王學(xué)英,劉寧可
(寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏銀川 750021)
Objective: To explore the best nitrogen level of Pinot Noir grape in the eastern foot of Helan Mountain. Methods: five nitrogen treatments [N0 (0 kg/hm2), N1 (180 kg/hm2), N2 (220 kg/hm2), N3 (260 kg/hm2) and N4 (300 kg/hm2)]were set up to study the effects of different nitrogen levels on photosynthetic parameters, chlorophyll fluorescence parameters and fruit quality of Pinot Noir grape. Results: the net photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration rate did not increase significantly when nitrogen application rate increased from N2 to N3; under N2 treatment, the photosynthetic characteristics were the best; under N2 treatment, PSⅡ had the largest photochemical efficiency, photochemical quenching coefficient and the largest non photochemical quenching coefficient. Conclusion: the sugar acid ratio, soluble solid content, net photosynthetic rate and maximum photochemical efficiency of Pinot nigrum with appropriate amount of nitrogen increased, which was beneficial to improve the photosynthetic efficiency and promote the growth of plants.
在釀酒葡萄的引種栽培過(guò)程中合理施肥,滿足作物的肥水需求,可以提高其產(chǎn)量和漿果品質(zhì)。氮素是植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)素之一,是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、核苷酸、輔酶以及光合色素等的組成成分,不同氮素水平會(huì)影響植物葉片的光合速率和RuBP羧化酶活性,對(duì)作物的生理代謝、生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)累積有著重要的作用[1]。合理施氮對(duì)釀酒葡萄的生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的提高具有促進(jìn)作用。
黑比諾Vitis vinifera L.cv.Pinot Noir為葡萄科葡萄屬多年生木質(zhì)藤本植物,屬歐亞種,是世界上最受歡迎的釀酒葡萄之一。
本研究以賀蘭山東麓地區(qū)種植的釀酒葡萄黑比諾為材料,對(duì)其在不同氮素水平下光合特性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及其生理生化指標(biāo)進(jìn)行研究,探討其對(duì)賀蘭山東麓地區(qū)典型的大陸中溫帶干旱氣候的適應(yīng)機(jī)制,以期提高黑比諾的產(chǎn)量、釀酒葡萄及葡萄酒的品質(zhì),并找到最佳氮素水平,為合理施氮、引種栽培提供科學(xué)依據(jù),進(jìn)而推動(dòng)寧夏地區(qū)葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
釀酒葡萄黑比諾栽植于寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)葡萄種植基地,該地區(qū)屬典型的大陸中溫帶干旱氣候,位于葡萄種植的黃金緯度,當(dāng)?shù)啬昃鶜鉁貫?.7℃,年日照時(shí)間2 851~3 106 h,晝夜溫差大,一般可達(dá)12~15 ℃,生長(zhǎng)季和收獲季(4—10月)的有效積溫是3 296.8 ℃,區(qū)域干旱少雨,平均年降雨量低于200 mm。該地區(qū)土壤主要為灰鈣土,土質(zhì)疏松、透氣性好。光溫和日照條件有利于有機(jī)物的積累,適合葡萄生長(zhǎng)。
黑比諾為2016年從法國(guó)原產(chǎn)地引進(jìn)的品種,株行距為3.5 m×1.0 m,南北行向,種植采用常規(guī)水肥管理模式。苗齡為3年生。
共設(shè)置5個(gè)氮素水平,選尿素為氮肥(含氮46.4%),每公頃施用氮肥量分別為0 kg、180 kg、220 kg、260 kg和300 kg,依次用N0、N1、N2、N3和N4表示;1/3作基肥施入,剩余的2/3分別在釀酒葡萄萌芽期、開(kāi)花期和果實(shí)膨大期施入。磷肥(磷酸二銨)、鉀肥(硫酸鉀)的用量一致,每公頃施用量為200 kg,以基肥形式施入。每一處理的面積為10.5 m×10 m=105 m2,每個(gè)處理重復(fù)3次,共15個(gè)小區(qū)。
1.3.1 凈光合速率的測(cè)定
用Li-6400便攜式光合儀(LI-COR公司)測(cè)定釀酒葡萄黑比諾葉片的光合參數(shù)。取長(zhǎng)勢(shì)良好的植株5株,選取一年生新物葉片測(cè)定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr),測(cè)定時(shí)間為2019年7月上午8:00—10:00,使用開(kāi)放式氣路,數(shù)據(jù)為4次重復(fù)測(cè)定的平均值。
1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定
用FMS2便攜式調(diào)制熒光儀(英國(guó)Hansatech公司)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定時(shí)間為2019年7月上午8:00—10:00,在葡萄種植基地每個(gè)品種選擇長(zhǎng)勢(shì)良好、朝向一致的植物葉片,暗適應(yīng)30 min,測(cè)定葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù),包括初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)和光系統(tǒng)Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm),并計(jì)算非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ、光系統(tǒng)Ⅱ潛在活性(Fv/Fo)和實(shí)際PSⅡ光化學(xué)效率ΦPSⅡ。數(shù)據(jù)為4次重復(fù)測(cè)定的平均值。
1.3.3 果實(shí)理化指標(biāo)測(cè)定
果實(shí)的理化指標(biāo)測(cè)定在果實(shí)成熟期9月底進(jìn)行。每個(gè)品種隨機(jī)取具有代表性的葡萄8穗,每果穗隨機(jī)取20粒葡萄,組織搗碎機(jī)搗碎,紗布過(guò)濾后,測(cè)定可溶性固形物含量。果實(shí)酸度測(cè)定參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》GB 5009.239-2016,試樣經(jīng)處理后,以酚酞為指示劑,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定后,根據(jù)消耗氫氧化鈉的體積和濃度計(jì)算試樣的酸度??扇苄蕴呛繙y(cè)定采用苯酚法,每個(gè)氮素水平重復(fù)4次。
1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007進(jìn)行整理,采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用最小顯著性差異法LSD進(jìn)行檢驗(yàn),在0.05水平進(jìn)行顯著性比較。
由表1可知,不同水平氮素條件處理下,釀酒葡萄黑比諾植物葉片的光合參數(shù)具有明顯差異。其中,凈光合速率N4處理最高,N0處理最低,分別為4.994和4.214 ;氮素水平為260 kg/hm2和300 kg/hm2時(shí),凈光合速率沒(méi)有顯著性差異。不同氮素水平處理黑比諾后,其植物葉片的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的變化規(guī)律相似,氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均在N4處理下最高,N4處理下的氣孔導(dǎo)度為0.190 mmol/(m2·s),蒸騰速率為2.786 μmol/(m2·s);氮素水平為 260 kg/hm2和 300 kg/hm2時(shí),氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率差異不顯著。
葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)可以檢測(cè)自然條件下植物光合系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。表2顯示,不同氮素水平釀酒葡萄黑比諾葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)具有顯著差異。其中,N3處理時(shí),黑比諾初始熒光(Fo)較強(qiáng),且暗適應(yīng)的最大熒光產(chǎn)量(Fm)最高;黑比諾PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)在N2時(shí)最高,達(dá)到0.836,并顯著高于其他處理;實(shí)際PSⅡ光化學(xué)效率(ΦPSII)的變化規(guī)律和Fv/Fm相似,在N2處理下最高,達(dá)到0.311,不同施氮水平之間的ΦPSII沒(méi)有顯著性差異,都顯著高于空白處理;與各處理相比,N3處理的非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)值最大,為2.235,顯著高于其他4個(gè)處理。
表3顯示,不同氮素水平條件下黑比諾釀酒葡萄的理化指標(biāo)具有一定差異。N2處理下可溶性糖含量最高,其次是N1處理,最低的是N0處理;可溶性固形物含量最高的是N4處理,最低的是N0處理;總酸度在不同處理間也有差異,N0處理的總酸度最高,N4處理次之;N2處理后黑比諾的糖酸比最大,N0處理后的糖酸比最低。結(jié)果顯示,施氮可以有效提高黑比諾釀酒葡萄的可溶性固形物含量。
適量增施氮肥可以滿足葡萄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的需求,提高釀酒葡萄的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。試驗(yàn)證實(shí),施用氮肥可以促進(jìn)葡萄的生長(zhǎng),提高光合效率及釀酒葡萄的品質(zhì),這與張曉娟等[2]的研究一致。從肥料的最大效率來(lái)看,最佳處理是N2。增施氮肥可以降低漿果的總酸度,在施氮量為180 kg/hm2時(shí),下降幅度最大,高氮肥施用會(huì)抑制葡萄生長(zhǎng),使總酸度略有升高,但差異不顯著。因此,適量的氮肥可以提高糖酸比,增加釀酒葡萄的特殊香氣和風(fēng)味,這與孫聰?shù)萚3]的研究結(jié)論相符。
初始熒光Fo表示PSⅡ反應(yīng)中心都開(kāi)放時(shí)的熒光強(qiáng)度,F(xiàn)v/Fm表示PSⅡ最大量子效率,反映植物利用光能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的潛在能力,一般來(lái)說(shuō)值相對(duì)恒定,在0.80~0.85左右。ΦPSII反應(yīng)植物的光合電子傳遞能力,N2處理后的值最高。非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)表示植物葉片吸收的光能后的熱耗散,強(qiáng)光下對(duì)植物體的光合系統(tǒng)具有保護(hù)作用。本研究中,隨著氮肥的增加,黑比諾釀酒葡萄的Fo呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì),F(xiàn)m、Fv/Fm、ΦPSII、NPQ均呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在確定磷肥和鉀肥的含量后,適量增施氮肥可以顯著提高黑比諾的光合作用效率。這與張曉娟[3]的研究結(jié)果部分相似。產(chǎn)生差異的原因可能與當(dāng)?shù)氐耐寥婪N類、氣候特征和葡萄品種有密切關(guān)系。
表1 黑比諾釀酒葡萄葉片的光合參數(shù)
表2 黑比諾釀酒葡萄葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較
表3 黑比諾釀酒葡萄的理化指標(biāo)比較
通過(guò)對(duì)釀酒葡萄黑比諾的光合參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)和理化指標(biāo)進(jìn)行分析,可以看出,在磷肥和鉀肥施用量確定時(shí),每公頃施220 kg氮肥可以使其具有較高的光合能力和光合效率;從肥料利用率等方面考慮,其光合性能最佳。與不施氮肥相比,適量施氮可以增大植物的凈光合速率,促進(jìn)黑比諾的生長(zhǎng),提高果實(shí)品質(zhì)。