叶面补铁对贺兰山东麓酿酒葡萄生理调节及品质提升的影响

时间：2024-05-30

张丽，古超峰，王锐，2*

（1．宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2．中国葡萄酒产业技术研究院，宁夏银川 750021）

铁是果树生长发育所必需的微量元素，铁肥对于果树的生长发育意义重大。铁参与叶绿素的形成，而叶绿素则促进了果树的光合作用，其作用与氮磷钾等大量元素同等重要，且无法被其他元素替代。受地温、砧木、品种、土壤盐碱和土壤中铁含量等因素的影响，全世界约有40%土壤上的植物容易表现缺铁失绿症，缺铁已成为威胁果树生长的严重营养问题［1］。国内外研究者和果树种植者采取了很多矫正果树缺铁失绿症的方法，包括铁肥树冠喷施、土施、强力高压注射等［2-3］，酿酒葡萄尤其容易发生缺铁黄化现象。有研究表明，秋季叶面喷施铁肥处理可以增强红地球葡萄叶片光合能力，增加百粒重，提高葡萄可溶性固形物、Vc含量以及糖酸比［4］。喷施硫酸亚铁能够提高葡萄叶片叶绿素含量﹑净光合速率和水分利用率，继而影响果实的紧密度和单果重［5-6］。杨艳等［7］研究表明在红地球葡萄果实成熟期补铁有助于产量的形成和商品果率的提升，每公顷增产1183.5 kg，且含糖量和糖酸比均有提高；牛晓琳等［8］研究表明树干注射0.2 g/L Fe-EDTA处理显著促进了果实的生长发育，使横径、纵径、单果重和可溶性糖含量相对基液对照分别提高6.6%、4.2%、6.2%和7.9%，且成熟期树干注射铁肥，有效防止了叶片缺铁失绿症［9］。

宁夏贺兰山东麓处宁夏黄河冲积平原和贺兰山冲积扇平原之间，总面积达到20万hm2，为大陆性气候，年平均日照1500 h，年降水量只有150～240 mm，病虫害相对较少，其所存在的沙砾结合型土质透气极佳，是中国酿酒葡萄的最佳生态区之一［10-12］。近年来，宁夏贺兰山东麓葡萄产业发展迅猛，酿酒葡萄种植面积达到4万hm2，年产葡萄酒1亿瓶以上。产业快速发展的同时也面临一些有待完善的问题，在酿酒葡萄栽培方面，施肥方式偏向传统大量元素肥料的补充，忽视了微量元素的重要性，生产过程中对微量元素投入不足。该区域碱性土壤中矿质营养有效性低，有效铁含量远低于全国平均值，也低于果树有效铁丰缺的临界值，使得原本总量就不足的各类元素很难满足葡萄正常生长的营养需求，尤其因缺铁造成的叶片黄化问题，严重制约着贺兰山东麓酿酒葡萄产业的发展。

目前，施铁肥以改善果树黄化问题的研究多存在于苹果［1，9］、鲜食葡萄［4］、枣梨［13］等果树上，对酿酒葡萄的研究较少，且施肥方式以穴施、滴施、树干注射为多。本研究采用叶面喷施的方式可以避免土壤对营养元素的固定，而且采用薄肥多施的方式，见效快，且螯合铁肥具有高效、高品质、超强生物活性小分子有机螯合形态，可克服普通铁肥容易氧化的缺点。本研究在原有常规施肥的基础上叶面喷施螯合铁，探究铁肥喷施用量对宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄的生理改善及产量和品质的提升效果，为有效改善葡萄缺铁引发的黄化现象，科学的铁肥施用和促进酿酒葡萄产业的健康发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

研究区位于宁夏永宁县闽宁镇立兰酒庄葡萄基地（38°16′38″ N，105°58′20″ E），该区域光照充足，年日照率65%以上，太阳总辐射量6100 MJ/m2，年平均气温8.9℃，积温3289℃，年均降水量200 mm，年均蒸发量1580 mm，全年日照时数在2851～3106 h，平均日照时长为7.8～8.3 h，无霜期176 d，充足的日照为酿酒葡萄生长提供了足够的热量，昼夜温差大有利于酿酒葡萄糖分的累积。试验区地形平缓，地面坡度约为1%，平均海拔为1129 m，葡萄园土壤质地为壤质砂土，砂粒、粉粒和粘粒含量分别为85%～90%、5%～8%和6%～10%，石砾含量10%左右，土壤类型为普通灰钙土，基本化学性质见表1。

表1 土壤基本化学性质

1.2 供试材料

供试品种为6年生赤霞珠（Vitis viniferaL.‘Cabernet Sauvignon’），南北行向定植，整形方式为长梢修剪倾斜上架，株行距分别为0.6和3.5 m，种植密度4760株/hm2。铁肥为螯合铁，一种含铁的有机化合物（含有效铁13%），具有100%全水溶、全吸收、见效快、稳定性好和作物易吸收等特点，施用方式为叶面喷施。灌溉方式为滴灌，统一灌水3000 m3/hm2。常规氮磷钾施肥方式为沟施，常规施肥量为葡萄出土后4月中旬施氮肥N 57.5 kg/hm2；5月下旬追施氮磷肥分别为N 130.5 kg/hm2、P2O5135.3 kg/hm2；6月下旬追施氮磷钾肥分别为N 56.2 kg/hm2、P2O575.0 kg/hm2、K2O 243.0 kg/hm2。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，共设6个处理，5个不同螯合铁肥喷施处理：0.86 kg/hm2（T1）、1.14 kg/hm2（T2）、1.43 kg/hm2（T3）、1.73 kg/hm2（T4）、2.00 kg/hm2（T5），以喷施清水为对照（CK）。每个处理设3个重复，共18个小区，小区面积为30 m×3.5 m=105 m2，每小区有酿酒葡萄树50棵。各处理于葡萄果实膨大和转色期，即2019年6月30日、7月15日、8月5日、8月25日分别对葡萄叶片均匀喷施4次，以喷施叶片正、背面80%以上为宜。

1.4 样品采集

2019年9月1日，从树冠外围4个方位中上部位随机采摘大小、形状、成熟度等指标一致的叶片，每个处理共采20张叶片。将采摘的样品置于装有冰块的泡沫保温箱中，带回实验室测定叶绿素含量。酿酒葡萄产量为每小区单独测产后折算成公顷产量。于2019年9月下旬各处理随机采摘25个具有代表性的果穗置于自封袋中，从每个果穗的上、中、下3个部位随机采集大小均匀的20粒葡萄，用于测定葡萄可溶性固形物、可滴定酸和总酚等品质指标。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 酿酒葡萄生理指标的测定

叶片用LI-6800便捷式光合测量系统测定其光合特性，包括光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率；叶绿素a、叶绿素b含量的测定参照李合生［14］的方法，用95%乙醇浸提24 h后用紫外可见分光光度计在665和649 nm下进行比色测定。

1.5.2 酿酒葡萄品质测定

可溶性固形物含量用手持糖量计测定；可滴定酸含量采用NaOH滴定法测定；单宁、总酚、花色苷含量测定前先将葡萄粒在液氮中速冻后于-80℃超低温冰箱冰冻保存备用，单宁含量采用福林-丹尼斯法测定；花色苷含量采用pH示差法测定；总酚含量采用福林-肖卡法测定［14］。

1.6 数据分析方法

试验数据采用Excel 2010进行整理和作图，用SPSS 25.0进行统计分析，并对各处理下酿酒葡萄的各指标进行显著性检验，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 叶面补铁对酿酒葡萄光合特性的影响

由图1A可知，与对照（CK）相比，喷施螯合铁处理会提高叶片的光合速率，其中在T3处理下光合速率最高，然后，光合速率随喷施量的增加明显下降，T3处理较CK、T1、T2、T4、T5处理分别增加35.1%、10.3%、10.6%、16.7%、17.8%；叶片气孔导度随螯合铁喷施浓度的增加呈现出先升高后降低的趋势，T3和T4处理较其他处理差异显著（图1B）。叶片胞间CO2浓度随螯合铁喷施量的增加呈现出先升高后降低的趋势，T3处理用量时达最高，CO2浓度较其他处理差异显著，然后开始降低；T3处理较CK增加18.6%，较其他处理增加4.4%～14.9%（图1C）。不同处理间叶片蒸腾速率的变化与胞间CO2浓度相似（图1D）。

2.2 叶面补铁对酿酒葡萄叶绿素含量的影响

由图2得出，叶面补铁处理的叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均显著高于CK，含量均随着铁肥用量的增加呈现升高趋势，在T3处理时达最大，然后随着喷施螯合铁用量的增加呈下降趋势。T3处理总叶绿素含量较CK增加35.7%，较其他处理分别增加11.0%、14.0%、16.7%、15.0%。说明T3用量下叶绿素含量最高，更加有利于光合作用，从而合成更多有机物使植株生长的更加健壮，为葡萄果实的生长发育提供了良好的生理条件。

2.3 叶面补铁对酿酒葡萄产量及浆果品质的影响

由表2得出，与CK相比喷施螯合铁提高了葡萄产量、果实可溶性固形物和花色苷含量，各指标以T3处理最高，与T2和T4处理没有显著差异；T3处理下花色苷含量还与T1处理没有显著差异。螯合铁用量超过T3处理后，上述各指标呈降低变化。叶面喷施螯合铁肥可以显著降低糖酸比和单宁含量，其中糖酸比以T1处理最低，而单宁含量以T3处理最低。喷施螯合铁较CK提高了果实总酚含量，而不同喷施处理间差异不显著。

表2 不同处理对酿酒葡萄产量及浆果品质的影响

2.4 叶面补铁与酿酒葡萄品质的关系

本试验选取光合速率、气孔导度、叶绿素含量、酿酒葡萄产量及品质指标共16项数据为评价指标，进行主成分分析。第一、二主成分对总方差的贡献率分别为79.7%、8.9%，2个主成分累计贡献率为88.6%，大于85%，说明2个主成分基本涵盖了16个指标的全部信息。由表3可知，T1～T5处理的综合得分均高于CK处理，得分排名依次为T3>T2=T4>T5>T1>CK，故T3处理螯合铁喷施量为1.43 kg/hm2效果最佳。

表3 叶面补施不同铁肥量与酿酒葡萄品质指标主成分分析

3 讨论

本试验探讨了叶面补铁对贺兰山东麓酿酒葡萄品种“赤霞珠”的产量和品质的影响。铁对于叶绿素前体的合成不可缺少，在中性或碱性土壤条件下铁的有效性降低会导致植物缺铁黄化，在较高的光合速率下植株能够合成更多的有机物，更利于植株的营养生长和生殖生长，为葡萄的生长发育提供了良好的生理条件［15-16］。冯密等［17］研究认为，喷施新型叶面铁肥也可以显著提高酸性土壤上葡萄叶片叶绿素含量。本研究表明，在贺兰山东麓碱性石灰性土壤上，叶面喷施螯合铁可以显著提高酿酒葡萄果树的光合速率，胞间CO2浓度、气孔导度以及叶绿素含量，这与冯密等［17］的研究相一致。叶面补施铁肥可显著增加酿酒葡萄叶片光合速率，可以有效避免因果树缺铁而引发的葡萄黄化病，且随着叶面补施铁肥量的增加，“赤霞珠”光合特性及叶绿素含量逐步增加，更加有利于果树的生长发育。这与赵志军等［1］、薛进军等［9］、崔美香等［18］研究相符，叶面补施螯合铁用量在1.43和1.73 kg/hm2时变化尤为明显，分析其原因可能由于过低或过高的螯合铁都会抑制酿酒葡萄的生长，喷施适量的螯合铁才能有效地增加酿酒葡萄光合特性及叶绿素含量。杨艳等［7］研究表明，在葡萄成熟期适当喷施叶面铁肥有利于提高单粒重和单产，增加果实含糖量和改善果实的着色、提高葡萄的商品果率。本研究中，T3处理有效地增加了酿酒葡萄的产量，这与杨艳等［7］的研究结果相符。但本研究中，T4和T5的产量较T2和T3降低，可能由于高量的螯合铁对酿酒葡萄生长产生毒害而影响了产量。花色苷、总酚、可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸是反映酿酒葡萄品质的重要指标［19-20］，叶面适量补施铁肥能有效提高酿酒葡萄花色苷、总酚、可溶性固形物、可溶性糖含量，降低可滴定酸含量，这与高陆旭等［21］研究相符，说明一定量的铁肥供应能有效提高光合速率，促进光合产物的积累，有利于糖类物质和酚类物质的合成和运转，降低果实的酸度，对改善酿酒葡萄品质有显著性效果。在本研究中，T3处理下葡萄产量提升的同时，浆果的糖酸比、单宁、花色苷等各项生理指标都有一个良好的平衡关系，具有酿造优质酒的潜力。