酸性土壤改良劑對葡萄與葡萄酒品質的影響

陳 靜，李 超，屈慧鴿，欒麗英，程仕偉，侯玉平，宋建強，*，李記明*

（1.魯東大學生命科學學院，山東 煙臺 264025；2.煙臺張裕集團有限公司，山東省葡萄酒微生物發酵技術重點實驗室，山東 煙臺 264001）

同一葡萄園中，栽培品種相同，管理措施一致的條件下，土壤是限制葡萄植株生長的重要因素［1］。土壤質地、土層深度、土壤陽離子交換容量、營養物質含量、pH 等土壤本身的內在因素都會影響葡萄的生長，進而影響葡萄與葡萄酒的質量［2-4］。健康的土壤可以維持一定的酸堿平衡。一般在pH 為6～6.5的微酸性環境中，葡萄生長結果較好［5］。pH過高或者過低會引起葡萄營養的失調。土壤pH 過低會導致其中營養元素大量淋失，一些重金屬元素如Al的有效性增加，過高的Al 阻礙P、K、Ca、Mg 等元素的吸收和運轉，抑制葡萄樹體的生長［6-7］，導致葡萄產量和品質的降低［8］，加速葡萄的衰老死亡［9-10］。

酸性土壤的改良方法主要可以分為化學無機改良劑改良、有機物料改良、堿性肥料改良及合理施肥、作物間套作等［11］。石灰是常用的酸化土壤化學無機改良劑，可有效降低葡萄鋁錳毒害［12］，但石灰易引起葡萄葉片缺鐵性黃化，限制葡萄的生長，影響葡萄的產量［13］，長期施用石灰易引起土壤板結，造成土壤中的有效磷、鉀等無法被吸收利用［14］。劉陽等［15］研究發現，鉀長石和白云石高溫煅燒制得的鉀鈣鎂型土壤改良劑呈強堿性，富含土壤鉀鈣鎂元素，是有效的酸性土壤改良劑，但其在釀酒葡萄栽培中尚未得到應用。

煙臺是我國優質葡萄酒的重要產區。近幾年的研究表明，長期以來不合理的農業措施如大量或過量施用氮肥導致土壤嚴重酸化［16-17］，勢必降低該產區葡萄酒的整體品質，制約該產區葡萄酒產業的發展［16，18］。因此，本文擬揭示鉀鈣鎂型土壤改良劑施用對釀酒葡萄園土壤理化指標、葡萄生長、葡萄與葡萄酒品質的影響，旨在為其在釀酒葡萄園土壤改良中的應用提供實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試葡萄品種為10 年生蛇龍珠（Cabernet Gernischt），南北行向，株行距為1.5 m×2.0 m，籬架，單干雙臂整形。供試土壤改良劑為鉀長石和白云石經高溫煅燒而獲得，其中K2O、CaO、MgO 含量分別為10.1%、35.2%、10.2%，pH 值為11.5。

1.2 試驗方法

試驗于2016 年在山東省蓬萊市釀酒葡萄基地（37°37′34.5″ N、121°1′47.8″ E）進行，試驗地土壤為壤質砂土，0～20 cm 土層粘粒（＜2μm）含量為2.85%，粉砂（2～20 μm）含量為6.37%，砂粒（20 μm～2 mm）含量為68.59%；20～40 cm土層粘粒含量為2.34%；粉砂含量為7.13%；砂粒含量為66.78%。不同土層土壤pH 值分別為5.72 和4.50，有機質含量分別為1.19%和0.65%。選擇樹體生長中等、架面整齊地塊，于葡萄萌芽前，以不施用土壤改良劑為對照（T0），以4500 和9000 kg/hm2的用量（分別用T1 和T2 表示）向不同區域土壤中施入土壤改良劑。采用施肥機將土壤改良劑均勻施入行間，再用旋耕機混勻。各處理的面積約1000 m2，每個處理設3 個田間重復。葡萄生長期采用統一的管理規范。

1.3 指標檢測方法

1.3.1 土壤指標

葡萄果實采收后，采用“S”形采樣法，于葡萄行間距離植株主干30 cm 處分別取0～20、20～40 cm 土層的土樣（5 個點的混合樣，1 kg），每個處理3 個重復。土樣經風干后過2 mm 篩待測。土壤理化指標參考土壤農業化學分析方法［19］測定。土壤pH 采用pH 計測定（土水比為1∶2.5）；電導率采用電導率儀測定（土水比為1∶5）；交換性K、Ca、Mg 等采用乙酸銨浸提，原子吸收分光光度計測定。

1.3.2 葡萄樹體生長指標

于葡萄開花期觀察記錄葡萄生長指標。新稍的長度：每個處理選取5 株樹，每株樹隨機取2 個主梢，用直尺測量；節間長度：每個處理選取5 株樹，每株樹隨機取2 個主梢，用直尺逐一測量其上各節長度，取平均值；葉綠素含量：選擇各處理植株結果枝基部第5～6 節位成熟葉片（代表多數葉色的葉片），用日本柯尼卡美能達公司生產的SPAD-502 型葉綠素計測定；葉片濕重：隨機選取20 個新鮮葉片用電子天平測定；葉面積參考文獻［20］的方法測定。

1.3.3 葡萄果實指標

于葡萄果實成熟期采收果實。每個處理采收20 kg。果粒質量用電子天平測定；果汁總糖含量（以葡萄糖計）采用菲林試劑法測定；總酸含量（以酒石酸計）用中和滴定法測定；pH 用pH 計測定。每個葡萄樣品重復檢測3 次。

1.3.4 葡萄酒指標

按照干紅葡萄酒發酵工藝分別對不同處理葡萄果實進行葡萄酒的釀造。葡萄酒總酸、揮發酸（以醋酸計）、殘糖、酒精度、總酚、丹寧等指標參考文獻［21］的分析方法。總花色苷含量參考Lee 等［22］的方法測定。黃酮的測定參考劉迪迪等［23］的方法測定。每個葡萄酒樣品重復檢測3 次。

1.4 數據處理

采用office 2007 處理數據和繪圖，應用SPSS 18.0 統計分析軟件對相關指標進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 土壤改良劑對土壤理化指標的影響

由圖1 可知，試驗釀酒葡萄園中，不同土層土壤pH 值均較低，20～40 cm 土層土壤pH 甚至低于4.50，說明試驗地塊土壤酸化問題嚴重。隨著土壤改良劑用量的增加，不同土層土壤pH 呈增加的趨勢。與T0 相比，T1 和T2 處理可以分別使0～20 cm 土層土壤pH 顯著增加28.2%和39.0%，分別使20～40 cm 土層土壤pH 顯著增加24.3%和53.2%。

由圖2 可知，低用量的土壤改良劑對不同土層土壤電導率的影響不顯著，但高用量土壤改良劑顯著增加土壤電導率。與T0 相比，T2 處理分別使0～20、20～40 cm 土層土壤電導率增大49.8%和39.5%。

目前科迪華?在中國擁有18個研究和試驗設施、6個生產制造設施以及覆蓋將近30個省區的優化的供應鏈和渠道網絡。

由表1 可知，與T0 相比，T1 處理對土壤中交換性K的影響不顯著，而T2 處理分別使0～20、20～40 cm 土層土壤交換性K 含量增加23.8%和48.0%。隨著土壤改良劑用量的增加，土壤中交換性Ca 和Mg 含量呈增加的趨勢。T2 處理分別使0～20、20～40 cm 土層土壤交換性Ca 含量顯著增加74.2%和79.4%，分別使交換性Mg 含量增加102.7%和78.0%。

表1 土壤改良劑對土壤礦質元素的影響 （mg/kg）

2.2 土壤改良劑對葡萄生長和果實指標的影響

葡萄新稍長度、葉綠素含量、葉片濕重及葉面積等是釀酒葡萄生長狀況的重要指標，其直接影響葡萄葉片光合作用。由表2 可知，隨著土壤改良劑用量的增加，葡萄葉片葉綠素含量呈增加的趨勢，但是統計分析并沒有達到顯著性水平。土壤改良劑處理對葡萄葉片濕重、枝條節間長度和新稍長度的影響不顯著。

由表2 和圖3 可知，T1、T2 處理降低果粒質量，提高果汁pH 值，但沒有達到顯著性水平。與T0 相比，T1、T2 處理分別使葡萄果汁總糖含量顯著增加3.4%、2.5%，而使總酸含量顯著降低8.9%和8.9%。T1 和T2 處理分別使果實成熟度（糖酸比）顯著增加10.7%和9.4%。

表2 土壤改良劑對蛇龍珠葡萄生長的影響

2.3 土壤改良劑對葡萄酒指標的影響

由表3 可知，不同土壤改良劑處理下葡萄酒酒精度范圍為12.66%～12.75%，殘糖含量低于4.0 g/L，揮發酸含量低于1.2 g/L，滿足葡萄酒國家標準。與T0 相比，T1 和T2 處理降低了葡萄酒中總酸含量，但是沒有顯著差異。土壤改良劑處理顯著提高了葡萄酒pH。

表3 土壤改良劑對葡萄酒基本理化指標的影響

由圖4 可知，隨著土壤改良劑用量的增加，葡萄酒中總酚、單寧含量呈增加的趨勢。與T0 相比，T1 處理使葡萄酒中總酚含量增加3.2%，但沒有達到顯著性水平，T2 處理使總酚含量顯著增加16.8%。T1 和T2 處理葡萄酒中單寧含量比T0 處理顯著高3.2%和10.4%。T1 處理對葡萄酒中黃酮含量沒有顯著影響，但是T2 處理下葡萄酒中黃酮含量顯著提高7.1%。土壤改良劑施用對葡萄酒中花色苷的含量沒有顯著影響。

3 討論

土壤酸化是一個連續變化的自然過程，其成土母巖在風化過程中產生的K+、Ca2+、Mg2+等逐漸淋失，引起土壤鹽基飽和度降低，導致土壤的酸化［10］。長期以來不合理的農業措施如大量施用氮肥加劇了這一變化［17］。土壤酸化影響土壤的理化性質、植物的生長，導致果樹的生理性病害，造成水果綜合品質的降低［10，24］。雖然石灰在酸化土壤改良中的作用明顯，但大量或長期施用石灰會引起土壤Ca、K、Mg 等元素的平衡失調［14，25］。在成齡葡萄園中控制土壤酸化問題較困難，溝施易破壞葡萄根系，散施石灰對土壤的改良效果較慢［26］。因此本試驗采用富含K、Ca、Mg 3 種元素的酸性土壤改良劑，且施用時采用旋耕機處理使其與土壤混勻。結果表明，土壤改良劑顯著提高不同土層土壤pH、土壤電導率，增加交換性K、Ca 和Mg的含量，說明其可以顯著改良葡萄園酸性土壤。

葡萄酒中酚類物質是決定葡萄酒外觀、口感等的重要物質。Yokotsuka 等［36］認為，石灰、牡蠣殼粉增加土壤pH，提高土壤中元素的有效性，可能通過影響根系構型及其對養分的吸收，從而間接促進花色苷類物質的合成，但本研究中土壤改良劑對葡萄酒中花色苷含量無顯著影響。土壤改良劑中高含量的K 元素可能促進果實中酚類物質的合成，從而提高葡萄酒中酚類物質含量［32］。本研究中，土壤改良劑顯著增加總酚、丹寧和黃酮含量。

4 結論

試驗所在釀酒葡萄園土壤pH 較低，土壤酸化問題嚴重。鉀長石和白云石經高溫煅燒制得的鉀鈣鎂型酸性土壤改良劑可有效提高不同土層土壤pH、電導率及交換性K、Ca 和Mg的含量，9000 kg/hm2酸性土壤改良劑處理對土壤的改良效果更顯著。不同量的酸性土壤改良劑處理對葡萄生長指標無顯著影響，但均顯著提高釀酒葡萄總糖含量、降低總酸含量。過量施用酸性土壤改良劑可能導致葡萄酒pH過低，降低葡萄酒的色度。本試驗中，9000 kg/hm2酸性土壤改良劑處理均顯著提高葡萄果實成熟度和葡萄酒中總酚、單寧、黃酮的含量，有利于提高葡萄酒的品質。