鈣得到補充。從節(jié)肥情況來看，葡萄均衡營養(yǎng)肥與CK1相比，氮、磷、鉀節(jié)約了83.9%，與CK2相比節(jié)約了37.2%，節(jié)肥效果非常明顯。從葡萄品質(zhì)來看，可溶性總糖是構(gòu)成葡萄風味的主要成分[10]，有機酸也是影響果實風味品質(zhì)的重要因素之一，優(yōu)質(zhì)鮮食葡萄的濃郁風味主要由高糖、中酸構(gòu)成[11]，而果實中的維生素、氨基酸和黃酮類化合物的含量是體現(xiàn)果實營養(yǎng)價值的主要組成成分。葡萄均衡營養(yǎng)肥對于不同品種的葡萄均能不同程度地提高其可溶性固形物、可溶性總糖、有機酸、黃酮或氨基酸的含量，因此對改善葡萄的品質(zhì)和風味起到了明顯的作用。兒茶素是重要的多酚類物質(zhì)[12-13]，其對葡萄果實的色澤、收斂性、口感、風味以及抗氧化能力影響較大。從分析結(jié)果得知，“金手指”葡萄果實含有的兒茶素比“龍眼”葡萄果實多，因此其口感澀味更濃，而“龍眼”葡萄果實的酸味更濃。根據(jù)試驗檢測結(jié)果，施用葡萄均衡營養(yǎng)肥雖然對葡萄果實的兒茶素含量沒有顯著影響，但現(xiàn)場品嘗的口感卻更加香甜，這可能與可溶性糖以及其他未檢測的萜烯類化合物的含量有關(guān)。

“民以食為天”、“病從口入”等金句是祖先留給我們的寶貴經(jīng)驗，只有食用健康的食品才能夠?qū)崿F(xiàn)人體健康。以上的研究結(jié)果表明，與目前的常規(guī)施肥相比，施用葡萄均衡營養(yǎng)肥可以大幅減少氮、磷、鉀的施用量，不僅可以節(jié)約肥料成本和人工成本，而且可以生產(chǎn)出高產(chǎn)、高品質(zhì)的葡萄產(chǎn)品。

4 結(jié)語

通過試驗可得出如下結(jié)論：①施用葡萄均衡營養(yǎng)肥可以大幅減少氮、磷、鉀的施用量，與對照的施肥方案相比，其N、P2O5、K2O施用總量可減少37.2%～83.9%，且葡萄樹長勢旺盛、葉片肥厚、葉色濃綠、無缺肥現(xiàn)象；②施用葡萄均衡營養(yǎng)肥可不同程度地提高葡萄的單果質(zhì)量、果穗質(zhì)量及產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在11.9%～16.7%；③施用葡萄均衡營養(yǎng)肥的葡萄果穗緊實，轉(zhuǎn)色均勻，小果少，果肉膠質(zhì)感強，有香味，口感好；④施用葡萄均衡營養(yǎng)肥可以改善葡萄品質(zhì)，不同程度地提高果實中的可溶性固形物、可溶性總糖、有機酸、黃酮或氨基酸的含量。