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抗重茬微生態滴灌肥在玫瑰香葡萄上的應用效果

   摘要:以5年生玫瑰香葡萄(Vitis vinifera cv. Muscat)為試驗材料,研究了抗重茬微生態滴灌肥對葡萄葉片光合日變化特性、葉片養分和果實品質及產量的影響。結果表明,微生態滴灌肥能提高葡萄葉片胞間二氧化碳濃度、氣孔導度、蒸騰速率以及凈光合速率,且有明顯日變化;葉片全N、全P、全K含量比對照提高;葉綠素a、葉綠素b也比對照提高,延緩葉片衰老;還可以顯著提高葉片糖分含量,促進有機物積累及運轉;果實可溶性固形物、總糖、還原糖、維生素C、色素含量提高,有機酸含量降低;果實橫徑、縱徑分別提高了17.4%、14.1%;同時產量也提高23.1%。抗重茬微生態滴灌肥對葡萄葉片養分和果實品質及產量有顯著影響,可促進葡萄的營養生長, 提高產量且改善品質。 

  關鍵詞:玫瑰香葡萄(Vitis vinifera cv. Muscat);滴灌肥;果實品質;產量 

  中圖分類號:S663.106.2 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)01-0048-05 

  DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.01.012 

  葡萄(Vitis vinifera)在世界果樹生產中占有重要位置,其栽培面積和產量僅次于柑橘,位居第二[1]。其對氣候和土壤有較強的適應性,加之結果早,易豐產,效益高,廣泛栽植在世界各地。葡萄肉質多汁甘甜,風味優美,且營養價值很豐富。其性味甘、酸、平,入肺、脾、腎經,有補氣血、強筋骨、滋腎益肝等療效。其用途很廣,各種副產物可以得到綜合利用,創造更多的經濟效益,深受大家的喜愛。 

  葡萄屬落葉藤本植物,在同一地塊常年連作(這種方式稱重茬或連作)。由于常年在重茬環境生長,田地病蟲害逐年增加,土壤中真菌和細菌等病原微生物大量繁殖,有機質、磷、鉀、微量元素等逐年遞減引起作物缺素,使根系產生有毒物質,造成植物生長不良且易發病,尤其是枯萎病、葉枯病、病毒病等病害,隨之而來的土傳病害等重茬病造成作物大面積減產。土壤微生物平衡遭到破壞,根系小,生長弱,生產中常出現缺苗,產量和品質明顯下降,肥料施用量增加[2]。加之賀蘭山山前洪積的灰鈣土,土壤母質主要由洪積沖擊物組成,質地粗,富含沙礫,葡萄根系很難深扎,根系分布面積廣而淺,出現漏肥漏水[3],土壤肥力下降,造成越冬死亡或缺苗現象,導致葡萄產量低,成為葡萄高產優質栽培的主要障礙,嚴重影響葡萄的經濟效益。抗重茬劑普遍適用于其他果樹上,但目前在葡萄上應用甚少。抗重茬微生態滴灌肥含有來源于葡萄的具有促生防病抗重茬功能的內生芽孢桿菌、木霉菌等有益微生物,經過高效微生物發酵和制劑加工工藝制備而成。通過調控葡萄根際土壤和根內的微生態系發揮作用,改善微生物群落結構,提升有益微生物的種群數量,達到促進根系生長,抗重茬,預防土傳病害,增加產量和改善品質等功效,可以補充土壤有機質,平衡土壤肥力,進而改善葡萄樹體營養結構,提高果實品質及產量。針對重茬危害現象,通過抗重茬微生態滴灌肥處理,旨在推廣防止葡萄常年耕作障礙的簡便通用措施。 

  1 材料與方法 

  1.1 試驗地概況 

  試驗設在寧夏大學玉泉營葡萄基地(葡萄基地屬于賀蘭山東麓、東經105°45′39″-106°27′35″,北緯37°43′00″-39°05′03″之間核心區域)。供試土壤基本理化性質見表1。 

  1.2 供試材料 

  供試抗重茬劑:抗重茬微生態滴灌肥由中農綠康(北京)生物技術有限公司與中國農業大學合作研制,主要技術指標為有效活菌數≥5.0億個/mL。 

  供試葡萄品種:5年生玫瑰香,東西行向種植,株行距為1.0 m×3.5 m,土壤為沙土。葡萄生育期間,各項栽培管理措施一致,無病蟲害發生。 

  1.3 試驗設計 

  試驗采用完全隨機區組設計,處理:抗重茬微生態滴灌肥,對照:清水。在葡萄發育4個重要時期即萌芽期、幼果膨大期、漿果轉色期、果實成熟期各滴灌一次(每次5 kg/667 m2);以清水作對照,滴灌量保持一致(表2)。每個處理設置3個小區,隨機排列。葡萄成熟期采樣,分別從各處理的葡萄植株上、中、下3個部位的果穗上采取大小均勻的果實,一個處理采60粒,液氮速凍后帶回,貯藏于-85 ℃冰箱中備用。 

  1.4 測定項目及方法 

  1.4.1 光合特性相關指標的測定 采用日變化研究,在葡萄轉色一周后使用便攜式光合儀(GFS-3000,德國Wale公司)測定,于9:00、11:00、13:00、15:00、17:00測定各處理葉片。每處理測定3株,每株測定3片葉子,葉片應選坐果位前一片功能葉。測定參數有:凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導度(Gs)、蒸騰數率(Tr)。葉面積大小一致,均來自樹體中部,對所測葉片進行掛牌標記,確保每次測定葉片是同一葉片。 

  1.4.2 葉片養分以及葉綠素的測定 葉片采樣時間和果實一致,每個處理隨機選取樹體中部新梢成熟葉5~8片,先在體積分數 10%的HCl溶液浸泡 30 s,后用去離子水沖洗干凈,自然風干。再置于烘箱中,在 105 ℃的溫度下殺青 2 h,于60 ℃下烘干,經粉碎后,測定葉片養分含量[4]。 

  全氮測定采用H2SO4-H2O2消煮蒸餾法[4];全磷的測定采用釩鉬黃比色法[4];全鉀的測定采用火焰光度計法[5]。用SPAD-502葉綠素儀測量中部成熟葉片的葉綠素含量。 

  1.4.3 果實生長和品質及產量的測定 果實縱、橫徑使用電子游標卡尺測定,并計算其果形指數;可溶性固形物含量采用WYT24型手持糖度計測定;果實可溶性糖含量采用蒽酮硫酸比色法測定[6];還原糖用3,5-二硝基水楊酸法測定;有機酸含量采用NaOH滴定法測定[7,8];VC測定采用2,6-二氯靛酚滴定法[9];色素采用楊夫臣等[10]的葡萄色素提取的改進方法測定。百粒重采用分析電子天平測量;葡萄采收時一次性測定各小區的產量,并折合成每667 m2產量。

  1.5 數據統計分析 

  用Execl和DPS軟件進行數據統計分析、差異顯著性分析和新復極差法(SSR法)多重比較。 

  2 結果與分析 

  2.1 微生態滴灌肥處理對玫瑰香葡萄光合特性的影響 

  由圖1可知,葡萄進行微生態滴灌肥處理后,處理間凈光合速率具有明顯差異性。微生態滴灌肥處理的Pn始終高于CK;CK的Pn在9:00時達到最大值,為2.85 μmol/(m2·s),此后呈持續下降趨勢。微生態滴灌肥處理的Pn隨著氣溫升高和光合有效輻射增大而逐漸增大,在11:00左右達到最大值3.19 μmol/(m2·s),11:00~15:00時,由于溫度急劇上升,濕度達到最低值,引起光合午休現象,導致Pn快速下降;15:00-17:00時,雖然溫度下降,但光合有效輻射下降較小,Pn下降速率減緩并沒有回升。表明微生態滴灌肥可以增強凈光合效率,加快光合產物的積累。 

  圖2表明,植株夜間進行呼吸作用使得清晨胞間CO2濃度(Ci)達到最高;隨著光照度的增加、溫度升高,蒸騰作用加劇、光合作用逐漸加強[11],消耗大量自由水,空氣相對濕度逐漸降低,使得Ci不斷降低,在13:00左右達到最低值,之后逐漸上升。進行微生態滴灌肥處理的葡萄Ci始終高于CK,表明微生態滴灌肥能增加光合原料(CO2),促進光合作用進行。 

  由圖3可知,各處理間葡萄的氣孔導度(Gs)日變化具有明顯的差異。不同處理的氣孔導度(Gs)呈下降趨勢。微生態滴灌肥處理的Gs始終高于CK,在9:00-15:00時,微生態滴灌肥處理的Gs緩慢降低,15:00之后急速降低;CK的Gs在9:00-15:00時降低,13:00-15:00略有上升,15:00之后急速下降。微生態滴灌肥可以促進氣孔的開放,促進氣體的交換。 

  蒸騰是植物保持體內水分代謝平衡、營養物質的傳輸和吸收的重要途徑[12]。植物蒸騰受光照度、溫度、濕度、土壤水分供應、葉片氣孔阻力等各種因子的影響。由圖4看出,各處理間葡萄的蒸騰速率(Tr)日變化具有明顯的差異。微生態滴灌肥處理的Tr始終高于CK,CK的Tr日變化幅度不明顯。微生態滴灌肥處理的Tr在9:00~13:00逐漸升高,在13:00左右達到最大值2.65 mmol/(m2·s),13:00之后Tr開始下降。說明微生態滴灌肥能促進氣孔導度逐漸增大,葉片Tr不斷增大,并且在正常栽培管理下,蒸騰速率隨光照度上升而較快上升。 

  綜上所述,抗重茬微生態滴灌肥能提高土壤保水保肥能力,促進葡萄葉片生長發育,提高光合利用率,增加光合強度,有利于干物質的積累。 

  2.2 微生態滴灌肥處理對玫瑰香葡萄葉片養分以及葉綠素的影響 

  從表3可以看出,經微生態滴灌肥處理后,可以顯著提高葉片全N、全P、全K含量;對葉片中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素無顯著影響,但在田間觀察發現經微生態滴灌肥處理后,葉片色澤濃綠且肥厚,葉面積大。說明微生態滴灌肥可以改善根系環境,提高水肥利用率,增強其趨肥性;同時葉片總糖的含量也顯著提高,利于營養物質積累。 

  2.3 微生態滴灌肥處理對玫瑰香葡萄果實生長的影響 

  由表4看出,與對照相比,經微生態滴灌肥處理的葡萄果實橫徑、縱徑均有不同程度的增加,分別增加了17.4%和14.1%,其中果實橫徑、縱徑差異顯著,但果形指數微生態滴灌肥處理略低于CK。說明微生態滴灌肥可以增大果實,從而提高其商品性。 

  2.4 微生態滴灌肥處理對玫瑰香葡萄果實品質的影響 

  葡萄的含糖量、含酸量、酚類物質、芳香物質的種類及含量是影響葡萄果實品質的主要因子[13]。可溶性固形物是糖酸等固體物質的總和,由表5可以看出,經微生態滴灌肥處理的葡萄果實中可溶性固形物顯著高于對照,比對照提高了27.9%。由此說明微生態滴灌肥可以提高果實可溶性固形物含量。 

  葡萄果實中糖含量是除水分外含量最高的物質,一般為15%~25%[14],由表5可知,經微生態滴灌肥處理的葡萄果實總糖和還原糖含量顯著高于對照。說明微生態滴灌肥能促進葡萄果實糖分積累。 

  有機酸是判斷果實成熟度的重要品質指標之一。由表5可知,經微生態滴灌肥處理的葡萄成熟期果實中有機酸含量顯著低于對照,說明微生態滴灌肥能降低果實有機酸含量,使其提早成熟。 

  VC是衡量葡萄營養價值的重要指標,其含量高低決定葡萄營養價值和口感,進而影響葡萄的商品價值[15]。由表5可知,處理間VC含量差異顯著,微生態滴灌肥處理葡萄果實VC含量比對照提高了23.3%。說明微生態滴灌肥可增加葡萄果實VC含量,提高果實營養價值。 

  葡萄果實的著色狀況對其商品性影響很大,研究表明,花青素是果實呈現紅色的主要色素,其含量是決定葡萄著色程度的主要指標。由表5可知,經微生態滴灌肥處理的葡萄成熟期果實中色素顯著高于對照,比對照提高43.2%。說明微生態滴灌肥能促進葡萄果實色素積累,使其著色均勻,提高商品價值。 

  2.5 微生態滴灌肥處理對玫瑰香產量的影響 

  由表6可知,微生態滴灌肥處理可顯著提高葡萄百粒重,比對照增加60 g;微生態滴灌肥處理可顯著提高產量,比對照高145.2 kg/667 m2,產量提高了23.1%。在田間觀察發現經微生態滴灌肥處理的葡萄轉色期提前1周左右,成熟期提早2周左右,使其提早上市,提高葡萄的經濟效益。 

  3 結論與討論 

  施用抗重茬微生態滴灌肥對凈光合速率和蒸騰速率有很大的影響,均表現為微生態滴灌肥處理高于對照,具有明顯日變化。本研究結果表明,微生態滴灌肥能提高土壤保水保肥能力,促進氣孔導度逐漸增大,促進氣孔的張開,促進氣體的交換,增加光合原料(CO2),促進葡萄葉片生長發育,提高光合效率,增加光合強度,有利于干物質的積累。有研究表明,施用抗重茬微肥可以提高設施番茄的光合作用,本試驗結果與此一致。處理對葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素無顯著性影響,可以顯著提高葉片全N、全P和全K含量,還可以顯著提高葉片總糖的含量,施用抗重茬微生態滴灌肥后,其產生多種酶,比如蔗糖酶、脲酶、磷酸酶等,促使大量無機礦質元素源源不斷地由下往上輸導,促進葡萄地上部分營養合成。

  施用抗重茬微生態滴灌肥可以增加果實可溶性固形物的含量、總糖含量、還原糖含量、VC含量和色素含量,降低有機酸含量,主要是因為微生態滴灌肥可以提高葡萄葉片凈光合速率,光合能力的強弱可以反映植物對有機營養物質的積累能力[16],光合能力越強,有機營養積累越多,葡萄品質越好。所以施用抗重茬微生態滴灌肥能提高葡萄營養價值,改善葡萄果實綜合品質。 

  施用抗重茬微生態滴灌肥可以增加葡萄的果實橫徑、縱徑,還可以提高百粒重。主要是因為微生態滴灌肥中含有大量芽孢桿菌,芽孢桿菌在繁殖過程中產生大量的琥珀酸,在琥珀酸的作用下,土壤分解出大量的鉀、磷、鈣等離子被植物根系吸收,而且還產生一些有益微生物,豐富土壤微生態環境,促進葡萄根系生長發育,提高了肥料的利用率;微生態滴灌肥還能促進營養互補、豐缺平衡,使植株健壯,增加果實百粒重[17],達到高產的效果,提高其商品價值。在田間觀察發現經微生態滴灌肥處理的葡萄轉色期提前1周左右,成熟期提早2周左右,使葡萄提早上市,提高經濟效益。 

  葡萄生產常年重茬種植,一直困擾著賀蘭山東麓葡萄產區的種植戶,導致這一現象的主要原因一方面是土壤中有益菌群的減少、有害菌群的增加、毒素積累以及線蟲的增加,致使一些致病菌等有害物質大幅度蔓延,導致葡萄根系的微生態環境被破壞;另一方面是常年使用單一無機肥料,造成土壤營養元素嚴重失衡,尤其是一些含量少的微量元素。抗重茬微生態滴灌肥在一定程度上可以緩解這種狀況,連年使用可有效防止連作障礙。 

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