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‘巨峰’葡萄不同生育期植株矿质元素需求规律

本站小编 Free考研考试/2021-12-26

史祥宾, 王孝娣, 王宝亮, 王志强, 冀晓昊, 王小龙, 刘凤之,, 王海波,中国农业科学院果树研究所/农业部园艺作物种质资源利用重点实验室/辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室,辽宁兴城125100

Requirement Characteristics of Mineral Elements in Different Developmental Phases of Kyoho Grapevine

SHI XiangBin, WANG XiaoDi, WANG BaoLiang, WANG ZhiQiang, JI XiaoHao, WANG XiaoLong, LIU FengZhi,, WANG HaiBo,Fruit Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Germplasm Resources Utilization of Horticultural Crops, Ministry of Agriculture/Key Laboratory of Mineral Nutrition and Efficient Fertilization for Deciduous Fruits, Liaoning Province, Xingcheng 125100, Liaoning

通讯作者: 刘凤之,Tel:0429-3598237;E-mail:liufengzhi6699@126.com王海波,E-mail:haibo8316@163.com

收稿日期:2019-03-4接受日期:2019-04-26网络出版日期:2019-08-01
基金资助:国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目.nycytx-30-zp
国家重点研发计划.2018YFD0201301
中国农业科学院创新工程.CAAS-ASTIP-2015-RIP-04


Received:2019-03-4Accepted:2019-04-26Online:2019-08-01
作者简介 About authors
史祥宾,E-mail:shixiangbin@163.com










摘要
【目的】矿质元素的均衡供应是实现葡萄优质高效栽培的前提,研究‘巨峰’葡萄的矿质营养需求规律,为葡萄的合理施肥与精准施肥提供理论依据。【方法】本研究于2012—2018年连续7年在‘巨峰’葡萄的关键生育期进行整株取样,测定树体的各矿质元素含量,计算不同生育阶段各矿质元素的需求量与比例,研究葡萄的矿质营养需求规律。【结果】‘巨峰’葡萄在整个生长季不同生育阶段各矿质元素的需求规律有所差异。萌芽期至始花期对氮、钾、铁、锰、锌、钼的需求量均超过了全年总需求量的15%,磷、钙、镁、铜、硼的需求比率也均超过了10%。始花期至末花期,氮、铁、钼的需求比率均超过15%,磷、钾、钙、镁、锌的需求比率均超过10%。末花期至转色期,各矿质元素的需求比率分别为氮41.7%、磷47.44%、钾44.83%、钙45.88%、镁44.92%、铁39.75%、锰27.40%、锌30.28%、铜60.20%、硼38.72%、钼41.59%。转色期至采收期对钾、锰和硼的需求量较大,分别占比21.76%、22.19%和20.17%,其次磷、镁、钙、锌的需求比率分别为17.12%、16.76%、16.34%、14.72%,氮、铁、铜和钼的需求比率均低于10%。采收期至落叶期,锰和锌的需求比率分别为28.71%和23.57%,铁和硼的需求比率均超过15%,氮、钙、镁和钼的占比也均超过了10%,磷、钾和铜占比分别为9.72%、4.78%和8.69%。【结论】‘巨峰’葡萄施肥需要重视各生育阶段各种矿质养分的供给。生产1 000 kg果实各矿质元素的需求量为氮5.67 kg、磷2.37 kg、钾5.66 kg、钙5.70 kg、镁1.02 kg、铁153.45 g、锰53.14 g、锌36.25 g、铜7.28 g、硼41.84 g、钼0.47 g。‘巨峰’葡萄各矿质元素占干物质重的平均含量分别为氮0.92%、磷0.36%、钾0.66%、钙0.84%、镁0.15%、铁269.27 mg·kg -1、锰57.24 mg·kg -1、锌49.64 mg·kg -1、铜12.66 mg·kg -1、硼66.35 mg·kg -1、钼1.09 mg·kg -1
关键词: ‘巨峰’葡萄;必需元素;矿质营养;需求规律;合理施肥

Abstract
【Objective】 Balanced supply of mineral elements is the prerequisite for the high quality and efficient cultivation of grapes. This study was carried to investigate the mineral nutrient requirement of Kyoho grape, so as to provide a theoretical basis for rational fertilization and precise fertilization of grapes.【Method】 Kyoho was used as test material. The whole plant was sampled at different growth stages in 7 consecutive years from 2012 to 2018. The contents of mineral elements in tree were determined, and the demand and proportion of mineral elements in different growth stages were calculated. 【Result】The absorption of mineral elements in Kyoho grapes varied during different growth stages throughout the growing season. The demand for nitrogen, potassium, iron, manganese, zinc and molybdenum from the germination to the initial flowering period exceeded 15% of the total annual demand, and the demand ratio of phosphorus, calcium, magnesium, copper and boron also exceeded 10%. From the beginning of flowering to the end of flowering period, the demand ratio of nitrogen, iron and molybdenum exceeded 15%, and the demand ratio of phosphorus, potassium, calcium, magnesium and zinc exceeded 10%. From the end of flowering to the veraison stage, the demand ratio of each mineral element was 41.7% nitrogen, 47.44% phosphorus, 44.83% potassium, 45.88% calcium, 44.92% magnesium, 39.75% iron, 27.40% manganese, 30.28% zinc, 60.20% copper, 38.72% boron, and 41.59% molybdenum. The demand for potassium, manganese and boron from the veraison stage to the harvesting period was relatively large, accounting for 21.76%, 22.19% and 20.17%, respectively. And the demand ratios of phosphorus, magnesium, calcium and zinc were 17.12%, 16.76%, 16.34% and 14.72%, respectively. While the demand ratio for nitrogen, iron, copper and molybdenum was less than 10%. During the harvesting period to the defoliation period, the demand ratios of manganese and zinc were 28.71% and 23.57%, respectively. The demand ratio of iron and boron exceeded 15%, and the proportion of nitrogen, calcium, magnesium and molybdenum also exceeded 10%. Phosphorus, potassium and copper accounted for 9.72%, 4.78% and 8.69%, respectively.【Conclusion】It should be paid attention to the supply of mineral element at different developmental phases of grapevine. The demand for mineral elements in the production of 1 000 kg of fruit was nitrogen 5.67 kg, phosphorus 2.37 kg, potassium 5.66 kg, calcium 5.70 kg, magnesium 1.02 kg, iron 153.45 g, manganese 53.14 g, zinc 36.25 g, copper 7.28 g, boron 41.84 g and molybdenum 0.47 g. The average contents of mineral elements in dry matter weight were nitrogen 0.92%, phosphorus 0.36%, potassium 0.66%, calcium 0.84%, magnesium 0.15%, iron 269.27 mg·kg -1, manganese 57.24 mg·kg -1, zinc 49.64 mg·kg -1, copper 12.66 mg·kg -1, boron 66.35 mg·kg -1 and molybdenum1.09 mg·kg -1.
Keywords:Kyoho grapevine;essential elements;mineral nutrition;requirement characteristics;rational fertilization


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本文引用格式
史祥宾, 王孝娣, 王宝亮, 王志强, 冀晓昊, 王小龙, 刘凤之, 王海波. ‘巨峰’葡萄不同生育期植株矿质元素需求规律[J]. 中国农业科学, 2019, 52(15): 2686-2694 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.15.012
SHI XiangBin, WANG XiaoDi, WANG BaoLiang, WANG ZhiQiang, JI XiaoHao, WANG XiaoLong, LIU FengZhi, WANG HaiBo. Requirement Characteristics of Mineral Elements in Different Developmental Phases of Kyoho Grapevine[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2019, 52(15): 2686-2694 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.15.012


0 引言

【研究意义】我国是葡萄生产大国,鲜食葡萄的栽培面积接近全国葡萄栽培总面积的80%。‘巨峰’葡萄作为欧美杂种的典型代表,具有果实酸甜可口、香气浓郁、树体抗病能力强、栽培适应性广等诸多特点,是我国的主栽品种之一[1]。矿质元素是植物的必需营养物质,是作物生长发育、产量形成和品质提高不可或缺的物质基础,对作物的正常生长发育起着至关重要的作用[2,3,4]。目前,葡萄生产中施肥大多仍采用经验法,存在盲目性,与精准农业的发展要求不适应。明确矿质元素的需求规律可以为葡萄的合理和精准施肥提供理论依据,对实现我国葡萄的节本、优质、高效、绿色、安全生产具有重要意义[5]。【前人研究进展】矿质营养需求规律的研究在粮 食[6,7]、蔬菜[8,9]等作物上已经有较多报道,在葡萄上也有一些研究。史祥宾等[10]对4年生‘巨峰’葡萄的研究表明每形成1 000 kg果实需要吸收氮素3.76 kg,果实膨大期至果实成熟期为氮素的最大需求期和最大效率期,马文娟等[11]在7年生‘红地球’的研究结果表明新梢旺长期到果实膨大期是氮素营养的最大效率期,每生产1 000 kg葡萄需要氮素5.4 kg。马振强等[12]对3年生‘摩尔多瓦’葡萄的研究认为新梢旺长期和果实膨大期是磷肥的最大需求期。张志勇等[13]对4年生酿酒葡萄‘赤霞珠’养分累积动态进行研究后认为,每生产1 000 kg赤霞珠葡萄需要氮素5.95 kg、磷素1.72 kg、钾素6.37 kg。【本研究切入点】目前,葡萄矿质营养的研究主要集中在氮、磷、钾等元素,对其他元素的研究报道较少,且多为一年的研究结果。葡萄是多年生作物,生命周期较长,不同生育阶段树体矿质营养的需求规律差异较大,品种[14]、树龄[15]、砧木[16]、土壤类型[14]、营养水平[17]、生态环境因子[14]、管理模式[18]等因素的差异也均会对其产生影响,多年的研究数据可以减小年际间的误差。【拟解决的关键问题】本研究连续7年对‘巨峰’葡萄进行整株取样、解析、测定,计算不同生育阶段树体对各矿质元素的需求量与比例,探究‘巨峰’葡萄对各矿质元素的需求规律,为生产中葡萄的合理施肥和精准施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

试验于2012年5月至2018年11月在辽宁省兴城市中国农业科学院果树研究所鲜食葡萄核心技术试验示范园进行,2012年选用4年生盛果期‘巨峰’葡萄为试材,砧木为‘贝达’,树形采取斜干水平龙干形配合水平叶幕,株行距为1 m×4 m,肥水管理按常规进行。全年总施肥氮、磷、钾、钙、镁以10﹕5﹕12﹕12﹕2的比例[1,5]进行施用,肥料用量为每年1 500 kg·hm-2。试验前取葡萄试验地0—40 cm土壤样品,测定各项指标作为本底值。其中土壤类型为棕壤,偏黏性,较肥沃,有机质含量20.25 g·kg-1,全氮2.12 g·kg-1,碱解氮91.27 mg·kg-1,速效磷77.56 mg·kg-1,速效钾221.15 mg·kg-1,交换性钙1588.73 mg·kg-1,交换性镁385.25 mg·kg-1,pH 6.9。

2012年萌芽前,选择长势基本一致的葡萄树进行编号标记,于萌芽期、始花期、末花期、种子发育期、转色期、果实成熟期和落叶休眠期等7个关键生育时期(表1)进行整株取样,每次取样3株。测定各器官全量氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜、硼、钼等矿质元素的含量,计算植株不同生育阶段对各矿质养分的需求量。树体采用常规方法管理,树体管理过程修剪或采摘的新梢(副梢)、叶片、叶柄、花穗或果实计入下一次取样的树体重量。

Table 1
表1
表1取样时期
Table 1Sampled date
取样时期 Sampled date
萌芽期
Budding
stage
始花期
Early flowering stage
末花期
End flowering stage
种子发育期
Seed development stage
转色期
Veraison stage
采收期
Harvest
stage
落叶期
Deciduous
stage
萌芽后天数(天)
Days after budding (d)
0355075100135170

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1.2 测定项目和方法

将3株树体分别解剖,分为根、主干、主蔓、新梢、叶片、叶柄、花穗或果实等部分,样品按清水→洗涤剂→清水→1%盐酸→3次去离子水顺序冲洗后,立即在105℃下杀青30 min,随后在80℃下烘干,研磨过0.25 mm筛,混匀装袋备用。植株氮含量采用凯氏定氮仪进行测定[19],磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜、硼、钼等矿质元素含量采用微波消解仪进行消解,电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)进行测定[20]

试验试材选用常规管理、长势良好且一致的植株,该条件下树体所含矿质元素的增加量(吸收量)即是该管理模式下树体的养分需求量。

单株所含矿质元素的量=∑(各器官元素浓度×对应器官干物质重量);

某生育阶段单株矿质元素的需求量=后一生育时期单株所含矿质元素的量–前一生育时期单株所含矿质元素的量;

全年单株矿质元素的需求量=落叶期单株所含矿质元素的量(包含成熟期果实及落叶期叶片所含的量)–萌芽期单株所含矿质元素的量;

生产1 000 kg果实矿质元素的需求量=[单株矿质元素需求量/单株果实产量(以千克计)]×1 000;

某生育阶段矿质元素的需求比率(%)=该生育阶段单株矿质元素的需求量/全年单株元矿质素的需求量×100。

1.3 数据处理

采用Microsoft excel 2007进行数据处理。数据分析采用2012—2018年7年的平均值。采用单因素(One- way ANOVA)方差分析和LSD法比较不同处理间的差异显著水平(P<0.05)。

2 结果

2.1 ‘巨峰’葡萄各矿质元素的需求量

图1可以看出,单株‘巨峰’葡萄对各矿质元素的需求量分别为氮41.51 g、磷16.74 g、钾42.42 g、钙41.90 g、镁7.65 g、铁1 147.10 mg、锰368.21 mg、锌245.20 mg、铜50.29 mg、硼298.62 mg、钼3.23 mg。‘巨峰’葡萄对各矿质元素的需求量从高到低排序如下:钾>钙>氮>磷>镁>铁>锰>硼>锌>铜>钼。其中,树体对钾、钙和氮的需求量最高,且无显著差异,磷和镁的需求量其次,两者间也无显著差异。树体对微量元素的需求量以铁最高,显著高于其他元素,其次为锰、硼和锌,三者间无显著差异,铜和钼的需求量最低。通过产量换算,生产1 000 kg果实各矿质元素的需求量为氮5.67 kg、磷2.37 kg、钾5.66 kg、钙5.70 kg、镁1.02 kg、铁153.45 g、锰53.14 g、锌36.25 g、铜7.28 g、硼41.84 g、钼0.47 g。

图1

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图1‘巨峰’葡萄单株和生产1 000 kg果实各矿质元素的需求量

不同小写字母表示矿质元素间存在显著差异(P<0.05)。下同
Fig. 1Requirement contents of mineral elements for one plant and 1 000 kg fruit of Kyoho grapevine

The different small letters indicated significant difference at P<0.05 level within mineral elements. The same as below


2.2 ‘巨峰’葡萄不同生育阶段各矿质元素的需求规律

图2可以看出,各矿质元素的吸收贯穿葡萄的整个生长期,‘巨峰’葡萄不同生育阶段对各矿质元素的需求均有所差异[17]

图2

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图2‘巨峰’葡萄不同生育阶段各矿质元素需求量的需求比率

Fig. 2Requirement percentage of different mineral elements at different developmental phases of Kyoho grapevine



萌芽期至始花期树体对氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求量占全年需求量的比例(需求比率)均超过了11%,其中氮的需求比率最高,为19.73%,其次钾为16.67%,钙、镁和磷的占比分别为13.08%、12.84%和11.02%。此阶段对各微量元素的需求比率均高于13%,其中,钼和锌的需求比率分别达到了18.12%和17.02%;铁和锰也均达到了16%以上,铜为14.94%,硼最低,占比13.29%。

始花期至末花期氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求比率均超过了11%,其中氮占比16.85%,磷、钙、镁和钾的需求比率依次为14.71%、13.59%、13.16%和11.96%。该阶段各微量元素的需求比率差异较大,钼和铁分别达到20.25%和19.37%,其次锌为14.41%,硼、铜和锰相对较低,依次为8.59%、7.38%和5.13%。

末花期至种子发育期氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求比率均超过了19%,钙、镁和钾的占比分别达到了24.77%、24.19%和22.78%,氮和磷分别为21.46%和19.56%。对微量元素铜、锌和铁的需求量也较多,其需求比率分别为25.17%、21.58%和21.05%,硼占比13.13%,钼和锰相对较低,仅为10.43%和9.70%。

种子发育期至转色期磷的需求比率最高,达到27.88%,其次为钾和钙,分别为22.05%和21.11%,镁和氮占比也均超过20%。对微量元素铜和钼的需求量较多,需求比率分别达到35.03%和31.16%,其次硼为25.59%,铁和锰相近,占比分别为18.70%和17.71%,锌的需求量最少,占比仅为8.69%。

转色期至采收期钾的需求比率最高,达到了21.76%,磷、镁和钙相近,分别为17.12%、16.76%和16.34%,此生育阶段树体对氮的需求量最少,占比仅为9.08%。对微量元素锰的需求量最大,占比为22.19%,硼为20.17%,锌占比14.72%,铜、铁和钼的需求量较少,占比分别仅为8.79%、7.35%和6.83%。

采收期至落叶期氮、镁和钙的需求比率分别为12.65%、12.33%和11.11%,对磷和钾的需求量相对较少,占比分别为9.72%和4.78%。对微量元素锰的需求量最大,占比28.71%,锌为23.57%,硼和铁的需求比率分别为19.23%和17.07%,对钼和铜的需求量较少,占比分别为13.21%和8.69%。

2.3 ‘巨峰’葡萄不同生育阶段各矿质元素的需求比例

通过计算,‘巨峰’葡萄每个生育阶段各元素的需求比例存在较大差异。由表2可以看出,各生育阶段均以氮为参照,萌芽期至始花期、始花期至末花期、采收期至落叶期均以氮的需求比例最高。末花期至种子发育期、种子发育期至转色期、转色期至采收期钾和钙的需求比例均高于氮。其中,转色期至采收期树体对氮的需求量分别仅为钾和钙的40.82%和55.04%。

Table 2
表2
表2‘巨峰’葡萄不同生育阶段各矿质元素的需求比例
Table 2Mineral elements requirement ratio at different developmental phases of Kyoho grapevine
生育阶段 The developmental phasesN﹕P﹕K﹕Ca﹕MgFe﹕Mn﹕Zn﹕Cu﹕B﹕Mo
萌芽期-始花期 Budding - Early flowering stage10.00﹕2.25﹕8.64﹕6.69﹕1.2010.00﹕3.23﹕2.21﹕0.40﹕2.10﹕0.03
始花期-末花期 Early flowering - End flowering stage10.00﹕3.52﹕7.26﹕8.4﹕1.4410.00﹕0.85﹕1.59﹕0.17﹕1.15﹕0.03
末花期-种子发育期 End flowering - Seed development stage10.00﹕3.67﹕10.85﹕11.65﹕2.0810.00﹕1.48﹕2.19﹕0.52﹕1.62﹕0.01
种子发育期-转色期 Seed development - Veraison stage10.00﹕5.56﹕11.13﹕10.53﹕1.8910.00﹕3.04﹕0.99﹕0.82﹕3.56﹕0.05
转色期-采收期 Veraison - Harvest stage10.00﹕7.61﹕24.50﹕18.17﹕3.4010.00﹕9.70﹕4.28﹕0.52﹕7.15﹕0.03
采收期-落叶期 Harvest - Deciduous stage10.00﹕3.10﹕3.86﹕8.86﹕1.8010.00﹕5.40﹕2.95﹕0.22﹕2.93﹕0.02

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微量元素以铁作为参照,萌芽期至始花期、采收期至落叶期各元素需求比例表现相近,需求比例从高到低依次为铁>锰>锌>硼>铜>钼。始花期至末花期、末花期至种子发育期表现相近,需求比例从高到低依次为铁>锌>硼>锰>铜>钼。种子发育期至转色期各元素需求比例从高到低依次为铁>硼>锰>锌>铜>钼。转色期至采收期需求比例从高到低依次为铁>锰>硼>锌>铜>钼,该时期锰的需求比例与铁相近,为铁的97.00%,硼的需求比例也较高,为铁的71.50%。

2.4 ‘巨峰’葡萄树体各矿质元素的平均含量

对7年的‘巨峰’葡萄各器官矿质元素含量进行平均(图3),计算得出‘巨峰’葡萄各矿质元素占干物质重的平均含量分别为氮0.92%、磷0.36%、钾0.66%、钙0.84%、镁0.15%、铁269.27 mg·kg-1、锰57.24 mg·kg-1、锌49.64 mg·kg-1、铜12.66 mg·kg-1、硼66.35 mg·kg-1、钼1.09 mg·kg-1。其中,氮、磷、钾、钙、镁间的平均含量差异均达显著水平,微量元素以铁的平均含量最高,显著高于其他各元素,其次为硼、锰和锌,三者间无显著差异,铜和钼的平均含量最低,两者间无显著差异。

图3

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图3‘巨峰’葡萄各矿质元素的平均含量

Fig. 3Average content of mineral elements of Kyoho grapevine



3 讨论

3.1 葡萄矿质营养需求规律及合理施肥

葡萄是多年生作物,在生长发育过程中从外界吸收养分,以满足生长需要,但在各个生育阶段的营养特点和养分需求规律存在差异,了解葡萄不同生育阶段的养分需求规律是合理施肥和实现精准施肥的基础[21]。目前,我国葡萄生产中施肥仍以经验为主,只重视氮、磷、钾肥的使用,对钙、镁和微量元素使用较少或不使用,果树生产中肥料不合理应用的现象较为普遍[5],严重制约了葡萄产业的健康发展。ROMIC等[22]对克罗地亚一个出现了产量和品质下降的葡萄产区进行了土壤调查,测定分析了硼、钙、铜、铁、钾、镁、锰、磷和锌等矿质元素含量,认为影响产量的原因就是土壤养分不均衡。

本试验以生长良好的示范园区‘巨峰’葡萄作为试材,连续7年开展研究工作,研究数据对葡萄生产实际具有直接的借鉴和指导意义。‘巨峰’葡萄在整个生长季中连续不断的吸收各种矿质养分,萌芽期至始花期对各养分的需求量较大,其中,氮、钾、铁、锰、锌、钼的需求量超过了全年总需求量的15%,磷、钙、镁、铜、硼也均超过了10%。因此,传统上萌芽期只施氮肥的做法是错误的,其他矿质元素肥料也应该适当施用,在土壤瘠薄的园区尤为重要。

始花期至末花期氮、铁、钼的需求比率均超过了15%,磷、钾、钙、镁、锌的需求比率均超过了10%。然而,葡萄生产中花期施肥主要采用叶面喷施的方法[23,24,25],这明显不能够满足树体营养的需求。因此,应该在花前采取土壤施用为主、叶面喷施为辅的方法适当补充各种矿质元素肥料。

末花期至转色期即葡萄果实膨大期是各矿质元素需求的高峰期,此阶段各元素的需求比率分别为氮41.7%、磷47.44%、钾44.83%、钙45.88%、镁44.92%、铁9.75%、锰27.40%、锌30.28%、铜60.20%、硼38.72%、钼41.59%。前人在‘巨峰’葡萄[10]和红地球葡萄上[11]的研究均认为果实膨大期是葡萄养分的最大需求期,与本研究结果一致。因此,末花期及坐果后的施肥是全年的营养管理重点,并且需要注意各矿质元素均衡供应。

转色期至采收期对钾、锰和硼的需求量较大,此期对氮、铁、铜和钼的需求量较少,需求比率均低于10%。葡萄是钾质作物,钾对葡萄品质的贡献高于其他元素[26,27],转色期使用钾肥是葡萄生产中的普遍认识。本研究表明,转色期至采收期钾的需求比率为21.76%,而萌芽至转色期需求比率为73.46%,尤其是末花期至转色期,钾的需求比率达44.83%,因此,钾肥的施用在前期也需要重视,果实膨大期的施钾量应该最大。马文娟等[28]对‘红地球’的研究表明果实膨大期钾的累积量最大,此期钾的吸收量占全年总吸收量的45.80%。裴帅[29]对‘赤霞珠’和‘霞多丽’的研究也表明葡萄树体不同营养元素在开花期和幼果膨大期积累量较多,转色期以后积累变缓。

采收期至落叶期锰和锌的需求量较高,需求比率分别为28.71%和23.57%,铁和硼的需求比率均超过了15%,氮、钙、镁和钼的占比也均超过了10%。前人对‘白诗南’葡萄的研究认为采收后养分大量需求,该生育阶段氮、磷、钾、钙、镁的需求比率分别为34%、28%、15%、22%和22%[21],与本研究结果存在差异,可能与辽西地区‘巨峰’采收期至落叶期时间较短(仅35 d)、温度较低有关。

3.2 葡萄矿质营养的需求量

本研究连续7年的平均结果表明单株‘巨峰’葡萄对各矿质元素的需求量从高到低排序为钾>钙>氮>磷>镁>铁>锰>硼>锌>铜>钼。本试验中年际间的数据存在差异,树龄、产量和气候条件是变量因子,证明葡萄对矿质元素的需求量与树龄、产量和气候有关。

关于葡萄矿质营养需求的研究已有较多报道。CONRADIE[21]、WILLIAMS[30]和SCHREINER[31]等分别对不同树龄和砧木嫁接的‘白诗南’‘黑比诺’和‘赤霞珠’葡萄进行研究,3个试验的树体矿质营养需求量差异较大。刘爱玲[32]、孙美[33]和骆萌[20]等均通过基质栽培、营养液循环的方式分别研究了3种营养水平7年生‘峰后’、4年生‘玫瑰香’和4年生‘无核白’葡萄的矿质营养需求量,研究结果也存在一定差异。VAN LEEUWEN等[14]以砾石土、重黏土、砂土3种土壤上的‘梅鹿辄’‘赤霞珠’和‘品丽珠’作为试材,连续5年证明了土壤、气候和品种均会对葡萄生长发育产生影响,其中气候的影响最大,其次是土壤和品种。PRADUBSUK等[15]认为树龄、砧木、土壤质地、温度、水分管理、根系密度和养分有效性等因素的不同导致了葡萄营养吸收的差异。因此,生产中葡萄园区施肥方案的制定不仅需要明确葡萄矿质元素的需求规律,而且要结合上述各项因素综合分析。

3.3 葡萄矿质营养元素的划分标准

各营养元素根据其在植物体内含量的多少分为大量、中量和微量元素,大量元素的平均含量占干物质重的0.5%以上,中量元素占0.1%—0.5%,微量元素低于0.1%[2]。本研究结果表明,氮、钙和钾为‘巨峰’葡萄需要的大量元素,磷和镁为中量元素,其他为微量元素,这与传统上将氮、磷、钾定义为大量元素,钙、镁为中量元素的结果不一致。许多研究均表明葡萄是大量需钙的作物[20,32-33]。姜远茂等[5]认为葡萄需钙量比其他果树大,果实中含钙量远高于苹果、柑橘和梨。国外一些研究也认为葡萄对钙的需求量很大,施肥方案中明确要求葡萄生育期需要施用钙肥[34,35]。目前,植物镁缺乏的问题越来越严重,已经开始引起关注[36,37]。镁直接参与葡萄光合作用、酶活化等生理生化过程,是葡萄正常生长发育和提高果实品质必需的矿质元素之一,葡萄对镁的需求量也较大[38,39]。因此,传统植物上的元素分类标准不符合葡萄的实际情况。

4 结论

葡萄在整个生长发育过程中连续不断地吸收各种矿质养分,对各矿质元素的吸收随生育阶段不同而变化。其中,末花期至转色期对各种养分的需求量均为最高。葡萄园施肥需要重视每个生育阶段各必需矿质养分的供给。生产1 000 kg‘巨峰’葡萄果实各矿质元素的需求量为氮5.67 kg、磷2.37 kg、钾5.66 kg、钙5.70 kg、镁1.02 kg、铁153.45 g、锰53.14 g、锌36.25 g、铜7.28 g、硼41.84 g、钼0.47 g。‘巨峰’葡萄各矿质元素占干物质重的平均含量分别为氮0.92%、磷0.36%、钾0.66%、钙0.84%、镁0.15%、铁269.27 mg·kg-1、锰57.24 mg·kg-1、锌49.64 mg·kg-1、铜12.66 mg·kg-1、硼66.35 mg·kg-1、钼1.09 mg·kg-1。各元素比例氮﹕磷﹕钾﹕钙﹕镁为10.00﹕3.91﹕7.17﹕9.13﹕1.63,铁﹕锰﹕锌﹕铜﹕硼﹕钼为10.00﹕2.13﹕1.84﹕0.47﹕2.46﹕0.04。

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为探明甬优12对N、P、K养分的需求规律和互作机制,明确肥料施用量与产量的关系,充分发挥甬优12的增产潜力,采用“3414”试验设计对其N、P、K养分需求效应进行了田间试验。结果表明,甬优12施用N、P、K后一般可增产20%以上,对N、P、K养分需求呈幂次函数变化规律,并且N+P+K(M)整体维度需求量明显大于N、P、K单维度需求量之和,其数学模型分别为Y=-0.7744N2 +18.565N+510.01(r=0.9634*),Y=3.0931P2-8.6161P+604.66(r=0.9999**),Y=-3.3975K2+35.733K+521.45(r=0.9841*);Y=-0.1239M2 +8.4834M+489.36(r=0.8010**)。通过对上述模型和通用N、P、K比例分析,甬优12对N+P+K组合互作最佳需求量为34 kg/667 m2,即纯N 14 kg、P2O5 7 kg、K2O 13 kg,其超高产栽培应在整体维度最佳需求量模型的基础上,加大有机肥配套和微量营养的合理促成,以健全群体与个体的关系,推动攻大穗、保多穗的超级栽培预期实现。
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【目的】了解高产直播冬油菜的养分吸收和利用规律。【方法】高产栽培条件下,在冬油菜整个生育期内定期取样,测定油菜各部位干物质量和养分含量,计算各生育时期氮、磷、钾养分积累量,明确甘蓝型冬油菜在4 500 kg&bull;hm-2产量条件下的干物质积累及氮、磷、钾养分吸收利用规律。【结果】直播冬油菜总干物质积累呈&ldquo;S&rdquo;形曲线,表现为薹花期>苗期>角果成熟期。根、茎、绿叶、落叶的干物质量分别在播种后185、200、130、230 d达最大值,干物质量分别为2 286、5 450、2 306、2 162 kg&bull;hm-2。各器官氮含量(籽粒除外)随生育时期的推进逐渐降低,苗期变化平缓,蕾薹期后降幅较大。茎、绿叶中磷含量苗期略有上升,蕾薹期后迅速降低。根、落叶、角壳中磷含量则持续下降。根、茎中钾含量在苗期波动较大,蕾薹期后迅速降低。叶片中钾含量在苗期略有降低,其后一直稳定。落叶中钾含量一直波动变化,无明显规律。氮、钾的积累规律相似,出苗后持续增加,花期达最大值,而后略有下降,两者积累量均表现为苗期>蕾薹期>花期。整个生育期磷积累量持续上升,表现为角果期>苗期>薹花期。高产栽培条件下直播油菜N、P、K最大养分需求量分别为217.6、39.9、219.8 kg&bull;hm-2,需求比例为1.00﹕0.18﹕1.01。【结论】除落叶和生殖器官外,各器官干物质积累量、养分含量、养分积累量均呈现苗期升高花期后降低的变化趋势。根、茎、叶中的部分养分在花期后会转移到籽粒中,保证直播冬油菜花期前充足的养分供给是高产的前提。
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为了探讨巨峰葡萄对氮素的吸收、分配和利用规律,为合理施肥提供依据,本试验采用田间15N示踪方法,对巨峰葡萄进行了3个时期土施15N尿素处理。结果表明:各时期植株不同器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率(15N丰度Ndff)有明显差异。萌芽期施肥处理的新梢及果实的Ndff极显著高于多年生器官和根;膨大期处理各器官Ndff均有所增长;成熟期处理的果实Ndff仅为上一时期的37.6%,而多年生器官和根的Ndff却均比上一时期高两倍多。萌芽期处理植株吸收的15N 54.8%分配到叶片中,果实中仅占3.6%;膨大期处理,果实中的15N分配率达到26%,而分配到叶片中的15N量降为38%。不同时期植株各器官的15N利用率与分配率呈现相同的趋势。自萌芽期到叶片衰老期,植株对15N尿素的当季利用率呈升高趋势,果实成熟期处理的最高。巨峰葡萄每形成1000 kg果实需要吸收氮素3.76 kg;氮素在树体各器官中的分布为果实&gt; 叶片&gt; 根&gt; 当年生枝&gt;主干&gt;多年生枝;果实膨大期至果实成熟期为氮素的最大需求期和最大效率期,因此在生产上氮肥施用时期建议适当后移。
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为了探明葡萄树对氮素吸收、利用和贮存规律,为确定合理施肥量和施肥时期提供依据,以7年生红地球为试材,采用刨根、分解取样的方法,研究了年周期内各器官的生物量、氮含量和氮累积量变化动态。结果表明,红地球生物量年增加12369 kg/hm<sup>2</sup>。氮素在红地球葡萄树各器官中的分布为叶片>果实>新梢>根系>枝条>主干; 皮层>木质部; 年周期葡萄树体总吸氮量为97.13 kg/hm<sup>2</sup>,主要在新梢旺长期和果实膨大期,分别占吸收总量的39 %和30.5 %。每生长1000 kg葡萄,需要吸收氮素5.4 kg。叶片、果实与修剪枝条年带走的氮素量分别为35.09 kg/hm<sup>2</sup>、 32.27 kg/hm<sup>2</sup>和5.11 kg/hm<sup>2</sup>,占氮素吸收总量的36%、 33%和5%。带走的氮素需要施肥予以补偿,施肥时期主要在新梢旺长期和果实膨大期。
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研究了酿酒葡萄‘赤霞珠’ (Cabernet Sauvignon) 整个生育期内N、P和K的动态变化及养分需求量。结果表明: 葡萄叶片中N和P浓度变化较大, 浆果膨大期至着色期, 叶中N和P的浓度相对稳定; 果实中K浓度的变化最大, 浆果始熟期至采收期果实中K浓度较稳定; 整个生育期内, 赤霞珠葡萄N、P、K的累积量整体上均呈上升趋势, 且在采收期达到最大值。每形成1 000 kg赤霞珠葡萄的养分需要量分别为: N 5.95 kg, P<SUB>2</SUB>O<SUB>5</SUB> 3.95 kg, K<SUB>2</SUB>O 7.68 kg, N、P、K的吸收比例为10.0∶7.0∶13.0。建议浆果膨大期至着色期可作为N和P营养诊断的最适宜时期; N肥应重点施于葡萄花期之前, 浆果膨大期至着色期可再适当补施; P肥重点施于浆果膨大期之前; 浆果膨大期至着色期的糖分快速累积时期重施K肥。
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本研究利用VitisEST数据库中EST序列片段结合RT-PCR方法克隆了与氮代谢相关的硝酸盐还原酶(NR),亚硝酸还原酶(NiR),谷氨酰胺合成酶(GS),谷氨酸脱氢酶(GDH)和天冬酰胺合成酶(AS)的基因,并对它们进行亚细胞定位分析。同时,采用半定量RT-PCR和荧光定量PCR法研究葡萄叶面喷施不同浓度尿素后5个基因的表达变化。结果表明,5个基因在葡萄幼叶中的表达水平显著高于老叶,说明叶面喷施尿素以喷布到幼叶对5个基因的表达水平影响显著;5个基因在不同时间段的表达水平差异不一致,但表达水平均高于对照,以0.3%和0.5%浓度的尿素对其影响明显;适当提高尿素水平既能提高氮代谢基因的表达水平,又能提高果实大小等果实指标,使其达到同步增加。喷施尿素6 h后,GS的表达量上升幅度明显高于其它基因,而NR在喷施尿素后48 h内一直保持着比较高的表达水平;NiR、AS表达量的变化趋势分别与NR、GS相一致,并且NR﹥NiR,GS﹥AS。
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本研究利用VitisEST数据库中EST序列片段结合RT-PCR方法克隆了与氮代谢相关的硝酸盐还原酶(NR),亚硝酸还原酶(NiR),谷氨酰胺合成酶(GS),谷氨酸脱氢酶(GDH)和天冬酰胺合成酶(AS)的基因,并对它们进行亚细胞定位分析。同时,采用半定量RT-PCR和荧光定量PCR法研究葡萄叶面喷施不同浓度尿素后5个基因的表达变化。结果表明,5个基因在葡萄幼叶中的表达水平显著高于老叶,说明叶面喷施尿素以喷布到幼叶对5个基因的表达水平影响显著;5个基因在不同时间段的表达水平差异不一致,但表达水平均高于对照,以0.3%和0.5%浓度的尿素对其影响明显;适当提高尿素水平既能提高氮代谢基因的表达水平,又能提高果实大小等果实指标,使其达到同步增加。喷施尿素6 h后,GS的表达量上升幅度明显高于其它基因,而NR在喷施尿素后48 h内一直保持着比较高的表达水平;NiR、AS表达量的变化趋势分别与NR、GS相一致,并且NR﹥NiR,GS﹥AS。

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