李淑紅,王 磊,史文婷,王振平 ,王世平
(1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,銀川 750021;2.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上?!?00240)
葡萄是中國(guó)重要果樹(shù),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易中占有重要地位。礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)中具有重要的作用[1],目前在葡萄栽培生產(chǎn)中注重氮、磷、鉀肥施用,輕視鈣、鎂及其他微量元素的配合使用,造成樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)不平衡,對(duì)葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大;且水資源緊缺、消耗量大等問(wèn)題,已經(jīng)嚴(yán)重制約中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。不能準(zhǔn)確掌握各生育期施肥量和灌水量,大水大肥管理不僅造成肥料浪費(fèi),而且?guī)?lái)環(huán)境污染問(wèn)題,因此合理高效的水肥資源利用迫在眉睫[2]。隨著中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,生產(chǎn)中對(duì)精準(zhǔn)灌溉施肥技術(shù)要求越來(lái)越高,加強(qiáng)對(duì)精準(zhǔn)灌溉施肥的研究也就顯得更加重要。在葡萄的栽培過(guò)程中,合理施肥不僅能夠防止樹(shù)體徒長(zhǎng)和肥料的浪費(fèi)[3-5],而且還能提高果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量[6-8]。近年來(lái),葡萄水肥耦合方面研究主要集中在氮、磷、鉀肥以及灌水量和施肥量的單一因素研究上,對(duì)一些新型的水溶性肥料研究較少,針對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的研究大多集中在生菜和小白菜[9]、黃瓜[10-12]、番茄[13-14]、煙草[15]、玉米[16]等上,在葡萄的研究上較少。本研究以6 a生 ‘巨峰’葡萄為研究對(duì)象,設(shè)置5個(gè)不同濃度梯度的營(yíng)養(yǎng)液在葡萄的生育期持續(xù)澆灌,研究不同處理?xiàng)l件下對(duì)葡萄的生長(zhǎng)情況及果實(shí)品質(zhì)的影響,以便找出最佳養(yǎng)分供應(yīng),為鮮食葡萄高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。
以6 a生‘巨峰’(Kyoho)葡萄為試材,植株于2016-04-01移栽于上海交通大學(xué)閔行校區(qū)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院玻璃溫室內(nèi)。統(tǒng)一采用控根器(直徑80 cm、高度50 cm)栽培,控根器底部鋪有塑料膜,防止控根器下方的雜草生出,栽培基質(zhì)按體積比為土壤∶有機(jī)肥∶珍珠巖 = 6∶2∶1。栽培行距為0.5 m×3 m,每處理栽植4株樹(shù),株距間鋪設(shè)管道供水肥,每個(gè)栽植控根器內(nèi)設(shè)4根滴灌,從而滿足植物根系的均勻灌溉,同時(shí)管道末端設(shè)置5個(gè)500 L的塑料桶,分別配置不同濃度的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液,并在外桶外設(shè)置1個(gè)泵,使用自動(dòng)定時(shí)滴灌系統(tǒng)循環(huán)澆灌營(yíng)養(yǎng)液。定植后,需澆2次透水,之后通過(guò)電磁閥自動(dòng)控制進(jìn)行澆灌。營(yíng)養(yǎng)液灌溉次數(shù)根據(jù)植株生長(zhǎng)發(fā)育階段和室內(nèi)溫度的變化決定。在新梢生長(zhǎng)期至轉(zhuǎn)色期階段,植物需水較多且在轉(zhuǎn)色期前室內(nèi)溫度較高,水分蒸發(fā)較快,每周滴灌4次,每次15 min;進(jìn)入葡萄轉(zhuǎn)色期后,隨著果實(shí)的發(fā)育,改為每天4次,每次8 min;進(jìn)入采收后,灌溉次數(shù)恢復(fù)到新梢生長(zhǎng)期的灌溉量。
試驗(yàn)用格林凱爾公司的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配方配制5個(gè)以氮為基準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)液濃度梯度(表1),在不同生育期(萌芽期-轉(zhuǎn)色期、轉(zhuǎn)色期-成熟期、成熟期-萌芽期)選用不同濃度霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液灌溉,施肥標(biāo)準(zhǔn)即5個(gè)處理:處理1(N: 180-60-180 mg/L),處理2(N: 120-40-120 mg/L),處理3(N: 60-30-60 mg/L),處理4(N: 30-10-30 mg/L),處理5(N: 15-5-15 mg/L),每處理設(shè)4個(gè)重復(fù),每株留梢6條,留果量為每梢1穗果,‘Y’字架形,采用自動(dòng)控制計(jì)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液的澆灌,在轉(zhuǎn)色前每天4次,每次15 min;轉(zhuǎn)色后每天4次,每次8 min,每分鐘約0.6 L。
表1 營(yíng)養(yǎng)液的各元素營(yíng)養(yǎng)濃度組成成分Table 1 Composition of nutrient solution
新梢長(zhǎng)度及新梢粗度:在萌芽后20 d(4月12日)開(kāi)始,每7 d或8 d用卷尺測(cè)定新梢長(zhǎng)度;每月用游標(biāo)卡尺測(cè)定1次新梢粗度。
葉綠素相對(duì)含量的測(cè)定:在萌芽后57 d(膨大期)、萌芽后84 d(硬核期)、萌芽后114 d(轉(zhuǎn)色期)、萌芽后145 d(成熟期)進(jìn)行測(cè)定,每個(gè)處理選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的新梢12個(gè),采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)量每個(gè)新梢上面全部葉片的葉綠素相對(duì)含量SPAD值(葉色值)。
果實(shí)生長(zhǎng)指標(biāo):從花后20 d開(kāi)始,選取大小均一、成熟一致的果粒30粒作標(biāo)記,用游標(biāo)卡尺每周測(cè)定果實(shí)橫徑2次,直至花后105 d成熟采收。
果實(shí)品質(zhì)指標(biāo):從轉(zhuǎn)色期開(kāi)始,每10 d或15 d 采摘大小均一、成熟一致的果粒20粒,放入冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室,將果實(shí)保存在 20 ℃冰箱中,用于測(cè)定果皮花色苷、果實(shí)可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)??扇苄怨绦挝镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)采用手持糖度計(jì)測(cè)定;果實(shí)可滴定酸(以酒石酸計(jì))質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用NaOH滴定法測(cè)定;花色苷提取參照He等[17]方法;用pH示差法[18]測(cè)定花色苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。果實(shí)糖酸比為可溶性固形物和可滴定酸的比值,每個(gè)處理重復(fù)3次,然后取其平均值。
葡萄產(chǎn)量的測(cè)定:成熟期利用計(jì)數(shù)法和稱量法測(cè)定單粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量,計(jì)算產(chǎn)量。產(chǎn)量=單穗質(zhì)量×每株掛果量×每667 m2內(nèi)總株樹(shù)。
數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2003及WPS 10.1進(jìn)行處理,采用SPSSv 20.0軟件進(jìn)行LSD(P<0.05)方差分析。
新梢生長(zhǎng)是衡量樹(shù)體是否正常生長(zhǎng)最直觀的指標(biāo),由圖1可知,5個(gè)不同處理的新梢長(zhǎng)度在整個(gè)生長(zhǎng)季持續(xù)上升,在萌芽后119 d趨于穩(wěn)定。在成熟期時(shí)新梢變化規(guī)律為:處理1>處理4>處理5>處理2>處理3。處理1的新梢長(zhǎng)度顯著高于處理1、處理2和處理3,在成熟期時(shí)達(dá)到149.08 cm。在新梢生長(zhǎng)期到盛花期新梢生長(zhǎng)速度快,此時(shí)屬于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),從盛花期到轉(zhuǎn)色期新梢增長(zhǎng)較快,進(jìn)入果實(shí)轉(zhuǎn)色期后養(yǎng)分主要供給保持果實(shí)的發(fā)育,因此新梢生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢階段,隨著果實(shí)的成熟新梢停止生長(zhǎng)。可見(jiàn),樹(shù)體生長(zhǎng)前期營(yíng)養(yǎng)液濃度越高,能夠顯著促進(jìn)樹(shù)體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),處理1的新梢生長(zhǎng)速度最顯著,處理4的新梢生長(zhǎng)次之。
圖1 不同處理?xiàng)l件下‘巨峰’葡萄新梢長(zhǎng)度Fig.1 Shoot length of‘Kyoho’grapevine under different treatments
由圖2可知,新梢粗度在轉(zhuǎn)色之前變化較快,在6月20日(轉(zhuǎn)色期)后變化緩慢,5個(gè)處理中以處理1的新梢粗度增長(zhǎng)速度最大,由4月20日的8.06 mm上升到8月20日的11.34 mm,在7月20日,處理2、3、4、5粗度有略微下降。綜合圖2的新梢長(zhǎng)度生長(zhǎng)來(lái)看,高濃度營(yíng)養(yǎng)液(處理1)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)最為旺盛。
圖2 不同處理?xiàng)l件下‘巨峰’葡萄新梢粗度Fig.2 Shoot diameter of ‘Kyoho’grapevine under different treatments
由圖3可以看出,隨著葡萄樹(shù)體生長(zhǎng),葉片中葉綠素相對(duì)含量在不斷增多,在萌芽后145 dSPAD值降低,可能是由于成熟期葉片老化,處理中從萌芽后57 d至萌芽后84 d時(shí)間段內(nèi),營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)SPAD值變化較大,而從萌芽后84 d至萌芽后145 d內(nèi),不同處理?xiàng)l件下對(duì)葉片SPAD值影響較小。在萌芽后57 d時(shí),處理1、2、3之間差異顯著,成熟期(萌芽后145 d)時(shí)各個(gè)處理間無(wú)顯著性差異,說(shuō)明不同的處理?xiàng)l件下對(duì)葉片SPAD值影響不大。
不同小寫(xiě)字母表示 LSD檢驗(yàn)差異顯著(P<0.05)
Different lowercase letters indicate significant differences under LSD(P<0.05)
圖3不同處理?xiàng)l件下‘巨峰’葡萄葉片SPAD值
Fig.3SPADvalueof‘Kyoho’grapevineunderdifferenttreatments
葡萄果粒膨大情況如圖4所示,‘巨峰’葡萄果實(shí)橫徑生長(zhǎng)呈雙“S”型曲線,由圖4可以看出,果實(shí)橫徑有2次快速膨大期:膨大期Ⅰ(花后 18~38 d)和快速膨大期Ⅱ(花后 46~67 d),之后趨于穩(wěn)定,但在成熟期(花后101 d)開(kāi)始有略微下降。5種營(yíng)養(yǎng)液濃度處理,在果實(shí)的發(fā)育過(guò)程中,除處理4外,果實(shí)的橫徑一直處于增長(zhǎng)趨勢(shì),基本上處于營(yíng)養(yǎng)液濃度越高,果實(shí)的增長(zhǎng)速度越快。說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液濃度越高能夠顯著促進(jìn)果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育。
圖5所示果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累變化,從花后50 d開(kāi)始,可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速增加,在花后85 d 后增長(zhǎng)速度有所減慢。由表2可以看出,在5個(gè)不同濃度處理中,除處理4,果實(shí)中可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于18.74%,可見(jiàn)霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液對(duì)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯的促進(jìn)作用。處理2可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎始終保持最高水平,在成熟期(花后105 d)各個(gè)處理間的可溶性固形物呈現(xiàn):處理2>處理1、處理3>處理5>處理4,處理2的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,可達(dá)19.83% ,與其他處理間均有顯著性差異,說(shuō)明該處理營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)提高果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)效果最佳。
圖4 不同處理?xiàng)l件下‘巨峰’葡萄果實(shí)橫徑Fig.4 Fruit diameter of ‘Kyoho’ grapevine under different treatments
圖5 不同處理下‘巨峰’葡萄果實(shí)品質(zhì)Fig.5 Fruit quality of ‘Kyoho’ grapevine under different treatments
由圖 5可知,果實(shí)可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化與可溶性固形物的趨勢(shì)相反,隨著果實(shí)的發(fā)育逐漸降低,處理2前期下降速度較快。由表2可知,在成熟期時(shí)(花后105 d)處理2的可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,處理2和處理3之間存在顯著性差異,與其他處理之間均無(wú)顯著性差異。
葡萄果皮中花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)是對(duì)果實(shí)外觀品質(zhì)的直觀表現(xiàn),因此花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)常被作為鑒定果實(shí)外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)。從圖 5可知,果皮中花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在轉(zhuǎn)色期后快速增加,從花后70 d開(kāi)始,花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累顯著增加。從表2可以看出,營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高或過(guò)低都不利于花色苷的積累,在處理2下花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(0.41 mg/g),與其他處理均有顯著性差異。說(shuō)明處理2的營(yíng)養(yǎng)液濃度顯著促進(jìn)果實(shí)著色,增加花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累。
果實(shí)糖酸比是判斷果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo),影響口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由圖 5可知,在整個(gè)發(fā)育階段,營(yíng)養(yǎng)液濃度能夠顯著提高果實(shí)的糖酸比,說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)果實(shí)的糖酸比影響較大。在花后105 d(表2),處理2糖酸比最大,與處理3、處理4差異顯著。說(shuō)明處理2營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)果實(shí)糖酸有顯著促進(jìn)作用。
綜合分析結(jié)果表明,處理2的營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)果實(shí)的品質(zhì)作用最大,能夠降低可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù),促進(jìn)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,且促進(jìn)花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累及果實(shí)糖酸比最大,該處理營(yíng)養(yǎng)液濃度下果實(shí)品質(zhì)最優(yōu)。
表2 不同處理下‘巨峰’葡萄成熟期果實(shí)品質(zhì)Table 2 Fruit quality of‘Kyoho’ grapevine under different treatments
注:不同小寫(xiě)字母表示 LSD檢驗(yàn)差異顯著(P<0.05),下同。
Note:Different lowercase letters indicate significant difference under LSD(P<0.05),the same below.
由表3可知,不同處理?xiàng)l件下對(duì)葡萄產(chǎn)量影響較大,葡萄果實(shí)單穗質(zhì)量呈現(xiàn):處理1 >處理2>處理5>處理3>處理4,且各處理間差異顯著;單粒質(zhì)量在不同處理?xiàng)l件下,處理1單粒質(zhì)量最大,與處理4無(wú)顯著性差異,與其他處理均差異顯著,說(shuō)明合適的營(yíng)養(yǎng)液濃度才能使單粒質(zhì)量增加;葡萄產(chǎn)量表現(xiàn)為:處理1營(yíng)養(yǎng)液濃度處理下產(chǎn)量最高,為498.72 kg/667 m2,各個(gè)處理間均有顯著性差異,且表現(xiàn)為處理1 >處理2 >處理5 >處理3 >處理4。綜合品質(zhì)指標(biāo)(表3)表明,處理1營(yíng)養(yǎng)液濃度處理下果實(shí)單穗質(zhì)量、單粒質(zhì)量及產(chǎn)量均最高,但品質(zhì)較差,綜合分析發(fā)現(xiàn),處理2營(yíng)養(yǎng)液濃度能使果實(shí)品質(zhì)最優(yōu),同時(shí)該營(yíng)養(yǎng)液濃度處理下產(chǎn)量較高。
表3 成熟期不同處理?xiàng)l件下‘巨峰’葡萄產(chǎn)量Table 3 ‘Kyoho’ grapevine yield at maturation stage under different treatments
水肥在葡萄的栽培管理中具有重要的作用[19],水肥關(guān)系協(xié)調(diào),有利于提高水和肥的利用效率,也是實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出和高品質(zhì)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)[20-22]。龔萍[7]研究表明合理有效的灌水施肥,可以增加葡萄產(chǎn)量提高品質(zhì)。孫卓玲[23]研究也發(fā)現(xiàn)水肥一體化滴灌施肥可顯著提高葡萄產(chǎn)量和改善葡萄品質(zhì)。科學(xué)的水肥一體化管理能夠提高開(kāi)花坐果率,提高葡萄的感官質(zhì)量和鮮食葡萄的貯藏力,減少貯藏病害的發(fā)生[24-26]。前人雖對(duì)水肥一體化已做大量研究,但是依然沒(méi)有做到真正意義上的“一體化”。而本研究采用水肥一體化技術(shù),利用滴管將營(yíng)養(yǎng)液定量、定時(shí)、均勻供給葡萄根系,更好地調(diào)控葡萄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng),減少營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)冗余和肥料的浪費(fèi),做到水肥同時(shí)供應(yīng),在葡萄不同生育期供給不同濃度的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液,研究不同處理對(duì)葡萄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響。
王開(kāi)榮[27]和周興本[28]研究結(jié)果表明,隨著氮肥施用量的增加,葡萄生長(zhǎng)量隨之增加。孫美等[29]和劉愛(ài)玲[30]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)高濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)樹(shù)體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用。本研究結(jié)果表明:處理1營(yíng)養(yǎng)液濃度下的葡萄新梢生長(zhǎng)最長(zhǎng),此濃度處理下新梢粗度和葉片葉綠素含量在整個(gè)生育期均處于較高水平,表明葡萄樹(shù)體在成熟前期對(duì)營(yíng)養(yǎng)液需求較高,在成熟期可降低營(yíng)養(yǎng)液濃度的供應(yīng),說(shuō)明葡萄在不同生育期間對(duì)養(yǎng)分的需求量不同,并不是持續(xù)高營(yíng)養(yǎng)液濃度才能使樹(shù)體發(fā)育達(dá)到最優(yōu)。
果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量是影響經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo),而葡萄果實(shí)的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)及糖酸比是果實(shí)品質(zhì)的重要評(píng)判指標(biāo),影響果實(shí)的口感和風(fēng)味,且花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響果實(shí)的外觀品質(zhì),進(jìn)而影響到葡萄的商品價(jià)值。本研究結(jié)果表明:高營(yíng)養(yǎng)液濃度能增加葡萄產(chǎn)量,但是對(duì)果實(shí)品質(zhì)而言,營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高(處理1)反而降低了葡萄果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)及花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù),影響果實(shí)的口感和外觀品質(zhì);而處理2營(yíng)養(yǎng)液濃度下可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,糖酸比最大,且該處理下產(chǎn)量較高。說(shuō)明只有合適的營(yíng)養(yǎng)液濃度,才能使果實(shí)品質(zhì)最優(yōu)。水肥供應(yīng)的最終目的是對(duì)品質(zhì)的影響,所以本試驗(yàn)階段主要是在葡萄不同生育期供給不同質(zhì)量濃度的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液,來(lái)研究不同處理對(duì)葡萄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響,對(duì)于葡萄樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)特殊需要角度上有待進(jìn)一步研究。
從對(duì)‘巨峰’葡萄的測(cè)定結(jié)果來(lái)看,以處理2(N:120-40-120 mg/L)的供給濃度為宜,在該質(zhì)量濃度營(yíng)養(yǎng)液處理下,葡萄的新梢生長(zhǎng)適中,顯著增加果實(shí)可溶性固形物和花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù),降低可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù),葡萄果實(shí)品質(zhì)最佳。所以在今后的葡萄栽培管理中可以以處理2(N:120-40-120 mg/L)濃度作為參考,本研究結(jié)果可供‘巨峰’葡萄園肥水管理作依據(jù)。
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