賀雅娟，盧慧慧，郭艷蘭，賈進(jìn)，李文芳，毛娟，馬宗桓，陳佰鴻

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州中檢科測(cè)試技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730070；3.武威市林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 武威 733000；4.甘肅紅橋莊園葡萄酒有限公司，甘肅 張掖 734200)

植物激素能調(diào)控植物個(gè)體的生長(zhǎng)和發(fā)育，植物激素之間通過(guò)相互作用，對(duì)果樹花芽分化、萌芽、果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響[1].氮素是果樹生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可或缺的核心元素，適宜時(shí)期施氮能夠促進(jìn)葡萄葉片中多種激素含量的積累，并且以萌芽期和新梢旺長(zhǎng)期施入氮肥效果最為顯著[2].在富士蘋果種植過(guò)程中施氮量50～200 kg/hm2時(shí)，可顯著增加春梢旺長(zhǎng)期和緩長(zhǎng)期莖尖、細(xì)根中的IAA和GA含量，同時(shí)ZR和ABA含量隨施氮量的增加而減少[3].IAA含量與梨樹新梢抽發(fā)和快速生長(zhǎng)存在一定的相關(guān)性[4]，GA在控制樹體大小上起著至關(guān)重要的作用[5].可見，內(nèi)源激素作為信號(hào)分子在時(shí)間和空間上調(diào)控著植物生長(zhǎng)發(fā)育的許多過(guò)程.

葡萄對(duì)氮肥的需求量較大，在生產(chǎn)中，氮肥的合理施用有利于葡萄枝葉數(shù)量的增加，增強(qiáng)樹勢(shì)[6]，并且適量的氮肥對(duì)樹體花芽分化、產(chǎn)量及品質(zhì)形成具有重要作用[7].關(guān)于葡萄氮肥施用量已有大量研究，氮處理下(施N量41 g/株)巨峰葡萄可溶性固形物含量和糖酸比顯著高于其他處理[8]，也有研究對(duì)不同氮素形態(tài)下巨峰葡萄果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了分析，認(rèn)為尿素及適當(dāng)?shù)南鯌B(tài)氮配比能夠促進(jìn)果實(shí)的生長(zhǎng)，提高了果實(shí)的總糖量、糖酸比、維生素C、花青素等品質(zhì)性狀[9].純氮施用量為480 kg/hm2時(shí)，釀酒葡萄葉片凈光合速率和蒸騰速率最大，促進(jìn)了葉片對(duì)CO2的吸收[10].葡萄幼苗株施300 mg硫酸銨能夠顯著提高SPS、AI、NI和α-淀粉酶活性，增加葉片蔗糖和淀粉的積累，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)[11].在馬瑟蘭葡萄上研究發(fā)現(xiàn)，300 kg/hm2的尿素施用量提高了葉片中α-淀粉酶、β-淀粉酶和SPS酶活性，進(jìn)而有利于葉片中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和利用[12].在對(duì)樹齡4 a的沙巴拉樹葡萄中的研究結(jié)果表明，氮肥0.1 kg/株能夠增大樹葡萄冠幅，比對(duì)照提高15.37%，氮肥0.2 kg/株有利于樹葡萄株高生長(zhǎng)，比對(duì)照增加15.51%[13].根據(jù)前人研究表明，一定范圍內(nèi)施用氮肥可以促進(jìn)葡萄果實(shí)膨大，顯著提高果皮總酚、花色苷和黃酮類物質(zhì)含量[14-15]；施用氮素還有利于提前花期、增加果實(shí)生長(zhǎng)期，從而推遲果實(shí)成熟期[16].

目前，不同施氮量對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)影響的研究已有較多報(bào)道[2,8-10,12,15,17-18]，根據(jù)前人研究結(jié)果表明施氮量不足不利于樹體的生長(zhǎng)發(fā)育，施氮量過(guò)多又會(huì)造成葡萄果實(shí)品質(zhì)下降，因此施入適量的氮素是葡萄栽培的關(guān)鍵，故本研究結(jié)合武威地區(qū)土壤特性及氣候條件設(shè)置不同氮素施用量，通過(guò)測(cè)定葡萄葉片的生長(zhǎng)發(fā)育狀況及果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，探索施氮量對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間試驗(yàn)于2016～2018年在武威市黃羊鎮(zhèn)莫高葡萄酒原料基地進(jìn)行，連續(xù)3 a在試驗(yàn)區(qū)按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行水肥管理，于2018年田間取樣，在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院果樹生理與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室完成內(nèi)源激素水平的測(cè)定.該地區(qū)土壤類型以礫質(zhì)沙壤土為主，年降水量191 mm，蒸發(fā)量2 130.8 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為2 724.8 h，年平均溫度6.9 ℃，無(wú)霜期約160 d，生產(chǎn)期光照充足，晝夜溫差大.土壤有機(jī)質(zhì)為0.62%，pH值7.8，速效氮0.9 g/kg，速效磷22 mg/kg，速效鉀123 mg/kg.

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用材料為樹齡8 a的黑比諾葡萄，單籬架栽培，株行距為1 m×3 m.采用滴灌灌水，尿素隨水施入，葡萄植株兩側(cè)開溝分別施入過(guò)磷酸鈣750 kg/hm2，硫酸鉀825 kg/hm2，過(guò)磷酸鈣在出土后第1次灌水前施入，硫酸鉀在果實(shí)轉(zhuǎn)色期施入.滴灌帶為大禹節(jié)水有限公司生產(chǎn)，壁厚0.2 mm，滴孔間距30 cm，單孔出水量3 L/h，灌水量及時(shí)間參照“武威莫高釀造葡萄滴灌配水定額表”進(jìn)行，在試驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際情況有所調(diào)整.試驗(yàn)共設(shè)置15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)為一個(gè)處理，設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，各處理隨機(jī)分布.為提高試驗(yàn)的可信度，小區(qū)面積設(shè)置為240 m2，每個(gè)小區(qū)定植40株葡萄.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在整個(gè)生育期分別施入尿素150(N150)、300(N300)、450(N450)和600 kg/hm2(N600)作為不同施氮處理,對(duì)照為整個(gè)生育期不施氮肥(N0).根據(jù)各生育期需肥特點(diǎn)，按以下比例分別施入，萌芽前(4月25日)30%、新梢旺長(zhǎng)期(5月15日)30%、開花期(6月5日)10%、果實(shí)第1次膨大期(6月25日)20%、果實(shí)第2次膨大期(8月25日)10%.分別于5月31日(花前5 d，DBF5)、6月30日(花后25 d，DAF25)、7月31日(花后55 d，DAF55)、8月31日(花后85 d，DAF85)和10月1日(花后116 d，DAF116)進(jìn)行采樣.采樣于晴天早上9:00～10:00進(jìn)行，每個(gè)處理選取60片葉子，其中30片用于葉面積、干鮮比及其他指標(biāo)的測(cè)定，另外30片去除葉脈后稱取5 g，經(jīng)液氮速凍后置于超低溫冰箱內(nèi)保存；于果實(shí)成熟期在各處理小區(qū)內(nèi)樹體上、中、下3個(gè)部位各采摘1串葡萄，裝入自封袋標(biāo)記后放入4 ℃冰箱待測(cè)，果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定時(shí)分別從果穗上、中、下3個(gè)部位進(jìn)行取樣.

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 內(nèi)源激素的提取與測(cè)定 赤霉素(GA3)、吲哚乙酸(IAA)、玉米素(ZT)和脫落酸(ABA)含量的測(cè)定采用高效液相色譜法[19].

1.4.2 葉片指標(biāo)的測(cè)定 葉面積用YMJ-C型葉面積測(cè)定儀測(cè)定.葉片在取樣后立即用電子天平稱鮮質(zhì)量，然后置于80℃烘干48 h，烘干后用電子天平秤干質(zhì)量.比葉質(zhì)量和干鮮比通過(guò)以下公式計(jì)算：

比葉質(zhì)量(g/cm2)=葉片鮮質(zhì)量(g)/葉面積(cm2)

干鮮比=干質(zhì)量(g)/鮮質(zhì)量(g)

葉片可溶性糖采用蒽酮比色法[20]進(jìn)行測(cè)定；全碳含量采用K2Cr2O7容量法[21]進(jìn)行測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法[22]進(jìn)行測(cè)定.

1.4.3 果實(shí)指標(biāo)的測(cè)定 果實(shí)可溶性糖及可滴定酸的測(cè)定分別采用蒽酮比色法和NaOH滴定法[23]；果皮單寧及花青素的含量測(cè)定分別采用香草醛鹽酸法[24]和pH示差法[25].

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)葡萄葉片內(nèi)源激素水平的影響

由圖1-A可知，施氮增加了各生育期葉片中ZT的含量，葉片發(fā)育過(guò)程中ZT含量在DBF5和DAF55最低.在DBF5時(shí)，施氮量在N0～N450范圍內(nèi)葉片中ZT含量逐漸增加；DAF25時(shí)，N300、N450和N600葉片中ZT含量均顯著高于N0和N150，且N450葉片中ZT含量最高，為18.3 μg/g；DAF85時(shí)，施氮后葉片ZT含量與對(duì)照相比顯著增加，且N150處理下葉片ZT含量最高，是N0的2倍；DAF116時(shí)，N300和N450處理葉片中ZT含量顯著高與其他處理，均為N0的1.8倍.葡萄葉片中IAA含量隨葉片發(fā)育逐漸升高(圖1-B)，DBF5時(shí)，葉片中IAA含量最低，且各處理間無(wú)顯著差異；DAF25時(shí)，施氮后葉片中IAA含量顯著高于N0，且N450處理下葉片IAA含量最高，為30.3 μg/g，是N0的2倍；DAF55以后，隨著施氮量的增加葉片中IAA含量均呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，各時(shí)期葉片中IAA含量均在N450處理下顯著高于其他處理，且該處理下DAF116時(shí)葉片中IAA含量達(dá)到最高，為49.3 μg/g，是N0的1.7倍.

由圖1-C可知，葉片中ABA含量在整個(gè)采樣期間表現(xiàn)出先上升后降低的趨勢(shì)，其中在DAF25時(shí)達(dá)到最高，且以N600處理葉片中ABA含量最高，為37.3 μg/g，是N0的3倍；DAF55時(shí)，葉片中ABA含量顯著下降，而施氮處理后葉片ABA含量均顯著高于N0；DAF85時(shí)，N450和N600處理下葉片ABA含量均顯著高于N0；DAF116時(shí)，葉片中ABA含量增加，N150、N300和N600處理下葉片ABA含量與對(duì)照無(wú)顯著差異.葉片中GA3含量在葉片發(fā)育早期逐漸增加，生育后期下降(圖1-D).DBF5時(shí)，隨施氮量的增加，葉片GA3含量依次升高，且各處理之間差異顯著；DAF25時(shí)，N300、N450和N600葉片中GA3含量均顯著高于N0和N150；DAF55時(shí)，葉片中GA3含量持續(xù)增加，N300處理葉片中GA3含量最高，為10.5 μg/g；DAF85時(shí)，隨著施氮量的增加葉片中GA3含量逐漸升高；DAF116時(shí)，N300處理下葉片中GA3含量顯著高于其他處理.

圖1 不同施氮量對(duì)葡萄葉片內(nèi)源激素水平的影響Figure 1 Effect of different nitrogen application on endogenous hormone level in grape leaves

2.2 施氮量對(duì)葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表1可知，適量的氮素對(duì)葉片面積的增加具有積極作用.DBF5時(shí)，N300和N450葉面積顯著大于N0及其他處理，N300葉面積最大，為184.85 cm2，是N0的1.52倍.DAF25時(shí)，N300、N450和N600葉面積顯著大于N0及N150，且前三者之間無(wú)顯著差異.DAF55和DAF85時(shí)葉面積對(duì)不同氮素施用量的響應(yīng)基本一致，N150及以下葉面積無(wú)顯著差異，N300葉面積達(dá)到最大值，分別為213.19 cm2和220.62 cm2.在DAF116時(shí)，N300葉面積顯著高于其他處理，為224.90 cm2，而其他處理間無(wú)顯著差異.

不同施氮量對(duì)葉片干鮮比的影響較小，不同施氮量處理對(duì)DAF25之前葉片的干鮮比無(wú)顯著影響.DAF55時(shí)，N300葉片干鮮比顯著低于N0，而N150、N300、N450、N600之間葉片干鮮比無(wú)顯著差異.DAF85時(shí)，與N0相比，N150、N300和N450顯著降低了葉片干鮮比，N600和N0無(wú)顯著差異.DAF116時(shí)，所有施氮處理和N0干鮮比均無(wú)顯著差異.

不同氮素施用量對(duì)各時(shí)期葉片比葉質(zhì)量的影響存在差異，氮素施用量對(duì)DAF25葉片比葉質(zhì)量無(wú)顯著性影響.在DBF5時(shí)N300比葉質(zhì)量顯著高于其他處理；在DAF55時(shí)N150和N450之間比葉質(zhì)量無(wú)顯著差異，分別為20.05和20.29 mg/cm2，但二者均顯著高于其他處理；在DAF85時(shí)N150比葉質(zhì)量顯著高于其他處理，為20.02 mg/cm2，而其他施氮處理下無(wú)顯著性差異；DAF116時(shí)，各施氮處理比葉質(zhì)量均高于N0，且不同施氮量葉片比葉質(zhì)量無(wú)顯著差異.

表1 不同施氮量對(duì)葉片發(fā)育的影響

2.3 施氮量對(duì)葡萄葉片可溶性糖、總碳及總氮含量的影響

隨著施氮量的增加，黑比諾葉片中可溶性糖含量呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，且在不同施氮量處理后，各采樣時(shí)期葉片中可溶性糖含量的最小值為最大值的71.19%～80.75%.在N300處理下葉片可溶性糖含量在各取樣時(shí)期均達(dá)到最高值；DBF5、DAF25、DAF85和DAF116時(shí)在N0處理下可溶性糖含量均為最?。籇AF55時(shí)N600處理下葉片中可溶性糖含量顯著低于其他施氮處理，為126.12 mg/g，與N0無(wú)顯著性差異.

由表2可知，隨著花后天數(shù)的增加，黑比諾葉片中全碳含量呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，且在不同采樣時(shí)期施氮量對(duì)葉片全碳含量影響有所不同.在DAF85之前，葉片中全碳含量在N450處理下達(dá)到最高，分別為312.63、296.69和333.04 mg/g，而在N600處理下全碳含量有所下降，DAF25和DAF55時(shí)在N0處理下全碳含量最低，分別為270.53和284.94 mg/g.DAF85和DAF116時(shí)葉片全碳含量在N150處理下達(dá)到最高，分別為336.00和331.44 mg/g.隨著施氮量的增加，全碳含量逐漸下降，分別在N450和N600處理下降到最低.

由表2可知，黑比諾葉片中全氮含量在開花前顯著高于開花后，且隨著開花天數(shù)的增加，葉片全氮含量在不同施氮量處理后表現(xiàn)出不同程度的降低.N0處理下全氮含量在各采樣時(shí)期均為最小，隨著施氮量的增加葉片中全氮含量呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)，DBF5和DAF55時(shí)葉片全氮含量在N450處理下均達(dá)到最大值，分別為11.21和6.57 mg/g，而在N600處理下其含量較N450顯著降低；DAF25、DAF85和DAF116時(shí)葉片全氮含量在N600處理下達(dá)到最大，分別為7.52、6.65和6.72 mg/g，且顯著高于N0，分別是N0處理的1.25倍、1.62倍和1.33倍.

隨著采樣時(shí)期的推遲，葉片C/N表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì).隨著施氮量的增加，在采樣前期葉片C/N緩慢減小，在采樣后期葉片C/N顯著降低.DBF5、DAF25、DAF85和DAF116時(shí)，葉片C/N在高水平施氮量下顯著低于N0，而DAF55時(shí)葉片C/N值介于49.77～52.30之間，且在不同處理間無(wú)顯著性差異.

表2 不同施氮量對(duì)葉片可溶性糖、總碳及總氮含量的影響

2.4 施氮量對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

由表3可知，黑比諾葡萄果實(shí)可溶性糖含量、糖酸比及花青素含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，均在N300處理下達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理.N600處理下果實(shí)中可溶性糖含量降到最低，為230.15 mg/g；果實(shí)中糖酸比和花青素含量在N300處理下達(dá)到最大，分別是N0處理的1.43倍和1.30倍.黑比諾葡萄果實(shí)中可滴定酸和單寧含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，可滴定酸含量在N0處理下顯著高于其他處理，為8.11 mg/mL，在N300處理下降到最低，為6.71 mg/mL；單寧含量在N450處理下顯著低于其他處理，為34.96 μg/g，在N600處理下最高，為68.32 μg/g，是前者的1.95倍.不同施氮量對(duì)黑比諾葡萄的產(chǎn)量影響較大，N0處理下果實(shí)產(chǎn)量顯著低于其他處理，為11.14 t/hm2，隨著施氮量的增加果實(shí)產(chǎn)量逐漸升高，在N600處理下均達(dá)到最大值，為15.99 t/hm2，是最小值的1.44倍.

表3 不同施氮量對(duì)黑比諾果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

3 討論

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，肥料是作物養(yǎng)分的主要來(lái)源，通過(guò)施肥改善土壤養(yǎng)分條件，促進(jìn)作物良好生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量與品質(zhì)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要栽培技術(shù)措施[26-28].激素是果樹生長(zhǎng)的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，外界因素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響要通過(guò)影響內(nèi)源激素對(duì)植物發(fā)揮作用[3].激素能夠影響果樹的生長(zhǎng)[5]、枝梢形成[29]以及開花結(jié)果[30-31].前人研究表明，根系中ZT水平較高時(shí)能夠通過(guò)樹液的流動(dòng)運(yùn)送至地上器官，進(jìn)而激發(fā)和誘導(dǎo)枝條中生長(zhǎng)型激素的多種變化[32].以春茶優(yōu)良品種烏牛早為材料，研究不同施氮量對(duì)嫩芽?jī)?nèi)源激素水平的影響，發(fā)現(xiàn)中氮處理下，嫩芽中ZT和GA3含量顯著高于對(duì)照[33].本研究中施氮能夠提高葉片中ZT含量，且在DAF116時(shí)N300和N450處理葉片ZT含量均達(dá)對(duì)照的1.8倍，且此時(shí)該處理下葉片比葉質(zhì)量顯著高于對(duì)照，可見，氮肥可調(diào)控內(nèi)源ZT水平，促進(jìn)葉片干物質(zhì)的積累，增加葉片比葉質(zhì)量.在蘋果中發(fā)現(xiàn)，隨施氮量的增加，在春梢旺長(zhǎng)期和緩長(zhǎng)期莖尖中IAA和GA3含量有所增加，ABA含量則降低[3]，而IAA及GA3的含量較高時(shí)有利于調(diào)動(dòng)植株內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，從而促進(jìn)葉片的生長(zhǎng)[4].本研究中，施氮處理增加了DAF25以后葉片IAA含量，并且N450處理最為顯著，N300處理下DAF25、DAF55及DAF116時(shí)GA3含量較高，且各處理在對(duì)應(yīng)時(shí)期葉面積均顯著高于對(duì)照，表明合理的氮肥施用量可能改變內(nèi)源IAA和GA3水平，進(jìn)而促進(jìn)葉片的生長(zhǎng).

葉片是植物光合作用的主要部位，氮素水平對(duì)葉片生長(zhǎng)的影響直接關(guān)系到植物光合作用面積，從而對(duì)碳水化合物的積累產(chǎn)生影響[34-35].在核桃上研究發(fā)現(xiàn)，單株施入氮素分別為0.37、0.74及1.47 kg時(shí)，中氮(0.74 kg/株)處理顯著增加了整個(gè)生育期的葉面積，且在果實(shí)膨大期施入對(duì)葉片葉綠素相對(duì)含量值增加最顯著，有利于葉片光合同化能力的改善[36].本研究中氮素施用量為300 kg/hm2時(shí)促進(jìn)了葉面積的增大，且該處理下葉片可溶性糖含量顯著高于其他處理，表明在該處理下葉片光合面積的增加促進(jìn)了葉片中碳水化合物的積累.

氮素施用直接影響了果樹對(duì)氮素的吸收[37]，進(jìn)而影響了葉片的光合作用以及光合產(chǎn)物的積累，為果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)[38]，避免植株由于庫(kù)源關(guān)系的失衡而出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象.C/N可反應(yīng)葉片碳代謝與氮代謝的相對(duì)強(qiáng)度[38]，研究表明，過(guò)量的氮肥施用可加快樹體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)消耗增加，減少了葉片中糖含量.本研究中N600處理減少了葉片中總碳的積累，有利于總氮含量的增加，降低了葉片中C/N，可能與過(guò)量施氮有關(guān).李磊等[39]認(rèn)為純氮施用量為360 kg/hm2時(shí)能顯著提高赤霞珠葡萄果實(shí)中可溶性糖與花色苷含量，降低可滴定酸含量，均衡糖酸比，改善釀酒葡萄口味.本研究結(jié)果表明，N300處理可顯著提高果實(shí)中可溶性糖、花青素含量及糖酸比，顯著降低果實(shí)中酸含量.N600處理顯著提高果實(shí)產(chǎn)量，這與前人在蛇龍珠葡萄品種的研究結(jié)果相一致[18]，但N600處理不利于果實(shí)中糖、酸積累，進(jìn)而使果實(shí)糖酸比顯著低于N300處理，影響果實(shí)口感.李建和等[40]也認(rèn)為高水平施入氮素會(huì)降低果實(shí)糖酸比.因此，本研究綜合考慮果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量因素，認(rèn)為N300處理更有利于果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量的提高.

4 結(jié)論

施氮量在300～450 kg/hm2范圍可增加葉片中內(nèi)源激素ZT、IAA及GA3水平，葉面積增加顯著，光合面積增加，促進(jìn)了葉片中糖的積累，在增加產(chǎn)量的基礎(chǔ)上改善了果實(shí)品質(zhì).