徐寧 曹娜 郭步慶 李國良 徐玉英 王闖

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.021

摘要：以陽光玫瑰鮮食葡萄為試材，根施不同濃度外源褪黑素，研究葡萄產(chǎn)量及果品品質(zhì)，根區(qū)土壤理化性狀、微生物數(shù)量和酶活性變化，以期為探索設(shè)施葡萄可持續(xù)化高品質(zhì)栽培技術(shù)提供參考依據(jù)。結(jié)果表明，相比對照處理（根施等量去離子水），不同濃度外源褪黑素處理下陽光玫瑰產(chǎn)量均較高，150、50 μmol/L褪黑素處理下百粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、產(chǎn)量分別提高8.28%、8.20%、8.54%和4.41%、4.09%、3.09%。外源褪黑素處理葡萄果品可溶性固形物含量較高、可滴定酸含量較低，固酸比和維生素C含量顯著提升。外源褪黑素的配施，降低了陽光玫瑰根區(qū)土壤容重和EC值，提升了根區(qū)土壤pH值。外源褪黑素的配施增加了葡萄根區(qū)土壤的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，提高了根區(qū)土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性，且在50～200 μmol/L濃度范圍內(nèi)，隨處理濃度的增加呈先上升后降低的趨勢。在本試驗(yàn)條件下，150 μmol/L外源褪黑素處理陽光玫瑰產(chǎn)量較高，果品品質(zhì)及根區(qū)微生態(tài)環(huán)境較好，緩控土質(zhì)惡化效果較顯著。

關(guān)鍵詞：外源褪黑素；葡萄；產(chǎn)量；品質(zhì)；根區(qū)微生態(tài)；酶活性

中圖分類號：S663.104? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）10-0160-05

收稿日期：2023-11-10

基金項(xiàng)目：山東省聊城市重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號：2022YDNY09）；山東省重點(diǎn)科技攻關(guān)類研發(fā)計(jì)劃（編號：2019GNC21400）；聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技計(jì)劃（編號：2020LZYK03）；山東省高等學(xué)校青創(chuàng)人才引育計(jì)劃。

作者簡介：徐? 寧（1983—），男，山東聊城人，博士，副教授，主要從事設(shè)施園藝生理生態(tài)等研究工作。E-mail：xuning0635@163.com。

通信作者：王? 闖，碩士，副教授，主要從事園藝植物生理學(xué)等研究工作。E-mail：chuangwang2004@163.com。

我國是世界葡萄（Vitis vinifera L.）生產(chǎn)大國，鮮食葡萄種植面積與產(chǎn)量居世界第一［1］。近些年，我國葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)由“數(shù)量化”向“質(zhì)量化”發(fā)展，種植模式由“露天化”向“設(shè)施化”轉(zhuǎn)變，在日光溫室栽培模式下，口感好、品質(zhì)高的鮮食葡萄成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向［2］。陽光玫瑰鮮食葡萄是日本果樹科學(xué)研究所于20世紀(jì)90年代研究出的重要葡萄品種，口感佳、果品優(yōu)，近些年在全球銷量逐步提升。2021年，我國陽光玫瑰種植面積約2.08萬hm2，5年（較2016年）增幅超200%［3］。但日光溫室是缺少自然降水淋溶的半封閉環(huán)境，鮮食葡萄的常年單一化種植模式，造成土質(zhì)環(huán)境逐漸降低、病蟲害發(fā)生加重，造成陽光玫瑰產(chǎn)量下降，果品品質(zhì)參差不齊，葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展陷入困境［4］。改良日光溫室土壤環(huán)境，提高陽光玫瑰高品質(zhì)的研究備受筆者所在課題組及其他學(xué)者關(guān)注。

褪黑素（melatonin，簡稱MT），化學(xué)名為N-乙?；?5-甲氧基色胺，是近幾年備受關(guān)注的一種新型植物生長調(diào)節(jié)物，為色氨酸吲哚類衍生代表物［5-6］。劉建龍等的研究表明，外源褪黑素處理可降低梨、草莓等的病害發(fā)生率，促進(jìn)其生長發(fā)育且提高果品品質(zhì)［7-8］；李娟起研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可緩解自毒物質(zhì)脅迫下黃瓜種子萌發(fā)和幼苗生長受到的影響，提高連作土壤下黃瓜的抗逆能力［9］。外源褪黑素配施可提高葡萄抗氧化能力［10-11］，緩解干旱脅迫對葡萄內(nèi)源褪黑素及生理特性的影響［12-13］，同時(shí)可提高葡萄在重金屬脅迫和缺鐵脅迫下的生理響應(yīng)［14-15］，促進(jìn)其生長發(fā)育并提高果實(shí)品質(zhì)［16］?？梢?，外源褪黑素可緩控葡萄逆境脅迫，改善葡萄果品貯藏品質(zhì)，延長貨架期［17-18］，但目前關(guān)于葡萄根區(qū)土壤微生態(tài)環(huán)境動態(tài)的研究較少。本試驗(yàn)采用日光溫室栽培的陽光玫瑰為試材，研究根施外源褪黑素技術(shù)對其產(chǎn)量、品質(zhì)及根區(qū)微生態(tài)的影響，以期為設(shè)施葡萄可持續(xù)化高品質(zhì)栽培技術(shù)研究提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)區(qū)域及材料

本試驗(yàn)于2023年在聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)園（36°40′25.79″N，115°94′24.89″E）進(jìn)行。土壤為沙質(zhì)壤土，基本理化性狀為pH值6.05（土水比為1 ∶5），電導(dǎo)率（electrical conductivity，簡稱EC）235 μS/cm（土水比為1 ∶5），有機(jī)質(zhì)含量7.36 g/kg，堿解氮含量159.6 mg/kg，有效磷含量203.7 mg/kg，速效鉀含量190.5 mg/kg。

供試鮮食葡萄品種為5年生陽光玫瑰，貝達(dá)砧木嫁接苗，樹勢健壯，長勢一致。日光溫室種植，株行距為200 cm×120 cm，“Y”形立架式栽培。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理

試驗(yàn)設(shè)計(jì)5個(gè)處理：50 μmol/L褪黑素（T1）；100 μmol/L褪黑素（T2）；150 μmol/L褪黑素（T3）；200 μmol/L 褪黑素（T4）；以等量去離子水為對照（CK）。供試褪黑素采購于Sigma-Aldrich公司。試驗(yàn)根施處理，在植株基部30 cm左右處開深度為30 cm的澆灌溝，各處理分別于6月10日、7月10日和8月10日各根施1次，每次澆灌10 L處理溶液，其余植株栽培管理方式保持一致。每個(gè)處理10株葡萄，重復(fù)3次，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

1.3? 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1? 葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)測定

葡萄收獲時(shí)，每處理采收6株陽光玫瑰的全部果實(shí)，稱量每穗果品重，計(jì)算平均單穗重及產(chǎn)量。從果穗上部、中部和下部分別隨機(jī)選取10個(gè)果粒，稱量計(jì)算百粒重（g）。葡萄成熟采收后，應(yīng)用手持糖度計(jì)量器測定陽光玫瑰果品可溶性固形物含量，采用NaOH滴定法測定果品可滴定酸含量，采用2，4-二硝基苯肼比色法測定果品維生素C含量，固酸比為可溶性固形物與可滴定酸含量之比［19-20］。

1.3.2? 土壤根區(qū)微生態(tài)指標(biāo)測定

葡萄采收后，用土鉆取0～20 cm土層的土壤樣品，每個(gè)處理按“S”形隨機(jī)取5個(gè)土樣，充分混勻后將植物根系、石塊等雜物去除，分成2份帶回實(shí)驗(yàn)室，其中一份土樣立即用于土壤微生物數(shù)量檢測分析，另一份土樣風(fēng)干研磨，過1 mm篩后保存，用于土壤理化和酶活性檢測分析。采用系列稀釋計(jì)數(shù)法計(jì)算微生物數(shù)量［21］，細(xì)菌、真菌、放線菌培養(yǎng)基參考徐寧等的方法［22］配制；采用酸度計(jì)和電導(dǎo)率儀測定pH值、EC值（土水比1 ∶5）；采用環(huán)刀法［23］測土壤容重；土壤酶活性參考關(guān)松蔭的方法［24］進(jìn)行檢測分析。

1.4? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Office Excel 2010軟件進(jìn)行整理，利用DPS V18.10軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 外源褪黑素對陽光玫瑰產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表1可以看出，外源褪黑素處理的陽光玫瑰百粒重、單穗重、產(chǎn)量均高于對照處理（CK），在 50～200 μmol/L外源褪黑素處理中，隨處理濃度的遞增，陽光玫瑰百粒重、單穗重、產(chǎn)量呈先上升后降低的趨勢。與CK相比，T3處理的百粒重、單穗重、產(chǎn)量分別提高8.28%、8.20%、8.54%，T1處理分別提高4.41%、4.09%、3.09%。說明外源褪黑素配施可顯著提高陽光玫瑰果品產(chǎn)量，其中配施濃度為150 μmol/L時(shí)產(chǎn)量指標(biāo)上升最顯著。

由表2可以看出，隨外源褪黑素處理濃度的增加，陽光玫瑰可溶性固形物含量呈先增加后減少趨勢，其中在T3處理下，陽光玫瑰果品可溶性固形物含量增加最多，較對照處理顯著提升8.86%。陽光玫瑰果品可滴定酸含量，隨外源褪黑素處理濃度的增加呈逐漸降低趨勢，其中T3、T4處理下降均較顯著。陽光玫瑰果品固酸比指標(biāo)也隨著外源褪黑素處理濃度的增加呈先升后降的趨勢，其中T3處理最大，較對照顯著增加30.23%。

外源褪黑素處理下陽光玫瑰果品維生素C含量均高于CK，隨著外源褪黑素處理濃度的遞增，陽光玫瑰維生素C含量呈現(xiàn)先增后減的趨勢，其中T3處理與對照處理差異最大，較對照處理顯著增加20.18%；T1處理較對照處理增加7.02%，與對照處理果品指標(biāo)較接近。

2.2? 外源褪黑素對陽光玫瑰根區(qū)土壤理化性狀的影響

由圖1可以看出，外源褪黑素的配施，顯著降低了陽光玫瑰根區(qū)的土壤容重和EC值，顯著提升了根區(qū)土壤pH值。外源褪黑素處理的陽光玫瑰土壤容重較低，與CK相比，T1、T2、T3、T4處理分別降低4.36%、8.26%、12.39%、9.63%。外源褪黑素處理陽光玫瑰根區(qū)土壤pH值均顯著高于對照處理，T1、T2、T3、T4處理分別較對照提高1.56%、3.45%、4.90%、4.34%。T1、T2、T3、T4處理的陽光玫瑰根區(qū)土壤EC值比CK分別顯著降低7.91%、18.66%、26.72%、21.94%?？梢姡?50 μmol/L 褪黑素處理下陽光玫瑰根區(qū)土壤理化性狀指標(biāo)與CK處理差異最大。

2.3? 外源褪黑素對陽光玫瑰根區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響

由2可以看出，外源褪黑素處理的陽光玫瑰根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于CK處理，隨外源褪黑素處理濃度的增加，細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量呈先上升后降低的趨勢。50 μmol/L褪黑素處理的根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量分別比CK處理高12.31%、2.51%、4.84%，與CK處理相比提升較小。150 μmol/L褪黑素處理的根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量分別比CK處理高24.32%、5.03%、11.70%，與CK差異最大。外源褪黑素濃度為100、150、200 μmol/L 時(shí)，細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量處理間差異不顯著（P＜0.05）。

2.4? 外源褪黑素對陽光玫瑰根區(qū)土壤酶活性的影響

由圖3可以看出，外源褪黑素處理提升了陽光玫瑰根區(qū)土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性，且隨著外源褪黑素處理濃度的提升，上述根區(qū)土壤酶活性均呈先升后降的趨勢。T2、T3處理陽光玫瑰根區(qū)土壤脲酶和過氧化氫酶活性分別比CK處理高12.12%、13.74%和33.17%、35.12%；T3、T4處理陽光玫瑰根區(qū)土壤磷酸酶和蔗糖酶活性分別比對照高13.44%、12.46%和8.12%、6.67%。

3? 討論

國內(nèi)外研究表明，我國鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)“質(zhì)量化”發(fā)展迅速，“設(shè)施化”栽培模式逐年提升。日光溫室半封閉的環(huán)境特點(diǎn)以及單一化的栽培模式，導(dǎo)致陽光玫瑰鮮食葡萄種植土壤理化性狀逐年惡化、根區(qū)土壤養(yǎng)分失衡、土傳病蟲害加重，葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)得不到有效保障。本試驗(yàn)結(jié)果表明，外源褪黑素處理的陽光玫瑰鮮食葡萄產(chǎn)量與果品品質(zhì)顯著優(yōu)于不添加褪黑素處理。這與徐變變等對夏黑葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)的研究［10］，呂馨寧等對陽光玫瑰鮮食葡萄果品品質(zhì)的研究結(jié)果［17］一致。外源褪黑素根施處理可顯著提高陽光玫瑰鮮食葡萄產(chǎn)量，改善其果品品質(zhì)，但高濃度褪黑素處理具有抑制效果［25-27］，因此多指標(biāo)呈現(xiàn)出隨褪黑素處理濃度的增加先升后降的趨勢。本試驗(yàn)結(jié)果與褪黑素緩解桃樹、辣椒土壤連作障礙的研究結(jié)果［28-29］趨勢一致。

鮮食葡萄根區(qū)土壤環(huán)境變化與植物生長發(fā)育交互影響，構(gòu)成植物-根系-土壤動態(tài)變化的微生態(tài)體系［30］，葡萄根區(qū)土壤的理化性狀、微生物（細(xì)菌、真菌、放線菌等）群落數(shù)量、酶（脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶等）活性等因素均是考量微生態(tài)體系動態(tài)變化的重要技術(shù)指標(biāo)［31］。在外源褪黑素處理下，陽光玫瑰鮮食葡萄根區(qū)土壤容重和EC值顯著降低，pH值顯著提升，增加了根區(qū)土壤透氣性，緩控日光溫室土壤酸化和次生鹽漬化發(fā)展，為根區(qū)微生物活動和水肥保障奠定了基礎(chǔ)。

鮮食葡萄土壤微生物群落的動態(tài)變化受土壤理化性狀、植物根系分泌物、土壤養(yǎng)分平衡及日光溫室環(huán)境等多因素影響［9，31］。外源褪黑素處理增加了陽光玫瑰根區(qū)土壤的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，保障根區(qū)土壤微生物多樣性發(fā)展。外源褪黑素處理改善了土壤理化性狀，為根區(qū)土壤微生物多樣性發(fā)展構(gòu)建了較好的環(huán)境基礎(chǔ)，保障碳源數(shù)量和種類多樣性持續(xù)動態(tài)發(fā)展，優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量。外源褪黑素處理可引起土傳病原菌寄主環(huán)境發(fā)生變化，有助于減緩?fù)羵鞑『ξ：?，利于鮮食葡萄生長發(fā)育［7，27，32］。

本試驗(yàn)中，根施褪黑素可優(yōu)化陽光玫瑰鮮食葡萄根區(qū)土壤微生物數(shù)量和酶活性，改善土壤養(yǎng)分環(huán)境，這與Hussain在獼猴桃幼苗上的研究結(jié)果趨勢［33］一致。土壤脲酶和磷酸酶是土壤氮、磷等元素的轉(zhuǎn)化酶，蔗糖酶是土壤蔗糖的轉(zhuǎn)化酶，三者的變化影響著土壤中堿解氮、有效磷、有機(jī)質(zhì)等多種養(yǎng)分物質(zhì)的平衡協(xié)調(diào)，抑制土壤酸性發(fā)展，增強(qiáng)植物免疫力，促進(jìn)植物生長發(fā)育［33］。多酚氧化酶可加速植物土壤中酚類物質(zhì)到有機(jī)質(zhì)的持續(xù)性轉(zhuǎn)化，減輕過氧化物對鮮食葡萄生長發(fā)育的危害［33-34］。外源褪黑素處理可在提高陽光玫瑰土壤酶活性，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的同時(shí)促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，增加土壤肥力，促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收，優(yōu)化根區(qū)微生態(tài)環(huán)境，緩控土質(zhì)惡化。在下一步試驗(yàn)中，筆者所在課題組將針對外源褪黑素、內(nèi)源褪黑素與植物根系分泌物交互影響進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。

4? 結(jié)論

綜上，根施外源褪黑素可顯著降低鮮食葡萄陽光玫瑰根區(qū)土壤容重和EC值，提升根區(qū)土壤pH值，緩解土壤理化環(huán)境惡化。外源褪黑素處理可增加陽光玫瑰根區(qū)土壤的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，提升根區(qū)土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性，保障根區(qū)土壤微生物多樣性發(fā)展，防止土壤肥力失衡且降低過氧化物危害。不同濃度外源褪黑素處理下陽光玫瑰產(chǎn)量均較高，150、50 μmol/L 褪黑素處理下百粒重、單穗重、產(chǎn)量分別提升8.28%、8.20%、8.54%，4.41%、4.09%、3.09%。外源褪黑素處理的葡萄果品可溶性固形物含量較高、可滴定酸含量較低，固酸比和維生素C含量均有所提升。本試驗(yàn)條件下，150 μmol/L外源褪黑素處理的陽光玫瑰果品產(chǎn)量較高，品質(zhì)及根區(qū)微生態(tài)環(huán)境較好，緩控土質(zhì)惡化效果較顯著。

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