济南综合试验站
杨阳 陈迎春 宫磊 王咏梅 吴新颖
摘 要: 以“ 贵妃玫瑰” 葡萄为试材, 于葡萄幼果期至果实转色期, 对葡萄叶面分别喷施硼(B)、硝酸钙[Ca(NO3)2]、Ca(NO3)2 +B、氨基酸钙、氨基酸钙 + B,以喷清水为对照(CK),分别测定分析葡萄叶片生物积累量(干质量、鲜质量)、果实品质及对葡萄叶片生理生化特性的影响及交互作用等。结果表明,葡萄幼果期喷施硼、钙可增加叶片干物质比例,降低叶片含水量,改善和提高葡萄的及品质,其提升品质顺序为氨基酸钙+ B > Ca(NO3)2 + B > 氨基酸钙 >Ca(NO3)2>B,其中以硼钙联合施用的效果相对最佳;喷硼可促进葡萄叶片对硼的吸收,但会抑制果皮中钙的积累,喷 B、Ca(NO3)2 +B、氨基酸钙 +B 处理的叶片硼含量分别是 CK 的2.43、4.43、2.50倍,而果皮中的钙含量却分别降低 19.3%、20.5%、37.3%;喷钙有利于葡萄叶片对钙的吸收,Ca(NO3)2 、氨基酸钙处理的叶片钙含量分别是 CK 的 1.07、1. 06 倍,但会抑制叶片对硼的积累,2 个处理的叶片硼含量均低于 CK;钙素化合物形态对抗氧化酶活性影响较大,氨基酸钙处理的SOD活性较高,B+Ca(NO3)2和Ca(NO3)2处理的 POD、CAT活性则显著高于其它处理。综上,B、Ca营养配合施用的综合效果较好,但由于外源B、Ca影响葡萄生理生化指标变化的程度存在差异, B与不同钙化合物联合应用对葡萄生理生化指标的影响上也略有不同,因此建议在葡萄生产上可根据树体管理的需要,合理的施用B、Ca营养。
关键词:贵妃玫瑰葡萄;硼;钙;生理生化;品质
硼、钙是植物必需的矿质养分,近年来越来越多的果树研究人员将硼应用于猕猴桃 、龙眼、砀山酥梨、柑桔等多年生果树上,研究发现合理应用硼可有效改善果树营养,提高果实产量,提升果品质量,但其作用方式及作用机理还不十分明确。而钙是植物生长中较为重要的中量营养元素,在果树生长过程中具有重要作用,其生理功能和作用机制已有大量研究。由于硼、钙在吸收、运转及部分生理功能上具有相似性,这两者之间的交互效应一直成为研究热点,幼果期联合施用硼、钙营养,可有效提高苹果叶片 SOD、CAT 等抗性相关酶活性,增加植物抗逆性,可调节柑橘、龙眼、山胡柚等果实的发育、糖积累及糖酸代谢,有利于果实品质的提升。在葡萄生产上,硼主要施用于开花前后,钙则在果实膨大期、采前喷施或采后蘸果用,而硼、钙在葡萄幼果期的联合施用效果鲜见报道,另外,钙素化合物种类较多,可分为无机钙和有机钙,而有关硼与不同钙素化合物的联合施用效果也未见报道。本试验通过叶面喷施硼、不同钙素化合物及硼与不同钙素化合物联用,研究其对葡萄生长的生理生化作用、葡萄产量、品质及硼、钙含量的影响,探讨硼、钙在葡萄生产上的营养效应及交互作用,为葡萄生产中硼、钙营养的合理施用提供理论依据,为葡萄硼、钙营养的互作效应研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
本试验于 2015、2016 年 5-7月连续2年在山东省葡萄研究院济南市仲宫镇试验基地进行,试材为5年生贵妃玫瑰葡萄,篱架栽培,株行距为1.2m×2.5m,产量约为1.2kg/667m2。葡萄园为壤土,肥力水平中等,常规管理。
1.2 试验方法
选择树势基本一致、无病虫害、生长健壮的植株,分别于6月9日、6月24日、7月10日上午09:00喷施 B、Ca(NO3)2、Ca(NO3)2+ B、氨基酸钙、氨基酸钙 + B 溶液,以喷施清水为对照(CK),共计6个处理。每个处理重复3次,每个重复喷施7株。B 使用浓度为0.3% 的硼酸(H3BO3 )溶液,Ca(NO3)2 、氨基酸钙使用浓度为0.5%。
1.3 采样测定
7月28日葡萄果实成熟期,每个处理随机采集 60张中部功能叶片,蒸馏水清洗,105℃杀青,80℃烘干,采用不锈钢粉碎机进行粉碎。每个处理随机选取果穗 15个,称果穗质量。从果穗上、中、下部采摘果实 30 粒,称单粒质量;分离果皮,将果皮杀青、烘干、粉碎。采用 Optima 2100DV 等离子体发射光谱仪测定叶片、叶柄和果皮的硼、钙含量;分别采用斐林试剂滴定法、酸碱滴定法、手持糖度计测定果实总糖、可滴定酸、可溶性固形物含量。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采用氮蓝四唑法;过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法;过氧化氢酶(CAT)活性的测定采用紫外吸收法。
1.4 数据统计分析
采用 Excel 2007、SPSS 13.0 软件对试验数据进行统计分析;采用Duncan's 新复极差法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 喷施硼钙对葡萄叶片生物积累量及含水量的影响
表1数据表明,叶面喷施硼钙处理后,与 CK相比,硼、钙营养处理均显著提高了叶片生物积累量(鲜质量和干质量)降低了叶片含水量。其中,喷施Ca有利于提高葡萄叶片鲜物质质量,增加叶片干物质积累,小幅度降低叶片含水量,Ca(NO3)2和氨基酸钙处理的叶片鲜质量均提高了25% ,干质量均提高了36% ,含水量分别降低了4.4%和3.5% ,且Ca(NO3)2和氨基酸钙处理间叶片生物量指标无显著性差异。喷施B 、B+Ca(NO3)2和 B+氨基酸钙处理的叶片生物积累量显著高于 CK,但显著低于喷施Ca处理,且较大幅度的降低了叶片含水量,增加了叶片中干物质量的比例,与CK相比,各处理的叶片含水量分别降低了6.0%、7.7%和7.5% 。说明与喷Ca相比,B的增加虽然降低了叶片生物量的积累,但有利于提高叶片中干物质质量的比例,且硼钙混合处理的效果优于单施硼处理。
2.2 叶片喷施硼、钙对葡萄果实品质性状的影响
由表2可见,叶片喷施硼、钙可不同程度改善贵妃玫瑰葡萄的品质,以氨基酸钙处理的效果相对最好,其可溶性固形物含量较CK增加10.1 %,氨基酸钙+ B 处理次之,较 CK 增加4.7%,单喷 B处理的可溶性固形物含量略高于 CK,较 CK 仅增加0.4%,而Ca(NO3)2、Ca(NO3)2 + B 处理的葡萄可溶性固形物含量与 CK 差异不显著(P>0.05);叶片喷施硼、钙可显著提高葡萄果实的总糖含量,以氨基酸钙处理相对最高,较CK 提高22.3%,氨基酸钙+ B 处理次之,较 CK 提高10.3%,B 处理的果实总糖含量较 CK 提高6.6%,而Ca(NO3)2+ B处理的果实总糖含量与 CK 差异不显著(P>0.05);施用硼、钙可显著降低果实中的可滴定酸含量,以硼、钙联合施用的效果相对最佳,降酸幅度也相对最大,Ca(NO3)2 + B、氨基酸+B 处理的果实可滴定酸含量分别较 CK 降低 48.5%、44.7%,单施氨基酸钙处理次之,Ca(NO3)2、氨基酸钙处理的果实可滴定酸含量分别较 CK降低 34.2%、38.0%,B 处理的效果相对较差;喷施硼、钙处理的固酸比、糖酸比均显著高于 CK(P<0.05),且变化趋势一致,其中以硼钙联合施用效果相对较好,单施钙处理次之。综合来看,喷施硼钙对葡萄品质的提升顺序为氨基酸钙+ B >Ca(NO3)2 + B > 氨基酸钙 >Ca(NO3)2> B。
2.3 喷施硼、钙对葡萄不同部位硼、钙含量的影响
2.3.1 对硼含量的影响
由表3可见,单独喷施硼或硼钙联合施用,可促进叶片对硼的吸收,在叶片、叶柄和果皮中与 CK相比均有显著积累(P<0.05),其中,叶片中的积累量相对较多,说明在葡萄幼果期喷施硼对树体有明显的补硼效果,叶片吸收的硼可通过叶柄向果实运输;Ca(NO3)2 +B、氨基酸钙 +B 处理的叶片硼含量分别是 CK 的4.43、2.50 倍,叶柄硼含量分别为 CK 的1.89、1.79倍;B 处理效果次之,叶片、叶柄中的硼含量分别是 CK 的2.43、1.51倍;Ca(NO3)2、氨基酸钙处理的叶片硼含量略低于 CK,叶柄中的硼含量略高于 CK,说明单施钙处理会降低叶片对硼的积累,但不影响叶柄中硼含量的增加;B 处理有利于果皮中硼含量的增加,与CK 相比增加94.5%,硼钙联合施用次之,Ca(NO3)2 + B、氨基酸钙 + B处理的果皮中硼含量分别较 CK 增加 83.2%、58.2%;与 CK 相比,单施钙对果皮中的硼含量影响不显著(P>0.05)。
2.3.2 对钙含量的影响
由表 3 可见,与 CK 相比,喷施钙显著提高葡萄叶片的钙含量(P<0.05),其中以 Ca(NO3)2、氨基酸钙处理的叶片钙含量相对较高,分别是 CK 的 1.07、1.06倍,硼钙联合施用次之;单施硼会降低叶片中的钙含量,与 CK 相比,B 处理的叶片钙含量降低 2.6%;与 Ca(NO3)2处理相比,Ca(NO3)2 + B 处理的叶片钙含量降低 1.7%;与氨基酸钙相比,氨基酸钙 + B 处理的叶片钙含量降低 1.9%;葡萄叶片喷施硼、钙,叶柄中的钙含量以硼钙联合施用处理的相对较高,单施钙处理次之,B 处理相对最小,但均显著高于 CK(P <0.05);Ca(NO3)2 、氨基酸钙处理的果皮中钙含量显著高于 CK(P < 0.05),分别是 CK 的1.31、1.22倍;与 CK 相比,施硼可 显 著 降 低 果 皮 中 的 钙 含 量 (P < 0.05),B、Ca(NO3)2 + B、氨基酸钙 + B 处理的果皮中钙含量分别是 CK的 80.7%、79.5%、62.7%。
2.4 喷施硼钙对 “贵妃玫瑰”葡萄叶片SOD、POD、CAT活性的影响
外源喷施硼钙营养显著提高了叶片SOD、POD、CAT活性,但影响程度不同(表4),对SOD的影响程度 要小 于 POD 和 CAT。其中,单 施Ca、 B营养更有利于叶片SOD 活性的增加,其中以氨基酸钙处理SOD值高,是 CK的1.29倍;B、Ca(NO3)2处理次之,均是 CK的1.26倍;硼钙混合营养对SOD的影响要小于单施Ca、 B 营养。钙素化合物形态对叶片 POD、CAT活性的影响较大,且各处理POD、CAT活性的变化趋势一致, B+Ca(NO3)2和Ca(NO3)2的POD 、CAT活性值要显著高于其它处理, B处理的效果要弱于Ca(NO3)2,B+氨基酸钙和氨基酸钙则显著低于其它处理,但显著高于CK。POD和CAT活性大小顺序为: B+Ca(NO3)2>Ca(NO3)2>B>B+氨基酸钙>氨基酸钙 ,其中POD 活性依次是CK的3.31、2.61、2.49、1.90、1.63倍,CAT活性依次是CK的3.90、3.67、2.58、2.11、1.91倍。
3 结论与讨论
目前,在大部分葡萄生产上,B 主要施用在开花前后,用于提高葡萄坐果率;Ca则在幼果发育期、采前喷施或采后蘸果,用于提高果实品质及耐储性能。而该试验结果表明,于葡萄幼果期叶面喷施硼钙营养后,叶片对外源 B、Ca有较好的吸收积累效果,具有提高叶片鲜物质质量,增加干物质积累,降低叶片含水量,提高果实品质,具有调节葡萄固酸比和糖酸比,提高抗氧化酶SOD、POD、CAT活性的作用,且硼钙不同处理对这些指标的影响程度不同。
在对叶片生物积累量的影响上,Ca的作用要大于B,Ca(NO3)2和氨基酸钙处理的叶片鲜、干质量要显著高于其它处理;B处理可提高叶片中干物质量的比例,其叶片含水量要低于其它处理。这一结果可能与 Ca可促进果树体内碳水化合物和蛋白质的合成,而B有利于碳水化合物的运输,外源B处理后,增加了叶片中B含量,高B环境下加速了叶片中的碳水化合物的运输,减少了叶片中碳水化合物的积累有关。而果实质量、品质的提升可能与B可以促进植物体内碳水化合物的运输及代谢,改善植物各器官有机物质的供应,促进果实膨大,有利于干物质的积累有关,这与冯丽丹等的研究结果一致,说明硼在葡萄生产上的应用有很大潜力。
矿质养分间有着复杂的互作效应,有关 B、Ca之间的关系,有研究认为二者是“相互抑制”关系,也有人认为是“相互促进”关系,难以定论,多年来一直是高等植物营养学中的研究热点。该研究表明,葡萄叶面喷施0.3%的硼酸时,可促进叶片对B的吸收,但会抑制Ca含量的增加;单独喷施 Ca时,可显著提高叶片的 Ca含量,但会轻微抑制叶片中B的积累,说明施用单一 B、 Ca钙营养时,会在叶片中产生拮抗,这一结果与韦剑锋等对龙眼的研究结果一致;而该试验中,Ca(NO3)2 与硼酸混合喷施时更有利于叶片中 B 的吸收积累,增加叶片中Ca含量,说明B和 Ca联合施用可改善这种拮抗作用,这一结果可能与作用的植物种类、施用时期、施用浓度有关,具体的作用机理还有待于进一步研究。
SOD、POD、CAT与植物抗逆性密切相关,其酶活性是评价植物抗逆性的重要指标,植物在三者的协同作用下,维持氧自由基在一个较低的水平,防止自由基伤害。不同钙素化合物处理后,均可提高贵妃玫瑰葡萄SOD、POD、CAT活性,但3种抗氧化酶对不同钙素化合物的反应存在差异。该试验结果表明,单施Ca 、单施 B 处理对叶片SOD活性的影响较大, Ca化合物 形 态对POD、CAT活性的影响显著,且 B、 Ca混合处理的效果优于单施 Ca。这一结果说明, B、Ca营养影响SOD、POD、CAT活性的程度存在差异,可能与B、Ca作用于葡萄的影响机理不同,引起了一系列不同程度的生理生化反应有关,且 B在葡萄上的影响作用以及B、Ca营养在葡萄上的互作机理,还有待进一步研究。