酿酒葡萄栽培

房玉林 谭鸿冰

 

  1 目的意义

  葡萄酒质量的好坏，很大程度上决定于葡萄原料的好坏。在葡萄果实生长发育过程中，灌溉作为一种会对葡萄最终品质和产量产生影响的因素越来越受到葡萄种植者的关注。在果实发育过程中，膨大期与转色期作为果实品质形成的关键时期，同时也是葡萄灌溉工作的关键时期。中国作为葡萄酒产量大国，酿酒葡萄种植范围不断增大，其中，宁夏贺兰山产区作为国内最主要的葡萄酒产区，由于其处于干旱地区，当地面临着水资源匮乏，无法完全满足葡萄园灌溉需求。调亏灌溉工作的研发越来越紧迫，在葡萄水资源管理中，果实膨大期与转色期是水分需求较大的时期，在此时合理的灌溉既能提高果实品质，为酿造优质葡萄酒提供了优质的原料，同时也能对当地水资源进行合理利用。而目前，该地区葡萄园对这两个时期的灌溉方案尚未完善，两个时期灌溉量没有一个合理的方案。既增加了水资源的浪费，又不利于果实品质的提高。随着水权立法逐渐完善，该地区主要用水黄河水的用水会更加艰难。这种趋势会导致该地区葡萄用水成本上升。基于此情况，研究果实膨大期与转色期的调亏灌溉具有充足的需求和合理性，不仅能给该地区葡萄种植者提供新的灌溉方案，同时对未来的研究者关于葡萄膨大期和转色期对水分的需求提供理论基础。

  本研究通过对葡萄不同时期调亏灌溉处理，旨在明确在膨大期和转色期不同调亏程度对宁夏贺兰山产区土壤特性，光合特性以及葡萄与葡萄酒品质的影响；阐明土壤特性，光合特性以及葡萄与葡萄酒质量的相互关系；明确宁夏贺兰山产区果实膨大期和转色期合理的灌溉方案，为实现该地区酿酒葡萄种植和水资源合理利用提供一定的理论基础。  

  2 材料与方法

  2.1 材料

    

  供试品种为龙渝酒庄2010年定植的酿酒葡萄赤霞珠（Carbernet Sauvignon） ，南北行向，树型为“厂”字型，株行距为0.6m×3 m。试验区均布设滴灌带，采用一行两管滴灌模式。

  2.2 试验设计    

  2023年,2024年连续两年在宁夏贺兰山产区龙渝酒庄对酿酒葡萄赤霞珠进行不同时期调亏灌溉处理，灌溉试验分为以下三个处理组。

  （1）果实膨大期进行调亏灌溉其余期间正常灌溉（S-RDI）；

  （2）果实转色期进行调亏灌溉其余期间正常灌溉（V-RDI）；

  （3）同时在膨大期与转色期进行调亏灌溉其余期间正常灌溉(SV-RDI)。

  参考Allen（2004）的方法根据近三十年7-9月该地区的平均蒸腾量（ETc）将每个处理灌溉总额分为四组：ETc的80%（RDI-1）、60%（RDI-2）、40%（RDI-3）和97%（CK）。每个处理在果实坐果后开始灌水，之后每隔10天左右进行灌溉，到果实转色结束，每个处理设置一行葡萄树；其余葡萄管理与酒庄保持一致。

  葡萄样品分别于花后第4、6、8、9、12周采样，各处理选取20棵葡萄树，采集大小均匀，无病虫害、不同方向的果穗，选取300-400粒葡萄，立即采用干冰预冷方式带回实验室放入-40°冰箱。第12周每个处理采取12kg带回实验室进行葡萄酒小罐酿造。在灌溉结束后进行土壤采样，土壤样品用土钻分别在土层为20cm，40cm，60cm，3个深度取样，每个深度取3个点进行混合，共取样600g。其中一部分立即进行称重并记录土壤鲜重低温带回实验室立即进行土壤含水量测定。将部分土样放入4°冰箱保存用于土壤理化性质的测定。

  2.3 测定方法

  2.3.1 土壤性质指标测定

  土壤含水量采用铝盒烘干法测定；土壤pH采用pH计测定；土壤电导率采用电导率仪测定。

  2.3.2 葡萄光合特性的测定

  采用SPDA-502plus叶绿素仪于花后第4、6、8、9、12周进行叶绿素含量测定，每个处理采取东西两侧同一水平面，大小相似的各6张叶片进行测定；当葡萄果实转色期后，选择天气晴朗的时间于上午8点开始，隔三个小时测量一次，直到下午18点，利用GFS-3000植物光合荧光仪对葡萄植株的光合特性指标进行测定，测定指标包括净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）与气孔导度（Gs）等的日变化。各试验组测量时，均选择第二道铁丝附近未被阳光遮挡且发育正常的成熟叶片，叶片大小保持一致，每个处理重复测定三次。

  2.3.3 葡萄果实产量与品质分析

  每次采样葡萄果实利用干冰低温带回实验室进行物理性状和理化指标分析，主要测定果实横纵径、果实百粒重、可溶性固形物含量、pH、还原糖、可滴定酸、总酚、有机酸、总类黄酮、总单宁、总花色苷、总黄烷-3-醇、抗氧化能力、果实香气物质、单体花色苷、单体酚。

  2.3.4 果实物理性状

  将每次采回样品，每组样品随机选15粒葡萄，用游标卡尺测量葡萄的横、纵直径，最后取平均。随机选100粒葡萄，用剪刀剪去葡萄梗，且应保证果粒完好，以防果汁流出造成误差，用万分之一天平称重，记录百粒重数据。

  2.3.5 果实基础理化指标

  通过FTIR（分析仪Lyza 5000 Wine；Anton Paar Co.，Ltd.，中国上海）测定可滴定酸度、pH、还原糖、可溶性固形物含量（Milanovi Vesna et al. 2022）。

  葡萄果实有机酸、单体糖的测定采用HPLC方法，葡萄酒：稀释至酒精度低于 5%，对于酒精度 15%以下的酒，稀释 3 倍，酒精度 15%及以上稀释 4 倍，稀释后经 0.45 um 的有机系滤膜过滤后待测。葡萄汁：榨汁后在 4 ℃，11000 r/min 条件下离心 20 min，取上清液稀释至糖含量小于 20 g/L 后经 0.45 um 滤膜过滤后待测。 色谱条件：色谱柱：Bio-rad Aminex Hi-Plex H（300×70 mm）；流动相浓度为 5 mmol/L；色谱柱温度为 60 ℃；流速为 0.5 ml/min；进样量为 5 ul；有机酸用DAD检测器检测；单体糖用RID检测器。

  2.3.6 果实酚类物质

  样品总酚、总类黄酮、总黄烷-3-醇含量、总花色苷的测定分别采用福林-肖卡比色法、氯化铝比色法、p-DMACA-盐酸比色法、pH示差法进行测定，具体试验操作参考(Cheng X et al 2020)。

  2.3.7 单体酚

  将1 g葡萄干粉准确称取放入50 mL离心管，加入1 mL蒸馏水和9 mL乙酸乙酯(分析纯)，避光条件下依次使用摇床（25℃，130 rpm）30 min和高速冷冻离心机（4℃，8000 rpm）10 min，收取上清液，并将残余物再重复四次上述操作，合并上清液，于旋转蒸发仪33℃蒸发至干，色谱甲醇定容至5mL。葡萄酒前处理：取2ml酒样，加入2ml乙酸乙酯涡旋震荡1min，收集有机相，重复萃取3次。将有机相合并于样品快速蒸发系统（30℃）浓缩至干，用色谱甲醇定容至2ml，进样前用0.22um滤膜过滤，每个样品2次生物学重复。

  液相色谱分析使用UPLC（LC-40，色谱柱为C18-100*2.1 Shimadzu，日本）来测量单体酚。流动相A：1%的乙酸水，流动相B：乙腈，进样量1μL，检测波长280nm；色谱柱检测温度 30℃，洗脱梯度为：0~5 min，8%~10% B；5~8 min，10%~13% B；8~10 min，13%~20% B；10~11 min，20%~15% B；11~15 min，15% B；15~ 17 min，15%~34% B ；17~19 min，34%~45% B；19~24 min，45%~8% B。PAD二极管阵列检测器。配制7个浓度水平的混标，每个水平重复3次，以各组分的平均峰面积（Area）对浓度（Amt，mg/L）在工作站中建立标准曲线，通过标准曲线计算果皮(干重)中单体酚含量，单位为 mg/g。每个样品重复进样两次。

  2.3.8 单体花色苷

  称取0.5g葡萄干粉放入50ml离心管中，加入5ml甲酸甲醇溶剂（2%甲酸）避光超声10min（20℃，100w）避光条件下依次使用摇床（25℃,130rpm）30min和高速冷冻离心机（4℃，8000rpm）10min，收取上清液，将残余物重复上述步骤四次操作，合并上清液，测定前经 0.22 μm 有机滤膜过滤，葡萄酒采取稀释，离心，过滤后直接上样。使用岛津 LC-40超高液相色谱仪进行检测，色谱柱为 Synergi Hydro RP C18 柱（250 mm×4.6 mm，4 μm）。流动相A为甲酸水(3%甲酸)；流动相 B 为甲酸乙腈（2%甲酸）。梯度洗脱程序：0-7min，5-18%B；7-8min， 18-5%B；8-9min，10-5%B；9-11min，5%B流速0.3 mL/min，柱温 45 ℃。检测波长为520 nm。采用外标法进行定量分析，以各组分的平均峰面积（Area）对浓度（Amt，mg/L）在工作站中建立标准曲线，通过标准曲线计算果皮(干重)中单体酚含量，单位为 mg/g。每个样品重复进样两次。

  2.3.9 挥发性成分

  通过顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）技术分析挥发性化合物。将5 mL葡萄酒样品置于含有1 g氯化钠的20 mL 顶空瓶中，向其加入10 μL 浓度为1.08 g/L的4-甲基-2-戊醇内标溶液；样品在振摇器中以250 r/min、40 ℃的条件下平衡 5 min，后将老化（250 ℃，120 min）的萃取纤维（50/30 μm，DVB/CAR/PDMS，Supelco，Bellefonte，USA）插入含有样品的顶空瓶中萃取30 min，随后插入气相系统的进样瓶，在250 ℃下解析 10 min。

  GC-MS条件：采用GC-MS TQ8050 NX系统（Shimadzu，Kyoto，Japan）并配备DB-WAX-UI毛细管柱（60.0 m×0.25 mm×0.25 μm，Shimadzu，Kyoto，Japan），载气为氦气，流速为 1.0 mL/min。升温程序：初始温度40 ℃，保持3 min；然后以4 ℃/min升至160 ℃。再以7 ℃/min升至230 ℃，保持8 min。样品注射体积为1 μL，离子源温度为230 ℃，电子轰击能量为70 eV，全扫描模式，质谱扫描范围为33~450 amu，扫描频率l Hz。

  根据NIST 14质谱库，基于保留时间、质谱和70%匹配度进行化合物的初步定性。在可能的情况下，通过比较外部标准方法和真实标准来确认化合物的鉴定。

  2.3.10 葡萄酒品质分析

  酿酒按照干红葡萄酒标准工艺(李华 2002)进行，每个处理组随机采收10kg左右原料，摘除霉烂生青果，除梗破碎后，装入5L玻璃发酵容器中，按照游离SO2含量为60mg/L的量加入6%亚硫酸。按照30mg/L（1:100溶解于净水中）的标准加入Lallzyme Ex红葡萄酒果胶酶（Lallzyme Ex, Lallemand, France），搅拌均匀。入罐24h后添加200 mg/L经过充分活化的Lalvin RC212系列商业酿酒酵母（Lallemand, France）。酒精发酵过程中，控制温度在20~25 ℃之间，每天对发酵中的葡萄醪进行3次监测，记录比重及温度并进行调整，另外每次检测完毕进行充分搅拌，以便充分浸渍。整个发酵过程在10天左右，当比重降至 0.993~0.996并且连续2天检测不再变化时，酒精发酵结束。酒精发酵结束后，随即进行皮渣分离，向葡萄酒中添加50mg/L的SO2满罐贮藏，静置15天后第一次分离酒脚。后存放4℃冷库中，继续满罐贮藏30天后，第二次分离酒脚，随即装瓶，储藏于10~15℃酒窖中，备用。

  葡萄酒样本主要测定酒精度、可滴定酸、挥发酸、残糖、总酚、总类黄酮、总单宁、总花色苷、总黄烷-3-醇、总花色苷，抗氧化能力和香气物质，并进行感官评价。使用色度仪，应用CIELAB(L*a*b*)方法(Han et al 2017)对葡萄酒进行颜色分析，葡萄酒的感官评价采用分级品尝法(万宁静等 2024)，其他试验方法同葡萄样品检测方法。

  2.4 数据分析

  试验数据采用SPSS20进行统计学分析，用Duncan法进行多重比较（5%水平），差异显著性用小写字母表示，并用Origin 2021和Microsoft Office Excel 2016绘制图形和表格。

  3 初步结果

  3.1 不同时期调亏灌溉对葡萄果实的影响

  3.1.1 不同灌溉下的葡萄果实还原糖的变化

  由图可知，2023年与2024年葡萄果实还原糖含量变化趋势相同，从花后4周到12周上升。处理组与对照组一致；2023年成熟期各处理组均显著高于对照组，其中SV-RDI-3含量最高；2024年成熟期与2023年一致。

  3.1.2 不同灌溉处理下葡萄PH的变化

  由图可知，2023年与2024年葡萄果实还原糖含量变化趋势相同，从花后4周到12周上升。处理组与对照组一致；2023年成熟期各处理组均显著高于对照组，其中SV-RDI-3含量最高；2024年成熟期与2023年一致

  3.1.3 不同灌溉处理下葡萄总酸的变化

 

  由图可知，2023年与2024年，果实总酸含量从花后4周到6周急剧下降，从6周到12周缓慢下降，到果实成熟时趋于稳定；果实成熟期时，2023年SV-RDI-2处理与对照组差异不大，其余部分处理组低于对照组。2024年各处理组与对照组差异不大，SV-RDI-2显著提高总酸含量。综上，到成熟期时，SV-RDI-2能显著提高果实总酸含量，其余各时期调亏灌溉对葡萄总酸影响较小。

  3.1.4 不同灌溉处理下葡萄可溶性固形物的变化

 

  由图可知，2023年和2024年，果实可溶性固形物变化一致，各处理组与对照组一致，从花后4周到12周平稳增加；到果实成熟时，SV-RDI-2,SV-RDI-3在2023年与2024年均显著高于对照组。2024年各处理组可溶性固形性均显著高于对照组。

3.1.5 不同灌溉处理下葡萄总酚的变化

 

  由图可知，2023年与2024年葡萄总酚含量变化不同。2023年为先降低再上升最后降低的趋势，2024年为先上升后降低的趋势；到成熟期时，2023年S-RDI-3,SV-RDI-1,SV-RDI-3,V-RDI-2,V-RDI-3总酚含量均显著高于对照组。2024年S-RDI-2,SV-RDI-1总酚含量高于对照组。综上，2023年与2024年处理组中，SV-RDI-1均能显著提高果实总酚含量。

3.1.6不同灌溉处理下葡萄总类黄酮的变化

 

  由图可知，两年实验结果均表明花后第4周至花后第12周葡萄果皮中总类黄酮总体呈下降趋势；到成熟期时，2023年各处理组中S-RDI-3,SV-RDI-1,V-RDI-3与2024年各处理组中SV-RDI-1,V-RDI-3均能显著提高果实总酚含量，其中SV-RDI-1和V-RDI-3果实成熟期总类黄酮含量较高并与对照组差异显著。

  3.1.7不同灌溉处理下葡萄总花色苷的变化

  由图可知，2023年与2024年葡萄总花色苷变化趋势一致，均呈现上升趋势；到成熟期时，2023年处理组中SV-RDI-1,V-RDI-3与2024年处理组中SV-RDI-1,SV-RDI-2和V-RDI-2均显著高于对照组，其余处理与对照差异不显著。综上SV-RDI-1能显著提高葡萄果实总花色苷含量。

  3.1.8 不同灌溉处理下葡萄总单宁的变化

 

  如图所示，2023年和2024年花后第4周至花后第12周葡萄果皮中总单宁含量整体呈下降趋势。2023年各处理组与对照组整体均呈逐渐下降的趋势。到成熟期时，除S-RDI-1，S-RDI-3处理组总单宁含量低于对照组，其余处理均高于对照组，但各处理组与对照组差异不显著；2024年实验组与对照组变化趋势一致，到成熟期时S-RDI-2能显著提高果皮单宁含量。综上。S-RDI-2在两年内均能提高葡萄果皮单宁含量。

  3.1.9 不同灌溉处理下葡萄总黄烷3醇的变化

 

 

  如图所示，从花后4周到12周，2023年与2024年果实黄烷3醇变化趋势均为降低。到成熟期时，2023年处理组中除S-RDI-2总单宁含量显著低于对照外，其余处理均能提高果皮黄烷3醇含量，SV-RDI-1提升最显著；2024年与2023年有所不同，各处理组总单宁含量均低于对照组，其中SV-RDI-1,SV-RDI-3,V-RDI-3与对照组差异显著。

  3.2 不同时期调亏灌溉对葡萄酒的影响

  3.2.1 不同灌溉处理对葡萄酒理化指标的影响

 

 

  如图所示，2023年与2024年所采葡萄酿造的葡萄酒中，2023年S-RDI-2，SV-RDI-1总酚含量显著高于对照组；2024年S-RDI-1，S-RDI-2，S-RDI-3，SV-RDI-1，V-RDI-2总酚含量显著高于对照组。

  3.2.3 不同灌溉处理对葡萄酒总类黄酮的影响

 

  3.2.4不同灌溉处理对葡萄酒总花色苷的影响

 

  如图所示，2023年与2024年葡萄酒中总花色苷含量均以SV-RDI-1处理最高，并与CK差异显著

  3.2.5 不同灌溉处理对葡萄酒总单宁的影响

 

  如图所示，2023年与2024年各处理组均能提高葡萄酒总单宁含量，2024年各处理组与CK差异显著；SV-RDI-1在两年所酿葡萄酒中总单宁最高，均与CK差异显著。

  3.2.6 不同灌溉处理对葡萄酒总黄烷3醇的影响

 

  如图所示，2023年与2024年所酿葡萄酒中，SV-RDI-1处理组中黄烷醇含量最高，与CK差异显著；V-RDI-2在两年中黄烷醇含量均低于对照组，但差异不显著。

  4 结论

  （1）膨大期和转色期分别调亏灌溉对葡萄果实PH有显著提升作用。膨大期和转色期同时进行调亏灌溉对葡萄果实可溶性固形物、还原糖和总酸有显著的提升作用。

  （2）膨大期和转色期同时以80%调亏灌溉对葡萄果实总酚、总类黄酮、总花色苷和总单宁含量有显著提升作用；转色期40%调亏灌溉对葡萄果实总类黄酮合总黄烷3醇有显著提升作用；膨大期60%调亏灌溉对总单宁有显著提升作用。

  （3）不同时期调亏灌溉对葡萄酒酒度、挥发酸、可滴定酸和PH影响较小；膨大期和转色期同时以80%调亏灌溉对葡萄酒总酚、总花色苷、总黄烷3醇和总单宁有显著提升作用；膨大期和转色期同时以40%调亏灌溉可以显著提高葡萄酒总类黄酮含量。

  5 尚需进行的工作

  尚需要对不同时期调亏灌溉对挥发性物质，感官品鉴等方面进行进一步完善并且需要运用数学方法对多指标进行综合分析，得出最佳灌溉方案。