镁肥对葡萄叶片糖、淀粉和蛋白质及果实品质的影响

马晓丽，刘雪峰，杨 梅，颜秋杨，袁项成，向苹苇

(1.重庆三峡农业科学院，重庆 404155;2. 重庆市山地生态农业工程技术研究中心,重庆 404155;3.重庆三峡学院，重庆 404100)

镁在植物生理作用中有着其它阳离子不可替代的重要地位，参与光合作用、碳氮代谢等[1-2]。我国南方地区受气候及土壤酸性较强等因素的影响，土壤中的镁容易因迁移和淋溶而损失，土壤供镁能力降低，作物缺镁现象日益严重[3-4]。葡萄对镁需求量大，缺镁全年都可发生，葡萄缺镁时，会改变叶绿体结构、降低光合效率、蛋白质合成受阻，影响对其他矿质元素的吸收，并导致果实品质的降低[5-6]。国内外有很多对镁素营养的研究，但大多集中在缺镁对植物光合作用以及酶系统等的影响上，并且在盆栽蔬菜及沙培果树幼苗研究较多[7-8]，在大田条件下，缺镁多年生果树土施及叶面喷施镁肥后，对植株叶片硝酸还原酶活性、糖、淀粉和蛋白质等干物质积累的影响，特别是果实外在色泽和内在品质的研究相对较少。因此，本文拟在田间条件下，对缺镁葡萄园进行土施和叶面喷施镁肥，分析叶片硝酸还原酶活性、可溶性糖等有机物质积累及果皮颜色、果实内在品质的差异显著性，评价土施与叶面喷施对葡萄叶片干物质积累和果实品质的影响，并分析叶片镁含量与果实品质的相关性。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在四川省龙泉驿区洛带镇宝胜村，属亚热带湿润气候，气候温和，雨量充沛，四季分明。年平均日照1 032.9 h，8月最多，12月最少。年平均气温16.5℃，无霜期年平均297 d，年降水量平均为895.6 mm，年均相对湿度81%。试验前对该地土壤和葡萄成熟叶片进行了营养诊断，试验土壤为红色砂土，其基本理化性状为pH值5.56、有机质19.76 g/kg、铵态氮8.56 mg/kg、硝态氮18.29 mg/kg、有效磷20.76 mg/kg、速效钾104.34 mg/kg、有效钙342.35 mg/kg、有效镁40.79 mg/kg、有效锌1.23 mg/kg、有效铁34.78 mg/kg、有效锰17.89 mg/kg；该地葡萄成熟叶片元素含量为钾5.93 g/kg、钙14.84 g/kg、镁1.60 g/kg、铁74.34 mg/kg、锰48.36 mg/kg、锌24.78 mg/kg、铜12.36 mg/kg。参考李港丽等[9]葡萄叶片营养分级标准，发现该地葡萄钾、钙、锌、铁、铜元素均在适量水平，但镁含量缺乏严重。

1.2 试验设计

采用裂区试验设计，主区设4个土施硫酸镁(MgSO4·7H2O)水平，分别是0、112.5 、150、187.5 kg/hm2，用S0、S1、S2、S3表示，副区设3个叶面喷施硫酸镁浓度，分别是0%、0.2%、0.4%，用F0、F0.2、F0.4表示，共计12个处理，依次为S0F0、S0F0.2、S0F0.4、S1F0、S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.2、S2F0.4、S3F0、S3F0.2、S3F0.4。每个小区选10株葡萄，重复3次，共360株葡萄，土施硫酸镁在秋季随基肥施入，然后进行旋耕；叶面喷施则分3次，分别为5月中旬、6月中旬、7月中旬，以叶片滴水为限。自2014年10月开始，试验连续进行2年。

1.3 测定项目与方法

2016年10月5日，即果实成熟期，采集坐果位点的叶片，每个处理随机采集9片，塑封袋标号，并放入冰盒，带回实验室后对各项指标进行测定，3次重复，取其平均值。同时每个处理随机取10个果穗，进行果实品质测定。

1.3.1 叶片镁含量的测定

根据中国农业大学制定的标准进行洗涤：① 0.1 mol/L盐酸溶液洗涤叶片30 s；② 0.1%洗净剂洗涤30 s；③ 自来水冲洗；④ 无离子水冲洗，用滤纸吸去表面水分。将洗涤过后的叶片置于105 ℃烘箱中杀酶20 min，之后在70～80 ℃下烘干。用不锈钢植物磨碎机磨碎之后过0.25 mm孔径筛，贮于干燥器中待测。叶片镁通过550 ℃马弗炉灼烧，制成灰分，加入稀盐酸溶解，用火焰原子吸收光谱法[10]测定。

1.3.2 叶片硝酸还原酶和部分干物质含量的测定

淀粉含量和可溶性糖含量用蒽酮法测定[11]，硝酸还原酶活性参考王晶英等[12]的方法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法测定，用牛血清蛋白作标准曲线[11]。

1.3.3 果实外观色泽和内在品质的测定

用电子天平称量单穗重，每穗果摘取上、中、下、东、西、南、北位置的果实称量单果重。采用柯尼卡美能达CM-2600d测色仪测定L(亮度)、a轴(红绿)、b轴(黄蓝)[13]。参考杨夫臣等[14]提取葡萄果皮花色素的方法，用l%盐酸-无水乙醇提取并计算果皮花色素含量。数字显示糖量计测定可溶性固形物含量；酸碱中和法测可滴定酸含量，以酒石酸计，折算系数0.075[15]。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010软件进行处理并绘制相关图表，采用SPSS 18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施镁肥对缺镁葡萄叶片镁含量的影响

由图1可以看出，施镁肥后，叶片镁含量显著增加，均达到了适量标准，处理S3F0.4镁含量最高，达到了4.65 g/kg，与处理S2F0.4差异不显著，较其他处理差异显著。当土施量一定时，叶片镁含量表现出F0.4>F0.2>F0，当叶面喷施浓度一定时，表现出S3>S2>S1>S0。表1为土施和叶面喷施镁肥对叶片镁含量的效果，可以看出土施和叶面喷施镁肥对叶片镁的影响均达到极显著水平，且两者存在极显著交互效应，说明两者配合施用对叶片镁含量有相互促进的作用。

图1 施镁肥对缺镁葡萄叶片镁含量的影响

方差分析F值土施(S)叶面喷施(F)S×F镁含量360.79**739.02**54.84**

注：**表示F检验达到极显著水平(P<0.01)，*表示F检验达到显著水平(P<0.05)。下同。

2.2 施镁肥对缺镁葡萄叶片硝酸还原酶活性和部分干物质含量的影响

硝酸还原酶(NR)活性反映了植物的氮素同化效率的能力[2]。由图2可以看出，未施镁肥的处理S0F0的NR活性显著低于施镁处理，随着土施和叶面喷施浓度的加大，叶片NR活性出现先升高后降低的趋势，处理S3F0.2NR活性最高，达到了13.223 μg/(g·h)，与其他处理差异显著，其次是处理S2F0.4、S2F0.2和S1F0.4，土施镁量为187.5 kg/hm2时，叶面喷施0.4%硫酸镁肥，叶片NR活性下降。由表2可以看出，土施和叶面喷施镁肥均能够极显著影响植物NR活性，且交互作用极显著。因此，缺镁时，植物NR活性降低，适量施入镁肥可以提高NR活性，但施入过量会出现抑制。该缺镁葡萄地，以土施镁肥187.5 kg/hm2，同时叶面喷施0.2%硫酸镁肥时，叶面NR活性最高。

对各处理叶片淀粉含量进行分析检测，结果如图2所示，未施镁肥的S0F0处理叶片淀粉含量最高，土施和叶面喷施镁肥后，随着施入量的增加，叶片淀粉含量出现先降低后升高趋势，处理S3F0含量最低，仅3.368%，与其他处理差异显著。由表2可以看出，土施和叶面喷施镁肥均能极显著影响叶片淀粉含量，且交互作用极显著。说明缺镁时，淀粉易在叶片积累，通过土施和叶面喷施适量镁肥可以有效降低淀粉在缺镁葡萄叶片中的积累，促进淀粉转移，但当土施和叶面喷施量过大，又抑制了淀粉从叶片转移出去。

可溶性糖(SS)的高低反映了植物碳水化合物的合成和运输情况[16]。如图2所示，与淀粉含量相反，未施镁肥的缺镁处理S0F0叶片可溶性糖含量最低，仅2.384%，土施和叶面喷施镁肥后，叶片可溶性糖含量不断增加，处理S3F0.4含量最高，与处理S3F0.2差异不显著，分别较未施镁肥的对照S0F0高25.858%和24.245%。由表2可以看出，土施和叶面喷施镁肥能够极显著影响缺镁葡萄叶片可溶性糖含量，但两者交互效应不显著。

图2 施镁肥对缺镁葡萄叶片NR活性和部分干物质含量的影响

方差分析F值NR活性淀粉含量可溶性糖含量可溶性蛋白含量土施(S)360.79**567.292**35.485**11.730**叶面喷施(F)1 009.019**327.428**23.909**4.046*S×F175.175**276.078**1.9571.897

可溶性蛋白(SP)含量反映了植物叶片的光合能力，其含量下降是植物衰老的标志之一[17]。由图2可以看出，未施镁肥的缺镁处理S0F0可溶性蛋白含量最低，仅14.699 mg/g FW，与处理S0F0.2、S0F0.4、S1F0以及S3F0.4差异不显著，土施量在0～150 kg/hm2时，施镁量越大，叶片内可溶性蛋白含量越高，处理S2F0.4含量最高，但与处理S2F0.2差异不显著，分别较对照高60.643%和53.164%，土施镁量为187.5 kg/hm2时，叶片可溶性蛋白含量显著降低。由表2可以看出，土施镁肥能够极显著影响叶片可溶性蛋白含量，叶面喷施镁肥能够显著影响可溶性蛋白含量，两者交互作用不显著。

2.3 施镁肥对缺镁葡萄果皮色泽的影响

由图3中L值变化可以看出，处理S0F0.4果皮亮度低，其他处理果皮亮度无显著差异；结合表3可知，土施和叶面喷施硫酸镁肥对缺镁葡萄果皮亮度无显著影响。由a值变化图可以看出，土施和叶面喷施硫酸镁后，果皮红色度较未施镁肥的处理显著提升，但施肥的各处理间差异不显著；由b值变化图可以看出，处理S0F0、S0F0.2、S2F0.4、S3F0.2和S3F0.4的b值为正，且差异不显著，表明这几个处理果皮颜色偏黄，而其他各处理则偏蓝色。由花色素变化图可以看出，未施镁肥时，果皮花色素含量最低，仅0.390 mg/g，补镁后果皮花色素含量显著增加，随着施镁量的增加出现先升高后降低的趋势，处理S2F0果皮花色素含量最高，达到了0.96 mg/g，较对照提高143.575%，与处理S1F0.4差异不显著,其次是处理S1F0.2。结合表3可知，土施和叶面喷施硫酸镁肥对缺镁葡萄果皮花色素含量有极显著影响，且交互作用极显著。说明补充镁肥在适量范围时对果皮花色素含量有促进作用，但超过一定浓度对果皮花色素含量有抑制作用。

图3 土施与叶面喷施硫酸镁对缺镁葡萄果皮颜色的影响

方差分析F值L值a值b值花色素土施(S)1.2321.1734.279*194.372**叶面喷施(F)0.8881.4490.47727.861**S×F1.2833.104*4.322**40.973**

2.4 施镁肥对缺镁葡萄果实可溶性固形物和可滴定酸含量的影响

由图4可以看出，未施镁肥的处理S0F0可溶性固形物含量最低，仅13.26%，施镁肥后可溶性固形物显著提高，并随着施镁量的增加出现先升高后降低的趋势，处理S2F0.4含量最高，达到16.68%，显著高于处理S3F0.4、S1F0、S0F0、S0F0.2、S0F0.4；与可溶性固形物变化相反，未施镁肥时，可滴定酸含量最高，达到0.533 g/100 mL，施镁后，果实可滴定酸含量显著降低，处理S2F0.2含量最低，仅0.28 g/100 mL,较对照降低了47%，但与处理S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.4、S3F0.2、S3F0.4差异不显著。

图4 土施与叶面喷施硫酸镁对缺镁葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量的影响

结合表4可知，土施和叶面喷施镁肥对可溶性固形物和可滴定酸含量有极显著或显著影响，且交互作用显著或极显著。说明土施和叶面喷施适量镁肥对缺镁葡萄果实有增糖降酸的作用，但施入过量效果降低。

表4 土施和叶面喷施镁肥对缺镁葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量的效果鉴定

2.5 叶片镁含量与叶片部分有机物含量及果实品质的相关性

由表5可以看出，对缺镁葡萄施镁肥后，叶片中镁含量与叶片硝酸还原酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量极显著正相关，与淀粉含量极显著负相关。

表5 叶片中镁含量与叶片部分有机物的相关性分析

从表6可以看出，对缺镁葡萄补镁后，叶片镁含量与葡萄果皮色泽相关性不显著，与花色素含量有显著正相关关系，与果实可溶性固形物极显著正相关，而与果实可滴定酸含量极显著负相关，镁肥对缺镁葡萄有增糖降酸的作用。

表6 叶片中镁含量与葡萄果皮色泽和果肉糖酸含量的相关性分析

3 讨论

3.1 施镁对缺镁葡萄叶片有机物积累的影响

缺镁可导致叶片光合作用减弱，淀粉合成减少[24]，而在本试验中，未施肥的对照淀粉含量最高，施入镁肥后，叶片淀粉含量却出现先降低后升高的趋势，叶片中镁含量与淀粉含量极显著负相关，说明缺镁导致葡萄叶片淀粉含量的积累，而施肥促进了淀粉的转运。这与温明霞等[25]在缺镁温州蜜柑果园的施镁效应研究结果一致。

与缺镁叶片淀粉积累结果相反，本试验发现，未施镁肥时葡萄叶片可溶性糖含量较低，施镁后出现先升高后降低趋势，叶片中镁含量与可溶性糖含量极显著正相关。缺镁时，葡萄叶片可溶性糖含量很低，可能原因一是缺镁时叶片光合效率低，二是缺镁叶片淀粉含量积累引起可溶性糖的输出数量下降；而土施和叶面喷施镁肥可以提高光合效率，促进淀粉转移，从而增加叶片可溶性糖含量。这与在温州蜜柑[25]、龙眼[20]、大豆[2]、水稻[26]上的研究结果一致。

3.2 施镁对缺镁葡萄果实品质的影响

镁能够激活呼吸作用的关键酶，促进碳水化合物的合成，提供合成花色素苷所需的中间产物，周开兵等[27]发现叶面镁营养刺激了果皮中类黄酮糖基转移酶活性，促进了果皮花色素苷的形成。本试验发现补镁对缺镁葡萄果皮亮度无显著影响，但果皮显著偏红，在适量范围时，土施和叶面喷施镁肥对果皮花色素含量有显著促进作用，超过一定浓度有抑制作用，与高丹等[28]在三月红荔枝上的研究一致。本试验还发现土施及叶面喷施对果皮花色素含量的影响有极显著交互效应。目前关于镁元素与果皮颜色相关性的文献较少，本试验发现补镁后，叶片镁含量与果皮亮度、果皮a值(红绿)、果皮b值(黄蓝)相关性不显著，与果皮花色素含量极显著正相关。

镁是叶绿素的中心元素，酶的活化剂，对光合作用、碳氮代谢有重要的作用。其缺乏会导致果实品质下降，可溶性固形物含量显著减少，柠檬酸含量显著增高[29]。本试验发现，补镁后缺镁葡萄果实可溶性固形物(TSS)含量增加，可滴定酸(TA)含量降低，土施对TSS和TA影响极显著，而叶面喷施对TA影响极显著，对TSS影响不显著，两者配合对TSS和TA的影响存在显著交互效应。

本试验中叶片镁元素含量与果实TSS和TA相关性与已有研究有一定不同。凌丽俐等[30]发现赣南脐橙果实TSS与镁含量呈显著正相关，可滴定酸含量与镁含量相关性不显著。张涓涓等[31]发现马家柚果实可溶性固形物含量与叶片镁含量相关性不显著，可滴定酸与叶片中镁含量呈正相关关系。而本试验发现，施镁后缺镁葡萄叶片镁含量与果实TSS含量极显著正相关，与果实TA含量极显著负相关；产生这些差异的原因，可能与植物种类和生长条件有关。

4 结论

缺镁导致葡萄叶片硝酸还原酶活性下降，可溶性蛋白和可溶性糖含量减少，但淀粉含量积累；适量施镁则有助于提高硝酸还原酶活性，增加可溶性蛋白和可溶性糖含量，并促进淀粉转运，减少其在叶片中的积累，最终增加果皮花色素含量，使果皮显著变红，并提高果实可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，提升了果实外在和内在品质，而施镁量过大，又出现抑制。处理S2F0.4(即秋季土施150 kg/hm2硫酸镁肥，5月中旬、6月中旬、7月中旬叶面喷施0.4%硫酸镁肥)的叶片镁含量处于适量标准，硝酸还原酶活性高，叶片可溶性蛋白和糖含量高，果皮红，果实糖高酸低，是该土壤环境下的最佳施镁措施。