不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的效應(yīng)研究

劉靜霞，張　芮，成自勇，李　敏，陳娜娜，馬奇梅，戴文淵

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

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不同生育期水分虧缺對釀酒葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的效應(yīng)研究

劉靜霞1，張芮1，成自勇1，李敏2，陳娜娜1，馬奇梅1，戴文淵1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

摘要：為了探究控水滴灌下水分虧缺對釀酒葡萄水分利用效率、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，分析品質(zhì)與產(chǎn)量構(gòu)成因素間的典型相關(guān)性，進(jìn)行了不同生育期水分調(diào)控滴灌試驗(yàn)。結(jié)果表明：漿果膨大期輕度水分虧缺減產(chǎn)幅度達(dá)60%左右，WUE降幅達(dá)38%，果實(shí)可溶性固形物的含量降低7.0%，且不利于葡萄后期的自然降酸，對釀酒葡萄負(fù)面影響最大；著色成熟期輕度水分虧缺可使總糖含量提高22.4%，酸含量降低9.3%，并能提高單寧含量。通過典型相關(guān)分析得出：單穗粒數(shù)與可溶性固形物、花色苷含量呈正相關(guān)，單株穗數(shù)與單寧含量呈負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：水分虧缺；釀酒葡萄；產(chǎn)量；品質(zhì)；典型相關(guān)分析

近年來在全國號召共建西部農(nóng)林經(jīng)濟(jì)高產(chǎn)帶的帶動下，釀酒葡萄逐漸發(fā)展成西部雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的特色產(chǎn)業(yè)，單位面積經(jīng)濟(jì)收益是糧食作物的4倍多[1-3]。其中，河西走廊作為西部釀酒葡萄種植的“黃金地帶”，對西部葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了推動作用。然而，通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河西走廊多數(shù)葡萄種植區(qū)多沿用傳統(tǒng)的溝灌技術(shù)，其灌水、施肥方式粗放，水肥利用效率較低，已成為制約這一特色林果良性發(fā)展的“瓶頸”。為此，推廣高效節(jié)灌技術(shù)在一定程度上不僅能緩解該區(qū)林果產(chǎn)業(yè)水供需矛盾，而且有助于推動西部農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)快速接軌。

決定葡萄品質(zhì)優(yōu)劣的因素很多，如壤質(zhì)、氣候、栽培、施肥技術(shù)、管理及灌溉方式等。其中，灌溉方式對葡萄品質(zhì)的影響較大[4-7]，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)人工增產(chǎn)、調(diào)質(zhì)的主要途徑。目前，關(guān)于灌水方式對旱區(qū)釀酒葡萄果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究很多，如劉洪光等[8]通過在沙壤土上進(jìn)行葡萄滴灌調(diào)虧試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水分調(diào)虧下限為田間持水量的40%時(shí)，增產(chǎn)率為4.6%。張芮等[9]研究指出，釀酒葡萄在萌芽期適度缺水有助于增加果粒重，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)；而在果實(shí)膨大期缺水會減小果粒重，降低產(chǎn)量。此外，有研究認(rèn)為在適當(dāng)?shù)臅r(shí)期進(jìn)行水分虧缺，既能有效地抑制釀酒葡萄的營養(yǎng)生長，又能促進(jìn)果實(shí)生長[10-12]、改善品質(zhì)[13-14]，對此，蘇學(xué)德等[15]通過試驗(yàn)已經(jīng)證明，但適宜的水分虧缺下限尚未明確。

目前，眾多學(xué)者對水分調(diào)虧灌溉研究主要集中在對作物宏觀特性的影響[16]，而對作物受水分虧缺后，其品質(zhì)與產(chǎn)量間的響應(yīng)趨勢及內(nèi)在相關(guān)性的分析卻鮮有報(bào)道。為此，本文通過不同生育期不同水分梯度調(diào)控釀酒葡萄的試驗(yàn)，擬初步揭示水分虧缺下釀酒葡萄生長特性與品質(zhì)、產(chǎn)量間的動態(tài)響應(yīng)，并通過典型相關(guān)分析法探究它們在干旱逆境中的相關(guān)趨勢變化，以期得到一定理論依據(jù)，為釀造葡萄控水調(diào)質(zhì)技術(shù)的革新提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2013年4—9月在甘肅省武威市涼州區(qū)清源鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地理坐標(biāo)：37°51′N，102°53′E，海拔1 585 m。多年平均氣溫8℃，晝夜溫差較大。多年平均降水量164.4 mm，多年平均蒸發(fā)量2 000 mm。全年日照時(shí)數(shù)達(dá)3 000 h以上，太陽輻射年總量138 kcal·cm-2，≥10℃的年有效積溫為3 100℃，屬典型的內(nèi)陸荒漠氣候。地下水埋深25～30 m，以地下水作為灌溉水源。試驗(yàn)區(qū)土壤為沙質(zhì)壤土，土壤肥力均勻，0～100 cm土壤平均容重為1.35 g·cm-3，田間持水率為37%。

1.2供試作物

試驗(yàn)供試品種為釀酒葡萄梅鹿輒，13 a生，具有耐旱、高產(chǎn)、高品質(zhì)等特點(diǎn)，是武威市釀酒葡萄主要栽培的品種之一。葡萄植株呈東西走向，行株距為2.8 m×1 m，葡萄架式為單籬架，高1.5 m。灌水溝呈倒梯形，溝底寬60 cm，溝頂寬100 cm，溝深30 cm。在園內(nèi)選擇長勢良好且具有代表性的植株進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)9個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，單個(gè)小區(qū)面積為12 m×2.8 m。試驗(yàn)布置如表1所示，其中CK為對照組，A～D施以中度虧水，E～H施以連續(xù)或交替虧水，并設(shè)重度和中度兩個(gè)虧水梯度。試驗(yàn)區(qū)均布設(shè)滴灌帶，采用一行兩管控制模式。當(dāng)小區(qū)土壤含水量達(dá)到表1中土壤水分下限時(shí)，進(jìn)行灌水。灌水定額為300 m3·hm-2，用水表嚴(yán)格控制水量。為保證萌芽率，自2013年4月23日開始第一次灌水(溝灌，灌水定額900 m3·hm-2)后，后續(xù)采用滴灌進(jìn)行灌溉。在釀酒葡萄整個(gè)生育期內(nèi)，萌芽期均未作水分處理，灌水處理主要集中在新梢生長期、開花-坐果期、漿果膨大期和著色成熟期。

1.4測試項(xiàng)目與方法

1.4.1土壤水分測定采用RYGCM3000S型節(jié)灌數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(自帶5支土壤水分傳感器、5支土壤溫度傳感器)進(jìn)行土壤水分監(jiān)測。同時(shí)采用取土烘干法，全生育期內(nèi)每隔10 d取土1次，萌芽前、各灌水前后及收獲后加測。測深為100 cm，每隔20 cm為1層，最后計(jì)算平均值。

1.4.2耗水量計(jì)算采用水量平衡法計(jì)算，計(jì)算公式為：

(1)

式中，ETⅠ-Ⅱ?yàn)獒劸破咸央A段耗水量(mm)；i為土層序號；n為土層總數(shù)；ri為第i層土壤干容重(g·cm-3)；Hi為第i層土壤厚度(cm)；WiⅠ、WiⅡ分別為第i層土壤在階段始末的質(zhì)量含水量(%)；M、P分別為階段內(nèi)灌水量和降雨量(mm)；K為階段內(nèi)地下水補(bǔ)給量(mm)，試驗(yàn)區(qū)地下水埋深大于10m，故K=0；D為階段內(nèi)排水量(mm)，試驗(yàn)區(qū)為干旱區(qū)，故D=0。

1.4.3葡萄產(chǎn)量測定在釀酒葡萄聚糖著色-采摘期(9月25日)進(jìn)行考種，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)采摘，并用電子稱(精度為0.1 g)分別稱量各小區(qū)所有葡萄重量，并統(tǒng)計(jì)各小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)株的單株穗數(shù)、單穗重、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)。

1.4.4葡萄品質(zhì)的測定

(1) 可溶性固形物(%)：采用ATAGO-PAL-1型手持糖量計(jì)測定。

(2) 總糖(g·L-1)：采用斐林試劑滴定法(GB/T15038-2006法)。

(3) 可滴定酸(g·L-1)：采用酸堿滴定法(GB/T15038-2006法)。

(4) 單寧(g·kg-1)：參照冒秋丹(2012)法，利用單寧標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.1045X+0.0021(R2=0.9995)計(jì)算。式中，Y為單寧含量；X為在760 nm波長處測定提取的吸光值。

(5) 總酚(g·kg-1)：參照崔日寶(2013)法。利用總酚標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.1167X+0.0129(R2=0.9993)計(jì)算。式中，Y為總酚含量；X為在765 nm波長處測定提取的吸光值。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與方法

采用Excel和SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中典型相關(guān)分析通過調(diào)用SPSS中的“Canonical correlation.sps”宏包進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同生育期水分虧缺對葡萄產(chǎn)量與水分利用效率的影響

2.1.1對產(chǎn)量性狀的影響由表2可知，處理A和D單株穗數(shù)較高，較CK分別增加11.6%和19.5%；而處理G和H單株穗數(shù)較低，較CK分別減少30.2%和33.5%，說明在新梢生長期進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃痔澣蹦軌蛱岣哚劸破咸训膾旃?，而新梢生長期-開花坐果期連續(xù)重度水分虧缺降低了掛果率，但影響均未達(dá)顯著水平(P<0.05))。處理G和H單穗重較CK分別降低38.0%和41.8%，且與CK差異顯著(P<0.05)，說明漿果膨大期水分虧缺或著色成熟期重度水分虧缺能大幅度降低釀酒葡萄單穗重，不利于葡萄增產(chǎn)；處理G和H穗粒數(shù)同樣較低，說明新梢生長期-開花坐果期和著色成熟期重度水分虧缺會減少釀酒葡萄穗粒數(shù)，這可能與新梢生長期-開花坐果期嚴(yán)重缺水影響葡萄正常坐果有關(guān)，而著色成熟階段嚴(yán)重缺水會促使葡萄早熟，引起葡萄果粒干癟脫落。不同水分虧缺處理下的百粒重較CK均有所下降，新梢生長期或開花坐果期水分虧缺使釀酒葡萄百粒重降低15%左右；漿果膨大期-著色成熟期連續(xù)或交替水分虧缺降低百粒重達(dá)30%～37%，且降低幅度隨水分虧缺程度的加重而增大，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

2.1.2對產(chǎn)量的影響由表2可知，處理A產(chǎn)量最高，較CK提高了10.3%，但差異不顯著(P<0.05)，說明新梢生長期輕度水分虧缺起到了一定的增產(chǎn)作用，這可能與該階段虧水提高了葡萄掛果率有關(guān)；處理G和H產(chǎn)量較低，且較CK差異顯著(P<0.05)，說明在著色成熟期施以重度水分虧缺會引起減產(chǎn)，減產(chǎn)率在45%左右；而在漿果膨大期繼續(xù)施以輕度水分虧缺，減產(chǎn)幅度將達(dá)到60%左右。

2.1.3對水分利用效率(WUE)的影響由表2可知，處理A的WUE最高，處理A和D的WUE較CK分別提高了24.9%和24.3%，且均與CK差異顯著(P<0.05)，說明新梢生長期或著色成熟期輕度水分虧缺能大幅提高釀酒葡萄的水分利用效率；處理G和H的WUE較低，分別較CK降低了23.2%和38.5%，但與CK差異未達(dá)顯著水平，說明新梢生長期-開花坐果、著色成熟期重度水分虧缺使水分利用率降低；當(dāng)在漿果膨大期繼續(xù)施以輕度水分虧缺將使WUE降幅達(dá)38%，這可能與缺水引起的大幅減產(chǎn)有關(guān)。

注：同列數(shù)據(jù)后不同大小寫字母表示在P<0.01和P<0.05上差異顯著。

Note： Different capital or small letters in the same column indicate the significant difference atP<0.01 orP<0.05, respectively.

2.2不同生育期水分虧缺對葡萄品質(zhì)的影響

由表3可知，處理D和G總糖含量最高，較CK分別增加了22.4%和20.33%，說明著色成熟期水分虧缺有利于提高葡萄總糖含量；處理H總糖含量最低，較CK有所下降，說明在整個(gè)生育期內(nèi)施以連續(xù)水分虧缺不利于葡萄總糖的積累。

處理A和B可滴定酸含量較高，較CK分別增加了10.9%、11.7%，且與CK差異顯著(P<0.05)，這可能與釀酒葡萄前期水分虧缺有關(guān)。處理D、F和G可滴定酸較CK有所下降，分別降低9.3%、8.8%、13.3%，說明著色成熟期水分虧缺能夠降低葡萄果實(shí)酸含量。

2.1 患者基線資料 本組患者共125例，其中男性31例，女性94例，年齡在24～88歲，平均年齡57.90歲，還有BMI(kg/m2)、民族、吸煙史、飲酒史、職業(yè)等患者情況，見表1。

處理G可溶性固形物最高，且與CK差異顯著(P<0.05)，說明著色成熟期重度水分虧缺有利于釀酒葡萄可溶性固形物的提高；處理H可溶性固形物含量最低，較CK降低了7.0%，且與CK差異顯著(P<0.05)，說明漿果膨大期水分虧缺將導(dǎo)致葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量顯著下降。

處理G和H單寧含量較高，較CK分別高出33.0%、35.2%，說明著色成熟期重度水分虧缺對提高葡萄果實(shí)單寧含量最有效。

處理E、F、G和H總酚含量較高，與CK相比，分別提高了27.1%、27.3%、45.2%和45.1%，且較CK差異顯著(P<0.05)，說明在新梢生長期-開花坐果期重度水分虧缺，以及在著色成熟期持續(xù)水分虧缺能大幅度提升果實(shí)總酚含量，且水分虧缺程度越重，總酚含量提升幅度越大。

葡萄中的花色苷是花色素的糖苷，在葡萄酒中主要起呈色作用。處理C總花色苷較CK降低了 25.0%，說明漿果膨大期輕度水分虧缺會大幅度降低葡萄總花色苷；而繼續(xù)在著色成熟期施以重度水分虧缺(處理H)，葡萄總花色苷含量又回升了20%左右，證明著色成熟期是釀酒葡萄積累花色苷的關(guān)鍵階段。

2.3葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)構(gòu)成因素間的典型相關(guān)分析

產(chǎn)量與品質(zhì)密切相關(guān)，為了解釀酒葡萄產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與品質(zhì)的關(guān)系，擬采用典型相關(guān)分析方法來分析這兩組指標(biāo)間的關(guān)系。典型變量是通過判斷標(biāo)準(zhǔn)典型系數(shù)和典型負(fù)載系數(shù)進(jìn)行篩選。本研究將產(chǎn)量(y1)及產(chǎn)量構(gòu)成因素單穗重(y2)、單株穗數(shù)(y3)、單穗粒數(shù)(y4)看成一組變量；將可溶性固形物(z1)、糖(z2)、可滴定酸(z3)、單寧(z4)、總酚(z5)、花色苷(z6)看作第二組變量。

產(chǎn)量與品質(zhì)的典型相關(guān)分析結(jié)果見表4。由表4可知，第1個(gè)和第2個(gè)典型相關(guān)系數(shù)達(dá)到了極顯著水平，因此選擇前2組典型變量進(jìn)行分析。

由于原始數(shù)據(jù)量綱不同，不宜直接比較，故用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)給出典型相關(guān)模型w和r，并計(jì)算原始變量和典型變量之間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表5，其中u和v分別代表典型變量的2組綜合指標(biāo)。

由表5可知，第1組典型變量的構(gòu)成為：

u1=-1.138z1-0.765z2-0.522z3

+3.28z4-3.159z5-0.478z6

(2)

v1=-7.773y1+4.314y2+4.342y3-0.185y4

(3)

第1組典型變量(u1、v1)中，由u1與原始數(shù)據(jù)yi的相關(guān)系數(shù)可知，u1與可溶性固形物(z1)和花色苷(z6)的相關(guān)系數(shù)較大，分別為-0.592和-0.653。因此，可視為u1主要描述了可溶性固形物和花色苷的綜合性狀，即隨著可溶性固形物和花色苷增加，u1呈下降趨勢。同樣，由v1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可知，v1與單穗粒數(shù)(y4)的相關(guān)系數(shù)(-0.602)較大。因此，可視為v1主要描述單穗粒數(shù)的性狀，即隨著單穗粒數(shù)增加，v1呈下降趨勢。這一線性組合說明：可溶性固形物、花色苷含量與單穗粒數(shù)關(guān)系密切，即隨著單穗粒數(shù)增加，可溶性固形物、花色苷含量呈增加的趨勢。

第2組典型變量的構(gòu)成為：

u2=-0.38z1-0.486z2-0.118z3

+3.801z4-2.849z5+0.084z6

(4)

v2=4.809y1-2.749y2-3.798y3-0.004y4

(5)

第2組典型變量(u2、v2)中，由u2與原始數(shù)據(jù)yi的相關(guān)系數(shù)可知，u2與單寧(z4)和總酚(z5)的相關(guān)系數(shù)較大，分別為0.862和-0.757。因此，可視為u2主要描述單寧和總酚的綜合性狀，即隨著單寧和總酚含量增加，u2呈增加趨勢。同樣，由v2與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可知，v2與產(chǎn)量和單株穗數(shù)(y3)的相關(guān)系數(shù)較高，分別為-0.762和-0.871。因此，可視為v2主要描述產(chǎn)量和單株穗數(shù)的綜合性狀，即隨著產(chǎn)量和單株穗數(shù)增加，v2呈下降的趨勢。這一線性組合說明：單寧、總酚含量與產(chǎn)量、單株穗數(shù)關(guān)系密切，即隨著產(chǎn)量和單株穗數(shù)增加，單寧含量增加，而總酚含量減少。

3討論與結(jié)論

新梢生長期-開花坐果期連續(xù)重度水分虧缺使釀酒葡萄掛果率降低了30%左右，而新梢生長期輕度水分虧缺使其增加了10%，同時(shí)WUE提高了25%左右；漿果膨大期輕度水分虧缺導(dǎo)致釀酒葡萄減產(chǎn)28%，WUE略有降低；著色成熟期重度水分虧缺導(dǎo)致減產(chǎn)率達(dá)45%，而WUE卻提高了25%左右；漿果膨大期-著色成熟期連續(xù)重度水分虧缺導(dǎo)致減產(chǎn)幅度高達(dá)60%，WUE降幅達(dá)38%。由此看出，漿果膨大期、著色成熟期是影響釀酒葡萄最終產(chǎn)量和WUE的兩個(gè)重要階段。

漿果膨大期輕度水分虧缺使總花色苷含量降低了25.0%，而著色成熟期施以重度水分虧缺反而有利于積累花色苷，同時(shí)單寧含量、可溶性固形物的含量均顯著增加；漿果膨大期重度水分虧缺降低了果實(shí)可溶性固形物的含量，不利于葡萄后期自然降酸；新梢生長期～開花坐果期重度水分虧缺、著色成熟期持續(xù)水分虧缺使果實(shí)總酚含量提高了30%～45%，且隨著著色成熟期水分虧缺程度的加重，總酚含量逐漸升高。

由典型相關(guān)分析可知：單穗粒數(shù)增多可提升可溶性固形物、花色苷含量。同時(shí)，單株穗數(shù)增加能有效提升單寧含量，利于優(yōu)化果實(shí)風(fēng)味。

綜上所述，果實(shí)膨大期、著色成熟期是釀酒葡萄水分管理的關(guān)鍵時(shí)期，該階段供水不足將直接影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)，因此在日常栽培管理中須足夠重視。而新梢生長期可通過施以適度虧水，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的。本文只討論了滴灌水分單因素調(diào)控對釀酒葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，而對滴灌水肥調(diào)控與產(chǎn)量、品質(zhì)間的響應(yīng)效應(yīng)和機(jī)理，尚需進(jìn)一步研究。

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Effect research of water deficit in different growth stage on wine grape yield and quality

LIU Jing-xia1, ZHANG Rui1, CHENG Zi-yong1, LI Min2, CHEN Na-na1, MA Qi-mei1, DAI Wen-yuan1

(1.CollegeofEngineeringSciences,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China；2.CollegeofFoodScienceandEngineering,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)

Keywords:water deficit; wine grape; yield; quality; typical correlation analysis

Abstract：In order to explore the influence of water dificit to water use efficiency (WUE), yield and quality of wine grape under the trickle irrigation, typical correlation between quality and yield components, carried out the experiment of water control trickle irrigation in different growth stage. The results showed that: The yield would be decreased about 60% by mild water deficit in berry expansion stage, WUE would be reduced 38%, the fruit soluble solids content would be reduced 7.0%, and was no useful to the natural decrease of the acid content of grape in late stage, and the negative effect was maximum to wine grape. The mild water deficit in the coloring and mature stage, the total sugar content would be increased 22.4% and the acid content would be decreased 9.3%. Through the canonical correlation analysis obtained that: It has showed a positive correlation between the grape numbers of single cluster with the soluble solids content and anthocyanin content, while has showed a negative correlation between the grape numbers of single cluster with the tannin content.

文章編號：1000-7601(2016)03-0078-06

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.12

收稿日期：2015-11-27

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51369002)；國家自然科學(xué)基金(51269001)

作者簡介：劉靜霞(1989—)，女，河北石家莊人，碩士，主要從事節(jié)水灌溉研究。 E-mail:liujingxia0324@163.com。 通信作者：成自勇(1956—)，男，甘肅秦安人，教授，博導(dǎo)，主要從事生態(tài)水利、水土保持與荒漠化防治研究。 E-mail:chengzy@gsau.edu.cn。

中圖分類號：S275.6; S663.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A