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叶面施肥是农作物生育过程中一种常用的既经济又有效的施肥方法[1],常应用于多种作物、果树、蔬菜,以达到提高作物产量和果实品质的目的[2]。此外,喷施叶面肥也可以很好地解决植株的缺素问题[3]。葡萄(Vitis vinifera L.)具有丰富的种质资源,已成为我国分布最为广泛的果树树种之一,是我国重要的经济果品之一[4],其果实营养价值极高,富含糖类、甘露醇以及多种维生素、矿物质和氨基酸[5],在世界果品贸易中占有重要位置。近年来,果实色泽逐渐成为衡量果蔬品质与成熟度的重要指标[6-7]。因此,市场对葡萄果实的产量及品质都有了更高的要求,如何在栽培过程中不断提升果实产量及品质是提升其市场竞争能力的关键所在[8]。
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合理施用叶面肥有助于提高果蔬的产量和品质,大量研究表明,喷施叶面肥可以有效提高柑橘[9]、草莓[10]、冬瓜[11]等作物的产量和品质。复合型叶面肥中包含氮、磷、钾、硼、锌等十几种矿质营养元素,以及腐植酸、柠檬酸、氨基酸、维生素、多糖等多种植物源有机营养成分[12],既可提供养分,又可刺激调节生长发育[13]。韩晋等[14] 研究表明,喷施黄棕腐植酸钾能够促使葡萄增产 15.25%,提高葡萄品质、色泽口感等指标,含糖量增加了 10.66%。然而,目前应用于葡萄栽培中的大多为单一类型的叶面肥,对于将复合型有机叶面肥应用于葡萄栽培方面的研究较为鲜见。
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本研究以‘弗雷无核’葡萄为试验材料,通过随机区组试验设计,研究不同有机叶面肥对葡萄光合作用、果实产量及品质的影响,筛选适宜葡萄栽培的有机叶面肥,以实现增产提质的目标,为有机叶面肥在葡萄栽培方面的应用提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验材料与试验设计
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试验于 2020 年在新疆生产建设兵团第八师 146 团进行,供试葡萄品种为 5 年生‘弗雷无核’,每公顷施入生物有机肥 15000 kg,尿素 375 kg、氮、磷、钾复合肥(14-14-30)600 kg、硫酸钾 375 kg、硫酸镁 540 kg,采用常规田间管理。
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试验采用随机区组设计,以清水(CK)及当地市售常规氨基酸叶面肥(FS)作为对照,其余叶面肥均为实验室自主研发,共设置 5 个处理(表1),研究不同复合叶面肥对葡萄产量和品质的影响。3 株为一个小区,每个处理设置 3 个重复,株行距为 0.8 m×2.5 m,每株保留 15 穗果穗。
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注:表中总养分为各叶面肥中全氮、全磷、全钾总含量,ALA 为 5-氨基乙酰丙酸。
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于果实膨大期(6 月 6 日)开始叶面喷施有机叶面肥,稀释 500 倍,每次喷施量为 15 L/hm2,每 7 d 喷施一次,共喷施 6 次。于 7 月 1 日(着色期) 开始采集样品,每 5 d 采集一次,共采集 5 次样品,每个处理随机摘取 2 穗果穗,每穗上随机取 30 粒,果皮剥离后剪碎混匀,经液氮速冻后置于-80℃超低温冰箱中贮存,用于测定花色苷含量,剩余各果穗鲜样用于测定葡萄果实的着色指标及各项生化指标。
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1.2 测定指标与方法
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1.2.1 葡萄光合作用测定
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2020 年 7 月 11 日 16:00—18:00 进行光合指标测定,随机选择各处理 3 株葡萄植株中部结果枝基部第 3 到第 5 个节位的成熟叶片,用便携式光合系统 LI-6400(LICOR,Lincoln,NE,USA)测定葡萄叶片净光合速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度和蒸腾速率,SPAD 值采用 SPAD-502 型叶绿素计测定。
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1.2.2 葡萄产量测定
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采用电子天平测定百粒重后计算单粒重;游标卡尺测定果粒纵横径;每个小区葡萄果实产量 (kg/hm2)=单穗重 × 每株穗数 × 每公顷株数 × 相关系数 /1000。
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1.2.3 葡萄品质及着色效果测定
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可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定,可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定[15],维生素 C 含量采用 2,4-二硝基苯肼比色法测定[15],果皮花色苷含量采用 pH 示差法测定,果实可溶性固形物含量采用 TD-45 型数字折光仪测定。采用 CR-400 手持色差计(Konica Minolta,Japan)测定每个果实赤道部位的色泽明亮度(L*)、红色度(a*)、黄色度(b*),计算色泽饱和度(C*)、色度角(h°)及颜色指数 (CIRG),公式如下:
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1.3 数据处理
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利用 Excel 2019、SPSS 26.0 对试验数据进行处理以及差异显著性分析(P<0.05)并作图。
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2 结果与分析
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2.1 有机叶面肥对葡萄光合特性的影响
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2.1.1 不同有机叶面肥对葡萄叶片 SPAD 值的影响
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图1 为不同有机叶面肥处理对葡萄叶片 SPAD 值的影响,从图1 可知,SPAD 值从大到小排列为 FZ>FA>FS>FW>FB>FY>CK,FZ 处理的 SPAD 值最高,为 49.46,显著高于 CK 和 FS(P<0.05),FA 处理的 SPAD 值较 CK 和 FS 分别增加了 14.63% 和 4.93%。处理 FW 和 FB 的 SPAD 值虽然显著高于 CK,但与 FS 相比分别降低了 1.84%、2.44%。
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图1 不同处理下葡萄叶片 SPAD 值
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注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。
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2.1.2 有机叶面肥对叶片光合指标的影响
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图2 为不同有机叶面肥处理对葡萄叶片光合指标的影响,从图2A 可知,各有机叶面肥处理的净光合速率均显著高于 CK,其中 FA、FZ 显著高于其他各处理(P<0.05),较 CK 和 FS 分别增加了 92.82%、94.10% 和 14.76%、15.52%。处理 FB、FY 的净光合速率显著低于 FS。
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由图2B 可知,处理 FA、FZ、FW 和 FS 气孔导度显著高于 CK(P<0.05),其中 FA 与 FZ 处理气孔导度最高,分别较 CK 和 FS 增加了 127.07%、 109.68% 和 21.16%、11.88%,FW、FB 和 FY 处理气孔导度显著低于 FS(P<0.05)。
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图2 不同处理下葡萄叶片光合指标
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由图2C 可知,各有机叶面肥处理的胞间 CO2 浓度均不同程度低于 CK,FA、FW 与 FZ 的胞间 CO2 浓度显著低于 CK 和 FS(P<0.05),与 CK 和 FS 相比分别降低 19.35%、17.95%、23.44%、和 13.98%、12.49%、18.34%。
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由图2D 可知,FA 和 FZ 处理的蒸腾速率显著高于 CK(P<0.05),但与 FS 差异不显著(P>0.05),与 CK 相比增加了 73.83% 和 78.48%。FW、FB 和 FY 处理的胞间 CO2 浓度显著低于 FS(P<0.05),分别降低了 28.70%、33.32%、41.18%。
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2.2 有机叶面肥对葡萄生物学性状和产量的影响
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由表2 可知,叶面喷施不同有机叶面肥后,果实横径、纵径均比 CK 有不同程度增加,但各处理间差异均不显著(P>0.05)。FA、FW 和 FZ 处理的单果重显著高于 CK 和 FS(P<0.05),FZ 的单果重量最高,为 2.70 g。各处理中 FZ 的穗重最高,显著高于 CK 和 FY。各处理产量从大到小依次为 FZ>FA>FW>FB>FS>FY>CK,其中 FZ 产量最高,较 CK 和 FS 分别增加了 12.76% 和 5.80%,综合各项来看,FZ 处理对葡萄增产效果较好。
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注:表中数据为平均数 ± 标准差;同列数据后不同小写字母表示经 Duncan 法检验在 P<0.05 水平差异显著。下同。
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2.3 有机叶面肥对葡萄果实品质的影响
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2.3.1 有机叶面肥处理对葡萄果实色泽参数的影响
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由表3 可知,各处理色泽明亮度(L*)较 CK 均有不同程度降低,尤其是 FA 和 FZ 处理。FA、FW 和 FB 处理的果实红色度(a*)显著高于 CK、FS 和 FZ(P<0.05)。喷施叶面肥显著降低了果实黄色度(b*)(P<0.05),尤其是 FS 处理。果粒的色泽饱和度、色度角、颜色指数是根据 L*、a*、b* 值计算而得,用来综合评价果实的外观色泽,色泽饱和度越大,表明果皮着色饱和度越大,颜色越纯,FA、FW 和 FB 色泽饱和度显著高于 FZ 和 FS (P<0.05),但与 CK 相比差异不显著(P>0.05)。各喷施叶面肥处理的色度角均显著低于 CK(P<0.05),FA、 FW、FB、FZ、FY 的色度角显著高于 FS(P<0.05)。根据颜色指数可知,喷施叶面肥显著提高了果实的颜色指数(P<0.05),尤其是 FZ 和 FS 处理,FZ 较 CK 颜色指数增加了 27.71%,但 FZ 与 FS 处理之间差异不显著(P>0.05)。
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2.3.2 不同有机叶面肥对葡萄果实口感指标的影响
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由表4 可知,各处理葡萄果实可溶性糖含量较 CK 均有不同程度增加,尤其是 FZ 处理,较 CK 显著增加了 14.42%(P<0.05)。FA、FW、FB 可溶性糖含量显著高于 CK(P<0.05),但与 FS 和 FY 相比差异不显著(P>0.05)。喷施叶面肥可显著降低果实可滴定酸含量(P<0.05),FA、FW、FB、FZ 可滴定酸含量与 FS 相比差异不显著(P>0.05)。FA 和 FW 维生素 C 含量显著高于 CK(P>0.05),但与 FS 相比差异不显著 (P>0.05),FA 维生素 C 含量最高,为 19.51 mg/kg,较 CK 增加了 17.9%。FA、FW、FB、FZ 可溶性固形物含量较 CK 和 FY 差异显著(P<0.05),尤其是 FA,但与 FS 相比差异不显著(P>0.05)。各有机叶面肥处理花色苷含量均显著高于 CK(P<0.05),除了 FA 和 FZ 处理,其他处理间均差异显著(P<0.05),FA 与 FZ 之间差异不显著(P>0.05)。
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3 讨论
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3.1 不同有机叶面肥对葡萄光合作用的影响
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叶绿素不仅是植物进行光合作用的一种重要的光合色素,同时也是进行光合作用生产有机物的主要场所,喷施叶面肥对葡萄光合作用有一定的影响[16]。本研究结果表明,FZ 处理的葡萄叶片叶绿素含量较 CK 和 FS 增加了 14.63% 和 4.93%,喷施添加含 Zn 的有机叶面肥 FA、FW、FZ 对葡萄光合作用的促进效果均优于其他处理,说明 Zn 对光合作用促进效果较好,这与黄伟东等[17]通过研究含 Zn 叶面肥对玉米光合特性的研究结果相似。这可能是由于 Zn 参与合成叶绿素前体锌卟啉[18],含 Zn 的有机叶面肥有利于叶绿素合成,增加叶片的叶绿素含量。此外,叶绿体碳酸酐酶可以催化 CO2 和 H2O 合成 H2CO3,在光呼吸过程中,通过捕捉植物释放的 H2CO3 释放 CO2,为光合作用提供固定 CO2 的底物[18],Zn 不仅是该酶的专性活化离子,还是光合作用另一关键酶醛缩酶的激活剂[19]。因此,喷施含 Zn 的有机叶面肥可能是通过为光合作用提供固定 CO2 的底物,或者激活醛缩酶来促进植物的光合作用。本试验表明,喷施含 Zn 的叶面肥提高了葡萄叶绿素含量,增强叶片的光合速率,进而提高叶片光合强度。
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3.2 不同有机叶面肥对葡萄产量的影响
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喷施叶面肥可以有效提高作物产量[20],果实单果重、纵横径、穗重等是产量提高的间接表现,决定了果类作物的产量[21]。本研究表明,喷施不同叶面肥后葡萄果实纵横径、单果重、穗重较清水处理均有不同程度增加,各处理间纵横径无显著差异,FA、FW 和 FZ 单果重均优于其他处理,仅添加 Zn 的处理 FZ 穗重显著高于 CK,较 CK 和 FS 分别增产 12.76% 和 5.80%。本研究中喷施含 Zn 的有机叶面肥显著提高了葡萄单果重,有研究表明,喷施适宜浓度的 Zn 可有效提高马铃薯产量[22],马振勇等[23]的研究发现,Zn 可以提高马铃薯的干物质积累量从而提高产量。可能是因为 Zn 是多种酶的组成成分,在生长素、叶绿素的合成以及碳水化合物的转化中起到了重要作用,能够有效促进植物的光合作用,提高光合速率,从而对产量产生重要影响[24-25]。
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3.3 不同有机叶面肥对葡萄品质的影响
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葡萄果实成熟伴随色泽明亮度和黄色度的下降以及红色度和颜色指数的上升。黄色度数值越大表示黄色越深,不利于着色,红色度数值越大表示果实红色度越大。CIRG 值可以间接反映出葡萄花青苷的含量及着色情况[26]。可溶性糖和可溶性固形物的含量是影响葡萄果实口感品质的重要因素[27]。本研究表明,喷施有机叶面肥能够使成熟期葡萄果皮色泽明亮度下降,颜色变深变暗,显著促进果皮着色,同时添加 Zn 元素的有机叶面肥 FA、FW 和FZ 的果实可溶性糖含量高于未添加 Zn 元素的有机叶面肥,说明 Zn 元素可以有效促进糖分积累,其原因可能是外源喷施 Zn 元素促进了葡萄叶片进行光合作用,从而促进了果实糖分的积累[28],具体机制有待进一步研究。添加仅含 Zn 的有机叶面肥 FZ 处理和添加含 ALA 的有机叶面肥 FA 处理对花色苷含量的影响显著高于其他处理,这是由于 Zn 和 ALA 均会参与花色苷的合成,此外,其他相关研究表明,喷施 ALA 也会影响花色苷相关合成基因的表达[29]。
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4 结论
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在葡萄果实膨大期叶面喷施有机叶面肥对果实光合作用、产量和品质具有一定影响。本试验表明,喷施含 Zn 的有机叶面肥可通过提高葡萄叶片叶绿素含量,促进光合作用,从而有效提高葡萄产量,促进果实着色,提高果实品质。
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摘要
以 5 年生‘弗雷无核’葡萄为试材,以清水(CK)和常规氨基酸叶面肥(FS)为对照,设置 5 个有机叶面肥喷施处理:FY(有机酸)、FB(有机酸 +B)、FZ(有机酸 +Zn)、FW(有机酸 +B+Zn)、FA(有机酸 +B+Zn+5- 氨基乙酰丙酸),研究不同有机叶面肥对葡萄光合作用、果实产量及品质的影响。结果表明,FZ 处理叶片的叶绿素含量较 CK 和 FS 显著增加了 14.63% 和 4.93%。FZ 和 FA 净光合速率显著高于 CK 和 FS,气孔导度和蒸腾速率显著高于 CK。FA、FW 和 FZ 单果重显著高于 CK 和 FS,FZ 产量最高,较 CK 提高了 12.76%。通过对葡萄果实色泽参数分析,FZ 对葡萄果皮的着色效果最好,其果实可溶性糖较 CK 增加了 14.42%。FA 和 FW 的维生素 C 含量、可溶性固形物以及花色苷均显著高于 CK,FW 处理可溶性固形物以及花色苷也显著高于 CK。综上所述,喷施添加 Zn 的有机叶面肥 FZ、FA 和 FW 对葡萄的光合作用、产量和品质的效果最好,说明叶面肥中添加 Zn 可有效增强叶片光合作用,促进葡萄增产,改善果实色泽和品质。
Abstract
Using 5-year-old‘Frei seedless’grapes as the test material,five organic foliar fertilizer spraying treatments were set up,namely FY(organic acid),FB(organic acid+B),FZ(organic acid+Zn),FW(organic acid+B+Zn)and FA (organic acid+B+Zn+5-aminolevulinic acid),with clean water(CK)and conventional amino acid foliar fertilizer(FS) being the control,and the effects of different organic foliar fertilizers on grape photosynthesis,fruit yield and quality were studied.The results showed that the chlorophyll content of FZ treated leaves increased significantly by 14.63% and 4.93%, respectively,compared with CK and FS.The net photosynthetic rates of FZ and FA were significantly higher than those of CK and FS,and the stomatal conductance and transpiration rate were significantly higher than those of CK.The single fruit weight of FA,FW and FZ was significantly higher than that of CK and FS,and the yield of FZ was the highest,which was 12.76% higher than that of CK.Through the analysis of grape fruit color parameters,FZ had the best coloring effect on grape peel,and the soluble sugar of the fruit increased by 14.42%,compared with CK.The vitamin C content,soluble solids and anthocyanins of FA and FW were significantly higher than those of CK,and the soluble solids and anthocyanins treated by FW were also significantly higher than those of CK.In summary,spraying organic foliar fertilizers FZ,FA and FW with Zn added had the best effect on the photosynthesis,yield and quality of grapes,indicating that the addition of Zn to foliar fertilizer could effectively enhance leaf photosynthesis,promote grape yield,and improve fruit color and quality.