砧木对极端干旱区马瑟兰葡萄光合及酿酒特性的影响

白世践，户金鸽，蔡军社，赵荣华，陈 光

(新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

新疆具有独特的生态环境，葡萄酒全产业链绿色健康[1-2]，吐哈盆地葡萄产区属于典型的大陆性暖温带荒漠气候，降雨稀少，极端干旱。目前吐哈盆地产区酿酒葡萄种植面积约800 hm2，种植品种以赤霞珠为主，葡萄酒类型和品质存在严重的同质化现象。受极端高温天气的影响，吐哈盆地产区的酿酒葡萄存在成熟过快、糖高酸低及酚类和香气物质积累不足等缺点，导致葡萄酒酒精度过高、口感乏味、颜色不稳定、香气欠缺等问题[3]。优质酿酒葡萄原料的生产成为限制该产区葡萄酒品质提升的主要因素。近年来该产区引入优良酿酒葡萄品种马瑟兰，但据近2年的引种观察结果来看，马瑟兰自根苗适应性不佳，受产区极端干旱、低温、盐碱等逆境胁迫，存在幼树期生长势偏弱、成活率低、萌芽率低、丰产性较差等问题。合理利用抗性砧木进行嫁接栽培，可以有效提高接穗品种对逆境胁迫的抵抗力，间接提高酿酒葡萄的品质[4-6]，嫁接栽培对新疆葡萄酒产业的健康、可持续发展具有重要意义。目前已相继开展了关于砧木对接穗葡萄品种物候期、抗逆性、果实品质、光合及栽培特性影响等方面的研究，且已证实砧木对接穗品种抗逆性和栽培特性均有显著影响[7-14]。如砧木SA15能够缓解盐碱胁迫对美乐葡萄植株生长的抑制作用，提高盐碱胁迫下葡萄果实的品质[13]；砧木5BB能显著提高马瑟兰葡萄果实总糖、果皮多酚、单宁、总类黄酮、花色苷含量和叶片净光合速率(Pn)，进而提高葡萄果实品质[14]。但也有研究指出，砧木对接穗栽培特性及品质的影响受品种特性、地域气候条件等多因素的共同影响[15]，而关于新疆极端干旱区砧木对酿酒葡萄马瑟兰光合及酿酒特性影响的系统研究尚鲜见报道。为此，本研究分析了4个砧木(5BB、SO4、3309M、101-14MG)对极端干旱区酿酒葡萄马瑟兰光合特性及果实品质、酒质的影响，旨在为酿酒葡萄品种马瑟兰在极端干旱区的嫁接栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在新疆鄯善县新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所(42°91′N，90°30′E)进行。试验地海拔419 m，年降雨量25.3 mm，年蒸发量2 751 mm；全年日照时数为3 122.8 h，10 ℃以上有效积温4 525 ℃以上，无霜期192 d，干燥度(K)高达74.36，属于典型的大陆性暖温带荒漠气候，是我国极端干旱地区之一。土壤质地为砾石砂壤土，0～40 cm土层含有机质11.58 g/kg、全氮0.62 g/kg、速效磷52.45 mg/kg、速效钾158.26 mg/kg，pH值8.12。

1.2 试验材料

供试品种为酿酒葡萄马瑟兰(V.viniferaL.cv.‘Marselen’，M)，嫁接砧木为5BB、SO4、101-14MG、3309M，接穗与砧木组合成4个砧穗组合：M/5BB、M/SO4、M/101-14MG、M/3309M，以马瑟兰自根苗为对照。砧穗组合于2018年5月进行绿枝高接，自根苗于2017年定植,东西行向、株行距1.0 m×2.5 m，栽培架式为‘厂’字形(M-VSP)。本试验采用完全随机区组设计，单行50 m(约25株)为1个小区，每处理3个小区，每株保留新梢、果穗数量基本一致，夏季肥、水、修剪、病虫害防治等管理措施一致。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 光合指标的测定 于葡萄转色期(7月15日)晴天上午 09：00-11：00 进行测定。测定对象为结果母枝基部以上第5、6片完整、大小一致的功能叶。采用 LI-6400型光合仪(LI-COR公司，美国)测定叶片的蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)，设定光强为1 800 μmol/(m2·s)，水分利用效率(WUE)采用公式WUE=Pn/Tr计算。每处理重复测定 3 次，结果取平均值。

1.3.2 果实品质的测定 葡萄采收后(9月5日)立即进行果实品质测定。参照OIV标准统计果穗紧密度[16]；单穗质量、单粒质量采用称量法直接测定；统计果皮颜色值、种皮颜色值[17]；取100粒果实，称质量后，分离果皮和种子，称量果皮、种子质量并计算果皮相对质量和种子相对质量：果皮相对质量=(果皮质量/果实质量)×100%，种子相对质量=(种子质量/果实质量)×100%；葡萄汁的 pH 值采用 pH 测定仪(Temp meter，美国 BECKMAN公司)进行测定；可溶性固形物含量(以质量分数表示)采用手持测糖仪测定；还原糖质量浓度采用斐林试剂法[18]测定；总酸质量浓度采用酸碱指示剂滴定法测定，结果以酒石酸表示[19]；葡萄果皮中的总花色苷采用 pH 示差法测定，总花色苷含量用花青素-3-葡萄糖苷(CGE，mg/L)表示[20]；总酚含量采用福林-肖卡法[21]测定；单宁含量采用福林-丹尼斯法[22]测定。

1.3.3 葡萄酒品质的测定 采收后的马瑟兰鲜葡萄立即进行单品种葡萄酒小容器(10 L)酿造试验[23]，在酿造完成后，参照王华[22]的方法测定葡萄酒酒精度、pH值、色度、色调及还原糖、总酸、总酚、单宁、总花色苷质量浓度等指标。参照“GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法”[19]测定挥发酸、总SO2、游离SO2质量浓度，其中挥发酸采用先蒸馏后滴定的方法测定，总SO2、游离SO2采用直接碘量法测定。

1.4 数据处理

各指标均重复测定 3 次，结果以“平均值±标准差”表示。采用Microsoft Office 2007和DPS 7.05软件进行数据统计与分析，采用Duncan法进行单因素方差分析，显著性水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 砧木对马瑟兰葡萄光合参数及WUE的影响

不同砧木对马瑟兰葡萄光合参数及WUE的影响结果见表1。

表1 不同砧木对马瑟兰葡萄光合参数及WUE的影响

由表1可知，砧木嫁接的马瑟兰葡萄叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著高于自根苗(P<0.05)。M/5BB净光合速率最高，为17.20 μmol/(m2·s)，显著高于M/101-14MG；M/3390M、M/SO4净光合速率次之，与M/101-14MG差异不显著；与自根苗相比，M/3309M、M/SO4、M/5BB、M/101-14MG的净光合速率分别提高了84.18%，74.36%，119.39%和42.09%。蒸腾速率以M/3390M和M/5BB最高，显著高于其他砧穗组合，其次是M/101-14MG，显著高于M/SO4；与自根苗相比，M/3309M、M/5BB、M/101-14MG的蒸腾速率分别提高了69.30%，65.67%和53.31%。气孔导度以M/3390M最大，显著大于M/101-14MG；其次是M/5BB和M/SO4，与M/101-14MG差异不显著。胞间CO2浓度以自根苗和M/3390M最高，显著高于其他处理；以M/5BB最低，显著低于其他处理。M/SO4水分利用效率最高，显著高于自根苗，其他砧穗组合与自根苗差异均不显著。

2.2 砧木对马瑟兰葡萄果实品质的影响

2.2.1 对单穗质量、单粒质量及果穗紧密度的影响 由表2可知，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB葡萄单穗质量均显著大于自根苗，其中以M/101-14MG最大，为150.89 g，显著大于M/SO4和M/5BB；其次是M/3309M，介于M101-14MG和M/5BB之间，与二者差异均不显著；M/SO4单穗质量介于M/5BB和自根苗之间，且与二者差异均不显著。砧木嫁接的马瑟兰葡萄单粒质量均显著大于自根苗，且4个砧穗组合之间差异不显著，单粒质量均在1.0 g以上。与自根苗相比，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB的单穗质量增幅分别为64.01%，93.67%和46.12%，单粒质量增幅分别为54.80%，54.80%和43.84%。4个砧木嫁接的马瑟兰葡萄果穗紧密度均显著小于自根苗，其中以M/5BB和M/3390M最小，显著小于其他处理，二者表现为偏疏，而M/SO4和M/101-14MG则表现为适中，自根苗表现为偏紧。

表2 不同砧木对马瑟兰葡萄单穗质量、单粒质量及果穗紧密度的影响

2.2.2 对果皮、种皮颜色及相对质量的影响 由表 3 可知，M/3390M 和 M/101-14MG的葡萄果皮颜色值显著大于其他处理，M/5BB显著大于M/SO4和自根苗，而M/SO4和自根苗之间无显著差异，表明M/3390M和M/101-14MG的果皮颜色更深。种皮颜色值以M/5BB最大，显著大于M/SO4、M/3309M和自根苗，而与M/101-14MG差异不显著，说明M/5BB、M/101-14MG的葡萄种子成熟度更好，种子颜色更接近于暗褐色。果皮相对质量以M/3390M、M/SO4最大，显著大于其他处理；其次是M/5BB，显著大于M/101-14MG，但与自根苗差异不显著。种子相对质量以自根苗最大，显著大于所有砧穗组合，这可能与其单粒质量较小有关；其次是M/SO4，显著大于M/101-14MG；M/3390M和M/5BB介于M/SO4和M/101-14MG之间，且与二者差异均不显著。

表3 不同砧木对马瑟兰葡萄果皮、种皮颜色值及相对质量的影响

2.2.3 对糖、酸含量和pH的影响 由表 4 可知，M/3309M、M/101-14MG和M/5BB葡萄的可溶性固形物含量均在26.00%以上，显著大于M/SO4和自根苗，而M/SO4的可溶性固形物含量显著小于自根苗。还原糖质量浓度以M/5BB、M/101-14MG 和M/3390M较高，显著高于M/SO4和自根苗，其中以M/5BB最高，显著高于M/3309M，M/101-14MG介于M/5BB 和M/3390M之间，与二者差异均不显著；M/SO4和自根苗均在200 g/L以下；与自根苗相比，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M的还原糖质量浓度增幅分别为14.48%，16.51%和11.94%。总酸质量浓度以M/3390M和M/SO4最高，显著高于其他处理；其次是M/101-14MG和M/5BB，显著高于自根苗；4个砧穗组合葡萄的总酸质量浓度均在7.00 g/L以上；与自根苗相比，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M、M/SO4的总酸质量浓度增幅分别为26.64%，25.04%，39.96%和37.66%。pH以M/3309M 和M/SO4较低，显著低于其他处理；以自根苗最高，为 3.86，显著高于其他处理。

表4 不同砧木对马瑟兰葡萄果实糖、酸含量和pH的影响

2.2.4 对果皮酚类物质含量的影响 由表 5 可知，砧木嫁接马瑟兰葡萄果皮中的总酚、总花色苷含量均较自根苗显著提高。总酚含量以M/SO4最高，显著高于其他处理；其次是M/3390M，显著高于M/5BB；而M/101-14MG介于M/3309M和M/5BB之间，与二者差异均不显著；与自根苗相比，4个砧穗组合总酚含量增幅为39.82%～60.74%。总花色苷含量以M/101-14MG和M/5BB最高，显著高于其他处理；其次是M/3390M，显著高于M/SO4；与自根苗相比，4个砧穗组合总花色苷含量增幅为76.19%～135.71%。单宁含量以M/SO4最高，显著高于其他处理；其次是M/101-14MG和M/5BB，显著高于M/3390M和自根苗；M/3390M与自根苗相比显著降低；与自根苗相比，M/SO4、M/101-14MG、M/5BB果皮中的单宁含量增幅分别为43.70%，32.93%和30.29%。

表5 不同砧木对马瑟兰葡萄果皮酚类物质含量的影响

2.3 砧木对马瑟兰葡萄酒品质的影响

2.3.1 对酒精度、糖、酸及pH的影响 由表 6 可知，马瑟兰砧穗组合和自根苗葡萄酒总SO2和游离SO2质量浓度均符合“GB/T 15037-2006葡萄酒”[24]中总SO2≤250 mg/L、游离SO2≤50 mg/L的标准；酒精度以M/101-14MG和M/5BB较高，均在13.00 %以上，显著高于其他处理，其他处理均在13.00 %以下；挥发酸质量浓度以自根苗较高，显著高于所有砧穗组合，但所有处理的挥发酸均符合“GB/T 15037-2006葡萄酒”[24]中挥发酸≤1.2 g/L的标准；所有处理还原糖质量浓度均在4.00 g/L以下，其中以自根苗最高，显著高于所有砧穗组合，其次是M/3309M和M/101-14MG，显著高于M/5BB和M/SO4；总酸质量浓度以M/SO4、M/3309M和M/101-14MG较高，显著高于其他处理，三者均在 7.00 g/L以上，自根苗和M/5BB总酸质量浓度较低，分别为6.16和6.40 g/L；pH以M/SO4和M/101-14MG较低，显著低于其他处理，均在4.00以下，其他处理均超过4.00。

表6 不同砧木对马瑟兰葡萄酒理化指标的影响

2.3.2 对酚类物质及色度的影响 由表7可知，砧木嫁接马瑟兰葡萄酒的总酚质量浓度以M/SO4最高，显著高于M/3309M、M/5BB和自根苗；其次是M/101-14MG和M/3390M，显著高于M/5BB和自根苗；M/5BB和自根苗的总酚质量浓度均较低，在600.00 mg/L以下。总花色苷质量浓度以M/101-14MG最高，为105.61 mg/L，显著高于其他处理；其次是M/3309M、M/5BB和M/SO4，均显著高于自根苗。单宁质量浓度以M/SO4最高，显著高于其他处理；其次是M/101-14MG，显著高于M/5BB、M/3309M和自根苗；M/3390M最低，显著低于M/5BB和自根苗。色度以M/3309M、M/SO4 和M/101-14MG较大，显著大于自根苗，而M/5BB与自根苗差异不显著。色调以M/101-14MG和自根苗较低，显著低于M/5BB，而M/3309M和M/SO4与M/5BB差异均不显著。

表7 不同砧木对马瑟兰葡萄酒酚类物质及色度的影响

3 讨 论

吐哈盆地产区酿酒葡萄赤霞珠受到极端高温、干旱天气影响，葡萄原料存在高糖低酸、香气和酚类物质不足等问题，所酿葡萄酒酒精度过高、口感乏味、颜色稳定性及陈年能力差[3]。砧木对接穗的影响除受砧、穗品种基因型相互作用外，还受砧木对当地逆境的适应性等因素影响[15]。不同砧木品种通过产生不同的植物激素、特殊代谢产物等来影响接穗品种的生长势、叶片质量及光合作用[25-27]。张付春等[26]研究认为，砧木5BB能够显著提高赤霞珠 9 的叶片质量及光合速率；李新文等[28]研究发现，以5BB、SO4为砧木的赤霞珠净光合速率均较自根苗有所增加；高展等[14]研究认为，在玛纳斯河流域，砧木5BB和SO4均能显著提高马瑟兰葡萄叶片的光合指标。本研究中，砧木嫁接的马瑟兰葡萄叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率较对照均有不同程度提高，其中净光合速率以M/5BB最高，整体光合指标最优，这可能与5BB对当地极端高温干旱气候和高盐碱性土壤适应性较好，且和马瑟兰亲和性较好有关，能显著改善马瑟兰葡萄叶片质量；而101-14MG对马瑟兰葡萄光合指标提高幅度较小，这可能与101-14MG对马瑟兰叶片质量影响较小有关。而李敏敏等[29]研究认为，在河北昌黎产区砧木101-MG、SO4对马瑟兰叶片净光合速率无显著影响，而砧木5BB在一定程度上降低了净光合速率，这与上述其他人的研究结果不一致，原因可能与马瑟兰葡萄对不同地区气候条件的适应性不同有关。

砧木除了可以提高接穗品种对逆境胁迫的抗性外，其对葡萄的生长势、物候期、果实品质及产量均有显著影响[30-31]。已有研究证实，砧木对葡萄的果穗质量、果粒质量、色泽及产量均有一定影响[14,28-29,32-33]。张付春等[32]研究认为，砧木SO4、101-14MG、5BB能显著增大赤霞珠葡萄的果穗质量、果粒质量，且SO4可以显著增加果穗松散度，改善果实着色；李超等[33]研究表明，砧木5BB、3309C、SO4、101-14MG能显著增大赤霞珠葡萄果粒质量，而SO4嫁接的赤霞珠葡萄成熟有所延迟；高展等[14]研究发现，在新疆玛纳斯河流域，砧木SO4、5BB能显著增大马瑟兰葡萄的果穗质量和果皮厚度，且SO4增加了种子数量，而对皮果比无显著影响。本研究表明，与对照自根苗相比，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB葡萄果实果穗质量、果粒质量均显著增大，且果穗紧密度显著改善，果穗适中或偏疏，果穗内部的透光条件得到改善，单穗果粒间着色、品质一致性更好，这一研究结果与高展等[14]、张付春等[32]、李超等[33]的研究结果一致。李敏敏等[29]研究表明，在河北昌黎产区，砧木5BB嫁接对马瑟兰葡萄果粒质量无明显影响，但使果穗质量显著减小，而110R、5C可以显著增大果穗质量；王婷等[34]在山东烟台的相关研究表明，砧木3309M、10-14MG对马瑟兰葡萄果穗质量、果粒质量等外观品质无显著影响。这些研究结果不一致的原因，可能是葡萄品种受产区地域气候条件的影响不同所致。本研究表明，M/101-14MG、M/5BB葡萄的果皮、种皮颜色值较大，果皮更接近深红(紫黑)色，种皮颜色更接近暗褐色，具有更高的成熟度，而M/SO4葡萄的果皮、种皮颜色值较低，成熟度较差，且SO4和3309M显著增大了果皮相对质量，说明其果皮较厚，这一研究结果与李超等[33]以及高展等[14]的研究结果一致。

糖、酸和酚类物质是影响葡萄及葡萄酒品质的主要指标，葡萄酒的涩味、收敛感和色泽来自于葡萄及葡萄酒中的单宁、花青苷等酚类物质[35]。国内外的研究结果已经证明，砧木对酿酒葡萄糖、酸、pH、酚类物质含量均有一定的影响[32-34,36-38]。本研究结果表明，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M葡萄的可溶性固形物含量、还原糖质量浓度均较自根苗显著提高，而M/SO4可溶性固形物含量较自根苗显著降低，这一研究结果与前人报道的5BB能显著提高贵人香[38]、赤霞珠[11]、马瑟兰[14]葡萄含糖量，101-14MG能显著提高马瑟兰葡萄总糖含量[29]，而SO4能降低赤霞珠[33]含糖量，对马瑟兰糖含量影响不明显[29]的研究结果基本一致。本试验中，砧木101-14MG、5BB、3309M、SO4均显著提高了马瑟兰葡萄总酸质量浓度，降低了pH值，与前人研究认为101-14MG、5BB、SO4对马瑟兰总酸含量影响不显著[29]、5BB、101-14MG可以降低赤霞珠总酸含量[11,33]的结果不一致，其原因可能与马瑟兰自根苗对吐哈盆地产区高盐碱、极端干旱、低温等气候条件适应性较差，生长势弱，果实发育受影响而早熟有关。其中M/SO4、M/3309M总酸质量浓度增幅较大，M/101-14MG、M/5BB增幅较小，这与SO4有延迟果实成熟作用，而101-14MG、5BB有促进果实成熟的观点[32-33]相一致。

酚类物质主要包括花色苷、单宁、黄酮类化合物和酚酸[39]。本研究表明，砧木嫁接均显著提高了马瑟兰葡萄果皮中的总酚、总花色苷含量，其中以101-14MG、5BB对果皮总花色苷含量的提高作用最为明显，SO4、101-14MG、5BB还有效地提高了果皮中的单宁含量。这与前人研究认为101-14MG、5BB能显著提高赤霞珠[11]、马瑟兰[14,29]果皮总酚、花色苷、单宁含量的结果一致。郝燕等[38]研究认为，SO4、5BB对河西走廊产区贵人香葡萄果皮单宁含量无显著影响。高展等[14]研究认为，SO4降低了玛纳斯流域马瑟兰葡萄果皮总酚、单宁含量。上述研究结果不一致的原因，可能是接穗品种、地域、气候、栽培条件、果实成熟度不同所致[40]。在相同的酿造工艺下，葡萄酒中酚类物质的含量主要与葡萄皮有关。本研究表明，M/SO4、M/101-14MG葡萄酒中的总酚、单宁质量浓度较高，且M/101-14MG葡萄的花色苷含量最高，所酿葡萄酒中的花色苷质量浓度亦最高，色调值最小，这与王婷等[34]在烟台产区关于101-14MG可以显著增大马瑟兰葡萄酒花色苷含量、降低色调值的研究结果相一致。

4 结 论

在新疆吐哈盆地极端干旱区，马瑟兰自根苗适应性一般，不同砧木嫁接的马瑟兰葡萄光合特性及酿酒特性存在明显差异。3309M、5BB、101-14MG嫁接的马瑟兰葡萄叶片表现出较优的光合特性。砧木嫁接均有效提高了马瑟兰葡萄果皮中的总酚、总花色苷含量；3390M、101-14MG、5BB显著提高了马瑟兰葡萄单穗质量、单粒质量和可溶性固形物含量、还原糖和总酸质量浓度，改善了果穗紧密度，且101-14MG、5BB还有效提高了马瑟兰葡萄果皮颜色、种皮颜色值和果皮中的单宁含量。M/101-14MG酿造的葡萄酒酒精度及总酸、总酚、总花色苷和单宁质量浓度均较高，pH较低，色调值最小，酒品质最优。