不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’果實品質(zhì)和枝條抗寒性的影響

朱燕芳，郝 燕*，王元元，白耀棟，馬麒龍

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院 林果花卉研究所，甘肅 蘭州 730070；2.白龍江林業(yè)管理局 河西綜合開發(fā)局，甘肅 高臺 734300)

‘威代爾’(Vidal)葡萄屬歐美雜交種，是世界釀造冰葡萄酒的主要原料品種之一[1]，是我國引進主栽的可以釀制甜葡萄酒的優(yōu)良品種，由其釀制的葡萄酒具有獨特的果香和酒香。目前國內(nèi)甘肅河西走廊產(chǎn)區(qū)、寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)、東北產(chǎn)區(qū)都有種植，且釀造的葡萄酒風格各異[2]。甘肅河西走廊于2011年引進‘威代爾’2年生‘貝達’砧嫁接苗，種植于張掖市高臺縣祁連酒業(yè)釀酒葡萄基地。當?shù)鼐C合性狀表現(xiàn)良好，具有果實品質(zhì)優(yōu)、耐貯藏、早果豐產(chǎn)、抗寒、抗病、耐瘠薄等優(yōu)良特性[3]，是該產(chǎn)區(qū)釀造冰白葡萄酒的主要優(yōu)質(zhì)原料。

冰葡萄酒是果實成熟后需保留在植株上，自然氣溫≤8℃下持續(xù)冷凍一段時間后采摘釀造而成的葡萄酒[4]。在這期間，由于葡萄長時間掛樹，因果實進行后熟過程，消耗過多的樹體養(yǎng)分，使得樹體養(yǎng)分回流不及時，影響枝條的成熟度，進而影響樹體的越冬性。產(chǎn)量負載量是影響葡萄樹體生長發(fā)育與果實品質(zhì)的重要因素之一[5]。產(chǎn)量對葡萄樹體和果實品質(zhì)有較大的影響，產(chǎn)量過高，影響植株的生長發(fā)育、枝條成熟度低、抗凍性弱、果實可溶性固形物含量降低等問題；產(chǎn)量過低，可能會導致營養(yǎng)生長起主導作用，影響經(jīng)濟效益與收入，因此，適宜的產(chǎn)量水平能夠維持樹體的可持續(xù)發(fā)展[6-7]。

因此，本試驗通過連續(xù)2 a、研究不同產(chǎn)量對‘威代爾’葡萄果實品質(zhì)和枝條抗寒性的影響，明確葡萄掛樹期間，設(shè)置不同產(chǎn)量水平以提高樹體越冬性的問題，并為該產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年、2019年在甘肅省張掖市高臺縣祁連葡萄酒基地進行，該地屬大陸沙漠干旱型氣候，全年無霜期150 d，年均氣溫7.4℃，晝夜溫差大，多年平均降水量103 mm，年有效積溫3053℃。園區(qū)土壤為沙壤土，透水、透氣能力強，土層深厚，質(zhì)地疏松，屬釀酒葡萄栽培“暖性土壤”。0～30 cm土層含有機質(zhì)0.78%、全N 0.04%、全P 0.064%、全K 1.20%，pH值8.15[3]。

1.2 試驗材料與設(shè)計

試驗選用8年生‘威代爾’葡萄為試材，采用單臂單蔓籬架水平龍干整形，定植行株距3.0 m×0.7 m，栽植318株/667 m2，樹勢基本一致。

試驗共設(shè)4個產(chǎn)量梯度，從低到高依次約為500、800、1 000、1 200 kg/667m2，分別為T1、T2、T3、T4。每處理30株，3次重復，共計270株，試驗采用隨機區(qū)組排列。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 采收期果實品質(zhì)指標 每個處理隨機采集10個果穗，稱量單穗重；在每串果穗上、中、下各取1個果粒，總計100個果粒，用0.001電子天平稱量單粒重，用游標卡尺測量果實縱、橫徑，并求其平均值；并用手持測糖儀測定可溶性固形物；用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[8]；用NaOH中和滴定法測定可滴定酸含量[9]；用2,6-二氯靛酚滴定法測定Vc含量[10]；采用福林-肖卡法測定葡萄果實中總酚含量[11]；采用福林-丹寧斯(Folin-Denis)法測定果實單寧含量[12]。

1.3.2 采收期枝條抗寒性指標測定

1.3.2.1 枝條田間測定 每個處理隨機選取10株，每株隨機選取10個枝條，用軟尺測定第4節(jié)長度、游標卡尺測定第4節(jié)枝條粗度和截面髓心直徑。

1.3.2.2 枝條抗寒性試驗處理 2018年10月，每個處理隨機選取30株，于每株樹冠外圍中部隨機剪取長40 cm、莖粗0.7 cm、無病蟲害的1 a生休眠期枝條10根。將剪取的枝條先后用自來水、蒸餾水沖洗干凈。之后4個處理隨機選取30～35根枝條為1份，共分5份，蠟封后，用保鮮膜包裹，放入自封袋中，置高低溫交變濕熱試驗箱中進行不同冷凍溫度處理。共設(shè)4、-10、-15、-20、-25℃ 5個低溫處理，每處理均以4℃/h的速率降溫，達到設(shè)定溫度后保持12 h，再以4℃/h的速率升溫至4℃保持2 h，后放入4℃冰箱中備用；對照(CK)枝條直接置于4℃冰箱中。各項指標測定前均將冷凍枝條置于室溫(25℃)下8 h。每處理隨機選取3根枝條為1個重復，共3個重復。

1.3.2.3 相對電導率的測定 相對電導率采用電導法測定。將取出的枝條切成0.5 cm長的小段，稱取約1 g，放入帶刻度的試管中，加入去離子水25 mL，于搖床上25℃振蕩浸提90 min，用電導率儀測定浸提液初電導值C1，然后于沸水中煮20 min，冷卻至室溫后測定其終電導率值C2，電導率(REC)=C1/C2×100%。

1.3.2.4 生理指標測定 脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮顯色法[13]，可溶性糖含量、可溶性淀粉含量測定采用蒽酮比色法[14]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理并作圖，用SPSS22.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Duncan法進行方差分析。利用Microsoft Excel軟件將數(shù)據(jù)采用模糊隸屬函數(shù)進行定量轉(zhuǎn)換，再利用其隸屬平均值進行相互比較。

呈正相關(guān)，則指標隸屬度計算公式如下：

(1)

呈負相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)計算，公式如下：

(2)

式中,Ui表示隸屬函數(shù)值；Xi表示指標的測定值；Xmin表示指標的最小值；Xmax表示指標的最大值，i表示某個處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’果實品質(zhì)的影響

由表1可知，2018年，不同產(chǎn)量下T1的單穗重顯著高于其他處理組，T2、T3和T4之間無顯著性差異。2019年，T2和T4產(chǎn)量水平的單穗重顯著高于T1和T3產(chǎn)量水平。2018年和2019年，果實單粒重和果形指數(shù)各處理組間無顯著性差異。2018年各處理組的果實縱、橫經(jīng)無顯著性差異，2019年T4產(chǎn)量水平下的顯著高于其他處理組。

2.2 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’果實品質(zhì)指標的影響

如圖1所示，2018年和2019年，隨著產(chǎn)量水平的升高，‘威代爾’果實的可溶性固形物降低。2018年，T1、T2、T3、T4處理組的可溶性固形物均在25%以上，T1處理組的最高，為28.33%，且T1和T4顯著高于T2和T3處理組，T2和T3之間無顯著性差異；2019年，各產(chǎn)量水平下的可溶性固形物低于2018年的，T1、T2和T3處理組(24.68%、24.76%、24.43%)間無顯著性差異，且顯著高于T4處理組。

表1 不同產(chǎn)量水平對釀酒葡萄‘威代爾’果實外形指數(shù)的影響Table 1 Effects of different yield levels on fruit shape indices of wine grape ‘Vidal’

2018年，T1、T2、T3處理組的可溶性糖含量之間無顯著性差異，且顯著高于T4處理組，T4的最低，為143.25 mg/g；2019年各產(chǎn)量水平下的可溶性糖含量均無顯著性差異，在148.00 mg/g左右。

2018年，隨著產(chǎn)量水平的升高，果實中的Vc含量呈先升后降的趨勢，且T4處理組含量最低，為2.52 mg/100g，T2處理組的最高，為5.04 mg/100g，是T4的2倍。2019年，隨著產(chǎn)量水平的升高，果實中的Vc含量降低，T1和T2處理組(3.59 mg/100g、3.26 mg/100g)的顯著高于T3和T4。2019年各產(chǎn)量水平下的果實Vc含量均比2018年有所下降。

注：小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性，不同處理之間進行顯著性差異分析，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。

2018年和2019年，隨著產(chǎn)量水平的升高，‘威代爾’果實的可滴定酸含量升高。2018年T4處理組的可滴定酸含量最高，為0.49%，T2和T3處理組之間無顯著性差異，T1處理組的最低，為0.22%。2019年T4和T3處理組之間無顯著性差異，顯著高于T1和T2處理組的，其中T4的最高，為0.27%。2019年各產(chǎn)量水平下的可滴定酸含量均低于2018年。

2.3 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’枝條生長的影響

由表2可知，2018年和2019年，T3產(chǎn)量水平下的第4節(jié)長度顯著高于其他處理組；2018年，T4處理組最低，T3處理組最高，為12.40 cm，是T4的1.12倍，2019年，T1處理組最低，T3處理組最高，為10.56 cm，是T1的1.12倍。2019年各產(chǎn)量水平下的第4節(jié)長度均降低。

2018年，T1和T4處理組的第4節(jié)髓心直徑顯著高于T2和T3處理組的，T3處理組最低，為1.66 mm，而T1處理組最高，為3.43 mm，是T3的2.07倍。2019年各產(chǎn)量水平下的髓心直徑無顯著性差異，均在3.00～3.50 mm。2019年各產(chǎn)量水平下的髓心直徑均升高。

2018年，T1和T3處理組的第4節(jié)枝條粗度顯著高于T2和T4處理組的，其中T3處理組最高，為8.26 mm，T4處理組最低，為7.09 mm，T3是T4的1.16倍。2019年，T1、T2、T3處理組的第4節(jié)粗度均高于T4處理組，T2處理組最高，為7.50 mm。2018年與2019年相比，T2產(chǎn)量水平第4節(jié)粗度變化不大，T1、T3和T4產(chǎn)量水平下均明顯降低，變化趨勢較為明顯。

2018年，T1、T3和T4處理組的髓心與枝條粗度比之間無顯著性差異，顯著高于T2處理組。2019年，T3和T4處理組的髓心與枝條粗度比顯著高于T1和T2處理組的。2019年各產(chǎn)量水平下的髓心與枝條粗度比較2018年呈明顯的升高趨勢。

表2 不同產(chǎn)量對釀酒葡萄‘威代爾’枝條的影響Table 2 Effects of different yields on branches of wine grapes

2.4 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’枝條抗寒性指標的影響

如圖2所示，2018年和2019年，隨著處理溫度的逐漸降低，T1、T2、T3和T4的電導率均逐漸升高。2018年，-10℃～-25℃，T4處理組枝條電導率先升后降再升，變化幅度比其他處理組明顯，其他處理變化較為緩慢；2019年，-15℃～-25℃，T4處理組枝條電導率急劇升高，其他處理組緩慢升高，T2處理組的變化最為平緩。

2018年，T1、T2、T3和T4的可溶性糖含量呈先升后降在升再降的趨勢，在-10℃～-15℃，降低趨勢最快，-15℃～-20℃的升高趨勢最快；2019年，T1和T2處理組的可溶性糖含量呈先升后降在升的趨勢，在4℃～-10℃升高，-10℃～-15℃降低，-15℃～-25℃升高，T3和T4呈先降后升的趨勢，在4℃～-10℃降低，-10℃～-25℃急劇升高。

圖2 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’枝條抗寒性指標的影響Fig.2 Effects of different yield levels on branch cold resistance index

2018年，隨著處理溫度的降低，T1、T2、T3和T4的可溶性淀粉含量、可溶性蛋白含量、SOD、POD均逐漸升高。在-20℃下，T1和T2處理組的可溶性淀粉含量高于T3和T4處理組，-20℃～-25℃，T4處理組可溶性淀粉含量急劇升高。在-10℃～-20℃，T1、T2、T3和T4處理組的可溶性蛋白含量急劇升高。在4℃～-25℃，T1和T4處理組的SOD活性均緩慢上升，而T2和T3處理組的SOD酶在4℃～-20℃，緩慢上升，在-20℃～-25℃，急劇升高。在4℃～-15℃，各處理組的POD活性呈先升后降的趨勢，且變化幅度較小，在-15℃～-20℃，且急劇升高，-20℃～-25℃，呈緩慢降低的趨勢。

2019年，隨著處理溫度的降低，各處理組的可溶性蛋白、SOD和POD均逐漸升高，變化趨勢與2018年一致。-20℃～-25℃，T4處理組的SOD和POD均高于其他處理組；在4℃～-15℃，各處理組的SOD活性急劇升高。各處理組的可溶性淀粉含量呈先升后降的趨勢，且含量均比2018年較高；在-15℃下達峰值，T4處理組最大，為249.76 μg/g。

2.5 不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’果實品質(zhì)和枝條抗寒性影響的綜合評價

為了克服單個指標的片面性，全面反映不同產(chǎn)量水平對‘威代爾’果實品質(zhì)和枝條抗寒性的影響，對8個抗寒性相關(guān)指標和5個果實品質(zhì)相關(guān)指標進行隸屬函數(shù)法分析。由表3可知，2018年和2019年，T2(800 kg/667m2)的平均隸屬值最高，即該產(chǎn)量水平下，既可保持較好的果實品質(zhì)，同時也能保持枝條的抗寒性。

表3 不同產(chǎn)量對‘威代爾’果實品質(zhì)和枝條抗寒性影響的平均隸屬值Table 3 Mean membership of the effect of different yields on fruit quality and cold resistance of branches

3 結(jié)論與討論

河西走廊釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)屬涼溫區(qū)，葡萄易受冬季低溫和霜凍等自然災害的影響。釀造冰葡萄酒需果實與樹體‘連體’自然冷凍，因這一特殊性，進一步影響樹體養(yǎng)分的消耗和積累。因此，冰酒葡萄的安全越冬已成為重中之重。研究了2018年和2019年不同產(chǎn)量水平下，樹體抗寒性和果實品質(zhì)的變化，探究保證較好的果實品質(zhì)和一定經(jīng)濟效益的同時，提高樹體抗寒性的適宜產(chǎn)量。

前人常用1年生枝條、根系、葉片等器官，采用相對電導率法研究果樹抗寒性，涉及葡萄[15]、杏[16]、蘋果[17]、桃[18]等。本試驗中通過測定不同產(chǎn)量水平下1年生枝條的電導率，在4℃～-25℃條件下，隨著處理溫度的逐漸降低，500、800、1 000、1 200 kg/667m2產(chǎn)量水平下枝條的電導率均緩慢上升，表明枝條受到低溫脅迫時，電解質(zhì)外滲，引起了組織浸泡液電導率值的增大，即質(zhì)膜受到了一定程度的傷害。在-10℃～-25℃下，1 200 kg/667m2產(chǎn)量水平下的變化幅度最大，這可能是由于較高的葡萄產(chǎn)量，為了保證果實的正常生長發(fā)育，消耗了較多的樹體養(yǎng)分，繼而影響了枝條的成熟度。2018年，500 kg/667m2和1 200 kg/667m2的第4節(jié)髓心直徑高于800 kg/667m2和1 000 kg/667m2；500、1 000、1 200 kg/667m2的髓心與枝條粗度比無顯著性差異，800 kg/667m2的最低；2019年，4個產(chǎn)量水平下第4節(jié)髓心直徑無顯著性差異，1 000 kg/667m2和1 200 kg/667m2的髓心與枝條粗度比顯著高于500 kg/667m2和800 kg/667m2，較2018年均有所提高。可能是由于高產(chǎn)水平下為了保證樹體營養(yǎng)物質(zhì)的運輸，髓心直徑增大，但影響了枝條的成熟度，適宜的產(chǎn)量控制對枝條的成熟有促進作用。2018年，500 kg/667m2和1 000 kg/667m2產(chǎn)量水平下的結(jié)果枝第4節(jié)粗度高于800 kg/667m2和1 200 kg/667m2產(chǎn)量水平下的；2019年，500、800 kg/667m2和1 000 kg/667m2的第4節(jié)枝條粗度高于1 200 kg/667m2，這些結(jié)果進一步證明了高產(chǎn)量水平下枝條的成熟度不夠。

本試驗中，2018年和2019年酶活性變化趨于一致。2018年，4℃～-25℃條件下，500 kg/667m2和1 200 kg/667m2的SOD活性緩慢上升，800 kg/667m2和1 000 kg/667m2在4℃～-20℃條件下其SOD酶活性緩慢上升，2019年，4℃～-15℃條件下，4個產(chǎn)量水平下的SOD酶活性緩慢上升，這可能是由于葡萄枝條對低溫脅迫的一種細胞的保護性應激反應，能夠有效降解因低溫產(chǎn)生的有害代謝物，防止膜系統(tǒng)受到損傷。在-20℃～-25℃下，2018年枝條的SOD酶活性急劇上升，為了平衡胞內(nèi)產(chǎn)生的超氧自由基，緩解過氧化產(chǎn)物對膜的破壞，而2019年-15℃～-25℃下，其酶活性降低，可能由于體內(nèi)積累了相對過量的活性氧，使得活性氧的動態(tài)平衡遭到了破壞，因而加劇了膜脂過氧化作用[19]。2018年和2019年，4℃～-15℃條件下，4個產(chǎn)量水平下的POD活性呈先升后降的趨勢，而在-20℃～-15℃條件下，急劇升高，植株為了較快地適應低溫脅迫，保護酶保持相對較高的活性。在-20℃～-25℃下緩慢降低，酶活性的降低可能是由于低溫環(huán)境超出了枝條內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，破壞了酶系統(tǒng)[20]。

可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性淀粉是植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。本試驗中，隨著處理溫度的降低，2018年和2019年不同產(chǎn)量水平下1年生枝條的可溶性蛋白均上升，這可能是為了增加細胞液濃度，降低滲透勢和冰點，保護細胞質(zhì)膠體不致遇冷凝固，減少細胞內(nèi)失水和結(jié)冰，減輕低溫對細胞的傷害，這與盧精林[21]的研究結(jié)果一致。2018年可溶性淀粉含量升上，可能是因為可溶性糖促進了可溶性淀粉的合成，也可能是低溫使植物的呼吸消耗的能源變少，進而淀粉分解量也變少[22]。而2019年枝條的可溶性淀粉含量呈先升后降的趨勢，且-15℃為轉(zhuǎn)折點，低溫脅迫可能誘導了植株體內(nèi)淀粉水解酶活性的增強，使得可溶性淀粉加速分解[23]。

隨著處理溫度的降低，不同產(chǎn)量水平下1年生枝條的可溶性糖含量總體呈先升后降再升再降的趨勢，2018年，在-10℃～-25℃條件下，其降低和上升幅度較大，2019年，在-10℃～4℃升高，-10℃～-15℃降低，-15℃～-25℃升高，這表明為了適應溫度的降低，枝條產(chǎn)生較多的糖以緩沖細胞質(zhì)過度脫水，以便增強保水能力，從而抵御低溫脅迫，進而提高抗寒性[24]。為了生產(chǎn)中釀酒葡萄的經(jīng)濟效益，不僅要提高枝條的抗寒性，而且也要保證較好的果實品質(zhì)，用于釀造葡萄酒。

試驗結(jié)果表明，2018年和2019年，不同產(chǎn)量水平對果實的單穗重、單粒重、果實縱、橫徑及果形指數(shù)無顯著性影響，而2018年，1 200 kg/667m2下果實的可滴定酸含量最高，其可溶性糖含量顯著低于500、800、1 000 kg/667m2；2019年，1 000 kg/667m2和1 200 kg/667m2果實的可滴定酸含量均高于500 kg/667m2和800 kg/667m2。隨著產(chǎn)量水平的上升，2018年果實的Vc含量呈先升后降的趨勢，其中1 200 kg/667m2的最低，2019年，果實的Vc含量降低。隨著產(chǎn)量的升高，可溶性固形物降低，可溶性固形物均在25%。由此可見不同產(chǎn)量水平對于果實品質(zhì)有著顯著的影響，1 200 kg/667m2產(chǎn)量水平下，其果實品質(zhì)均低于其他處理組。

為了在多指標測定基礎(chǔ)上，對不同產(chǎn)量水平下枝條抗寒性指標和果實品質(zhì)指標進行綜合評價，采用隸屬函數(shù)進行模糊描述。將普通的清晰量轉(zhuǎn)化為模糊量，以便進行模糊邏輯運算和推理，還將模糊推理合成出的結(jié)果逆模糊化為普通的清晰量，以便驅(qū)動執(zhí)行器達到控制的目的[25-27]?？朔蝹€指標的片面性，是評定結(jié)果更全面地反應各處理的綜合能力。隸屬函數(shù)結(jié)果表明，2018年綜合評價由高到低分別為800 kg/667m2>1 000 kg/667m2>500 kg/667m2>1 200 kg/667m2，2019年為800 kg/667m2>500 kg/667m2>1 000 kg/667m2>1 200 kg/667m2。綜合上述試驗結(jié)果認為，‘威代爾’釀酒葡萄的適宜產(chǎn)量水平為800 kg/667m2。