酸性土壤改良劑對葡萄與葡萄酒品質(zhì)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(xué)生命科學(xué)學(xué)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(fā)酵技術(shù)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(zhì)地、土層深度、土壤陽離子交換容量、營養(yǎng)物質(zhì)含量、pH 等土壤本身的內(nèi)在因素都會影響葡萄的生長，進而影響葡萄與葡萄酒的質(zhì)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(huán)境中，葡萄生長結(jié)果較好［5］。pH過高或者過低會引起葡萄營養(yǎng)的失調(diào)。土壤pH 過低會導(dǎo)致其中營養(yǎng)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(zhuǎn)，抑制葡萄樹體的生長［6-7］，導(dǎo)致葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)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(xué)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(xué)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(chǎn)量［13］，長期施用石灰易引起土壤板結(jié)，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(fā)現(xiàn)，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(yīng)用。

煙臺是我國優(yōu)質(zhì)葡萄酒的重要產(chǎn)區(qū)。近幾年的研究表明，長期以來不合理的農(nóng)業(yè)措施如大量或過量施用氮肥導(dǎo)致土壤嚴(yán)重酸化［16-17］，勢必降低該產(chǎn)區(qū)葡萄酒的整體品質(zhì)，制約該產(chǎn)區(qū)葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(biāo)、葡萄生長、葡萄與葡萄酒品質(zhì)的影響，旨在為其在釀酒葡萄園土壤改良中的應(yīng)用提供實踐指導(dǎo)。

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(jīng)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(zhì)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(zhì)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(qū)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(shè)3 個田間重復(fù)。葡萄生長期采用統(tǒng)一的管理規(guī)范。

1.3 指標(biāo)檢測方法

1.3.1 土壤指標(biāo)

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(fù)。土樣經(jīng)風(fēng)干后過2 mm 篩待測。土壤理化指標(biāo)參考土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)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(dǎo)率采用電導(dǎo)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(biāo)

于葡萄開花期觀察記錄葡萄生長指標(biāo)。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(jié)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(jié)長度，取平均值；葉綠素含量：選擇各處理植株結(jié)果枝基部第5～6 節(jié)位成熟葉片（代表多數(shù)葉色的葉片），用日本柯尼卡美能達公司生產(chǎn)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(biāo)

于葡萄果實成熟期采收果實。每個處理采收20 kg。果粒質(zhì)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(fù)檢測3 次。

1.3.4 葡萄酒指標(biāo)

按照干紅葡萄酒發(fā)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(fā)酸（以醋酸計）、殘?zhí)恰⒕凭取⒖偡印⒌幍戎笜?biāo)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(fù)檢測3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用office 2007 處理數(shù)據(jù)和繪圖，應(yīng)用SPSS 18.0 統(tǒng)計分析軟件對相關(guān)指標(biāo)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤改良劑對土壤理化指標(biāo)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(yán)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(dǎo)率的影響不顯著，但高用量土壤改良劑顯著增加土壤電導(dǎo)率。與T0 相比，T2 處理分別使0～20、20～40 cm 土層土壤電導(dǎo)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(shè)施、6個生產(chǎn)制造設(shè)施以及覆蓋將近30個省區(qū)的優(yōu)化的供應(yīng)鏈和渠道網(wǎng)絡(luò)。

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(zhì)元素的影響 （mg/kg）

2.2 土壤改良劑對葡萄生長和果實指標(biāo)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(biāo)，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(tǒng)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(jié)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(zhì)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(biāo)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?zhí)呛康陀?.0 g/L，揮發(fā)酸含量低于1.2 g/L，滿足葡萄酒國家標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)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(xù)變化的自然過程，其成土母巖在風(fēng)化過程中產(chǎn)生的K+、Ca2+、Mg2+等逐漸淋失，引起土壤鹽基飽和度降低，導(dǎo)致土壤的酸化［10］。長期以來不合理的農(nóng)業(yè)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(zhì)、植物的生長，導(dǎo)致果樹的生理性病害，造成水果綜合品質(zhì)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(diào)［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(jié)果表明，土壤改良劑顯著提高不同土層土壤pH、土壤電導(dǎo)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(zhì)是決定葡萄酒外觀、口感等的重要物質(zhì)。Yokotsuka 等［36］認(rèn)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(gòu)型及其對養(yǎng)分的吸收，從而間接促進花色苷類物質(zhì)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(zhì)的合成，從而提高葡萄酒中酚類物質(zhì)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(jié)論

試驗所在釀酒葡萄園土壤pH 較低，土壤酸化問題嚴(yán)重。鉀長石和白云石經(jīng)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(dǎo)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(biāo)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(dǎo)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(zhì)。