《Scientia Horticulturae》：Seasonal uptake and partitioning of mineral nutrients in '87–1′ grapevine (
Vitis vinifera L.) under facility and open-field cultivation
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本研究针对不同栽培模式下葡萄矿质养分动态规律不清的问题，通过系统比较'87-1'葡萄在设施栽培（FG）和露地栽培（OFG）下各器官生物量积累及氮（N）、磷（P）、钾（K）等11种矿质元素的吸收分配特征，揭示了两种模式在养分需求峰值期、器官分配偏好及元素分类标准的差异，为精准施肥提供了理论依据。研究成果对优化葡萄养分管理策略、提升果实品质和产量具有重要意义。
葡萄作为全球栽培面积最广、经济价值最高的果树作物之一，其果实品质和产量的形成高度依赖矿质养分的精准吸收、高效转运和合理分配。然而，随着葡萄产业向集约化和多元化发展，设施栽培和露地栽培已成为适应气候差异、保障生产稳定性的两种主流模式。这两种模式通过调控光、温、湿度等环境条件，直接影响葡萄的物候进程、生物量积累与分配，进而可能导致矿质养分吸收效率和器官分配模式的差异。尽管已有研究证实栽培环境对葡萄养分吸收具有调控作用，但多数研究集中于肥料、菌根接种、抗性品种等单一因素，或针对单一元素、特定组织展开，对整个生长周期中不同器官矿质元素积累动态、组织分配偏好及分类特征的系统性研究仍显不足。
为此，中国农业大学果树细胞与分子育种实验室的研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表了题为"Seasonal uptake and partitioning of mineral nutrients in '87–1′ grapevine under facility and open-field cultivation"的研究论文。该研究以中国农业科学院果树研究所兴城试验基地的'87–1'葡萄为对象，通过连续生长季的采样分析，系统比较了设施栽培（FG）和露地栽培（OFG）下葡萄各器官生物量积累规律及氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、硼（B）、钼（Mo）等11种矿质元素的动态积累特征，旨在揭示不同栽培模式对葡萄养分吸收分配的影响机制，为制定差异化的精准施肥方案提供理论支撑。
研究团队主要采用田间采样与实验室分析相结合的技术方法。在发芽期（GS）、初花期（IFS）、盛末期（EBS）、种子发育期（SDS）、转色期（VS）、成熟期（MS）和落叶期（DS）等7个关键生长阶段，分别挖取3株植株，将其分离为根系、主干、主蔓、新梢、叶片、叶柄和花序/果实等器官。样品经清洗、烘干、称重后测定生物量，再通过硫酸-过氧化氢消解，利用全氮分析仪和电感耦合等离子体（ICP）光谱仪测定各元素含量。土壤碱解氮、有效磷等指标采用常规化学方法分析。数据通过方差分析（ANOVA）和最小显著差异法（LSD）检验处理。
3.1 干物质积累
研究发现，除盛末期（EBS）外，设施栽培（FG）在各生长阶段的总生物量增长率均显著高于露地栽培（OFG），增幅达2.3%-67.5%。FG的果实生物量占总生物量比例在成熟期（MS）达到23.64%，显著高于OFG的19.19%，表明设施栽培更利于光合产物向果实分配。此外，FG的根系和新梢生物量增长率也显著高于OFG，反映出设施环境通过缓解逆境胁迫促进了营养器官的生长活力。
3.2 矿质养分积累
元素积累表现出明显的组织特异性和生长阶段依赖性。FG的根系在转色期（VS）和成熟期（MS）对铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）等微量元素的积累量显著高于OFG，而OFG的树干和主蔓在钙（Ca）、钾（K）等大量元素积累上更具优势。叶片中钾、钙、镁的积累量在OFG下更高，而FG的叶片更倾向于积累锰和钼。
3.3 矿质养分季节性吸收
两种栽培模式对元素吸收总量存在显著偏好：OFG对钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硼（B）的吸收量比FG高53.3%-227.7%，而FG对锰（Mn）、锌（Zn）、钼（Mo）的吸收量比OFG高203.4%-661.9%。元素吸收比例的高峰期也存在差异：FG的钾（K）吸收高峰出现在盛末期至种子发育期（EBS-SDS），而OFG的钾、钙吸收高峰集中在转色期至成熟期（VS-MS）。氮（N）在两种模式下均于发芽期至初花期（GS-IFS）达到吸收峰值。
3.4 矿质养分的组织特异性分配
在营养器官（NO）内部，FG的所有元素吸收比例均表现为新梢＞叶片＞叶柄，而OFG除镁（Mg）和钼（Mo）外均表现为叶片＞新梢＞叶柄。存储器官（SO）中，FG的铁（Fe）、锌（Zn）、钼（Mo）吸收量显著高于OFG，而OFG的钾、钙、镁、硼在生殖器官（RO）中积累更多。
3.5 矿质养分的季节和组织特异性分类
传统微量元素铁（Fe）和锌（Zn）在特定组织（如根系）或生长阶段（如转色期至成熟期）的平均浓度超过0.1 mg·g?1，突破了传统微量元素的阈值分类标准。尤其在FG的根系中，铁浓度高达1752.3 mg·kg?1，提示在营养诊断中需结合组织类型和生长阶段动态调整元素分类标准。
研究结论与讨论部分指出，栽培模式通过调控环境因子（如光照、水分、土壤氧化还原状态）深刻影响了葡萄的养分吸收策略。OFG因自然降雨导致的养分淋失和强光诱导的细胞壁加厚需求，使其对钾、钙、镁、硼的吸收增强；而FG的封闭环境通过提高锰、锌的有效性和促进氮代谢相关钼的吸收，形成了独特的微量元素偏好。此外，养分分配模式的差异（FG以新梢为分配中心，OFG以叶片为核心）反映了两者在源-库关系调控上的适应性分化。
该研究首次系统揭示了设施与露地栽培下葡萄矿质养分动态规律的差异，明确了关键元素的需肥高峰期和器官分配热点，为建立"模式-时期-器官"三位一体的精准施肥方案提供了直接依据。未来研究可进一步整合养分运输的分子机制与果实品质形成生理，深入解析栽培模式调控养分行为的深层机制。
