酸性土壤改良剂对葡萄与葡萄酒品质的影响

陈 静，李 超，屈慧鸽，栾丽英，程仕伟，侯玉平，宋建强，*，李记明*

（1.鲁东大学生命科学学院，山东 烟台 264025；2.烟台张裕集团有限公司，山东省葡萄酒微生物发酵技术重点实验室，山东 烟台 264001）

同一葡萄园中，栽培品种相同，管理措施一致的条件下，土壤是限制葡萄植株生长的重要因素［1］。土壤质地、土层深度、土壤阳离子交换容量、营养物质含量、pH 等土壤本身的内在因素都会影响葡萄的生长，进而影响葡萄与葡萄酒的质量［2-4］。健康的土壤可以维持一定的酸碱平衡。一般在pH 为6～6.5的微酸性环境中，葡萄生长结果较好［5］。pH过高或者过低会引起葡萄营养的失调。土壤pH 过低会导致其中营养元素大量淋失，一些重金属元素如Al的有效性增加，过高的Al 阻碍P、K、Ca、Mg 等元素的吸收和运转，抑制葡萄树体的生长［6-7］，导致葡萄产量和品质的降低［8］，加速葡萄的衰老死亡［9-10］。

酸性土壤的改良方法主要可以分为化学无机改良剂改良、有机物料改良、碱性肥料改良及合理施肥、作物间套作等［11］。石灰是常用的酸化土壤化学无机改良剂，可有效降低葡萄铝锰毒害［12］，但石灰易引起葡萄叶片缺铁性黄化，限制葡萄的生长，影响葡萄的产量［13］，长期施用石灰易引起土壤板结，造成土壤中的有效磷、钾等无法被吸收利用［14］。刘阳等［15］研究发现，钾长石和白云石高温煅烧制得的钾钙镁型土壤改良剂呈强碱性，富含土壤钾钙镁元素，是有效的酸性土壤改良剂，但其在酿酒葡萄栽培中尚未得到应用。

烟台是我国优质葡萄酒的重要产区。近几年的研究表明，长期以来不合理的农业措施如大量或过量施用氮肥导致土壤严重酸化［16-17］，势必降低该产区葡萄酒的整体品质，制约该产区葡萄酒产业的发展［16，18］。因此，本文拟揭示钾钙镁型土壤改良剂施用对酿酒葡萄园土壤理化指标、葡萄生长、葡萄与葡萄酒品质的影响，旨在为其在酿酒葡萄园土壤改良中的应用提供实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试葡萄品种为10 年生蛇龙珠（Cabernet Gernischt），南北行向，株行距为1.5 m×2.0 m，篱架，单干双臂整形。供试土壤改良剂为钾长石和白云石经高温煅烧而获得，其中K2O、CaO、MgO 含量分别为10.1%、35.2%、10.2%，pH 值为11.5。

1.2 试验方法

试验于2016 年在山东省蓬莱市酿酒葡萄基地（37°37′34.5″ N、121°1′47.8″ E）进行，试验地土壤为壤质砂土，0～20 cm 土层粘粒（＜2μm）含量为2.85%，粉砂（2～20 μm）含量为6.37%，砂粒（20 μm～2 mm）含量为68.59%；20～40 cm土层粘粒含量为2.34%；粉砂含量为7.13%；砂粒含量为66.78%。不同土层土壤pH 值分别为5.72 和4.50，有机质含量分别为1.19%和0.65%。选择树体生长中等、架面整齐地块，于葡萄萌芽前，以不施用土壤改良剂为对照（T0），以4500 和9000 kg/hm2的用量（分别用T1 和T2 表示）向不同区域土壤中施入土壤改良剂。采用施肥机将土壤改良剂均匀施入行间，再用旋耕机混匀。各处理的面积约1000 m2，每个处理设3 个田间重复。葡萄生长期采用统一的管理规范。

1.3 指标检测方法

1.3.1 土壤指标

葡萄果实采收后，采用“S”形采样法，于葡萄行间距离植株主干30 cm 处分别取0～20、20～40 cm 土层的土样（5 个点的混合样，1 kg），每个处理3 个重复。土样经风干后过2 mm 筛待测。土壤理化指标参考土壤农业化学分析方法［19］测定。土壤pH 采用pH 计测定（土水比为1∶2.5）；电导率采用电导率仪测定（土水比为1∶5）；交换性K、Ca、Mg 等采用乙酸铵浸提，原子吸收分光光度计测定。

1.3.2 葡萄树体生长指标

于葡萄开花期观察记录葡萄生长指标。新稍的长度：每个处理选取5 株树，每株树随机取2 个主梢，用直尺测量；节间长度：每个处理选取5 株树，每株树随机取2 个主梢，用直尺逐一测量其上各节长度，取平均值；叶绿素含量：选择各处理植株结果枝基部第5～6 节位成熟叶片（代表多数叶色的叶片），用日本柯尼卡美能达公司生产的SPAD-502 型叶绿素计测定；叶片湿重：随机选取20 个新鲜叶片用电子天平测定；叶面积参考文献［20］的方法测定。

1.3.3 葡萄果实指标

于葡萄果实成熟期采收果实。每个处理采收20 kg。果粒质量用电子天平测定；果汁总糖含量（以葡萄糖计）采用菲林试剂法测定；总酸含量（以酒石酸计）用中和滴定法测定；pH 用pH 计测定。每个葡萄样品重复检测3 次。

1.3.4 葡萄酒指标

按照干红葡萄酒发酵工艺分别对不同处理葡萄果实进行葡萄酒的酿造。葡萄酒总酸、挥发酸（以醋酸计）、残糖、酒精度、总酚、丹宁等指标参考文献［21］的分析方法。总花色苷含量参考Lee 等［22］的方法测定。黄酮的测定参考刘迪迪等［23］的方法测定。每个葡萄酒样品重复检测3 次。

1.4 数据处理

采用office 2007 处理数据和绘图，应用SPSS 18.0 统计分析软件对相关指标进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 土壤改良剂对土壤理化指标的影响

由图1 可知，试验酿酒葡萄园中，不同土层土壤pH 值均较低，20～40 cm 土层土壤pH 甚至低于4.50，说明试验地块土壤酸化问题严重。随着土壤改良剂用量的增加，不同土层土壤pH 呈增加的趋势。与T0 相比，T1 和T2 处理可以分别使0～20 cm 土层土壤pH 显著增加28.2%和39.0%，分别使20～40 cm 土层土壤pH 显著增加24.3%和53.2%。

由图2 可知，低用量的土壤改良剂对不同土层土壤电导率的影响不显著，但高用量土壤改良剂显著增加土壤电导率。与T0 相比，T2 处理分别使0～20、20～40 cm 土层土壤电导率增大49.8%和39.5%。

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由表1 可知，与T0 相比，T1 处理对土壤中交换性K的影响不显著，而T2 处理分别使0～20、20～40 cm 土层土壤交换性K 含量增加23.8%和48.0%。随着土壤改良剂用量的增加，土壤中交换性Ca 和Mg 含量呈增加的趋势。T2 处理分别使0～20、20～40 cm 土层土壤交换性Ca 含量显著增加74.2%和79.4%，分别使交换性Mg 含量增加102.7%和78.0%。

表1 土壤改良剂对土壤矿质元素的影响 （mg/kg）

2.2 土壤改良剂对葡萄生长和果实指标的影响

葡萄新稍长度、叶绿素含量、叶片湿重及叶面积等是酿酒葡萄生长状况的重要指标，其直接影响葡萄叶片光合作用。由表2 可知，随着土壤改良剂用量的增加，葡萄叶片叶绿素含量呈增加的趋势，但是统计分析并没有达到显著性水平。土壤改良剂处理对葡萄叶片湿重、枝条节间长度和新稍长度的影响不显著。

由表2 和图3 可知，T1、T2 处理降低果粒质量，提高果汁pH 值，但没有达到显著性水平。与T0 相比，T1、T2 处理分别使葡萄果汁总糖含量显著增加3.4%、2.5%，而使总酸含量显著降低8.9%和8.9%。T1 和T2 处理分别使果实成熟度（糖酸比）显著增加10.7%和9.4%。

表2 土壤改良剂对蛇龙珠葡萄生长的影响

2.3 土壤改良剂对葡萄酒指标的影响

由表3 可知，不同土壤改良剂处理下葡萄酒酒精度范围为12.66%～12.75%，残糖含量低于4.0 g/L，挥发酸含量低于1.2 g/L，满足葡萄酒国家标准。与T0 相比，T1 和T2 处理降低了葡萄酒中总酸含量，但是没有显著差异。土壤改良剂处理显著提高了葡萄酒pH。

表3 土壤改良剂对葡萄酒基本理化指标的影响

由图4 可知，随着土壤改良剂用量的增加，葡萄酒中总酚、单宁含量呈增加的趋势。与T0 相比，T1 处理使葡萄酒中总酚含量增加3.2%，但没有达到显著性水平，T2 处理使总酚含量显著增加16.8%。T1 和T2 处理葡萄酒中单宁含量比T0 处理显著高3.2%和10.4%。T1 处理对葡萄酒中黄酮含量没有显著影响，但是T2 处理下葡萄酒中黄酮含量显著提高7.1%。土壤改良剂施用对葡萄酒中花色苷的含量没有显著影响。

3 讨论

土壤酸化是一个连续变化的自然过程，其成土母岩在风化过程中产生的K+、Ca2+、Mg2+等逐渐淋失，引起土壤盐基饱和度降低，导致土壤的酸化［10］。长期以来不合理的农业措施如大量施用氮肥加剧了这一变化［17］。土壤酸化影响土壤的理化性质、植物的生长，导致果树的生理性病害，造成水果综合品质的降低［10，24］。虽然石灰在酸化土壤改良中的作用明显，但大量或长期施用石灰会引起土壤Ca、K、Mg 等元素的平衡失调［14，25］。在成龄葡萄园中控制土壤酸化问题较困难，沟施易破坏葡萄根系，散施石灰对土壤的改良效果较慢［26］。因此本试验采用富含K、Ca、Mg 3 种元素的酸性土壤改良剂，且施用时采用旋耕机处理使其与土壤混匀。结果表明，土壤改良剂显著提高不同土层土壤pH、土壤电导率，增加交换性K、Ca 和Mg的含量，说明其可以显著改良葡萄园酸性土壤。

葡萄酒中酚类物质是决定葡萄酒外观、口感等的重要物质。Yokotsuka 等［36］认为，石灰、牡蛎壳粉增加土壤pH，提高土壤中元素的有效性，可能通过影响根系构型及其对养分的吸收，从而间接促进花色苷类物质的合成，但本研究中土壤改良剂对葡萄酒中花色苷含量无显著影响。土壤改良剂中高含量的K 元素可能促进果实中酚类物质的合成，从而提高葡萄酒中酚类物质含量［32］。本研究中，土壤改良剂显著增加总酚、丹宁和黄酮含量。

4 结论

试验所在酿酒葡萄园土壤pH 较低，土壤酸化问题严重。钾长石和白云石经高温煅烧制得的钾钙镁型酸性土壤改良剂可有效提高不同土层土壤pH、电导率及交换性K、Ca 和Mg的含量，9000 kg/hm2酸性土壤改良剂处理对土壤的改良效果更显著。不同量的酸性土壤改良剂处理对葡萄生长指标无显著影响，但均显著提高酿酒葡萄总糖含量、降低总酸含量。过量施用酸性土壤改良剂可能导致葡萄酒pH过低，降低葡萄酒的色度。本试验中，9000 kg/hm2酸性土壤改良剂处理均显著提高葡萄果实成熟度和葡萄酒中总酚、单宁、黄酮的含量，有利于提高葡萄酒的品质。