簡易覆蓋對新疆阿克蘇北冰紅葡萄果實品質的影響*

潘越，楊璐，杜林峰，劉珩，王寶慶,4，郭靖，韓政偉，張浩，王永濤

（1 新疆林業科學院，烏魯木齊830000）（2 新疆佳木果樹學國家長期科研基地）（3 昌吉州林業技術推廣中心）（4 阿克蘇森林生態系統國家定位觀測研究站）（5 陜西省林木種苗與退耕還林工程管理中心）

葡萄冬季凍害是一種復合型凍害[1]，通常絕對溫度在-15 ℃以下時，造成葡萄葉芽發育不全或畸形，嚴重的造成不發芽，呈現僵芽、干癟狀；枝條由表皮至木質部失水嚴重，皮層腐爛干枯等[2-3]。埋土防寒是預防凍害的常規措施[4-5]，但新疆維吾爾自治區阿克蘇地區歷史最低氣溫達-27.4 ℃，遠低于埋土防寒的極限，埋土出土不但人工成本高，且易造成葡萄枝蔓折斷、冬芽損傷。近年來，北方寒冷地區葡萄采用覆蓋物防寒已成為趨勢，草簾造價成本低，且可以秸稈還田，增加土壤碳、氮和有機物含量。王進等[6]研究發現，覆蓋草簾的防寒方式較之塑料膜，保溫效果更佳，且兼具保墑的作用。曹錦賢等[7]在吐魯番地區，通過稻草外包麻袋覆蓋葡萄的方式越冬，樹勢發育良好。

目前，已有大量學者圍繞不同覆蓋物對葡萄翌年萌芽率的影響[5,8-9]、土壤溫濕度與覆蓋物間的相關性[10-11]和不同覆蓋材料對葡萄抗寒生理指標的影響[12-13]等方面開展研究，但簡易覆蓋對山葡萄果實品質影響方面的研究仍未見報道。為此，本研究以新疆阿克蘇地區田間生長表現良好的山葡萄品種北冰紅為試材，以2021 年山葡萄上架調查的萌芽率為基礎數據，測定不同防寒覆蓋物處理下的22 項果實品質指標，以明確北冰紅葡萄最佳的覆蓋物種類和萌芽率對果實品質的影響程度，為進一步篩選適合北冰紅葡萄的越冬措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和設計

試驗地點位于新疆阿克蘇地區溫宿縣佳木鎮新疆林業科學院果樹學國家長期科研基地，以山葡萄品種北冰紅為試驗對象，樹齡4 年，南北行向，單蔓傾斜龍干形（“廠”形架式），常規栽培管理。

采用單因素隨機區組設計，共設計單層草簾＋單層彩條布（T1）、單層草簾（T2）、單層彩條布（T3）3 個處理，每個處理設計3 次重復。冬剪后將山葡萄枝蔓捆扎、盤壓好放入溝內，順溝鋪設覆蓋物，溝兩側及溝沿處覆土壓實。2021 年3 月18日，日平均氣溫＞10 ℃時出土上架，收取覆蓋物后灌足萌芽水。2021 年10 月10 日，北冰紅葡萄進入果實成熟期，每個處理隨機選擇15 株樹（3 次重復），每株樹摘取上、中、下方各3 穗果穗，每穗隨機摘取10 粒果粒，充分混勻后測量單粒重、單果體積等外觀品質指標，其余果粒混合均勻后帶回實驗室，帶皮壓榨成汁，冰箱內保存。

1.2 測定指標和方法

1.2.1 萌芽率的測定

2021 年3 月葡萄上架后，對地表以上所有枝條的芽眼總數和萌芽數進行統計，以破鱗露白為標志。

萌芽率（%）＝（萌動芽眼總數/調查芽眼總數）×100[14]

1.2.2 外觀品質指標的測定

單穗重和單粒重用千分之一天平稱量；果粒縱徑、橫徑采用游標卡尺測量，果形指數為果實最大縱徑與橫徑的比值[15]；單果體積采用排水法測定[16]。測定結果取其平均值。

1.2.3 果實理化指標、酚類物質及礦質元素含量的測定

（1）果實理化指標的測定。總糖含量的測定參考葡萄酒果酒通用分析法中的斐林試劑滴定法（GB/T 15038—2006），總酸含量的測定參考葡萄酒果酒通用分析法中的氫氧化鈉滴定法（GB/T 15038—2006），糖酸比是總糖含量與總酸含量的比值，可溶性固形物含量的測定參照水果、蔬菜制品—可溶性固形物含量的測定—折射儀法（GB/T 12295—1990），固酸比為可溶性固形物含量與總酸含量的比值，果汁的pH 值采用pH 計測定[17]。

（2）果實酚類物質的測定。白藜蘆醇含量的測定參照鄭先波等[18]的方法，原花青素含量的測定參照王新偉等[19]的方法，花色苷含量的測定參照李倩等[20]的方法，均采用HPLC 液相色譜儀測定。總黃酮含量的測定參考Peinado等[21]的方法。

（3）果實礦質元素含量的測定。Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 等礦質元素含量采用原子吸收光譜儀測定[15]。

1.3 數據處理分析

參照山葡萄酒中的山葡萄原材料篩選規范（GB/T 27586—2011）要求，經咨詢同行專家[22]，確定了以果實外觀品質（單粒重、單穗重、單果體積、果形指數、果粒橫徑、果粒縱徑）、果實理化品質（總糖含量、總酸含量、可溶性固形物含量、糖酸比、pH 值）、酚類物質品質（總酚、總黃酮、白藜蘆醇、原花青素、花色苷含量）和礦質元素品質（Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 含量）4 個維度的22 項果實品質指標，對3 種簡易覆蓋越冬方式下北冰紅葡萄的果實品質進行研究。

1.3.1 評價指標的標準化處理

評價體系中各項指標數量綱未統一，使得評價對象不具備可比性，為此在層次分析前進行歸一化處理，消除不同單位、不同維度對評價結果造成的誤差。按照指標性質不同，指標Xin越大品質越好，采用公式（1）；指標Xin越小品質越好，采用公式（2）[23]。

式中，Xin指第n個樣本第i個指標的原始測定值，Ximin和Ximax為第i個指標的最小值和最大值，Uin、U’in分別為第n個樣本第i個指標轉化后的隸屬函數值。

1.3.2 判斷矩陣及權重

將同一層次的各因素與相鄰層次的各因素重要性進行兩兩比較，采用層次分析軟件（AHP）對所構建的判斷矩陣進行一致性檢驗，計算權重值Wi。一致性檢驗CI的計算方法見公式（3）。

式中，λmax為判斷矩陣最大特征值，n為階數。當CI≤0.1 時，意為判斷矩陣的一致性在合理分析范圍；當CI＞0.1 時，意為判斷矩陣的一致性偏差過大，需重新調整其相對重要值。

一致性比率CR的計算方法見公式（4）。

式中，RI為平均隨機一致性指標，當CR＜0.1時，判斷矩陣的一致性是可以被接受的，否則應對判斷矩陣進行調整。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋方式對北冰紅葡萄萌芽率及果實品質的影響

從表1 可以看出，T1、T2 處理的萌芽率差異不大，分別較T3 處理高出29.45、30.18 個百分點。根據變異系數對萌芽率及果實品質指標的變異程度進行劃分，其中白藜蘆醇含量、單穗重、花色苷含量和Ca、Fe、Cu 含量的變異程度較高，均超過30%，果粒橫徑、果粒縱徑、果形指數、可溶性固形物含量、總酸含量、pH 值和總黃酮含量的變異程度較低，均未超過10%。

表1 不同覆蓋方式對北冰紅葡萄萌芽率及果實品質的影響

2.2 不同覆蓋方式北冰紅葡萄果實品質的層次分析

2.2.1 層次模型的構建

受限于各果實品質指標的單位不統一，在進行層次分析前，采用隸屬函數法統一數量綱。根據新疆釀造葡萄收購要求，可溶性固形物含量、白藜蘆醇含量、原花青素含量、花色苷含量、總黃酮含量、總糖含量、總酚含量、礦質元素含量、果粒縱徑、果粒橫徑、單粒重、單果體積、糖酸比均為越高越好，總酸含量為越低越好，果形指數越接近于1 越好，pH 值越接近于3.6 越好。

將果實品質指標根據4 個維度進行分解，采用層次分析法原理構建階梯式評價模型，自上而下依次是：第一層為根據釀造葡萄品質分級要求確定的適宜本地簡易防寒方式的目標層A；第二層是不同簡易防寒覆蓋處理下，北冰紅葡萄果實品質的4 個約束層，即果實外觀品質C1、果實理化品質C2、酚類物質品質C3、礦質元素品質C4；第三層通過查閱借鑒國內外學者開展釀造葡萄果實評價成果確定的評價指標標準層P；第四層為待評價的簡易防寒覆蓋方式（圖1）。

圖1 北冰紅葡萄不同簡易覆蓋方式果實品質綜合評價模型

2.2.2 約束層判斷矩陣、權重值及一致性檢驗

約束層C 判斷矩陣見表2。約束層C 的平均權重依次是WC1＝0.150 9，WC2＝0.390 8，WC3＝0.390 8，WC4＝0.067 5，即在綜合評價果實品質時，北冰紅葡萄果實理化品質和酚類物質品質是首要指標；其次是果實外觀品質指標，由于礦質元素在葡萄營養生長和生殖生長過程中起協同作用，且多數元素在不同簡易防寒處理間差異不大，因此重要性較小。況且，約束層C 的判斷矩陣一致性比率CR＜0.1，通過了一致性檢驗。

表2 約束層判斷矩陣、權重及一致性檢驗

2.2.3 不同簡易覆蓋處理的綜合評價

在每一種防寒處理方式各項標準層計算評分的基礎上，按照權重值計算綜合得分，計算公式：Y＝ΣWi×Xi，式中，Wi為各指標的權重，Xi為各指標的評分值。

由表3 可以看出，綜合得分由大到小依次是T1（2.680 0）＞T2（1.868 9）＞T3（1.073 2）。

表3 3 種簡易覆蓋處理北冰紅葡萄果實品質的綜合評價結果

2.3 北冰紅葡萄簡易覆蓋處理萌芽率與果實品質相關因子分析

萌芽率為抗寒能力強弱的依據。翌年春季，田間調查不同簡易覆蓋處理下北冰紅葡萄的萌芽率，并對其22 項果實品質指標進行相關性分析。由表4可知，萌芽率與單粒重、單果體積、單穗重、果粒縱徑、果粒橫徑、果形指數、總糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比、pH 值、原花青素含量、花色苷含量、總酚含量，以及Ca、Mg、Mn、Cu 元素含量均呈正相關，其中與糖酸比和總糖含量呈極顯著或顯著正相關，可見北冰紅葡萄含糖量受越冬低溫影響極為顯著；萌芽率與總酸含量、白藜蘆醇含量、總黃酮含量以及Fe、Zn 元素含量均呈負相關，其中與白藜蘆醇、總黃酮含量和Fe 元素含量均呈顯著負相關，其相關系數R的大小排序為白藜蘆醇含量 ＞Fe 元素含量＞總黃酮含量。

表4 北冰紅葡萄果實品質的相關因子分析

3 結論與討論

本試驗基于層次分析法進行綜合評定，3 種簡易覆蓋處理下，果實品質綜合得分由高到低依次是單層草簾＋單層彩條布、單層草簾和單層彩條布。其中單層草簾＋單層彩條布處理效果最佳，得分最高，在兼顧產量的同時糖酸比、花色苷含量等指標最高，果汁既可用以釀造葡萄酒，亦可用作抗氧化劑或調色劑。單層彩條布處理下，果實外觀品質指標和理化品質指標普遍較低，但酚類物質中的白藜蘆醇含量和總黃酮含量最高，營養價值最佳。

層次分析法作為一種兼具定性分析和定量分析的系統評價方法，很大程度地提高了評價對象的客觀性、可行性及靈活性，尤其適用于對象難以量化且評價體系較復雜的情況，已在多個領域廣泛運用[24-25]。郭靖等[26]基于層次分析法，針對13 個加工型蘋果，從生長結果習性、經濟性狀、加工性能和抗逆性4 個方面進行了綜合評價。高貴賓等[27]采用層次分析法，從光合參數和葉綠素熒光參數2 個方面，綜合評價了混生地被竹對新環境的適應情況，從中篩選出3 種適應性好的高光效竹種。本試驗采用造價成本相對較低的草簾和彩條布作為覆蓋材料，首先考慮到南疆地區晝夜溫差大，日照時間長，果實糖酸比及可溶性固形物含量較高；其次考慮到山葡萄營養物質含量高于其他釀造葡萄品種，種類更加豐富，營養價值更高；最后考慮到南疆地區冬季寒冷干燥，凍害發生頻率高，易對翌年果實生長發育及產量造成影響。基于這3 點考慮，將22 項果實品質指標按照果實品質類型及用途區分為4 個約束層，采取定性與定量相結合的方法，建立多指標評價體系，并運用層次分析法評價與計算。結果表明，上述4 個約束層其重要性大小依次是果實理化品質＝酚類物質品質＞果實外觀品質＞礦質元素品質。

呂銀錄等[28]在甘肅省武威市研究發現，采用草簾越冬覆蓋，保溫、保濕效果良好，葡萄枝蔓未受機械損傷，且萌芽較為整齊。本試驗發現，單層草簾處理下，北冰紅葡萄平均萌芽率達79.25%，果個較大，果形最為勻稱，接近正圓，同時果實中可溶性固形物含量、原花青素含量和總酚含量等理化指標及酚類物質指標最高。彩條布覆蓋作為一種簡潔實用的保護措施，具有防凍增溫的效果，在生產上已被廣泛運用[29]。單層彩條布處理下，枝條翌年萌芽率遠低于單層草簾＋單層彩條布處理和單層草簾處理，同時果個較小、單穗重較輕，糖酸比最低，說明低溫直接影響到果實的生長發育及糖分積累。單層草簾＋單層彩條布處理下，果實的總糖含量、花色苷含量、單穗重及大多礦質元素含量均高于其他處理，但大多酚類物質指標低于單層彩條布處理，外觀品質指標大多低于單層草簾處理，這可能主要與枝蔓所處的環境溫度有關，具體原因有待進一步驗證。生產中宜考慮葡萄果汁用途，有選擇地進行簡易覆蓋防寒。