楊 洋 ， 張亞紅 ，， 李光宗 ， 楊新宇 ， 張小虎

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2.寧夏大學(xué)葡萄酒學(xué)院，寧夏銀川 750021）

釀酒葡萄品種因其適應(yīng)能力強，是世界上栽培規(guī)模較高的果樹。經(jīng)過長期發(fā)展，我國已逐步形成新疆、京津冀、山東、賀蘭山東麓等優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)，各產(chǎn)區(qū)氣候、土壤條件差異明顯，產(chǎn)品各具特色。葡萄品質(zhì)主要由品種決定，但其生物合成還受到氣候因素、土壤條件、植物激素等調(diào)控[1]。溫度是影響葡萄品質(zhì)的重要環(huán)境因子，研究發(fā)現(xiàn)，溫度對釀酒葡萄含糖量的升高及含酸量的降低均有促進作用[2]。在夏季高溫地區(qū)，葡萄果實的糖度高，但酸發(fā)育不好，香氣和著色都受到不利影響[3]。葡萄中花色苷的含量在20℃時會顯著提高，而30℃時花色苷的積累幾乎停止[4]，但花青素在高溫下的最終濃度主要取決于其合成和降解之間的平衡。晝夜溫差對葡萄可溶性固形物、固酸比的形成具有抑制作用，對總酸的形成有促進作用[5]。在釀酒葡萄成熟期，晝夜溫差增大有利于葡萄果實花色苷的積累，含糖量和品質(zhì)指標(biāo)均會提高[6]。近年來，國內(nèi)外科研工作者開展了很多晝夜溫度變化對葡萄品質(zhì)影響試驗，多數(shù)研究是在氣候室內(nèi)進行[7-8]，少數(shù)是對葡萄果實局部進行溫度調(diào)控研究[9]，田間試驗較少。目前，田間溫度調(diào)控措施主要有搭建溫室或開頂室[10]、土壤電加熱[11]、紅外線反射和輻射[12-13]等。溫室或開頂室設(shè)計簡單，無須耗電，但會影響風(fēng)速、濕度、CO2濃度等；土壤加熱可精確控制土溫，但會影響土壤濕度和氣體擴散，而且地上部分增溫不明顯；紅外線反射運行成本低，但反射簾布會影響雨水及風(fēng)速；紅外線輻射能較準(zhǔn)確輸入熱量及模擬氣溫變化，但耗電較多，加熱面積有限。

本試驗在大田環(huán)境條件下，利用砂石白天吸熱快、比熱大、夜晚降溫快的自然屬性，以及覆蓋砂石成本低易操作等特點，通過葡萄植株行間覆蓋砂石，以行間清耕為對照，研究行間覆蓋砂石對赤霞珠果實品質(zhì)和香氣物質(zhì)的影響，為利用調(diào)控微環(huán)境生產(chǎn)高品質(zhì)葡萄漿果、釀造風(fēng)格獨特的葡萄酒提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2019 年7 月至2019 年9 月在寧夏銀川市寧夏大學(xué)葡萄酒學(xué)院葡萄種植園進行。銀川地處寧夏平原中部，年平均氣溫8.5 ℃左右，年平均日照時數(shù)2 800～3 000 h，平均年降水量200 mm 左右，干燥少雨，光照充足，晝夜溫差大，屬于中帶干旱氣候區(qū)。葡萄種植園土壤含礫石、沙粒，以淡灰鈣土為主。

以7 年生歐亞種葡萄赤霞珠（Cabernet Sauvignon）為試驗材料。栽培方式為南北行向，植株“廠”字形整形修剪，株行距0.5 m×3.0 m，常規(guī)管理。

1.2 試驗設(shè)計

于果實轉(zhuǎn)色前15 d 開始在葡萄植株行間覆蓋砂石（Cover gravel，CG），以行間清耕為對照（Contrast check，CK），計 2 個處理；每個處理選擇相鄰 3 行葡萄藤，每行25 株，每小區(qū)面積約125 m2；在葡萄藤下地表均勻覆蓋直徑3 cm 左右形狀不規(guī)則的青灰色破碎河卵砂，覆蓋厚度5 cm 左右，統(tǒng)一田間管理。在每個處理小區(qū)內(nèi)均勻設(shè)置3 組溫濕度記錄儀，布置在葉幕層垂直高度0.4 m（果實附近）處，并在每個小區(qū)葡萄根東側(cè)20 cm 處，把土壤溫度記錄儀探頭分別埋入地面下10 cm 和30 cm 處，測定土層溫度。在處理期間選擇典型晴天，用手持光照儀測定CG 和CK 反射光的日變化，試驗共處理40 d。

1.3 果實品質(zhì)指標(biāo)測定

于赤霞珠漿果轉(zhuǎn)色后第5 d 開始采樣，間隔10 d，共采6 次。隨機摘取葡萄果穗適量，兼顧陰、陽面，葉幕層內(nèi)外果穗，并且采樣過程中不得撕破或蹭破果粒果皮，采完立即放入冰盒帶回實驗室，用剪刀剪下所有健康果粒后混勻，隨機分裝成2 份。鮮樣用于測定果實可滴定酸；另一份樣品用液氮快速冷凍后放入-80 ℃冰箱備用。

采用手持糖量計測定可溶性固形物；酸堿滴定法測定可滴定酸含量；可溶性糖測定采用蒽酮硫酸比色法[14]；葡萄果實總酚的測定采用福林酚法[15]，單寧的測定采用用福－丹尼斯法[16]；花色苷用pH 示差法測定[17]。

揮發(fā)性香氣成分的測定采用頂空固相微萃取方法提取，運用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）分析，參照楊曉帆[18]的方法并稍加修改；前處理：稱取適量液氮打磨樣品置于頂空瓶中，加3 g 氯化鈉，密封，于80 ℃下水浴平衡30 min，用固相微萃取針萃取30 min，待萃取結(jié)束后，萃取針在進樣口解吸5 min。30 m x0.25 mm x0.25 μm 色譜柱；掃描方式：Full Scan；升溫程序：起始溫度：45 ℃，保持 3 min，以 5 ℃/min的速率升至 200 ℃，保持 6 min，再以 30 ℃/min 的速率升至250 ℃，保持4 min。采集到的質(zhì)譜圖利用NIST 譜庫進行檢索，鑒定樣品中的揮發(fā)性成分，并利用峰面積歸一化法分析各成分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)的整理、匯總和初步分析制表在WPS2019中完成，進一步釆用Origin2018 版進行t 檢驗、方差分析及繪圖。

2 結(jié)果分析

2.1 覆蓋砂石環(huán)境特征綜合效應(yīng)分析

如表 1，統(tǒng)計試驗期間（35 d）CG 與 CK 處理的溫度、濕度物理量平均值，及典型晴天反射光日變化，利用成對平均數(shù)比較[19]，進行t 檢驗，在P=0.05水平下驗證其顯著性，若P 值小于0.05，則顯著，反之則不顯著。如表1 可知，CG 顯著提高了白天葉幕層溫度，顯著降低了土層溫度；兩處理間夜間葉幕層溫度和相對濕度表現(xiàn)不顯著；選擇典型晴天測定CG與CK 的地面反射光，沒有表現(xiàn)出顯著差異，這可能與選擇的砂石顏色是青灰色有關(guān)，并沒有大幅度引起地面反射光的變化。

表1 覆蓋砂石環(huán)境特征綜合效應(yīng)統(tǒng)計檢驗

2.2 不同處理果實糖酸積累比較

由表2 可知，果實轉(zhuǎn)色后，CG 和CK 可溶性糖含量均呈現(xiàn)上升趨勢，初期上升幅度大，且二者含量CG 始終顯著高于CK；可滴定酸含量在初期迅速下降，之后呈緩慢下降趨勢，于果實成熟期下降到最小值，且可滴定酸含量CG 始終顯著高于CK。成熟期，可溶性糖和可滴定酸含量CG 較CK 分別提高了12.2%和18.1%。果實中糖酸比即成熟系數(shù)是漿果成熟度的一項生理指標(biāo)，兩個處理成熟系數(shù)的大小在果實轉(zhuǎn)色后交替變化，最終CK 成熟系數(shù)高于CG。

2.3 不同處理果實酚類物質(zhì)比較

2.3.1 單寧和總酚 圖1 為果實轉(zhuǎn)色后兩個處理果實單寧和總酚含量的變化。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)色至成熟期兩個處理單寧和總酚含量呈下降趨勢；果實轉(zhuǎn)色后，CG 的單寧含量始終大于CK，果實成熟時，CG 較CK 的單寧含量提高了22.3%；果實總酚含量則表現(xiàn)為CG 大于CK，但差值是由大逐漸減小再增大的波動狀態(tài)。果實成熟時，總酚含量CG 較CK 提高了7.4%。

2.3.2 花色苷和類黃酮 花色苷在葡萄果實中是逐漸積累的。由圖2 可以看出，從轉(zhuǎn)色后至成熟時，兩種處理果實花色苷含量均呈上升趨勢，且CG 始終大于CK。在25~35 d 時，CG 果實花色苷含量上升幅度迅速增大，成熟時CG 較CK 花色苷含量提高了23.3%。兩種處理的類黃酮含量呈波動上升趨勢，在5~35 d，兩種處理間沒有顯著差異；在35~55 d 均出現(xiàn)先下降后上升趨勢，并達(dá)到最大值，最終表現(xiàn)為類黃酮含量CG 較CK 提高了12.7%。

2.4 不同處理果實揮發(fā)性香氣物質(zhì)比較

果實成熟時，兩個處理中均檢測醛酮類、萜烯類、酯類、醇類及其他類揮發(fā)性成分。如圖3 所示，醛酮類果實揮發(fā)性組分的主要成分，占各處理樣品總量的65%以上。CG 的醛酮類和萜烯類化合物總的相對含量較CK 分別增高了10.7%和60.6%；但CG的脂類化合物和醇類化合物較CK 減少，分別減少了25.6%和45.6%；香氣物質(zhì)中的萜烯類和脂類化合物相對含量占比均較小，但味覺閾值低，在果實風(fēng)味物質(zhì)中占據(jù)著重要的作用。其他類物質(zhì)如羧酸、烷類等對果實香氣物質(zhì)的影響很小。

表2 不同處理果實糖酸含量變化

圖1 不同處理果實單寧和總酚含量的變化

圖2 不同處理果實花色苷和類黃酮含量的變化

由表3 可知，CG 和CK 檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)分別為45 種和44 種，共有成分為11 種，且兩個處理間的相對含量有著明顯的差異。含有青草香味的反式-2-己烯醛在共有香氣物質(zhì)中占比最大，CG 中的反式-2-己烯醛較CK 高66.2%；CK 中的壬醛和苯乙醇的相對含量較CG 均高1 倍左右，但占總量比例較??；CG 中的苯甲醛、1-辛醇和β-大馬士酮的相對含量均高于CK，其中帶有混合香氣且嗅覺閾值很低（2 ng/L）的β-大馬士酮最為明顯，相對含量較CK 增加約3.6 倍。醛類和萜烯類物質(zhì)的相對含量增大，會提高果實感官品質(zhì)。

3 討論

本試驗中，較CK 而言，CG 處理對空氣濕度、反射光日變化沒有影響，但顯著增高了白天葡萄葉幕溫度，導(dǎo)致溫度日較差變大；砂石阻擋了地面與太陽輻射的直接接觸，使得CG 的土壤溫度顯著低于CK。可見，CG 處理改變了葡萄植株微域溫度環(huán)境。

圖3 不同處理果實各類香氣化合物占比

表3 不同處理果實共有揮發(fā)性物質(zhì)比較

本文分析了行間覆蓋砂石與葡萄成熟過程中漿果品質(zhì)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，成熟期白天溫度較高而夜間溫度較低，可使葡萄果實著色良好，含糖量和品質(zhì)都有提高，但溫度過高會加速蘋果酸的分解[20-21]。本試驗發(fā)現(xiàn)，在果實轉(zhuǎn)色后至成熟期，CG 果實中可溶性糖和可滴定酸始終大于CK，CG 加快了糖的積累，減緩了酸的降解。但CG 處理引起的白天升溫并沒有加速酸的分解，可能與升溫幅度有關(guān)。釀酒葡萄果實成熟期間單寧和總酚的含量是逐漸下降的，且氣溫日較差增大，有利于單寧含量的增加[22]。而花色苷含量與成熟過程中較大的晝夜溫差呈正相關(guān)關(guān)系[23]。這與本試驗的結(jié)果一致，果實轉(zhuǎn)色后，單寧和總酚整體呈下降趨勢，而花色苷和類黃酮整體呈上升趨勢，成熟期在果實中均為CG 高于CK?？赡芘cCG 處理提高了白天溫度，增大了日較差，從而改變了植物光合產(chǎn)物積累與呼吸消耗的平衡，因而為果實二次代謝物的合成提供了不同含量的必備物質(zhì)。同時CG 處理降低土壤溫度也有一定影響，葡萄根系最適生長溫度為15~25 ℃[24]，土壤溫度始終處于最適生長溫度范圍內(nèi)，一定程度會增加葡萄根系的活力。

本試驗發(fā)現(xiàn)，行間覆蓋砂石改變了成熟時赤霞珠果實中揮發(fā)性香氣成分的種類及醛酮類、萜烯類、脂類和醇類化合物在揮發(fā)性香氣成分中所占的相對比例。不同果實的香氣種類、濃度和質(zhì)量不一樣，構(gòu)成了葡萄酒不同的風(fēng)格特征和典型性。研究發(fā)現(xiàn)，冷涼氣候?qū)μ剂衔锖铣捎幸欢ǖ拇龠M作用[25]，而高溫不利于香氣的形成[26]。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與CK相比，CG 增加了醛酮類和萜烯類化合物總的相對含量，但CG 的脂類化合物和醇類化合物較CK 有所減少。在共有化合物中，CG 果實中醛酮類反式-2-己烯醛、己醛含量均高于CK。CG 果實中帶有混合香氣的萜烯類β-大馬士酮高于CK，雖然香氣物質(zhì)中的萜烯類相對含量占比均較小，但味覺閾值低，對葡萄酒的感官特性影響很大[27]。冷涼環(huán)境有助于葡萄果實香氣物質(zhì)的合成，但短暫的高溫同樣會提高葡萄的品質(zhì)[28]，因為溫暖地區(qū)具有更高的萜類物質(zhì)[29]。目前，關(guān)于溫度對果實揮發(fā)性香氣物質(zhì)影響的研究較少，需進一步去研究探討。

4 結(jié)論

本試驗研究結(jié)果表明，在果實轉(zhuǎn)色至成熟期，行間覆蓋砂石增高了白天葉幕溫度，增大了氣溫日較差，降低了土層溫度，因此提高了可溶性糖、花色苷和類黃酮的積累速率，減緩了總酸、單寧、總酚的降解速率，表現(xiàn)為成熟時較對照都有顯著提高。行間覆蓋砂石對成熟時果實香氣種類數(shù)量影響不顯著，但對香氣組成有明顯影響；與對照相比，行間覆蓋砂石增加了醛酮類和萜烯類化合物總的相對含量，但脂類化合物和醇類化合物較對照有所減少。由此可見，行間覆蓋砂石可以通過改變微域環(huán)境提高赤霞珠葡萄果實品質(zhì)。