贺兰山东簏试验站
许泽华 牛锐敏 沈甜 黄小晶 徐美隆 陈卫平
引言：酿酒葡萄是宁夏九大产业之一，力争5年内酿酒葡萄面积达到100万亩，产值破千亿元。2020年6月，习近平总书记视察宁夏时强调，要把发展葡萄酒产业同加强黄河滩区治理、加强生态恢复结合起来，提高技术水平，发挥得天独厚资源优势，抢抓消费升级机遇，让宁夏葡萄酒“当惊世界殊”。2021年7月宁夏也正式挂牌成立国家葡萄及葡萄酒产业开放发展综合试验区。
果园生草是发达国家普遍推行的果园可持续发展土壤管理模式。自然生草能够增加土壤有机质，降低土壤酸碱度,改良土壤结构，增强果树根群活力，有利于果园矿质元素均衡供应、土壤水分合理利用、果实产量提高与果实品质的改善，改善果园生态环境[1-4]。目前贺兰山东麓酿酒葡萄园管理措施仍主要是清耕法，导致葡萄园土壤有机质含量降低、生物多样性降低、系统抗逆性减弱等一系列生态环境问题，制约品质的提高和葡萄产业的可持续健康发展[5，6]。葡萄园不同品种、不同生草方式对葡萄物候期影响不尽相同，但对葡萄改善品质，增加产量，有不可低估的作用[7-9]。许多研究认为，夏季高温对葡萄生长发育影响显著，高温胁迫导致葡萄果实发育不良和葡萄叶片的净光合速率显著下降；光合作用是果树生长发育以及品质形成的生理基础，也是绝大多数干物质积累最主要的来源途径[10-12]。轻度的高温胁迫主要影响果实的细胞分裂和膨大高温是造成葡萄果实日灼的主要影响因子。而葡萄园生草可以改善土壤物理性状和改善土壤的肥力状况，增加微生物群落和数量[13-16]，显著降低地面最高温度及地面温度日较差，提高树冠内空气温度日较差，减少日灼和萎蔫，也可使不同土层温度有所降低，这有利于根系的生长和果实品质的提高[17-19]。
本研究针对贺兰山东麓金山葡萄试验基地粗骨砂砾灰钙土葡萄园清耕，导致地面反射强烈，果际平均温度升高，相对湿度降低，造成‘美乐’葡萄转色到成熟期间果实灼伤萎蔫，糖酸失衡、风味物质形成受阻，葡萄和葡萄酒的品质下降等问题，通过行内不同覆盖措施来缓解和减轻果实灼伤和萎蔫现状，促进风味物质积累，提高葡萄及葡萄酒的品质，以期为贺兰山东麓金山葡萄试验基地提出更有效的管理模式。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地位于贺兰山东麓金山产区国际葡萄园8号实验基地，地处贺兰山和银川平原之间，西有贺兰山抵挡寒流，东有黄河环绕，进而形成典型的大陆性气候。该地区昼夜温差较大（10-15℃），全年日照时数2851-3106h，年平均积温≥10℃，有效积温1534.9℃，7-9月降雨量相对少。土壤为淡灰钙土，属低肥力水平，0-60cm土壤平均有机质2.82(g/kg)，碱解氮30.6mg/kg，速效磷19.6mg/kg，速效钾58mg/kg，全盐0.7g/kg，pH在8.35左右。
1.2 试验材料
供试葡萄为当地主栽欧亚品种美乐，六年生植株，耐寒性较强，普通栽培方式为水平厂字型单臂篱叶幕，南北行向定植，灌溉方式采用滴管。肥料为宁夏顺宝现代农业有限公司生产的含氨基酸水溶肥料（其氨基酸含量≥100g/L，Fe+Mn+Zn+B+Si≥20g/L，N+P2O5+K2O≥230 g/L，pH=5.3，水不溶物≤3%）。
1.3 试验设计
用大田大区随机区组设计，不设重复，设置处理2个；供试酿酒葡萄品种为‘美乐’，每处理6行=5.8亩；统一水肥一体化管理。处理1：行内铺1.6米的防草布，葡萄树两边各0.8米，处理2：行内自然生草(清理恶性杂草,当草的高度超过30cm时，用割草机留10cm水平剪短），对照：清耕（铲除行内所有草）不长草。
1.4 主要观测指标
1.4.1 于葡萄出土前分别采集不同处理0-30cm，30-60cm层次土壤样品，测定土壤有机质，碱解氮，速效磷，速效钾，全盐和pH等基础土壤资料；
1.4.2 在关键生育期（萌芽期、开花期、膨大期（2次）、浆果着色期、浆果成熟期、落叶期），对不同处理酿酒葡萄梢长、叶绿素、植净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、胞间CO2浓度、气孔导度、叶部指数LAI等指标进行监测；
1.4.3 在浆果成熟期，对果实品质测定：每处理取10穗葡萄，每穗各取20粒共200粒浆果，对单穗重和单粒重测定。采用排水法测定果穗密度；采用NaOH滴定法测定可滴定酸含量；斐林试剂法测定还原糖含量；分光光度法测定花色苷含量；福林-肖卡试剂法测总酚含量；福林-丹尼斯法测定单宁含量。
1.4.4 葡萄酒理化指标的检测
葡萄酒基本指标：葡萄酒总酸、挥发酸、残糖、酒精度、pH等基本指标参照文献测定[20]。葡萄酒中酚类物质：采用福林-肖卡法[21]测定总酚；采用福林-丹尼斯测定单宁(以儿茶素（mg/g）计)；利用pH示差法测定总花色苷(以二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷（mg/g）计)；采用亚硝酸盐-氯化铝法测定总类黄酮；采用p-DMACA-盐酸法测定总黄烷-3-醇，每个样品重复检测3次。
1.5 小容器发酵试验
不同处理‘美乐’葡萄的小容器发酵试验[22]，酿酒用葡萄的采收根据葡萄取样方法进行，分别在每棵葡萄树阳面与阴面的部随机选取2穗葡萄，每次采20kg左右，用10L的容器酿酒，设计酒度与大生产相同。
1.6 数据分析
采用SPSS19.0统计分析软件进行方差分析处理，比较不同处理间差异采单因素方差分析（P＜0.05）。
2.结果与分析
2.1.不同覆盖处理果际温湿度的监测
从下表1不同覆盖处理6-10月果际温湿度的监测数据可以看出，温度最大值:清耕无覆盖达到45.78℃，覆盖防草布是42.47℃，比清耕无覆盖低3.31℃，自然生草温度最高值是39.07℃最小，比清耕无覆盖低6.71℃；温度最小值:清耕无覆盖是5.84℃，覆盖防草布是6.30℃，比清耕无覆盖高0.46℃，自然生草温度温度最是7.40℃，比清耕无覆盖高1.56℃；温度平均值:清耕无覆盖达到23.61℃，覆盖防草布是23.01℃，比清耕无覆盖低0.59℃，自然生草温度温度平均值最小是22.83℃，比清耕无覆盖高0.78℃，湿度最大值都是100.01%；湿度最小值:清耕无覆盖达到11.17%，覆盖防草布是13.74%，比清耕无覆盖高2.57%，自然生草15.73%，比清耕无覆盖高4.56%；湿度平均值:清耕无覆盖是51.97%，覆盖防草布是52.30%，比清耕无覆盖高0.33%，自然生草温度温度是54.10%，比清耕无覆盖高2.13%；说明果园生草在夏季具有降温效应，这可能是夏季太阳辐射从树冠表面开始就受到削弱，同时行间生草会降低地面的反射辐射光，减少热量向大气中散发。在秋季具有增温效应，这可能与牧草地被群落减小了果园内乱流作用，削弱了空气热量上、下层交换有关，还和生草覆盖阻止了白天阳光照射到行间的土壤与地表温度在夜间的快速散失。
2.2. 7-9月不同处理的平均温度和相对湿度的比较
如上图1所示，7-9月不同处理的平均温度来看，处理和对照都是7月份温度最高，9月份温度最低，两个处理的平均温度比对照明显要低，7，8，9月自然生草处理平均温度比清耕分别低1.27℃，1.19℃，0.49℃，比防草布处理低分别低0.14℃,0.46℃，0.19℃，不同自然生草处理明显有降低温度的作用。
由上图2所示，从7-9月不同处理的平均相对湿度来看，处理和对照都是8月份湿度最高，7月和9月份湿度相对较低，两个处理的平均相对湿度比对照明显要高，7，8，9月自然生草处理平均相对湿度比清耕分别高6.4%，2.06%，3.3%，比防草布处理分别高2.06%,4.86%，1.3%，自然生草处理明显有增加湿度的作用。
2.3.不同覆盖处理光合特性的比较
由下表2可知，不同处理对叶片胞间CO2浓度和气孔导度影响差异不明显，不同处理对葡萄净光合速率有显著性影响，行内自然生草处理的净光合速率明显高于防草布覆盖和清耕处理，且比清耕处理增加17.5%；行内自然生草处理的蒸腾速率明显低于防草布覆盖和清耕处理，且比清耕处理降低了7.8%；行内自然生草处理的水分利用效率明显高于防草布覆盖和清耕处理，且比清耕处理增加27.5%；从而得出行内自然生草处理在不影响叶片胞间CO2浓度和气孔导度情况下，显著的降低了蒸腾速率，提高了净光合速率和水分利用效率。综合上表，行内自然生草处理对一方面是生草改善了根系环境，另一方面是生草提高了果园小气候综合生态效益，为叶片光合作用提供适宜的环境。同时生草起到遮阴效果，使树下温度较低，增加土壤含水量，可以有效的降低果树叶片的蒸腾速率。
2.4.不同覆盖处理果实还原糖变化的监测比较
从图3可以看出：不同覆盖处理‘美乐’葡萄还原糖都是以快速上升的趋势变化，尤其从8月13号到8月底呈现直线增长趋势，9月初之后增长速度明显变缓，到9月17号之后美乐葡萄可溶性固形物增长微弱，果实近成熟，清耕和防草布覆盖处理变化微弱，自然生草处理任在缓慢上升，9月24号之后自然生草处理还原糖增长停止，说明自然生草处理延缓了还原糖的增长和果实的成熟进程。还原糖整体变化趋势表现为先快速上升，后缓慢上升，最后基本在微弱的变化之中，与可溶性固形物的变化几乎相似。
2.5.不同覆盖处理果实可滴定酸变化的比较
从图4可以看出：不同覆盖处理‘美乐’葡萄可滴定酸都是以快速下降的趋势变化，尤其从8月13号到8月底呈现近直线下降趋势，9月初之后下降速度明显变缓，到9月17号之后美乐葡萄可滴定酸清耕和防草布覆盖处理变化微弱，果实近成熟，自然生草处理任在缓慢下降，9月24号之后自然生草处理可滴定酸下降停止，说明自然生草处理延缓了可滴定酸的下降速度和果实的成熟进程。可滴定酸整体变化趋势表现为先快速下降，后缓慢下降，最后基本在微弱的变化之中，可滴定酸变化与还原糖的变化正好相反。
2.6.不同覆盖处理果实糖酸比的变化比较
从图5可以看出：不同覆盖处理‘美乐’葡萄成熟过程中是一个还原糖阶段性升高，可滴定酸阶段性降低的过程，所以糖酸比是一个不断增大过程，从糖酸比曲线图可以看出是快速上升到缓慢上升，再到趋于稳定的过程，在糖酸比基本趋于稳定时说明果实已经成熟，可以采收。糖酸比整体变化趋势表现为快速上升，后缓慢上升，最后基本在微弱的变化之中。
2.7.不同覆盖处理果实灼伤和萎蔫数量比较
从上图6可以看出，不同覆盖处理‘美乐’果实灼伤和萎蔫的数据比较来看：自然生草处理明显减少了果实灼伤和萎蔫的数量，自然生草处理较防草布覆盖处理果实灼伤数量减少了2.2，同比降低78.5%，较清耕处理果实灼伤数量减少了4.9，同比降低89%；自然生草处理较防草布覆盖处理果实萎蔫数量减少了7.1，同比降低79.8%，较清耕处理果实萎蔫数量减少了11.4，同比降低86.4%。
2.8.不同处理果实品质的比较
由下表3不同处理果实品质数据来看：自然生草处理明显增加了美乐葡萄单穗重，单穗重较清耕处理增加了13.5%，较防草布覆盖处理增加了9.6%，不同覆盖处理果实可溶性固形物,还原糖差异不显著，自然生草处理明显增加了总酚、和单宁含量，总酚含量较清耕处理增加38.1%，较防草布覆盖处理增加了23.4%，类黄酮和单宁较清耕处理分别增加15.8%和21.7%，较清耕处理分别增加4.3%和12%。
2.9.不同覆盖处理葡萄酒品质的比较
由表4不同处理酒精发酵结束浸渍阶段检测理化指标结果来看，酒样的酒度，总糖、挥发酸都符合GB15037-2006中的各项指标要求，葡萄酒品质优良。酚类物质含量多的葡萄酒品质也相对较好，各处理‘美乐’葡萄酒的总酚含量差异显著，其中，自然生草处理葡萄酒的总酚显著高于其他处理，达（2.40±0.09）g/L，而行内清耕葡萄酒含量最低，为（1.90±0.12）g/L，自然生草的‘葡萄酒的总酚含量较清耕的显著高26%。单宁是葡萄酒品质的重要组成部分，单宁含量明显影响葡萄酒的口感。‘美乐’葡萄酒单宁含量为自然生草＞防草布覆盖＞清耕，且差异显著。其中自然生草的葡萄酒单宁含量显著高于其他地区，为（2.09±0.01）g/L。不同处理的‘美乐’葡萄酒品质存在显著差异，自然生草处理最优。
3.不同处理的成本核算比较
由下表5不同处理的成本核算数据来看：我们以清耕作为对照，通过2年的成本调查核算得出，行内自然生草处理的管理成本比清耕处理节约93.3元/亩，成本降低率46.7%，比防草布覆盖降低了约49.5元/亩；成本降低率31.7%，防草布覆盖比清耕降低了约43.8元/亩；成本降低率21.9%，综合来看行内自然生草明显降低了葡萄园对杂草管理费用。
4. 结论：
行内自然生草处理相对清耕和防草布覆布处理降低葡萄结果带的温度，升高相对空气湿度，减少地面反射光，改变果际微气候环境，明显降低了灼伤和萎蔫的果粒数量。行内自然生草处理在不影响叶片胞间CO2浓度和气孔导度情况下，显著的提高了净光合速率和水分利用效率，推迟了‘美乐’转色始期，减缓了成熟进度，在不降低可溶性固形物和还原糖的情况下，明显增加了可滴定酸、总酚、类黄酮和单宁含量。行间自然生草的葡萄酒中单宁、总酚、花色苷含量较高，葡萄酒表现出较高的色度和更强的结构感。行间自然生草明显降低了葡萄园的管理费用。
5. 讨论：
葡萄园生草是一种优良的土壤耕作方式，已广泛用于世界上主要酿酒葡萄产区[23-25]，但中国葡萄园土壤管理的方式仍然主要是传统的清耕法。葡萄园行间自然生草可一定程度上改善土壤条件，调节葡萄园微气候，提升葡萄及葡萄酒品质[26-29]，是贺兰山东麓砂砾灰钙土葡萄园良好的管理方式。国外有关葡萄园生草的研究报道较多，葡萄园生草可提高葡萄果实的含糖量，降低含酸量，使葡萄与葡萄酒中总酚与花色素苷的含量升高，增强葡萄酒的收敛性，改善葡萄酒的颜色和感官质量[30]。葡萄与葡萄酒中的多酚物质种类繁多，结构复杂，不同种类单体酚在葡萄与葡萄酒中的含量和作用不同，近年的研究认为葡萄酒抗氧化活性主要与黄酮类相关，与总酚含量相关性很小或没有直接相关性[31,32]；羟基肉桂酸、黄烷醇和黄酮醇作为花色素苷的辅色素，可增加葡萄酒贮藏过程中颜色的稳定性，赋予葡萄酒收敛性[33,34]。本研究结果表明，行内自然生草处理，显著的提高了净光合速率和水分利用效率，推迟了‘美乐’转色始期，减缓了成熟进度，在不降低可溶性固形物和还原糖的情况下，显著增加了风味物质的含量，提高了葡萄和葡萄酒的品质，明显降低了葡萄园对杂草管理费用，与前人研究基本一致。因此，在贺兰山东麓研究葡萄园生草对葡萄与葡萄酒单体酚含量的影响，对于提高葡萄与葡萄酒的品质具有重要的现实意义。