不同坡向微氣候對‘霞多麗’葡萄生長和果實品質的影響

喬振羽，張亞紅,2*，張曉煜，張樂，周娟，劉鑫，黃嘉俊

（1. 寧夏大學農學院，銀川 750021；2. 寧夏大學食品與葡萄酒學院，銀川 750021；3. 寧夏氣象科學研究所/中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室，銀川 750002）

寧夏賀蘭山東麓日照資源豐富、干燥少雨，是生產優質釀酒葡萄的重要產區。葡萄園風土使釀酒葡萄的生長發育和果實品質產生明顯的差異，地形變化使之更加凸顯[1]。坡向微氣候作用于植株的生長發育，使之呈現不同的生長規律。研究不同坡向微氣候對果實品質的影響，可以揭示風土條件與果實品質之間的關系，對提高果實品質和釀酒生產具有指導意義。

葡萄生長發育隨著物候期的變化表現出不同的生長規律[2-3]，且受氣溫、降雨量和光照的影響[4-5]。不同坡向對于果實微環境光熱資源具有明顯影響，其中日均氣溫依南坡、西坡、東坡、北坡依次遞減，東坡太陽輻射熱的主要作用是地表土壤水分蒸發以及空氣濕度消耗，而午后日射主要用于空氣增溫[6]。微地形在具有相同植被覆蓋的情況下，溫度表現出明顯的差異性，同時由于風速、濕度等對溫度具有加強或減弱的作用[7]，陽坡氣溫較陰坡更高[8]，且坡向和坡度對光照、溫度和降水有影響[9]。坡向間太陽輻射的差異主要是由于太陽入射角不同，使得偏北坡及北坡的可照時間較短，隨著坡度增大太陽輻照度減小；不同坡向間太陽輻照量為南坡＞東坡＞北坡[10]。南坡能夠獲得比東坡、北坡更多的太陽光熱量，所以溫度較高[11]。而北坡較南坡接收到的太陽輻射更少，所以北坡的土壤溫度低、蒸發蒸騰量小、濕度大、晝夜溫差小[12-13]。鄧美皎等[14]通過對太白紅杉的徑向生長和環境進行研究發現，不同坡向是溫度、水分等產生差異的重要因素，立地條件對于溫濕度影響較大。

上述研究為探尋在相同管理情況下，不同坡向微氣候對釀酒葡萄生長發育的影響提供了依據。然而現有研究主要通過控制微氣候單一因素對果實品質的影響進行分析，缺少自然條件形成的具有不同坡向丘陵的微氣候與生長發育關系的探討。本研究以寧夏青銅峽產區‘霞多麗’為研究對象，開展葡萄園微氣候和植株生長發育、果實品質的特征研究，并測定生長季的生理指標，旨在探討微氣候因素與葡萄生長發育、果實品質之間的關系，以期為選擇合理地形進行釀酒葡萄種植和管理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于寧夏青銅峽市瞿靖鎮西鴿酒莊基地（38°07' N，105°88' E），選擇位于同一丘陵相同土壤質地的南坡（坡度5.2°）、東坡（坡度7°）、北坡（坡度3.5°），海拔高度為1138～1151 m。青銅峽地處寧夏平原中南部，氣候類型屬中溫帶大陸性氣候，年日照時數3000 h以上，降水量200 mm以下，無霜期165～178 d，≥10 ℃積溫平均為3481.4 ℃，干燥少雨，光照充足，晝夜溫差大。

1.2 研究對象

試材‘霞多麗’樹齡4年，行株距為3.0 m×1.5 m，架式為傾斜式單臂“廠”形，田間常規管理。在3個坡向中間行中，選取長勢茂盛、樹形相對一致的標準株各3株，3次重復，共監測27株葡萄樹。

1.3 試驗方案

1.3.1 不同坡向微氣候環境監測

試驗于2021年4—10月，按照葡萄園試驗區的分布監測葡萄植株生長期間微氣候變化。

環境因子測定：在試驗地的南坡和北坡坡頂加裝Vantage Pro2型Davis氣象站，測定150 cm高度的氣象數據，監測空氣溫度、太陽輻射、蒸發蒸騰量（ET）等。氣象站觀測氣象數據間隔設定為10 min；東坡由于氣象站數量不足未安裝，氣象數據由查閱文獻和氣象網站得到。

1.3.2 生長發育指標測定

莖生長量測定：每個坡向選擇9株標準植株的一年生枝條作為標準枝，掛牌標記并測定標準枝基部直徑和一年生枝條長度。從展葉期開始，每隔3 d測量1次，至新梢基部開始木質化結束。

葉片縱橫徑測定：新梢生長期，在選定的標準枝陰面、陽面選取葉片進行掛牌標記，用游標卡尺測定縱橫徑，將每個坡向的葉片生長量取平均值作為此次測量的生長量。從新梢生長期開始，每隔3 d測量1次，直至葉片成熟。

果粒縱橫徑測定：在選定的標準枝陰面、陽面選取果粒進行標記，每穗葡萄隨機選上中下部各10粒果實，用游標卡尺測定其不同生長期的縱橫徑，取平均值。

葡萄品質（還原糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH值）測定參考國家標準GB/T 15038—2006[15]葡萄酒、果酒通用分析方法。葡萄成熟期（9月5日），在標記的標準枝陰面、陽面每穗葡萄的不同部位隨機摘取20粒果實，取部分鮮樣擠汁進行測定，剩余部分用液氮冷凍，放入超低溫冰箱進行保存備用。

1.4 數據處理

試驗數據的整理、收集和初步分析采用Microsoft Excel 2016進行統計與處理，采用Origin 2022繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同坡向微氣候特征

寧夏青銅峽產區西鴿酒莊葡萄園具有大量的熱量和光照資源。2021年不同坡向的生長季農業氣候資源情況如表1所示。在葡萄果實成熟過程中有效積溫、日照時數、降雨量、輻照量均呈先增后降趨勢，7月南坡、北坡、東坡≥10 ℃有效積溫達到最大值，分別為923.46、920.7、894.2 ℃，在整個生長季‘霞多麗’果實的全生育積溫（≥10℃）分別為3853.22、3751.85、3478.2 ℃，符合賀蘭山東麓產區葡萄果實全生育期積溫標準。葡萄果實全生育期日照時數和降雨量與有效積溫變化一致，均呈先增后降趨勢，7月日照時數和降雨量均達到最大值，分別為448.50 h、43.00 mm。在葡萄果實整個全生育期日照時數為2502.76 h，降雨量為167.60 mm，說明南坡、北坡、東坡‘霞多麗’果實全生育期的日照時數和降雨量均達到了最佳范圍，符合釀造優質葡萄酒的標準。在整個生長季‘霞多麗’果實的全生育期輻照量南坡、北坡、東坡分別為3749.1、3683.3、3711.6 MJ?m-2，蒸發蒸騰量分別為952.4、990.4、969.8 mm。

表1 不同坡向微氣候特征的變化Table 1 Variation of microclimate characteristics in different slope aspects

2.2 不同坡向釀酒葡萄生長指標變化特征

2.2.1 不同坡向莖生長量的變化

不同坡向微氣候對釀酒葡萄生長發育有直接影響，微氣候變化對植株的光合作用、蒸騰蒸發等產生影響。2021年葡萄生長季在6月15日去除頂梢前，枝條莖長、莖粗的生長變化如圖1所示，莖長的生長量先緩慢上升后增長速率加快，然后生長逐漸變緩呈“S”型曲線變化。由于南坡熱量充足，生長發育快于東坡和北坡，在人工去除頂梢前莖長南坡（1528.11 mm）＞東坡（1251.89 mm）＞北坡（939.67 mm），在測量期間南坡的累計生長量始終大于東坡和北坡。從新梢生長期至莖基部木質化結束測量莖粗發現，表現為先快速增加后緩慢增長，曲線整體變化趨勢為南坡＞東坡＞北坡，東坡和北坡莖粗變化的整體趨勢不明顯，在莖粗開始木質化時南坡（13.26 mm）＞北坡（12.87 mm）＞東坡（12.72 mm）。

圖1 2021年莖長、莖粗的變化Figure 1 Changes of stem length and stem diameter in 2021

2.2.2 不同坡向果粒縱橫徑的變化

由2021年不同坡向果實縱橫徑變化（圖2）可知，坐果后果粒縱橫徑呈先上升后下降的趨勢，在9月1日果粒縱橫徑達到最大，然后開始縮小。果粒縱橫徑在6月23日—7月24日、9月1日、9月5日的整體變化趨勢表現為東坡＞南坡＞北坡，在6月9日－6月15日的變化趨勢為南坡＞東坡＞北坡。南坡的縱橫徑最大分別為12.9、13.4 mm，東坡縱橫徑最大分別為13.2、13.4 mm，北坡縱橫徑最大分別為12.7、12.6 mm。北坡果粒在7月5日至7月24日生長較快。葡萄果粒的生長規律表現為在8月8日之前縱徑大于橫徑，果粒成熟后期9月1日橫徑大于縱徑。

圖2 不同坡向果粒縱橫徑變化Figure 2 Changes of longitudinal and transverse diameters of fruit grains in different slope directions in 2021

2.2.3 不同坡向粒質量的變化

2021年不同坡向的粒質量的變化（圖3）所示，粒質量均隨著果實的生長和成熟整體呈現先增加后降低的趨勢。南坡8月22日果實粒質量最大為0.92 g，最終采收時為0.78 g。東坡8月22日果實粒質量最大為1.03 g，最終采收時東坡粒質量為0.96 g。北坡8月22日果實粒質量最大為0.85 g，最終采收時為0.72 g。

圖3 2021年不同坡向粒質量的變化Figure 3 Changes in grain weight in different slope aspects in 2021

2.3 不同坡向釀酒葡萄果實品質變化特征

2.3.1 不同坡向還原糖的變化

還原糖含量最小達到170 g?L-1才能夠釀造出較為優質的葡萄酒[16]。在試驗期間（表2），隨著果實不斷地成熟，果實中還原糖的含量呈先上升后下降再上升的趨勢。從8月1日到8月8日北坡的還原糖含量的增長速率高于南坡和東坡，在8月8日時北坡含量最大。隨著果實的成熟還原糖含量不斷增加，由于臨近果實采摘期不斷的降雨，造成9月1日還原糖含量降低和9月5日還原糖含量增長不明顯。南坡還原糖含量的第二次增長點在8月22日，為201.36 g?L-1；東坡還原糖含量的第二次增長點在9月1日，為187.05 g?L-1；北坡還原糖含量始終緩慢地增長。

2.3.2 不同坡向可溶性固形物的變化

可溶性固形物和還原糖含量是影響芳香類物質的重要因素之一。由表2所示，隨著果實的成熟可溶性固形物含量呈波動增長趨勢，不同坡向間的變化趨勢為南坡＞東坡＞北坡。在果實膨大期（7月24日）開始測定時，南坡的可溶性固形物含量最高，北坡最低；在8月1日和8月8日南坡的可溶性固形物增長量小于東坡和北坡，8月8日和9月1日的可溶性固形物含量增長變緩，可能是多云和降雨的影響導致其含量增速降低。最終采收時南坡、東坡、北坡的可溶性固形物含量分別為24.53%、23.79%、22.51%。

2.3.3 不同坡向可滴定酸的變化

由表2所示，可滴定酸含量隨著果實的成熟呈不斷下降的趨勢。7月24日果實可滴定酸含量最高，北坡的果實發育較慢，可滴定酸含量為27.93 g?L-1；東坡的果實成熟度介于南坡和北坡之間，可滴定酸含量為22.38 g?L-1；南坡的光照充足，果實發育較快，可滴定酸含量為13.26 g?L-1。最終采收時南坡、東坡、北坡的可滴定酸含量分別為5.82、7.1、7.1 g?L-1，東坡和北坡均達到最適酸度，而南坡成熟度過高可滴定酸含量低于最佳標準。

2.3.4 不同坡向pH值的變化

由表2所示，果實的pH從采摘開始與可滴定酸含量變化趨勢相反，隨著果實不斷的成熟pH不斷上升。三個坡向間pH的變化趨勢整體為南坡＞東坡＞北坡。南坡、北坡受到微氣候影響較大，pH波動變化明顯。

2.3.5 不同坡向固酸比和糖酸比的變化

由表2所示，隨著葡萄果實的成熟，固酸比呈上升趨勢。南坡果實固酸比變化最快，增長量為3.78；北坡固酸比變化次之，增長量為3.50；東坡果實固酸比變化最低，為3.35。在三個坡向間的表現為南坡＞北坡＞東坡。

糖酸比是釀酒葡萄中糖和酸的平衡。糖酸比在28～37之間能夠釀造出優質的葡萄酒，太高或者太低的糖酸比都對葡萄酒的口感具有顯著影響[17]。由表2所示，隨著葡萄果實的成熟，糖酸比呈上升趨勢，在9月5日采收期南坡的糖酸比達到最大為40.4，東坡的糖酸比為32.19，北坡的糖酸比在采收期降低至29.05。

表2 不同坡向葡萄果實品質變化特征Table 2 Variation characteristics of fruit quality of wine grapes with different slope orientations

3 討論

不同坡向的微氣候對葡萄生長發育過程產生不同的影響，只有在適宜的生長環境下葡萄才能得到最好的生長發育和果實品質。太陽輻射在白天對地面進行加熱且與日較差呈正相關性關系[18-19]。研究結果表明，南坡比北坡的太陽輻射更強，夏季的太陽高度角較大，地形對于太陽輻射的遮蔽作用較小，這與魏勝龍等[20]和駱漢等[10]研究結果一致。在適宜溫度下，植株在夜晚能夠通過根壓為植物供應水分和養分，保證植株生長旺盛。南慶偉等[21]發現，莖流的供給受到太陽輻射和溫度的共同影響，這樣造成了南坡和北坡植株的長勢不同。南坡能夠吸收更多的太陽輻射，葉片進行充分的光合作用，積累營養物質供給植物生長發育，所以南坡生長指標優于北坡。蒸發蒸騰是葡萄葉片蒸騰和地面蒸騰的總和，受到溫度、濕度、風速等環境的共同影響。在同一微地形條件下的南坡和北坡，溫度、濕度由于晝夜和季節波動，影響地表和空氣對太陽輻射的吸收，使蒸發蒸騰量隨著晝夜和季節波動而變化。葡萄為了適應微氣候的變化，通過調節激素和營養物質吸收改變生長發育的進程。日照和溫度的差異由坡向的變化造成，間接影響葡萄的生長發育[22]。北坡葡萄植株生長緩慢，這可能是生長初期北坡積溫較低，光合產物較低不能充分供應植株生長，植株通過庫源關系首先將能量供應葉片生長，促進葉片增加光合作用[23]。

不同坡向的微氣候變化，在葡萄的果實品質方面作出了響應。研究表明，葡萄漿果受高溫、干熱風及地面輻射的影響，漿果會失水減重，使成熟期提前進入過熟期，粒質量和果形指數減少，且光熱水平提高能促進果實有機酸的降解[24]，導致南坡可滴定酸含量最小，北坡最大；南坡還原糖最大，北坡最小，東坡粒質量最大。南坡熱量條件比北坡、東坡更高，充足的熱量使果實成熟周期更短，但果實成熟加快后不利于單寧、總酚積累，因此北坡和東坡冷涼的微氣候條件有利于‘霞多麗’葡萄單寧、總酚含量的提高。

4 結論

不同坡向植株生長發育的氣象特征主要表現為太陽輻射隨晝夜和季節而呈現出規律性變化，南坡比北坡太陽輻射強；南坡由于溫度和光照資源比北坡充足，表現為南坡生長速率大于北坡。在最終采收期表現為南坡的可溶性固形物、還原糖含量最高，固酸比、糖酸比最大；東坡粒質量最大；北坡可滴定酸含量最高。本文對寧夏賀蘭山東麓青銅峽試驗地微氣候特征的研究主要立足于南坡、東坡和北坡生長因素和果實品質特征，實際生產中可根據釀酒需求調整不同坡向的采收時間。