喷施EDTA-Mn对‘马瑟兰’葡萄光合特性及品质的影响

顾梅花，解昊郡，蒋鹏，孙权*

（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

宁夏贺兰山东麓是我国著名的葡萄酒产区，是优质酿酒葡萄的主产地之一[1]。该产区地理位置优越，气候适宜，具有通透性好、侵蚀度低的砾质石灰性土壤，灌溉条件良好，光、热资源丰富，为葡萄生长发育提供了有利基础[2-3]。然而，该区域大部分位于贺兰山山前洪积扇，成土母岩以洪积物为主，富含石砾，土壤强碱性，锰含量低且有效性差[4]。同时，栽培中以施用大量营养元素为主，微量矿质营养元素常被忽视，土壤中微量元素较为缺乏，养分不平衡，导致葡萄叶片的光合作用及生长发育受阻，植株生长变弱，进而影响酿酒葡萄的品质和产量[5]。因此，研究该区域微量元素锰对酿酒葡萄产量及品质的影响，有利于改善葡萄品质和风味。

微量元素锰在植物体内主要以金属离子的形式存在，在葡萄的生理生化中对某些酶或辅酶起关键作用[6]，与植物呼吸、光合、硝酸还原作用及物质能量转换等有密切关系，是促进植物生长和发育所必须的微量元素[7]。葡萄缺锰时幼叶失绿，新梢顶端向下卷曲，叶绿体结构性变差，对光敏感，引起膜脂过氧化，叶片卷曲，严重影响了葡萄的正常生长[8]。锰过量又称为锰毒，可引起葡萄叶片叶绿素的破坏，使葡萄的光合速率和蒸腾速率降低，干物质积累减少，同时会引起氧化反应，从而抑制葡萄生长[9]。葡萄中的酚类物质是影响葡萄酒风味的关键因素，但在缺锰情况下，糖类、多酚类化合物的合成会受到抑制，果实品质降低[10-11]。通过叶面喷施锰，可促进缺锰植株生长发育，提高葡萄产量及果实品质[12]。陈黄曌等[13]以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试材，发现在转色期叶施锰肥可以提高果实的可溶性固形物含量和糖酸比，降低可滴定酸含量，并能促进果皮中总酚、缩合单宁和总花色苷的合成。

叶施锰素可改善植物品质的研究已有报道[14-16]，但在酿酒葡萄上的研究较少。本试验以宁夏贺兰山东麓‘马瑟兰’葡萄为试材，以叶面喷施EDTA-Mn为肥源，在风沙土条件下，探究EDTA-Mn的施用浓度对酿酒葡萄光合特性和产量品质的影响，探索最佳施肥用量，为贺兰山东麓酿酒葡萄的高品质和高产量生产提供技术支持。

1 试验材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于宁夏贺兰山东麓玉泉营酿酒葡萄基地（38°14′21″N，106°01′38″E）。该地区干旱少雨，光热条件好，日照时数3032 h，日照率67%，年均降水量198 mm，年均气温8.8 ℃，日较差平均为13.6 ℃，无霜期160～170 d，病虫害发生率低[5]。在酿酒葡萄转色期，昼夜温差较大，利于葡萄糖分积累，而在酿酒葡萄成熟期，昼夜温差减小，利于葡萄中香气提升，促进酚类的合成。

试验场地土壤类型为风沙土，由于有机质和养分含量较低，天气干燥，葡萄生长较慢，有利于酿酒葡萄糖分的积累和适中的酸度，该地气候和土壤特征使其成为中国优质酿酒葡萄产区之一。

1.2 试验设计

供试品种为4年生‘马瑟兰’，倾斜龙干形，长梢修剪；东西行向定植，株行距为0.5 m×3.5 m，种植密度每公顷5714株。

本研究采用单因素多水平随机区组试验设计，增施螯合态锰肥（EDTA-Mn，锰含量为13%），施肥方式为叶面喷施，在常规施肥的基础上，共设5个处理：4个EDTA-Mn喷施浓度即2.25 kg•hm-2（H1）、4.50 kg•hm-2（H2）、6.75 kg•hm-2（H3）、9.00 kg•hm-2（H4），以喷施清水为对照（CK），每处理3个重复，共15个小区。每小区24株，面积为42 m2，分别于2021年6月3日、7月13日、8月5日对葡萄树均匀喷施3次，以叶片正背面喷施80%以上为宜。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 葡萄叶片光合指标测定

于第3次喷肥的第20天，选择晴朗且无云的天气，利用CIRAS-3便携式光合测试仪对不同处理同一侧相同高度的区域进行光合特性的测定，包括胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr），每个指标多点重复测3次；采用SPAD502叶绿素计测定葡萄植株同一侧相同高度叶片的叶绿素相对含量，用SPAD值表示。

1.3.2 葡萄产量及构成因素测定

在9月26日果实收获期，从每个处理中随机选取9株葡萄的果实，称量并计算株产，进而折算出每公顷产量；穗长：每个处理随机选择5穗具有代表性的果穗，用钢卷尺进行测量；横径：每个处理随机选取5粒葡萄，用游标卡尺测量；百粒质量：每个处理随机选取100粒果实，用精度为0.01 g的电子称称量，每项均重复3次。

1.3.3 浆果品质测定

可溶性固形物含量通过手持糖量计测定[17]；可滴定酸含量用0.1 mol•L-1NaOH（终点pH 8.2）测定[18]，计算糖酸比；各处理随机取100粒果实快速用液氮冷冻后，在-80 ℃超低温冰箱冷冻保存，磨碎用于单宁、总酚和花色苷含量的测定。采用福林-丹尼斯法测定单宁的含量；采用福林-肖卡法测定总酚的含量；采用pH示差法测定总花色苷的含量[19]；

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据整理和作图，SPSS 25.0软件分析数据，LSD法进行差异显著性检验（P<0.05），表中数字表示平均值±标准误。

2 结果与分析

2.1 喷施EDTA-Mn对‘马瑟兰’叶片光合性能的影响

由表1可知，叶绿素含量随喷施EDTA-Mn用量的增加呈先上升后下降趋势，在H3处理时达到高峰，较CK显著提高16.71%，然后下降，但H3与H2处理的差异不显著；胞间CO2浓度以CK为最高，其它4个EDTA-Mn处理较CK显著降低15.97%、14.71%、9.24%和14.71%；气孔导度和蒸腾速率随EDTA-Mn施用量的增加呈先上升后降低的趋势，4个EDTA-Mn处理均高于CK，但处理间差异不显著，H2处理的气孔导度较CK显著提高30.36%；H2处理的蒸腾速率较CK、H1、H3和H4处理显著提高30.28%、6.35%、5.63%、10.35%；净光合速率以H1和H4处理最高，均较CK显著提高32.97%，4个EDTA-Mn处理间无显著差异。

表1 不同处理对葡萄叶片光合性能的影响Table 1 Eあects of diあerent treatments on photosynthetic indexes of wine grapes

2.2 喷施EDTA-Mn对‘马瑟兰’产量的影响

从表2可知，与CK相比，喷施EDTA-Mn可以明显改善‘马瑟兰’葡萄的穗长、横径、百粒质量和产量。H2处理的果穗长度最高，较CK显著提高14.35%，4个EDTA-Mn处理间无显著差异；果实横径随喷施EDTA-Mn量的增加先呈上升趋势，在H2处理达到最大值之后，随施用量的增加呈下降趋势，H2处理较CK、H1和H4处理的粒横径分别显著提高11.79%、5.57%和5.27%；H2处理的百粒质量最高，较CK、H1和H4处理分别显著提高8.25%、11.75%和15.02%，H4处理的百粒质量最低，较CK显著降低5.89%，H2和H3处理之间无显著差异；与CK相比，除H4外，喷施EDTA-Mn可以显著提高葡萄产量，产量由高到低依次为H2＞H3＞H1＞CK＞H4，H1、H2和H3处理分别较CK显著提高11.75%、24.11%和14.16%，H4处理较CK的产量降低7.05%。

表2 不同处理对‘马瑟兰’葡萄产量的影响Table 2 Eあects of diあerent treatment on yield of 'Marselan' grapevine

2.3 喷施EDTA-Mn对‘马瑟兰’浆果品质的影响

由表3可知，所有处理间可溶性固形物含量无显著差异，以H3处理最高。可滴定酸含量随EDTAMn喷施用量的增加呈上升趋势，在H4处理时最高，H1、H2、H3和H4处理分别较CK显著提高12.07%、18.97%、31.03%和32.76%；糖酸比随EDTA-Mn喷施用量的增加呈下降趋势，以CK最高；喷施EDTA-Mn较CK可以提高葡萄果实中单宁、花色苷和总酚含量。H2处理的单宁含量最高，较CK提高4.73%，但各处理之间无显著差异；花色苷含量随EDTA-Mn喷施用量的增加先呈升高趋势，在H2处理达到最大值，后随喷施用量的增加呈下降趋势，H2较CK、H1和H4处理显著提高10.31%、10.11%和25.00%，H2和H3处理之间无显著差异；总酚含量随EDTA-Mn用量的增加先呈升高趋势，H3处理含量最高，之后呈下降趋势，H3较CK、H1和H4处理分别显著提高42.14%、24.63%和36.12%，H2与H3处理、CK与H4处理之间无显著差异。

表3 不同处理对‘马瑟兰’浆果品质的影响Table 3 Eあects of diあerent treatments on berry quality of 'Marselan' grapevine

2.4 喷施EDTA-Mn的‘马瑟兰’产量与品质的主成分分析

本试验选取SPAD值、光合参数、酿酒葡萄产量及品质指标共17项数据作为评价指标，进行综合分析。由表4可以看出，第一主成分、第二主成分的贡献率分别为66.99%、20.30%，累积贡献率为87.29%，大于85%，说明这两个主成分基本涵盖17个指标的全部信息。各处理的综合得分由高到低的顺序依次为：H2＞H3＞H1＞H4＞CK，其中H2处理综合得分最高，为1.62。由此可知，叶面喷施EDTA-Mn的最佳施用量为H2处理的4.5 kg•hm-2。

表4 不同处理与‘马瑟兰’葡萄品质指标主成分分析Table 4 Principal component analysis of diあerent treatments and quality indicators of 'Marselan' grapevine

3 讨论

锰是葡萄生长过程中所需的微量元素之一，对葡萄的生理功能具有多种影响，与葡萄产量和品质有密切关系[20-21]。葡萄叶片叶绿素中含有丰富的锰，它与光合作用和呼吸作用有关，能维持葡萄叶片叶绿体膜的正常结构，并参与光合作用中的氧化还原过程，补充适量的锰肥可以提高叶绿素含量和净光合作用[7]，并减轻叶片黄化现象[22]。

殷宪强等[23]研究表明，在盆栽条件下对玉米施用20 mg•kg-1的MnSO4·5H2O能显著提高玉米叶片的总叶绿素含量，较不施锰处理增加了35.8%，对促进玉米生长有显著影响。本研究结果表明，叶面喷施EDTAMn可以提高‘马瑟兰’葡萄叶片叶绿素含量。叶片的光合作用能够反映物质的累积和消耗，是决定酿酒葡萄产量、品质好坏的一个重要指标，与其生产性能密切相关，而锰是直接参与光合作用的必要微量元素[24]。鲁巍等[25]研究表明，喷施适宜浓度叶面锰肥能有效提高大豆叶片净光合速率。本试验结果表明，叶面喷施EDTA-Mn可以提高‘马瑟兰’葡萄叶片的蒸腾速率和气孔导度，随EDTA-Mn喷施量的增加呈上升趋势，但超过4.5 kg•hm-2处理则呈下降趋势，4.5 kg•hm-2处理相对于2.25 kg•hm-2处理显著提升了葡萄叶片光合性能，4.5 kg•hm-2处理相对于9.00kg•hm-2处理，在降低锰肥施用量的同时显著增强了葡萄的光合作用，利于有机物积累，为产量形成提供有利条件。本试验中高锰处理与中锰处理相比差异不显著，可能由于叶片内锰素浓度过高，使叶片内养分失衡，导致叶片对锰素的吸收利用受限[26]。但在本研究中胞间CO2浓度随EDTA-Mn喷施量的增加呈降低趋势，这与蒋鹏等[27]研究结果一致。

蒋鹏等[27]在‘蛇龙珠’葡萄上的研究还发现，滴施30 kg•hm-2MnSO4可提升葡萄的粒质量及粒径，分别较对照处理提升23.60%和4.70%；而王锐等[19]对‘赤霞珠’葡萄的研究认为，滴施60 kg•hm-2EDTAMn显著降低葡萄的百粒质量及粒径。本试验结果表明，叶面喷施EDTA-Mn可显著提高‘马瑟兰’酿酒葡萄的横径和百粒质量，其中以4.5 kg•hm-2处理增加最显著，与王锐等[19]研究结果不一致，可能是由于区域、品种、施肥量、施肥种类、管理措施等因素的不同所致。锰元素可以促进细胞分裂和花粉萌发，增加结实率，提高淀粉酶活性，对产量有显著影响[28]。本研究中，喷施4.5 kg•hm-2处理的产量较CK提高幅度最大，而9.00 kg•hm-2处理较CK产量降低，可能是由于过量的EDTA-Mn对葡萄生长产生毒害，从而对产量起抑制作用。

葡萄果实中的糖分、酸类和酚类物质是衡量酿酒葡萄果实品质的主要指标[29-32]。施用锰肥可以促进糖类和酚类的合成及运转，从而改善葡萄的品质。本研究结果显示，叶面补充锰能提高‘马瑟兰’葡萄的可溶性固形物，增加单宁、总酚和花色苷含量，这与陈黄曌等[13]对贺兰山东麓4年生‘赤霞珠’葡萄在转色期喷施MnSO4•H2O的研究结果一致。在本研究中，糖酸比与喷施EDTA-Mn浓度成反比，这与王锐等[19]对‘赤霞珠’的研究结果一致，与蒋鹏等[25]对‘蛇龙珠’的研究结果不一致，可能是葡萄品种、基因、环境等不同造成的。综合分析，叶面喷施EDTA-Mn可以增强葡萄叶片的光合作用，改善葡萄的品质，为酿造优质葡萄酒打造了良好基础。

4 结论

在贺兰山东麓产区，叶面喷施一定浓度的EDTAMn能提高‘马瑟兰’葡萄叶片叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度以及果实横径、百粒质量、产量、单宁和花色苷含量。通过综合分析，本研究中EDTA-Mn叶面喷施最佳用量为4.5 kg•hm-2。