古超峰 ，張 麗，閆鵬科，張軍翔，劉少泉，王 銳,*

(1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021；2. 中國葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，銀川 750021)

釀酒葡萄種植業(yè)是寧夏賀蘭山東麓的支柱產(chǎn)業(yè)之一，該區(qū)土壤類型為礫質(zhì)灰鈣土，中微量元素在pH ＞ 8.5 的土壤移動性差，多年來的連作模式以及長期注重大量元素肥料的投入而很少施用鎂肥，導(dǎo)致土壤中有效鎂含量降低，釀酒葡萄出現(xiàn)明顯的缺鎂失綠癥，進而出現(xiàn)早衰干枯的現(xiàn)象，嚴重影響了釀酒葡萄的品質(zhì)，從而限制了釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1-3]。土壤鎂素是植物獲取鎂的主要來源，土壤酸度、土壤中的離子組成和土壤陽離子的交換量均會影響土壤中有效鎂的含量，進而影響植物對鎂的吸收[4]。一直以來，大多數(shù)人認為我國西北地區(qū)石灰性土壤中鎂元素的含量豐富，植物缺鎂現(xiàn)象主要發(fā)生在南方的酸性土壤。但植物對鎂離子的吸收很大程度取決于土壤中陽離子的比例，K+、Ca2+、Al3+、H+對Mg2+的吸收具有拮抗作用，其中K+、Ca2+的拮抗最為顯著[5-7]。因此，對于西北地區(qū)來說，如何對堿性土壤上的作物合理補充鎂肥就顯得尤為重要。

鎂素是植物必須的元素之一。鎂離子作為葉綠素的分子中心，對植物的光合作用有著決定性的作用，同時鎂離子還與植物體內(nèi)酶的催化作用有關(guān)，對植物的生長發(fā)育至關(guān)重要[8]。韓艷婷等[9]關(guān)于鎂對紅地球葡萄葉綠體影響的研究表明，缺鎂處理的紅地球葡萄葉片中Chl a、Chl b 和Chl（a+b）含量較3 mmol·L-1Mg2+處理分別降低38.31%、45.00%和39.69%，Mg2+缺乏會導(dǎo)致葡萄葉片葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，葉綠素合成以及碳代謝受阻，葉綠素含量及光合作用效率降低。馬曉麗等[10]關(guān)于鎂對葡萄葉片和果實品質(zhì)影響的研究表明，增施鎂肥能夠顯著提高葉片鎂、可溶性糖和可溶性蛋白含量，并促進營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運，減少其在葉片中的積累。土壤中施加150 kg·hm-2硫酸鎂（MgSO4·7H2O）的果皮花色素含量較未處理提高143.58%，使果皮顯著變紅，土壤中施加150 kg·hm-2葉面噴施0.4%硫酸鎂果實中的可溶性固形物含量較未處理的提高了25.79%，提升了果實內(nèi)在和外在品質(zhì)。Zlámalová 等[11]關(guān)于鎂對葡萄產(chǎn)量影響的研究表明，葉面施鎂與未處理相比，增產(chǎn)11.2%。除此之外，土壤中鎂含量與葡萄酒的顏色密切相關(guān)，Mg 是影響葡萄漿果品質(zhì)最重要的元素，合理補充鎂肥對提升釀酒葡萄品質(zhì)尤為重要[12]。葉面施肥為植物補充營養(yǎng)提供了一種新的方式，葉面噴施中微量肥料，可對根系吸收中微量元素提供一定的補充，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[13-14]。葉面施肥可讓養(yǎng)料通過葉片的角質(zhì)層和氣孔從質(zhì)膜進入細胞內(nèi)，然后再分配到植物的其他部位，減少了肥料在土壤中的固定和浪費[15]。

目前針對鎂素營養(yǎng)對酸性土壤作物的研究較多，但在堿性土壤上追施鎂肥對釀酒葡萄的生理等方面的研究鮮有報道。為了提高賀蘭山東麓釀酒葡萄的品質(zhì)，滿足西北地區(qū)釀酒葡萄的營養(yǎng)需求，作者以寧夏賀蘭山東麓主栽的7 年生“赤霞珠”為試驗對象，通過田間試驗，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，探究葉面噴施不同濃度的鎂肥對釀酒葡萄葉片葉綠素含量以及光合特性、果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，以期為堿性土壤條件下釀酒葡萄噴施鎂肥提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019 年4 月在寧夏賀蘭山東麓葡萄園-立蘭酒莊（東經(jīng)105°58′20″，北緯38°16′37″）進行。該酒莊地形平緩、水利條件優(yōu)越，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，平均海拔高度1 129 m，年平均氣溫8.9 ℃，晝夜溫差10～15 ℃，年平均降水量190 mm，全年≥10 ℃積溫可達3 000 ℃以上，年平均日照2 860 ～3 102 h，無霜期180 d。氣候條件優(yōu)越，適合釀酒葡萄栽培。土壤類型為礫質(zhì)灰鈣土，基本化學(xué)性質(zhì)見表1。

1.2 試驗材料

供試品種為7 年生赤霞珠，南北行向定植，樹形為“廠”字型，株行距0.6 m×3.5 m，種植密度4 760 棵·hm-2，灌溉方式為滴灌。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，以常規(guī)施肥為基礎(chǔ)，增施鎂肥（MgSO4·7H2O），鎂元素含量為9.80%，在釀酒葡萄果實膨大期和轉(zhuǎn)色期以葉面噴施的方式分4 次（6 月30 日、7 月15 日、8 月5 日和8 月25日）進行噴施，將肥料充分溶于噴霧器，于晴天16: 00后周密均勻地噴施在果實和葉面上，以葉片滴液為限。共設(shè)6 個處理，每個處理設(shè)3 個重復(fù)，共18 個小區(qū)，每個小區(qū)面積40 m2。采用滴灌方式進行常規(guī)施肥，具體施肥量如表2 所示，常規(guī)施肥為：尿素345 kg·hm-2、磷酸二銨225 kg·hm-2、氮磷鉀三元復(fù)合肥375 kg·hm-2和硫酸鉀450 kg·hm-2。

表1 土壤基本化學(xué)性質(zhì)Table 1 Basic chemical properties of soil

表2 試驗設(shè)計Table 2 Experimental design

1.4 測定項目與方法

1.4.1 葉片葉綠素含量測定 葉綠素含量參照張憲政等[16]的方法，丙酮—乙醇混合液法，測定色素提取液在645 nm、663 nm 波長下的吸光度值，計算葉片的葉綠素含量，用mg·L-1表示。

1.4.2 光合參數(shù)測定 于2019 年8 月17 日—8 月20 日，連續(xù)3 d 早晨9:30—11:30，采用LI-6400 便攜式光合測量儀測定光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度，每個處理測定3 株，每株讀取5 個數(shù)值，取其平均數(shù)。

1.4.3 釀酒葡萄品質(zhì)測定 將葡萄果實在液氮中速凍，置于-40℃的超低溫冰箱中保存?zhèn)溆?，采用手持糖量計測定可溶性固形物的含量，福林-丹尼斯法測定單寧的含量，福林-肖卡法測定總酚的含量，pH示差法測定總花色苷的含量，NaOH 滴定法測定可滴定酸含量[17]。

1.4.4 產(chǎn)量測定 于2019年10月上旬葡萄采收期，對每個小區(qū)內(nèi)的全部果穗進行稱重測產(chǎn)，根據(jù)小區(qū)面積折算出單位面積產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 21.0 軟件處理分析數(shù)據(jù)，用origin 2018 作圖，顯著水平為(P＜0.05，n= 5)，表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂肥處理對赤霞珠葡萄葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，它在光合作用的光吸收中起核心作用，其含量直接影響光合速率，而鎂肥的施用可以增加植株葉綠素的含量，進而提高光合速率。由圖1 可知，隨著鎂肥噴施濃度的提高，葡萄葉片中的葉綠素含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，葉面噴施0% ～ 0.27%鎂肥，葡萄葉片葉綠素的含量隨噴施鎂肥濃度的提高而提高，其中，F(xiàn)3 處理中的葡萄葉片Chl a、Chl b、Chl（a+b）含量均為最大值，分別較CK 提高了28.26%、42.81%和32.49%。葉面噴施0.27% ～ 0.45%的鎂肥，對葡萄葉片葉綠素的合成有抑制作用，說明增施鎂肥對葉片葉綠素的合成具有顯著影響。Chl a、Chl b是植物光合作用的主要物質(zhì)，合理的葉綠素比例也影響植物的光合效率。由圖1(a)和圖1(b)可以看出，葡萄葉片Chl a 和Chl b 的變化趨勢基本一致，但Chl b 較Chl a 變化劇烈，其中F3 處理中的Chl a 和Chl b 較F4 處理分別降低了8.12%和24.07%。由圖1(d)可以看出，葉綠素a/葉綠素b（Chl a/Chl b）與葉面噴施鎂肥顯著相關(guān)，處理F3 的Chl a/Chl b 的比值最低，較CK 降低了9.91%，而處理F4 和F5的Chl a/Chl b 比值較CK 分別提高了8.43%和7.70%，表明葉面噴施鎂肥對Chl a、Chl b 的影響程度存在差異，鎂肥對葡萄葉片Chl b 合成的促進作用更為明顯。

2.2 鎂肥處理對赤霞珠葡萄葉片光合參數(shù)的影響

如圖2 所示，葉面噴施鎂肥后植物凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，而胞間CO2濃度則呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。葉面噴施鎂肥與植株凈光合速率的關(guān)系（圖2(a)）顯示，葉面噴施鎂肥與葡萄葉片凈光合速率顯著相關(guān)，在處理F3 下，植株凈光合速率最高，較CK 提高了4.55 μmol·m-2·s-1(CO2)，增幅36.72%。氣孔影響植物葉片與外界進行氣體交換和水分的散失，氣孔導(dǎo)度的大小是衡量氣體通過氣孔的難易程度。由圖2(b)與圖2(c)可以看出，鎂肥對葡萄葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度顯著相關(guān)，葉面噴施鎂肥對釀酒葡萄葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度具有相似的效果，處理F3葉片的蒸騰速率最快，較 CK 提高了 2.55 mmol·m-2·s-1(H2O)，增幅65.58%；葉片的氣孔導(dǎo)度最大，較CK 提高了168.80 mmol·m-2·s-1(H2O)，增幅100.82%。圖2(d)展示了葉面噴施鎂肥對葡萄葉片胞間CO2濃度的影響，處理F1、F2、F3 和F4 的胞間CO2濃度均低于CK，其中處理F3 的胞間CO2濃度顯著降低，較CK 降低了16.26%。氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率和凈光合速率的變化一致，說明光合速率的升高是由氣孔導(dǎo)度的變化引起的，葉面噴施一定濃度的鎂肥顯著增加了葉片的氣孔導(dǎo)度，進而提高了葡萄葉片的凈光合速率。

圖1 葉面噴施不同濃度鎂肥對葡萄葉片葉綠素含量的影響Figure 1 Effects of foliar application of different magnesium concentrations on chlorophyll content of grape leaves

圖2 葉面噴施不同濃度鎂肥對葡萄葉片光合參數(shù)的影響Figure 2 Effects of foliar application of different magnesium concentrations on photosynthetic parameters of grape leaves

2.3 鎂肥處理對赤霞珠果實品質(zhì)的影響

由表3 可知，釀酒葡萄產(chǎn)量隨噴施鎂肥濃度的增加出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，相比CK，處理F1—F5產(chǎn)量變化在616.90 ～-81.80 kg·hm-2，處理F3 的產(chǎn)量最高，為8 165.40 kg·hm-2，較CK 提高8.17%。葉面噴施鎂肥對釀酒葡萄漿果品質(zhì)有著重要影響，可溶性固形物主要是指可溶于水的糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等，是評價釀酒葡萄漿果品質(zhì)的重要指標(biāo)，葉面噴施鎂肥各處理葡萄漿果中可溶性固形物的含量均有不同程度的降低，但與CK 之間的差異不顯著。酚類物質(zhì)的含量決定葡萄酒的風(fēng)味和質(zhì)地，鎂肥噴施濃度與總酚含量顯著相關(guān)，并隨著鎂肥施用量的增加總酚的含量先升高后降低，處理F3 的含量最高，為16.45 mg·g-1，較CK 提高了11.22%，單寧的含量決定葡萄酒的口感，未施鎂肥的CK 釀酒葡萄漿果中的含量最低，僅為12.29 mg·g-1，與處理F5 差異不顯著，但與處理F1、F2、F3 和F4 具有明顯差異。處理F4 的含量最高，達到13.99 mg·g-1，較CK 提高了13.78%?；ㄉ蘸繘Q定葡萄酒的色度，可滴定酸的含量與釀酒葡萄漿果的成熟度有關(guān)，噴施鎂肥的各處理，葡萄漿果中花色苷和可滴定酸的含量均高于CK，其中處理F3 的含量均最高，分別較CK 提高了29.60%和11.69%，但噴施鎂肥處理與CK 漿果中花色苷和可滴定酸含量差異不顯著。糖酸比是衡量葡萄果實成熟的重要標(biāo)志，同時也對葡萄酒的酒精度起關(guān)鍵作用，葉面噴施鎂肥對葡萄漿果糖酸的平衡也有一定的作用，在葉面噴施鎂肥處理下，漿果的糖酸比均有一定程度的降低，其大小順序依次為：CK ＞ F1 ＞ F5 ＞ F2 ＞ F4 ＞ F3。

表3 葉面噴施不同濃度鎂肥對葡萄果實品質(zhì)的影響Table 3 Effects of foliar application of different magnesium concentrations on the quality of grape fruit

表4 產(chǎn)量與品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between yield and quality

表5 主成分得分與綜合得分Table 5 Principal component score and comprehensive score

2.4 赤霞珠產(chǎn)量與品質(zhì)相關(guān)性分析和主成分分析

在探討噴施鎂肥對釀酒葡萄果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響中，僅通過單一的指標(biāo)無法進行準確評價，因此，本試驗采用主成分分析法，選取葡萄葉片葉綠素含量、光合參數(shù)、釀酒葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)共13項數(shù)據(jù)為評價指標(biāo)，進行綜合分析，科學(xué)準確篩選出最佳的處理方案。產(chǎn)量與品質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果（表4）表明，釀酒葡萄產(chǎn)量與Chl b、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度呈極顯著正相關(guān)，與Chl a、花色苷呈顯著正相關(guān)，與胞間CO2濃度呈顯著負相關(guān)。由表5 可以看出，第一主成分和第二主成分的貢獻率分別為79.41%和13.52%，累計貢獻率為92.93%＞85%，表明主成分分析結(jié)果基本涵蓋漿果產(chǎn)量和品質(zhì)全部信息，施鎂處理F1、F2、F3 和F4 的綜合得分均高于CK 處理，F(xiàn)3 處理綜合得分最高，為1.263 38，故葉面噴施0.27%鎂肥（MgSO4）效果最佳。

3 討論與結(jié)論

3.1 鎂處理對葡萄葉片葉綠素和光合能力的影響

葉綠素是維持植物生命活動必不可少的物質(zhì)，對植物養(yǎng)分的合成、積累轉(zhuǎn)運具用重要意義[18]。本試驗發(fā)現(xiàn)，葉面噴施一定濃度的鎂肥可以顯著提高釀酒葡萄葉片葉綠素的含量，Chl a/Chl b 的比值與鎂肥的施用量有關(guān)，這與韓艷婷等[9]在鎂肥對紅地球葡萄葉綠素結(jié)構(gòu)及光合響應(yīng)的研究和王芳等[19]在鎂對大豆葉片葉綠素含量的研究結(jié)果一致?？赡苁且驗镸g2+是葉綠素分子的中心，是葉綠素正常結(jié)構(gòu)所必須的，占葉綠素分子的2.7%，植物缺鎂從而導(dǎo)致相關(guān)蛋白合成受阻[20]，但過量的Mg2+對葡萄有鹽害作用，與Chl a 相比，Chl b 對鹽害更敏感[21]。

鎂除了參與合成葉綠素外，Mg2+對光合電子傳遞效率、PSⅡ活性和光合碳代謝等活動都有明顯影響[22]。本試驗發(fā)現(xiàn)，葉面噴施鎂肥濃度低于0.27%，葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均隨噴鎂濃度的提高逐漸增加。在黃瓜[23]、辣椒[24]、蜜柑[25]、葡萄[26]等均證實增施鎂肥可以提高光合速率，這與本試驗的研究結(jié)果類似?？赡苁擎V肥促進葉綠素的合成，同時提高了PSⅡ電子傳遞效率以及Fv和Fv/Fm的比值，促使植物將更多的光能轉(zhuǎn)化為電能，并且氣孔導(dǎo)度的增大也促進H2O 和CO2進入細胞，進而提高植株的光合速率。本試驗發(fā)現(xiàn)，隨著鎂肥施用量的增加，葉片氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率降低時，植物光合速率也隨之下降，這與韓艷婷等[27]認為鎂用量大時會抑制葡萄的光合特性的結(jié)果一致。原因可能在于當(dāng)鎂肥施用量過大，使植物處于逆境條件，氣孔開度降低，影響植物葉片與外界進行氣體交換導(dǎo)致植物光合速率下降[28-29]。

3.2 鎂對葡萄漿果品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

增施鎂肥可以提高釀酒葡萄的品質(zhì)和產(chǎn)量，鎂元素雖說對植物無害，但過量的鎂肥帶來的化學(xué)殘留會影響漿果質(zhì)量以及葡萄酒的品質(zhì)[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，增施鎂肥后，釀酒葡萄果實中的可溶性固形物有一定的降低，這與王銳等[31]關(guān)于中微量元素對釀酒葡萄品質(zhì)影響的研究結(jié)果一致，可能是因為葉面噴施鎂肥促進了葡萄漿果糖酸的轉(zhuǎn)換，但與馬曉麗等[10]關(guān)于鎂對葡萄可溶性固形物影響的研究結(jié)果相反，可能是研究的葡萄品種差異所引起的。酚類物質(zhì)是葡萄酒存在差異的主要原因之一，同時也決定葡萄酒的口感、色澤和貯藏壽命，酚類物質(zhì)可分為：類黃酮酚和非類黃酮酚。在我國西北地區(qū)，由于夏季干旱少雨，晝夜溫差大，導(dǎo)致釀酒葡萄漿果中糖分快速積累達到采收要求，但此時酚類物質(zhì)含量低，對葡萄酒的品質(zhì)帶來影響。本研究發(fā)現(xiàn)，施鎂與釀酒葡萄漿果中總酚、單寧的含量顯著相關(guān)，施鎂處理釀酒葡萄漿果中單寧的含量較CK 均有提高，其中處理F4 釀酒葡萄漿果中單寧的含量最高，為13.99 mg·g-1，較CK 處理提高了13.78%。Sinilal等[33]關(guān)于鎂對紅葡萄細胞花青素影響的結(jié)果表明，鎂處理可以增加紅葡萄細胞花青素的積累，降低花青素的分解代謝，這與本試驗的研究結(jié)果一致。這與葡萄漿果中大部分的單寧由黃酮類化合物轉(zhuǎn)化而來有關(guān)，單寧含量的增加可能是因為增施鎂肥促使黃酮類化合物的合成，進而增加了葡萄漿果中單寧的含量。本試驗還發(fā)現(xiàn)，增施鎂肥對提高果實總花色苷含量有一定影響，所有處理較CK 均有所提高，這與周開兵等[34]對鎂肥促進妃子笑荔枝果皮著色的研究、馬曉麗等[10]關(guān)于鎂肥對葡萄果實品質(zhì)影響的結(jié)果一致?？赡苁且驗閹缀跛械牧姿峄负图っ付夹枰狹g2+來活化，這些酶促進了呼吸和光合中間代謝產(chǎn)物的合成，這些中間代謝產(chǎn)物是合成花色苷的原料。釀酒葡萄漿果中酚類物質(zhì)主要是花色苷和單寧，總酚含量的提高可能是因為Mg 促進單寧、花色苷含量的增加[35]，這與Rupp 等[30]在關(guān)于葉面噴施鎂肥對葡萄酒品質(zhì)影響的研究中發(fā)現(xiàn)葉面施鎂可以提高酚類物質(zhì)含量的結(jié)果一致。本試驗發(fā)現(xiàn)，增施鎂肥赤霞珠漿果中可滴定酸的含量無明顯升高或降低，這與王銳等[31]對釀酒葡萄增施微量元素對果實品質(zhì)的影響的研究結(jié)果一致。但Zlámalová 等[11]在紅乳葡萄增施鎂肥對葡萄漿果品質(zhì)的試驗中發(fā)現(xiàn)，葡萄漿果可滴定酸的含量有一定的降低，可能是由于釀酒葡萄品種以及風(fēng)土條件不同引起的，因此還需要長期的定位實驗來揭示更為普遍的規(guī)律。

本試驗發(fā)現(xiàn)，葉面噴施鎂肥濃度與產(chǎn)量顯著相關(guān)，增施鎂肥可以提高釀酒葡萄的產(chǎn)量，這與Zlámalová 等[11]的研究結(jié)果相一致，但鎂肥施用量增大，會造成產(chǎn)量降低，可能是因為過量的鎂會對植物產(chǎn)生毒害作用從而影響了產(chǎn)量。

在西北礫質(zhì)灰鈣土上，葉面噴施鎂肥可以調(diào)節(jié)釀酒葡萄葉片葉綠素含量以及光合特性，增加果實酚類物質(zhì)的含量，改善漿果品質(zhì)，提高釀酒葡萄的產(chǎn)量，但過度增施鎂肥不利于釀酒葡萄的生產(chǎn)。綜合分析得出在釀酒葡萄果實膨大期和轉(zhuǎn)色期4 次噴施0.27%鎂肥，葉片葉綠素含量、凈光合速率，葡萄漿果可溶性固形物、可滴定酸、總花色苷、總酚以及產(chǎn)量均維持在較高水平，是該土壤環(huán)境下葉面噴施鎂肥的最佳濃度。