楊煥煥，楊占平*，呂中偉，和愛玲，杜 君，薛廣原

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所,河南 鄭州 450002)

葡萄由于適應(yīng)性強、結(jié)果早、易栽培、經(jīng)濟(jì)效益高而成為農(nóng)民建果園的首選果樹樹種。河南省果樹種植面積居全國第5位,其中葡萄栽植面積約為3.33萬hm2[1],在我國水果生產(chǎn)中占有重要地位。“巨玫瑰”葡萄是我國目前種植面積較大的自主育成品種[2],具有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來果農(nóng)在利益的驅(qū)使下,通過大量施肥澆水來追求葡萄高產(chǎn),不僅導(dǎo)致養(yǎng)分資源的嚴(yán)重流失,而且還使土壤環(huán)境進(jìn)一步惡化。合理的養(yǎng)分投入水平能優(yōu)化土壤質(zhì)量,過量則易給環(huán)境帶來巨大壓力[3-4];目前大量施用氮肥已導(dǎo)致地下水總體上污染嚴(yán)重[5]。此外,氮、磷、鉀等養(yǎng)分的不合理施用還會造成枝條徒長、果實品質(zhì)下降等一系列問題[6-7]。在葡萄生產(chǎn)中,水肥投入情況直接關(guān)系到植株的生殖生長與營養(yǎng)生長[8],合理的水肥管理有助于提高葡萄產(chǎn)量,改善果實品質(zhì),優(yōu)化土壤環(huán)境。當(dāng)前農(nóng)業(yè)要求綠色發(fā)展,施氮措施的探討至關(guān)重要,鑒于此,我們在河南省焦作市采用大田試驗,研究了不同施氮措施對“巨玫瑰”葡萄生長發(fā)育及品質(zhì)的影響,以期為葡萄安全高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗設(shè)計

供試的葡萄品種為“巨玫瑰”,果園種植年限4年。試驗肥料為:尿素(N 46%)、控釋尿素(N 43.6%)、過磷酸鈣(P2 O5 12%)、氧化鉀(K2O 50%)。

試驗選擇在焦作市農(nóng)科院的葡萄園進(jìn)行,土壤類型為褐土，其基本理化性狀見表1。

表1 田間供試土壤的基本理化性狀

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置了8個處理,具體見表2。各處理在秋冬季每公頃施基肥:腐熟的雞糞30 t、過磷酸鈣750 kg、復(fù)合肥750 kg。每個處理3次重復(fù),每個小區(qū)面積15 m2(長×寬=6.0 m×2.5 m),每小區(qū)種植6株葡萄。

表2 試驗各處理的施肥量 kg/hm2

1.3 測定項目及方法

1.3.1 枝條和葉片生長量調(diào)查 在每個處理的小區(qū)中,選擇長勢中庸的葡萄植株2～3株,每株選擇1個葡萄新梢做標(biāo)記。在開始處理后，每周測定1次新梢總長度和基部粗度；在距離母枝1～2 cm處測定新梢基部的粗度,用記號筆對測定點和測定方向做標(biāo)記,以減少測定誤差;在開花期、果實膨大期、硬核期、轉(zhuǎn)色期和成熟期測定新梢上每張葉片的長度和寬度,計算新梢的總?cè)~面積。

1.3.2 果實發(fā)育及品質(zhì)的測定 從花后25 d開始,每處理標(biāo)記3穗葡萄,每穗標(biāo)記6粒葡萄(果穗上中下各2粒),每周測定1次其橫徑大小,直至成熟。另外，分別在轉(zhuǎn)色期、成熟期,采果20粒左右(1個果穗做到上中下均有,各1～2粒),將其放入冰盒中帶回實驗室，保存在-20 ℃冰箱中,用于果實可溶性固形物及可滴定酸等物質(zhì)含量的測定。

1.3.3 葉片和果實的采集與處理 分別在膨大期、硬核期、轉(zhuǎn)色期、成熟期采集新梢緊挨果穗上面的第1片主葉30片、果實20～30粒,先用自來水清洗，再用去離子水沖至干凈,并用濾紙吸干水分；稱完鮮重后,在105 ℃條件下殺青15 min,然后在80 ℃條件下烘干至恒重。粉碎并過34目、0.5 mm篩,將粉末樣品置于干燥器中，保存在-20 ℃冰柜中，用于測定礦質(zhì)元素(N、P、K)的含量。

1.3.4 土壤樣品的采集與處理 分別在果實膨大期、硬核期、轉(zhuǎn)色期、成熟期及收獲期施肥后,在不同處理區(qū)按照散開方式采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤,每個處理選擇2～3個取土點。將采集的土樣帶回實驗室過篩,然后用自封袋取鮮土樣40～50 g，放入冰柜中，用于測定硝態(tài)氮的含量;將其余的土樣做好標(biāo)簽，放置在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干,用于測定礦質(zhì)元素(N、P、K)的含量。

在采集土壤樣品時應(yīng)避開施肥帶或施肥穴。在離開葡萄定植帶或施肥帶一定距離處(距定植行30～50 cm或距離施肥帶5～10 cm)取樣。

1.3.5 測產(chǎn) 在葡萄進(jìn)入成熟期時,對全小區(qū)計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)及方差分析采用IBM SPSS Statistics 22和Excel 2007,作圖采用Sigmaplot 10.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮措施對葡萄生長動態(tài)的影響

2.1.1 不同施氮措施對葡萄新梢生長長度動態(tài)的影響 新梢的長勢會影響果樹對水分和養(yǎng)分的吸收。新梢的生長從4月初開始直至打頂。由圖1可知,在不同施氮肥處理下葡萄新梢長度的變化不同,但趨勢基本一致,隨著生育期的推進(jìn),干物質(zhì)量不斷積累,以營養(yǎng)生長為主,最終直至打頂,新梢長度在87.67～109.00 cm。與對照T8(0-6-0)相比，各施肥處理能夠促進(jìn)新梢的生長。對T1～T4(N0、N6、N12、N18)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)隨著氮肥施用量的增加,新梢長度先增加后降低,當(dāng)施氮量為180 kg/hm2時,葡萄新梢生長較好。對T5與T6這兩個施肥方式一致的處理進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)控釋肥一次性施入對于新梢生長有較好的促進(jìn)作用。對施氮量均為180 kg/hm2的T3、T5、T6處理進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)分次施肥(T3)在促進(jìn)葡萄新梢生長長度方面效果較好。

2.1.2 不同施氮措施對葡萄新梢基粗度的影響 新梢基粗度也是判斷果樹是否正常生長發(fā)育的重要指標(biāo)。從圖2可以看出：在生長前期，各處理的新梢基粗度變化不大；到6月初,新梢基粗度猛然增加且在各處理間出現(xiàn)差異,其中T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理的新梢基粗度處于最大值。通過對T3、T5、T6三個施肥量相同處理之間的比較可知：當(dāng)不用控釋肥時,在肥料分次施入和一次性施入處理之間新梢基粗度相差不大；當(dāng)?shù)视每蒯尫蕰r,一次性施入的效果最好。通過對T1～T4氮梯度處理間進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在整個生育期間,隨著氮用量的增加,新梢基粗度沒有表現(xiàn)出一定的規(guī)律,但在生長后期,T4(18-6-12)處理處于較高值,說明施氮肥可以增加新梢基粗度。

2.1.3 不同施氮措施對葡萄果實橫徑的影響 由表3可知,隨著生育期的推進(jìn),各處理間果粒橫徑具有相同的增長趨勢；后期略有下降，是由果實成熟后發(fā)軟導(dǎo)致。與T1(0-6-12)和T8(無氮無鉀)處理相比，施用氮肥和鉀肥可以明顯地增加葡萄果粒的橫徑。通過T1～T4之間的比較,發(fā)現(xiàn)施用氮肥可以明顯地增加果粒的橫徑,但并不是氮肥用量越多越好,其中T3(12-6-12)、T5(L12-6-12,控釋尿素)、T6(12-6-12,普通尿素)和T7處理在生長的各個階段表現(xiàn)優(yōu)異,其中表現(xiàn)最優(yōu)的為T5處理,其在成熟期的果粒橫徑較T7(習(xí)慣施肥)增加了20.87%,說明在增加葡萄果粒橫徑方面,施氮量180 kg/hm2較為合適,且控釋尿素增加葡萄果粒橫徑的效果要優(yōu)于普通尿素。

表3 不同施氮措施對葡萄果粒橫徑的影響 mm

2.1.4 不同施氮措施對葡萄葉片面積變化動態(tài)的影響 葉面積的大小可以反映果樹的生長狀況、果樹的葉片數(shù)及植株生長的繁茂程度。葉面積的大小對果樹的光合作用有重要影響,因此葉面積會影響果樹干物質(zhì)的累積,從而影響最終的葡萄產(chǎn)量；但當(dāng)葉面積過大時,光合作用會因光照不足而受到限制,產(chǎn)量也會因此而下降。由圖3可見：隨著生育期的推進(jìn),不同處理下葉面積均呈增加趨勢,后期慢慢趨于穩(wěn)定,數(shù)值有所下降也是因為后期葉片掉落所致。在測定初期,各處理的葉面積相差不大,但隨著生育的進(jìn)行,差別慢慢變大,其中T8(無氮無鉀)處理、T6(12-6-12)處理和T2(6-6-12)處理在后期葉面積處于較低值,而T1(0-6-12)處理和T7(習(xí)慣施肥)處理的葉面積處于較高值，其次是T3(12-6-12,分次施肥)處理和T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理且效果相當(dāng)。通過對氮梯度(T1、T2、T3、T4)處理間的比較,發(fā)現(xiàn)葉面積與施氮量之間沒有線性關(guān)系。通過對施肥量、施肥方式相同而氮肥品種不同的T5和T6處理間比較,發(fā)現(xiàn)控釋尿素在增加葉面積大小方面要優(yōu)于普通尿素。

2.2 不同施氮措施對葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.2.1 不同施氮措施對葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 由表4可知,不同施肥處理對葡萄產(chǎn)量的影響無顯著性差異,其中T5(L12-6-12,控釋尿素一次性施入)處理的產(chǎn)量達(dá)到最高,各處理較T1(0-6-12)處理的增產(chǎn)幅度為3.12%～17.17%;處理T5較T7(習(xí)慣施肥)增產(chǎn)3.62%。處理T3(12-6-12,分次施肥)、T5和T6(12-6-12)比較,當(dāng)施氮量為180 kg/hm2時,控釋尿素一次性施入的效果最好；當(dāng)施用的氮肥為普通尿素時,分次施入的效果好。

表4 不同施氮措施對葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

隨著成熟期的推進(jìn),葡萄的可溶性固形物含量增加,而可滴定酸含量降低,固酸比增加。不同的施肥處理對巨玫瑰葡萄的營養(yǎng)品質(zhì)具有一定的影響。在轉(zhuǎn)色期,處理間可溶性固形物含量達(dá)到顯著性差異,其中T5處理的含量最高,較T7處理提高了0.23個百分點;在成熟期,T5處理的含量最高，與T1～T4和T8達(dá)到顯著性差異，但與T6、T7處理間的差異未達(dá)到顯著水平,T5處理較T7處理提高了1.34個百分點。在轉(zhuǎn)色期,只有T3和T7處理的可滴定酸含量較低并與其他處理間達(dá)到了顯著性差異;在成熟期,各處理的可滴定酸含量均有不同程度的降低,除了T4處理仍然處于較高值且與其他處理達(dá)到顯著性差異外,在其他處理間的差異未達(dá)到顯著性水平,其中T5處理的含量最低,其次為T7處理,T5處理較T7處理降低了0.19個百分點。在轉(zhuǎn)色期,T2、T3、T5和T7處理的固酸比均較T8處理有所增加,其中處理T7的增加幅度最大,增加了21.97%；其次為T3處理，增加了10.40%。在成熟期,T5～T7處理的固酸比分別比T8處理增加了14.41%、5.03%和1.91%,說明在增加固酸比方面,習(xí)慣施肥前期效果較好,但到了成熟采摘期效果較差,而T5處理與之相反。

綜上所述,T5處理在提高葡萄產(chǎn)量和可溶性固形物含量、降低可滴定酸含量、增加固酸比,從而提高果實風(fēng)味方面的效果較好。

2.2.2 不同施氮措施對不同時期葡萄葉片和果實養(yǎng)分含量的影響 由圖4可知,隨著生育進(jìn)程的推移,葡萄果粒的氮磷鉀含量除T6和T7處理在成熟期磷含量有所降低外,其他處理均呈現(xiàn)上升的趨勢,其中T5處理在成熟期的氮含量為1.03 g/粒,僅次于達(dá)到最高值的T4處理；磷含量為0.45 g/粒,僅次于達(dá)到最高值的T3處理；鉀含量達(dá)到最大值,為1.08 g/粒,較T7分別增加了36.20%、77.93%和56.43%。在不同施氮措施下，葉片氮含量和鉀含量隨著生育的推進(jìn)而明顯上升,而葉片磷含量沒有太大變化。T1處理在3個時期的氮含量方面處于較高值,體現(xiàn)了氮肥施用過量的問題?？傮w上T5處理在成熟期的氮、磷、鉀含量分別達(dá)到了7.62、1.04和5.78 g/片,分別較T7增加了36.20%、77.93%和56.43%。

2.3 不同施氮措施對土壤硝態(tài)氮含量的影響

由圖5可知,隨著土壤深度的增加,硝態(tài)氮的含量逐漸降低,各個施肥處理的變化趨勢不同,其中不施氮肥處理(T1和T8),土壤表層硝態(tài)氮含量在3個時期保持較高的水平,這與前期施肥過量有關(guān)；而在深層土壤，其硝態(tài)氮含量與其他處理相比處在低水平。氮梯度處理間相比,在果實膨大期,各個土層硝態(tài)氮含量的趨勢為T4(N18)>T2(N6)>T3(N12)處理;在轉(zhuǎn)色期, 0～20 cm土層氮含量的趨勢為T2(N6)>T3(N12)>T4(N18),20～40 cm和40～60 cm土層氮含量的趨勢為T2(N6)>T4(N18)>T3(N12);成熟期均為T2(N6)>T3(N12)>T4(N18),說明當(dāng)施氮量為90 kg/hm2時,土壤硝態(tài)氮含量在各個時期均保持在較高的水平，這有利于植株對氮素的吸收；但在轉(zhuǎn)色期和成熟期,土壤表層硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)高于其他處理。對施氮量均為180 kg/hm2的T3、T5和T6處理進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)T3處理的土壤表層硝態(tài)氮含量隨著生育期的推進(jìn)呈逐漸增加的趨勢,而T6處理的土壤表層硝態(tài)氮含量隨著生育期的推進(jìn)呈降低的趨勢,說明對于普通氮肥而言,分次施入的效果優(yōu)于一次性施入的效果;T5處理在3個時期的表層土壤都能保持適宜的硝態(tài)氮含量,向下淋溶少,從而能保證植株對氮素的吸收。

3 討論

氮是植物體內(nèi)眾多有機化合物例如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶等的重要組分,氮素在植物需求的眾多營養(yǎng)元素中尤為重要,它不僅影響植物的生長,而且對產(chǎn)量及品質(zhì)也有明顯的作用[9-10 ]。葡萄的生長發(fā)育離不開氮肥,合理的氮肥施用不僅能促進(jìn)葡萄的營養(yǎng)生長和生殖生長,而且能夠保護(hù)土壤環(huán)境[11-12]。

王貴芳等[13]研究表明適宜濃度的尿素葉面肥能促進(jìn)櫻桃的葉片及新梢生長。金方倫等[14]研究表明合理的施肥措施可以增加新梢的生長量。在本研究中，增施氮肥可以促進(jìn)葡萄新梢長度和新梢基粗度的增加,氮肥施用過多或過少對葡萄植株的生長都會造成不好的效果,180 kg/hm2是較為合適的氮肥施用量；在施肥方式上，分次施肥在增加葡萄新梢長度方面效果最好,控釋尿素一次性施入在增加新梢基粗度方面效果最好。施肥可以增加葡萄的葉面積。宋陽等[15]的研究表明隨著施氮量的增加,葡萄果樹的葉片長與寬都明顯增加，從而有效地擴大葉面積。葉面積的大小會影響植物光合作用的強弱,光合作用是植物體累積養(yǎng)分、儲存能量的基礎(chǔ)[16-18]。本研究發(fā)現(xiàn)，在不施氮肥處理下葡萄葉面積達(dá)到最高值,其次是農(nóng)民習(xí)慣施肥處理,而無氮無鉀處理下葉面積處于最低值,一方面說明往年氮肥的過量施用造成土壤中儲存了較多的氮素,另一方面也驗證了鉀離子能夠促進(jìn)氮素向地上部轉(zhuǎn)移[19-20]。在正常情況下,光合作用越強,作物的產(chǎn)量越高,但是在本研究的各處理下葡萄的產(chǎn)量未達(dá)到顯著性差異,分析其原因：一方面可能是長期習(xí)慣施肥造成土壤本身儲存的氮素處在一個較為豐富的狀態(tài),致使各處理在產(chǎn)量方面的差異不明顯；另一方面葡萄的生長階段分為營養(yǎng)生長和生殖生長,兩者相互依存又互相制約,本試驗中農(nóng)民習(xí)慣施肥處理的葉面積過大，致使葡萄葉片重疊,能夠進(jìn)行光合作用的有效葉面積減少,當(dāng)營養(yǎng)生長過剩時就會對葡萄的產(chǎn)量以及品質(zhì)造成一定的影響[21-23]。施肥可以提高果實的品質(zhì)。有關(guān)研究表明合理施肥可以使葡萄糖度、可滴定酸含量、固酸比等品質(zhì)指標(biāo)均有所改善[24-26]。但并不是施肥量越高越好,過量施肥可能導(dǎo)致葡萄著色差、口味不佳[27-28]。本研究結(jié)果表明：當(dāng)施氮量為180 kg/hm2時,控釋肥一次性施入處理可以顯著增加葡萄果粒的橫徑,提高果實中可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量,增加固酸比,有效地改善葡萄的果實品質(zhì),效果最佳。過量施肥不僅會造成農(nóng)業(yè)資源的浪費,而且還會對土壤環(huán)境造成一定的負(fù)擔(dān),最終給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利的結(jié)果[29-31]。本研究發(fā)現(xiàn)所有處理在0～60 cm土層的硝態(tài)氮含量處在一個較高的水平,說明農(nóng)明長期習(xí)慣施肥造成土體里面的氮殘留過多,除了被植物體吸收利用外,其他的氮素進(jìn)入地下水從而造成水體污染。控釋尿素可以貼近葡萄的生長規(guī)律釋放氮素供植物體吸收利用,從而有效地避免氮肥損失。

4 結(jié)論

在本試驗條件下,180 kg/hm2是較為合適的氮肥施入量；控釋尿素一次性施入在促進(jìn)新梢生長、增加新梢基粗度和葡萄果粒橫徑、提高果實中可溶性固形物含量、降低可滴定酸含量、增加固酸比方面效果最佳。