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,植物体内镁离子水平的高低直接影响植物细胞结构、光合作用、酶活化和活性氧代谢等结构和作用及果实品质。近年来,南方葡萄种植园葡萄缺镁现象日趋严重,造成了葡萄体内镁素营养不足,从而影响了葡萄生长发育及鲜果品质的进一步提高。为解决南方葡萄缺镁问题,探讨镁营养对葡萄生理机制及果实品质的影响,在深入研究湖南地区的葡萄叶片镁含量状况基础上,本研究以我国南方近几年广泛种植的优良欧亚种葡萄(Vitis vinifera L.)‘红地球’(Vitis vinifera L.’Red Globe’)为试材,在不同镁营养水平处理下,对葡萄生长发育、体内营养、生理代谢及果实品质的变化进行了研究。研究结果如下：1.湖南地区7个县(市、区)29个葡萄园叶片的N、P、K、Cu含量基本处于适宜范围,Ca含量处于低量范围,Mg含量基本处于缺乏范围,而Zn含量高于适宜范围,Fe, Mn含量也处于适宜范围或以上,植株普遍存在缺镁现象。2.适量供镁能够促进葡萄新梢、叶片、根生长,稳定器官结构：葡萄植株新梢生长,叶面积、比叶重及干重,根系活力、条数、鲜重及干重,均随镁素处理浓度的增高呈先升后降的趋势,仅缺镁(0 mmol·L-1)处理的新梢、叶片、根尖及根边缘细胞内部结构明显破坏,新梢、叶片叶绿体结构变形,片层减少,叶绿体膜破损。3.供镁浓度影响了葡萄体内营养元素的平衡：(1)缺Mg使葡萄各器官Mg含量在处理期内呈下降趋势,其它施镁处理下均有所升高,过量供Mg时,处理后期又有所下降。(2)随Mg2+浓度的增大,葡萄各器官N、P、K、Ca、Fe、Mn含量变化没有明显的规律性,而Mg、Cu、Zn、S呈先下降后上升的趋势,B含量一直呈下降的趋势,但体内Mg含量与镁处理浓度呈显著正相关水平,与N含量呈显著正相关,表现为协同作用,与K、Ca、Mn、Zn含量呈显著负相关,表现为拮抗作用。(3)营养元素的基本分配规律为：(N)叶片>根>叶柄>茎,(K)叶柄>根>茎>叶片,(Ca、Mn)叶片>叶柄>根>茎,(Mg、B)叶柄>叶片>茎>根,(Fe、S)根>叶片>叶柄>茎,(Cu)叶片>根>茎>叶柄,(Zn)叶片>叶柄>茎>根。4.适宜的Mg2+浓度能够稳定细胞结构、提高叶绿素含量和增强光合作用,提高葡萄对光和CO2的利用能力:(1)Mg2+ 3mmol·L-1处理的叶绿体结构规则,而1 mmol·L-1和0 mmol·L-1处理的叶绿体形状发生变化,被膜损坏,结构解体,基粒片层结构被破坏,叶绿体数和体积减少,基粒数和基粒片层减少。(2)缺镁处理时净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)日变化较弱,其Pn、Gs、Tr的日变化曲线均呈双峰曲线型变化,有光合午休现象,随缺镁程度的加大而升高,胞间CO2浓度(Ci)的日变化与Pn和Gs变化趋势相反。(3)葡萄幼苗叶片的叶绿素a(Chla)和叶绿素b(Chlb)含量、Pn、Tr、Gs、Ci、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)均在镁素水平为3 mmol·L-1时显著高于其它浓度水平；而光补偿点(LCP)、CO2补偿点(CCP)、CO2饱和点(CSP)变化趋势相反,镁素用量同光合特性指标呈正相关关系。5.镁素营养影响葡萄叶片的渗透调节物质、活性氧代谢及保护酶活性,适量施加镁肥(约为3 mmol·L-1)有利于葡萄抗膜脂过氧化胁迫和延缓叶片衰老：葡萄叶片中硝酸还原酶(NR)活性、可溶性蛋白(SP)含量、可溶性糖(SS)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性均随Mg2+浓度增大呈先上升后下降的趋势,与处理浓度呈正相关；脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O2·-)产生速率、过氧化氢(H202)含量变化趋势相反,与处理浓度呈负相关。6.适量供镁可促进果实生长,增加果皮花色苷、白藜芦醇、果实内源激素、营养元素含量,提高果实内在品质：(1)适镁和高镁时果实的生长呈典型的双“S”型曲线,缺镁下两个快速生长期不明显。(2)适镁时果皮中积累花色苷积累速率均快于缺镁和高镁,花后92d果实成熟时,适量的镁果皮中Res含量显著高于缺镁和高镁。(3)三个处理中果实GA3和IAA含量均在花后64d果实转色时含量最高,CTK和ABA含量均在花后50d果实生长前期含量最高,适量的镁果实GA3、IAA、CTK、ABA在花后50d、64d、92d均高于缺镁和高镁处理。(4)三个处理中葡萄果实内N、P、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量均在花后92d果实成熟时最高,K、Ca含量均在花后64d果实着色时最高,果实内营养元素均以适量镁处理后的含量最高,其次为高镁处理,缺镁处理最低。(5)适镁可提高果实pH值、糖酸比、可溶性固形物、总糖、维生素C、总蛋白、游离氨基酸含量,降低可滴定酸含量。