苗木生产岗位

王军

　　与气候条件影响相比，土壤类型似乎是影响葡萄果实和葡萄酒质量因素中最小的一个（Rankineet al., 1971; Wahl, 1988），或者与葡萄酒特点关系很小（Morlat et al.,1983）。土壤影响的表现通过土壤的保温性、持水力、养分状况等特性，趋向于间接影响。例如，土壤颜色和结构组成影响土壤对热量的吸收，从而影响果实成熟和防止霜冻。因此，当讨论土壤及其对葡萄植株生长的影响时，区分土壤的各种物理化学特性非常重要，如质地、团粒结构、养分有效性、有机质含量、有效深度、pH值、排水特性、水分有效性。土壤条件的一致性可能比这些特性中的任何一个都更重要。土壤的变异性是引起果粒发育不同步和葡萄酒质量低的主要原因。

　　1　地质起源

　　土壤成土母质的地质起源很少直接影响葡萄果实质量。生长在所有三类基性岩分化的土壤上的葡萄果实，均能生产出优质葡萄酒，这三类基性岩为：火成岩（来源于熔化的岩浆，如花岗岩）、沉积岩（来源于固结沉积物，如页岩、白垩和石灰岩）、变质岩（来源于转化的沉积岩，如板岩、石英岩和片岩）。著名葡萄酒产区的土壤主要来自于单一岩石类型的例子有香槟地区和夏布利产区的白垩岩、赫雷斯产区的石灰岩、波尔图产区和摩泽尔产区的片岩。然而，同样著名的葡萄酒产区，如莱茵高、波尔多、博若莱，其土壤来源于混合岩石类型（Wallace, 1972; Seguin,1986）。据报道，某些葡萄品种在由特殊岩石类型构成的土壤上表现更好（Fregoni, 1977; Seguin,1986），但这类观点缺少实验证据。

　　2　质地

　　土壤质地指的是土壤矿质组成的大小和比例。国际上，公认的四个大小标准类型为：粗沙、细沙、粉沙和粘粒，而Chapman（1965）所倡导的更多标准类型，包括砂砾、小卵石和中砾，在认识世界上个别葡萄园区域的土壤时，具有特殊意义。然而，大部分农田仅仅根据其沙、粉沙和粘粒的相对含量分类。粘重土壤具有高比例的粘粒，而轻质土壤含有高比例的沙。大于粘粒和粉沙的颗粒是由未改性的成土母岩材料构成，相反，粘土微粒是在化学上和结构上均发生转化的材料，与成土材料没有什么相似之处。粘粒主要是微小复合体构成，而微小复合体是由相互粘连在一起的片状物构成，片状物通常为两层二氧化硅中间夹一层氧化铝。粉沙是部分风化的岩石材料，其特性介于沙和粘粒之间过渡态。粘粒的表面积/体积比（SA/V）大、具有片状结构、带负电荷，对土壤的物理和化学性质具有重要影响。粘土微粒非常微小，使其具有胶体特性。因此，当粘粒湿润后（片状物之间相对滑动），变为胶状、湿滑，而当干燥时变得坚硬而紧密。湿润后，大部分粘土微粒像海绵一样膨胀。由于水的渗透力使片状物分离，从而使土壤孔径变小，这会显著减少水分渗透到粘粒含量高的土壤中。而大的表面积/体积比与带负电荷特性相结合，使粘粒的片状物吸引、保留和交换大量阳离子（即Ca2+, Mg2+和H+等），也吸收了大量水分子。在二价离子和水分子的帮助下，粘粒的片状物相互粘合。这对于优质农田土壤团粒结构的形成和保持至关重要。大的表面积/体积比也使粘性土壤吸收大量水分。然而，由于结合的太过紧密，许多水分并不能被植物体利用。相反，质地粗糙的土壤使大部分水分能够透过，而残余的水分由于是弱结合，很容易被植物根系吸收。

　　由于土壤的通气、水分和养分可利用性等重要特征受土壤质地的显著影响，而土壤质地又显著影响葡萄植株的生长和果实成熟。基于土壤质地特点的一个重要特性是土壤的保温性。在质地优良的土壤中，日照期间吸收的热量大部分被转移给水分而使之蒸发，能量通过水分蒸发而被消耗。与此相反，石质土壤将吸收的大部分热量保留于其结构组成成分中，而这些热量随后在夜晚又被辐射到空气中，这种形式的热量可显著降低霜害的可能，秋季促进果实成熟（Verbrugghe et al., 1991）。土壤紧实也可以缓和葡萄行内温度，在冷凉的夜晚可能减轻霜害（Bridley etal., 1965）。

　3　结构

　　土壤结构通常是指土壤微粒结合而成的复杂聚合体。聚合体的形成始于矿物质（粘粒）和有机质（腐殖质）胶质的结合，而这种结合是通过二价离子，水，微生物菌丝，植物、微生物、无脊椎动物的粘液进行的。这些团聚体进一步与沙微粒和粉沙微粒，以及有机残留物结合，形成了各种大小和稳定性不同的聚合体，这些聚合体随后还要经过土壤动物群的挖掘作用、根的生长和冰冻作用，而被重新排列和修饰。

　　团聚体结构含量高的土壤易碎、通气性能好，易于被根系穿透，持水量高，在农业上被认为是极品土壤。粘重土壤孔隙更多，但孔径小，使根系难以穿透，在湿润时导致通气条件很差，其结果就是根系仍分布于地表或近地表，在干旱条件下葡萄树体处于严重的水分胁迫状态。轻质土壤排水和通气好，但孔隙大，保留的水分相对较少。然而，如果土层足够深，深至根系可以到达地下水，即使在干旱条件下，轻质土壤上生长的葡萄水分亏缺程度可能也较轻。土层深度还可以弥补许多轻质土壤的养分贫瘠状况，无论是粘重土壤小孔隙造成的不利影响，还是轻质土壤大孔隙造成的不利影响，都可以被腐殖质中和。腐殖质调节孔隙大小，促进水分向上和侧向移动，增加吸水性，使水分保持在允许根系很容易接近水分子的张力水平。

　　尽管土壤结构影响通气，以及矿物质和水分的有效性，但这些特性可以通过葡萄园田间管理加以修正，如耕作。所以，这些特性并不是某一地块恒定不变的特性，其对葡萄果实和葡萄酒质量的重要性很难精确评价。在免耕条件下，土壤的孔隙数量和面积显著高于耕作土壤。传统耕作导致更大的总孔隙度，但主要由几个大的、形状不规则的空腔组成（Pagliai et al.,1984）。一般来说，在免耕土壤中根系的生长发育会更好（Soyer etal., 1984）。在免耕条件下，大部分根的生长发生在土壤的上部；而传统耕作限制根向土壤深层生长；在生草条件下，土壤上层一米范围内根的分布相对一致。耕作葡萄园有机质水平较低（Pagliai et al.,1984），这可能是由于通气和日照加热增强引起的，因为两者都可以促进土壤有机成分的微生物矿化作用。

　　4　排水和水分有效性

　　如前所述，土壤质地和土壤结构都会影响水分的渗透，两者的特性也会影响水分有效性。一旦水分进入土壤，水分可能被静电力吸附于胶体物质、被凝聚力粘附于孔隙表面，或在重力作用下渗出土壤。依赖于土壤的粘粒含量和膨胀趋势（孔隙直径逐渐减小），渗透率可能逐渐降低。毛细管流依赖于孔隙直径。由于孔隙直径的多变性和在土壤里的不连续性，水分很少能上升至地下水位以上超过1.5米。只有被凝聚力保留的水分或吸附于土壤胶体的水分才能被根吸收。毛细管水之所以重要是因为凝聚力可以使水分向上和侧向移动。通常，影响毛细管流相对重要性的关键因素是速率而不是穿越距离。例如，即使当地下水位距地表小于一米时，土壤表面也可以干至萎蔫点。毛细管流水分在粉砂土壤中最重要。在沙土中，毛细管流水分移动速度快但量有限，而在粘性土壤中，毛细管流水分量非常大，但速度太慢以至于对葡萄栽培没有意义。在大多数情况下，毛细管流的速率小于植物根吸收水分的速率，需要根系不断生长以延伸至新的区域。

　　除非根系能穿入土壤的深处，否则填充于大的土壤孔隙中的水分（自由水）会快速渗过土壤，并不能被植物利用。束缚水在很大程度上也不能被根吸收。然而，在干旱期间，束缚水可能蒸发并且在土壤中向上移动。如果水分在晚上由于土壤冷却而凝结，它就有可能转化为根吸收利用态。这在沙土中可能很重要，因为其高的多孔性使空气流通变强。

　　在波尔多，列级酒庄的等级往往与位于海拔高度较高，接近于小溪或者排水沟，且具有深而结构粗糙的土壤相关（Seguin, 1986）。这些特征促进土壤快速排水，且允许根系向深处延伸。自由水在24小时内渗透土壤深度可达20米。因此，葡萄植株在暴雨发生时遭受涝灾的可能较小，或在干旱时候发生水分亏缺的可能性也小。虽然一些品种对积水土壤有一定程度的耐性，但较高的土壤含水量加重果皮破裂，对灰霉病的敏感性增加（Seguinand Compagnon，1970）。

　　即使是土层浅的土壤，也可能有一些因素在干旱条件下能降低水分亏缺的可能性，或多雨条件下积水的可能性。例如，在St Émilion，位于浅土层之下的紧密石灰岩，允许水分有效地从地下水位向上流动，据估计，1985年葡萄树体吸收水分的70%来源于此（Seguin,1986）。

　　总之，好的葡萄园土壤以下述水分渗透和保留特点为特征（Cassand Maschmedt, 1998）：日渗透速率＞500 mm；根区总有效水＞150 mm（根吸收水分阻力＜-0.15MPa）；根区速效水＞75mm（根吸收水分阻力＜-0.2 MPa）；空气填充的孔隙空间＞15%；在田间持水量下穿透阻力＜1 MPa（或者在萎蔫点时的穿透阻力＜3 MPa）；在每个灌溉循环或者降雨发生时土壤饱和时间小于1 d。

　　排水性差的土壤，积水可能是一个经常出现的问题，不仅引起葡萄树体生长延迟，在石灰质土壤中有利于黄化病的发展，促进某些根系病原菌的侵染，而且也会影响葡萄园的机械作业。葡萄树体所产生的某些问题是由于土壤中有效氧浓度减少、二氧化碳和乙烯浓度增加的综合效应引起的。在持续的积水条件下，由于土壤细菌的厌氧代谢，硫化氢的量也可能累积至有毒水平。在干旱地区，不良的排水性显著增加根区中盐的积聚，这是由于由毛细管作用引起的水分蒸发而造成的盐沉淀的不充分淋溶所致。

　　在土层浅的区域，特别是为了减少土壤侵蚀而进行生草时，明渠可以提供充足的排水系统。但是，在涝害发生的大多数情形下，必须铺设排水瓦管或排水管。在多数情况下，最好要有深达至少2～3米的自由排水系统。在浅的硬土层引起排水差的土壤，深翻以打破硬土层可能是最好的解决办法。

　　5　土壤深度

　　除土壤质地和土壤结构外，土壤深度也会影响水分的有效性。浅的硬土层降低了有效土壤深度，在暴雨时有使土壤发生积水的趋势，和在干旱条件下降到永久萎蔫含水率以下的趋势增加。根的生长仅限于表层土壤会影响养分的利用，例如，钾和有效磷主要分布于表层土壤，尤其在粘土中，而镁和钙则更多的分布于深土层中。土壤在其整个土壤层中所积累的养分方面有差异。

　　最好在定植前就知道有效土壤深度。在一些国家，通过土壤深翻来打破硬土层已经是一项标准技术。在已经定植葡萄的区域，另一种处理方法则是将表土堆到行内（起垄），这在地下水位高和含盐的条件下尤为有用。种植永久的地被植物或土壤覆盖有助于减少垄上的土壤侵蚀。在某一层或多层土壤层中，由于高酸性限制根穿透的地方，土壤钻孔能够有效增强根对土壤的开发利用。

　　各种葡萄栽培技术也可能降低有效土壤深度，例如，耕作可以促进微生物的新陈代谢和有机质的降解，这会削弱土壤的团粒结构，引起粘土微粒释放和向下移动。另外，由于不正确灌溉而引起的盐碱化作用能破坏团聚体结构，释放粘土微粒。如果粘土微粒向下移动，有堵塞土壤毛细管的可能，最后可导致粘土层的形成。

　　6　土壤动植物区系

　　人们都知道病原性土壤微生物对葡萄植株的有害作用和菌根真菌的有益影响，而对土壤动植物区系中成千上万的其它成员的活动知之甚少，这些成员包括无数种类的细菌、真菌、藻类、原生动物、线虫、跳虫（弹尾目）和其它幼虫、螨类和蚯蚓等。每克土壤中细菌数量超过108个细胞。从不同方面估算，大约有30%至80%的土壤细菌因其营养需求或共生关系复杂，而不能人工培养或鉴定。大多数动物区系是土壤陆生食草动物的等价物。有关生物群对土壤的大部分影响仅是一般性了解，而且是来自于无关葡萄栽培的调查。

　　在土壤动植物区系的有利影响中，土壤团聚体结构的产生是最为主要的。土壤团聚体是土壤动植物群体代谢活动中间产物的归宿。细菌在释放多糖方面特别活跃，释放的多糖将细胞结合于土壤微粒，然后使土壤微粒之间相互结合。此外，在蚯蚓和其它生物摄食期间同样会分泌多糖，真菌及其长丝状生长物也有助于保持土壤微粒。虽然藻类和少部分细菌是土壤中有机物的净生产者，但土壤生物群赖以生存的大部分营养物质来自于绿色植物，主要来源于叶片和死亡的吸收根。最初的分解者是细菌和真菌，然后轮流被土壤动物餐食，特别是原生动物、线虫和螨类，或者在蚯蚓和各种昆虫幼虫摄食时与土壤一起被餐食。进食后释放无机营养物被固定于微生物菌群，而微生物菌群又促进了对动物群排泄物的新一轮微生物降解。

　　大多数动物群的磨削作用破坏了植物残体的形态学的和细胞学结构，这特别有助于植物细胞壁成分的外露，使其更进一步分解。如果条件适宜（温暖和潮湿），大多数有机物（除了木质组织）很快被矿化。然而，在较冷或干燥的条件下，矿化作用仅是局部的，剩下的往往是一些很复杂的被氧化的酚类物质，它形成了大量所谓的腐殖质。腐殖质与被土壤动植物群释放的多糖一起构成了优质农田土壤团聚体结构的有机成分。

　　土壤微生物群的另一个重要贡献，特别是几个细菌属，在于将不同形式的氮相互转换。如硝化细菌将腐烂时释放氨或者肥料中添加的氨转变为硝态氮；在厌氧条件下（在土壤团聚体缺氧区中心），另外一种细菌进行逆反应（氨化作用）。此外，厌氧细菌在所谓的反硝化作用过程中能从硝态氮中释放出氮气。在低氮条件下，另一菌群的细菌固定氮气，将硝态氮释放到土壤中。人们所熟知的固氮作用，它涉及到豆科植物根瘤中根瘤菌的活动，同样存在于独立生存的固氮土壤细菌和蓝细菌中。

　　由细菌和真菌新陈代谢所释放的酸对萃取（和最后溶解）土壤矿物质中的无机养分也非常重要。尽管速度很慢，但新陈代谢有助于成土母岩材料缓慢的风化作用，通过助溶，土壤微生物参与从沙粒和粉沙粒向粘粒的转化。

　　7　养分含量和pH值

　　土壤中的养分有效性受许多相互影响因素的影响，包括成土母岩、微粒大小、腐殖质含量、pH值、含水量、通气性、温度、根表面积和菌根发育等。然而，土壤矿物质含量主要受成土母岩基质的影响。因此，一般认为，某个葡萄园的位置优越可能是因其土壤基质的养分状况。不同土壤中氮素积累的差异与葡萄酒质量有关（Ough andNagaoka, 1984），但与土壤的矿物基质无关。相比之下，成土母岩基质中矿物质含量变化很大。在波尔多，著名葡萄园比等级较低的葡萄园具有较高含量的腐殖质和有效养分（Seguin, 1986）。

　　土壤pH值是人们熟知的影响矿物质溶解度，进而影响其有效性的另一个因素。然而，葡萄树体的实际吸收主要受根系生理（品种的基因型）和菌根真菌共生的共同调节。因此，葡萄植株的矿物质含量不一定或直接反映土壤的矿物质含量。此外，优质葡萄酒可能来源于种植在酸性、中性和碱性土壤中的葡萄果实。因此，除了涉及土壤中养分缺乏或毒性外，似乎没有任何理由假定葡萄酒的质量取决于特定的土壤pH值或矿物质组成。

　　8　土壤颜色

　　土壤颜色受含水量、矿物质组成和有机质含量的影响。例如，土壤中钙含量高时颜色趋向于白色，铁含量高时为浅红色，而腐殖质含量高时呈暗褐色至黑色。在湿润的情况下，土壤仅需约5%的有机质就可呈现黑色。土壤颜色也是其年龄，以及温度与湿度特性的反映。因此，在冷凉地区由于腐殖质的积累，表层土壤趋向于浅灰色至黑色；在温暖潮湿地区，土壤颜色更趋向于黄棕色至红色，这取决于氧化铁的水合作用和成土母质成分大规模的风化作用。在湿热地区有机质的快速矿化作用意味着腐殖质的积累不足以影响到土壤颜色；旱境土壤在颜色上趋浅（有机质含量低而很少着色），主要显示的是成土母质成分的颜色。在一些土壤中，锰的氧化作用可能会使土壤的无机成分显著着色。

　　雨后由于光吸收的增加，水分暂时使土壤颜色变暗。另外，水分对土壤颜色也有长期影响。例如，由于加重了土壤厌氧条件，积水导致铁的氧化物主要以亚铁形式存在，这能赋予土壤以浅的蓝灰色彩，而斑驳的锈色或条纹状的出现可能预示着土壤排水性的差异或不合理。

　　颜色会影响春季土壤的升温速度和秋季土壤的变冷速度。无论水分含量多少，深色土壤比颜色相对较浅的土壤吸收的热量多（Oke, 1987）。含水量较高的土壤，颜色更深，能吸收更多的太阳辐射，但比干燥的土壤变热速度慢。这种表象上的异常是由于水的比热大，在变热期间要吸收更多的能量。因此，沙土和粗质土表面比同样颜色的粘土变热或变冷速度更快。在夜晚，快速变冷可以使近地表的空气和果实明显变暖。在春季，具有反射作用的地被植物能减缓土壤温度的上升，但在秋季减缓土温的下降。类似的土壤温度日变化也发生地被植物或秸秆覆盖条件下（Whiting et al., 1993）。与此相反，地膜覆盖促进葡萄园土壤早期升温（Ballif and Dutil, 1975）。

　　土壤颜色和含水量对小气候条件中温度的影响在春季和秋季最明显。在夏季，由土壤表面特征和遮阴引起的温度差异一般对葡萄树体生长和果实成熟影响很小（Wagnerand Simon, 1984）。然而，温暖的土壤可以增强微生物的硝化作用，促进葡萄树体对钾的吸收，抑制对镁和铁的吸收。

　　有时，红色品种有选择性地生长在深色土壤中，而白色品种生长在浅色土壤中。在稍冷凉的气候条件下，这能够提供更多的热量来满足红色品种果实全部着色的需要。然而，白色品种如种植在深色土壤，红色品种如种植在浅色土壤中，也会获得优质果实（Seguin,1971）。

　　土壤颜色通过直接将光合有效辐射（PAR）反射到叶幕中，也能影响葡萄树体生长，这不仅能显著影响葡萄产量，也会显著影响果实含糖量和花色苷、多酚物质及游离氨基酸的含量（Robin et al.,1996）。

　　9　有机质含量

　　壤有机质含量改善了保水性和渗透性，也提高了土壤团聚体结构和养分的有效性。然而，除了内吸性农药和高挥发性成分之外，如乙烯（由许多土壤微生物释放），根系很少从土壤中吸收有机化合物。目前还没有证据支持土壤直接影响葡萄酒香气特性这一常见论点。某些地区葡萄酒中的“泥土味”、“马厩味”和“火石味”，毫无疑问来自于葡萄酒酿造和陈酿过程，而非源于土壤。某些“风土”特征实际上是由于木桶消毒不正确和“Brett”异味的发展，常常表现为“马厩味”。值得庆幸的是，由有机肥产生的芳香化合物和由放线菌产生的泥土味是不能被吸收并转移到成熟中的葡萄果实。因此，土壤有机质含量只是间接影响葡萄树体生长和潜在的葡萄酒质量。

　　在有机质含量较低（沙土）或由于耕作而使有机质含量下降的情况下，增加腐殖质含量最常用的方法是施入堆肥，如有机肥或地被植物。在条件允许的地方，如果经验丰富，农场粪肥是提高土壤有机质含量的一个极佳方法。作为覆盖物的秸秆，则效果较差，它融入土壤中的速度很慢。蚯蚓最终可将秸秆融入土壤，伴随着土壤中大孔隙的产生，有助于水分的渗透。然而，由于秸秆中碳/氮比高，其融入土壤（和微生物的分解）可能会引起暂时的氮亏缺。因此，需要增施氮以弥补腐烂微生物引起的氮消耗，直至秸秆的腐殖质化完成。

　　摘译自《 Wine science ：principles and applications》