尹海寧，王兆祥，王 琳，曹建宏，王家逵，惠竹梅,3

(1西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 香格里拉酒業(yè)股份有限公司，云南 香格里拉 674400；3陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100)

云南香格里拉高原葡萄產(chǎn)區(qū)位于三江并流區(qū)，緯度低海拔高，氣候獨(dú)特。海拔和行向的變化使葡萄園中具有不同的小氣候類(lèi)型，這對(duì)釀酒葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)有不同程度的影響[1-2]。通常海拔升高會(huì)導(dǎo)致溫度降低，紫外線輻射和光照增強(qiáng)，晝夜溫差也會(huì)更加明顯，這對(duì)果實(shí)品質(zhì)提升有重要作用[3]。行向是調(diào)控作物空間布局，影響群體結(jié)構(gòu)的重要因素之一[4]，其除可直接影響葡萄園氣候外，還可通過(guò)對(duì)能量/熱量的平衡影響冠層及果實(shí)的生理進(jìn)程[5]。

葡萄為己糖積累型果實(shí)，漿果中糖分和花色苷的累積從轉(zhuǎn)色期開(kāi)始，貫穿于整個(gè)成熟過(guò)程[6]，氣候和栽培條件都會(huì)影響葡萄的糖代謝和花色苷的合成。海拔對(duì)糖代謝和花色苷合成的影響通常與光照有關(guān)，前人的研究表明，隨著海拔的升高，光照強(qiáng)度越大，糖分積累越高[7]，特別是葡萄果實(shí)中的葡萄糖和果糖含量均得到了明顯的提高[8]，且花色苷的積累與曝光量呈正相關(guān)[9]。此外，晝夜溫差也是影響糖和花色苷積累的重要因素之一[9]。高海拔地區(qū)在葡萄果實(shí)成熟時(shí)溫度更低，濕度更高，有利于葡萄中類(lèi)胡蘿卜素含量的提高[10]。海拔對(duì)葡萄的成熟過(guò)程及風(fēng)味物質(zhì)的形成有較大的影響，特別是轉(zhuǎn)色前苯甲酰胺類(lèi)化合物的生物合成，主要表現(xiàn)為低海拔區(qū)葡萄主要香氣化合物組分含量較低[11]。海拔也會(huì)影響果實(shí)粒徑，通過(guò)發(fā)育的不同步性來(lái)改變果皮、果肉和種子所占比例，進(jìn)而影響葡萄和葡萄酒的品質(zhì)[12-13]。高海拔區(qū)葡萄果實(shí)體積更大，單果質(zhì)量更高，種子中的總酚含量也更高[8]。

海拔影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，行向則決定了植株對(duì)太陽(yáng)輻射的最終利用率[14]。通過(guò)行向的調(diào)整，可以增加樹(shù)冠內(nèi)部的熱量，提高同化效能，增加產(chǎn)量[15]。有研究表明，東西行向葡萄果實(shí)果粒體積更大、單粒質(zhì)量更高[16]，果實(shí)可溶性固形物含量較低[17]。同時(shí)行向也可以影響葡萄酒中的酚類(lèi)物質(zhì)、總花色苷、單體花色苷含量[17-18]，尤其對(duì)錦葵素-3-O-葡萄糖苷、黃酮醇及黃烷醇等物質(zhì)影響顯著[18]。由此可見(jiàn)，海拔和行向均會(huì)對(duì)葡萄果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)產(chǎn)生影響，但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于葡萄園海拔和行向?qū)ζ咸焉L(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的綜合影響還鮮有報(bào)道。為此，本研究以釀酒葡萄赤霞珠為研究對(duì)象，在3個(gè)不同海拔高度的葡萄園，研究了東西和南北2個(gè)種植行向?qū)ζ咸鸦酒焚|(zhì)、花色苷及非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響，探討海拔和行向?qū)︶劸破咸焉L(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用，以期為高海拔低緯度地區(qū)釀酒葡萄品質(zhì)的提高提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在云南省迪慶州德欽縣香格里拉酒業(yè)葡萄示范園進(jìn)行。選擇3個(gè)不同海拔高度的葡萄園，分別為低海拔西當(dāng)(98°50′19″E，28°27′24″N；海拔約為2 047 m)、中海拔斯農(nóng)(98°48′07″E，28°29′36″N；海拔約為2 208 m)、高海拔東水(104°04′59″E，38°39′28″N；海拔約為2 387 m)；同一海拔內(nèi)，分別選取東西行向和南北行向栽培的相鄰地塊，以2000年定植的18年生釀酒葡萄赤霞珠為試材，采用單干雙臂籬架栽培，株行距為1 m×1.6 m，常規(guī)管理。分別在花后11，12，16和18周等4個(gè)時(shí)期，采用“Z”字型采樣方法，每一行向隨機(jī)在陰面和陽(yáng)面各選取5個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)取1穗果實(shí)，并將同一行向兩面果粒充分混勻放入-40 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo) 隨機(jī)選取100粒葡萄果實(shí)，采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定橫縱徑，采用電子天平稱(chēng)單粒質(zhì)量，重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo) 隨機(jī)選取100粒葡萄果實(shí)揉碎過(guò)濾取汁，采用數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定可溶性固形物含量，采用斐林試劑熱滴定法測(cè)定還原糖含量，采用氫氧化鈉滴定法(參照GB/T 15038-2006)測(cè)定可滴定酸含量，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.2.3 酚類(lèi)物質(zhì)含量 花色苷的提取參照Stefano等[19]的方法。總花色苷含量的測(cè)定采用pH示差法，結(jié)果用錦葵色素-3-O-葡萄糖苷表示；成熟期果實(shí)(花后18周)單體花色苷和非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)含量采用HPLC-ESI-MS方法[20]測(cè)定；參照中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)建立的“葡萄與葡萄酒中酚類(lèi)物質(zhì)HPLC-UV-MS/MS指紋譜庫(kù)”，結(jié)合保留時(shí)間對(duì)樣品中的酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，以二甲花翠素葡萄糖苷為外標(biāo)物制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，所檢測(cè)的花色苷類(lèi)物質(zhì)含量均以二甲花翠素葡萄糖苷計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理，用IBM SPSS Statistcs 20進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan’s新復(fù)極差法(P<0.05)進(jìn)行差異顯著性分析，采用Origin pro 9.1繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由圖1可知，在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，東西行向葡萄果實(shí)橫縱徑和單粒質(zhì)量均高于南北行向，且隨著海拔高度增加，果實(shí)橫縱徑呈逐漸增大的趨勢(shì)，單粒質(zhì)量也相應(yīng)提高。此外，南北行向橫縱徑變化較大，東西行向則變化較小，且隨海拔升高，果實(shí)體積呈逐漸減小的趨勢(shì)。

東西行向；南北行向；圓圈大小代表果粒質(zhì)量的大小EW orientation;NS orientation;Circle size represents berry weight

2.2 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 可溶性固形物含量 從圖2可以看出，在葡萄果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，其可溶性固形物含量逐漸增加，在花后12～16周處于快速增長(zhǎng)階段，16～18周增長(zhǎng)趨緩，尤其在高海拔的東水葡萄園，果實(shí)可溶性固形物含量增長(zhǎng)幅度較小。在果實(shí)成熟期(為花后16～18周，下同)，西當(dāng)和斯農(nóng)葡萄園南北行向與東西行向葡萄的可溶性固形物含量差異均不顯著，東水葡萄園行向間存在顯著差異，且南北行向可溶性固形物含量較東西行向分別增加了5.44%(花后16周)和17.80%(花后18周)。

東西行向；南北行向；圖柱上標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示同一時(shí)期不同行向之間差異顯著(P<0.05)。下圖同EW orientation;NS orientation;Different lowercase letters represent significant difference at same sampling time among different orientation at P<0.05.The same below

2.2.2 還原糖含量 從圖3可以看出，在葡萄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，果實(shí)的還原糖含量逐漸增加。花后11周，高海拔的東水葡萄園南北行向果實(shí)還原糖含量積累較快，達(dá)到200 g/L左右，較東西行向幾乎提高了1倍；中海拔斯農(nóng)南北行向花后11周還原糖含量也顯著高于東西行向，低海拔西當(dāng)此時(shí)則差異不顯著。除斯農(nóng)葡萄園外，成熟期西當(dāng)和東水葡萄園南北行向果實(shí)的還原糖含量均顯著高于東西行向，特別是東水葡萄園花后16，18周分別提高了17.76%和15.79%。

圖3 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)還原糖含量的影響Fig.3 Effects of altitude and row orientation on reducing sugar content in berries

2.2.3 可滴定酸含量 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)可滴定酸含量的影響見(jiàn)圖4。

圖4 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)可滴定酸含量的影響Fig.4 Effects of altitude and row orientation on titratable acid content in berries

由圖4可以看出，花后11～18周，隨發(fā)育進(jìn)程的延續(xù)，3個(gè)海拔葡萄園葡萄果實(shí)的可滴定酸含量均逐漸降低，其中以中高海拔的斯農(nóng)和東水葡萄園變化較大，斯農(nóng)東西行向可滴定酸含量下降了73.13%，南北行向下降了68.02%；東水東西行向下降了74.10%，南北行向下降了72.10%；均表現(xiàn)為東西行向下降幅度大于南北行向?；ê?1～12周，3個(gè)葡萄園東西行向可滴定酸含量均顯著高于南北行向，花后18周不同行向間均無(wú)顯著差異，說(shuō)明隨著果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育，不同行向間可滴定酸含量的差異呈逐漸減小趨勢(shì)。

2.3 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)總花色苷含量的影響

由圖5可以看出，葡萄果實(shí)總花色苷含量的變化在不同海拔和行向間差異較大。在西當(dāng)和斯農(nóng)葡萄園，花后11～12周南北行向果實(shí)總花色苷含量顯著高于東西行向；花后16～18周東西行向與南北行向之間總花色苷含量無(wú)顯著差異。東水葡萄園果實(shí)總花色苷含量東西行向始終高于南北行向，且隨發(fā)育進(jìn)程的延續(xù)，南北行向與東西行向總花色苷含量的差異逐漸增大，表現(xiàn)為花后11～12周無(wú)顯著差異，花后16～18周有顯著差異?？傮w來(lái)看，成熟期總花色苷含量在中低海拔行向間差異不顯著，高海拔行向間差異顯著；且花后18周低海拔南北行向總花色苷含量較高，中高海拔東西行向總花色苷含量較高。

圖5 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)總花色苷含量的影響Fig.5 Effects of altitude and row orientation on total anthocyanin content in berries

2.4 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)單體花色苷含量的影響

花后18周葡萄果實(shí)中15種單體花色苷含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。表1顯示，在15種單體花色苷中，以非?；ㄉ蘸枯^高，?；ㄉ蘸枯^低，海拔和行向?qū)误w花色苷種類(lèi)無(wú)影響。在3個(gè)葡萄園中，中高海拔的斯農(nóng)和東水非酰化花色苷總量較高，且東西行向顯著高于南北行向；低海拔的西當(dāng)非?；ㄉ湛偭孔畹?，且南北行向顯著高于東西行向。?；ㄉ湛偭縿t在3個(gè)葡萄園中表現(xiàn)出較強(qiáng)的一致性，均表現(xiàn)為南北行向高于東西行向，且以中海拔的斯農(nóng)含量最高；其中花青素-3-O-(6-O-香豆?；?-葡萄糖苷在3個(gè)葡萄園中均表現(xiàn)為東西行向顯著高于南北行向。

表1 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)單體花色苷含量的影響Table 1 Effects of altitude and row orientation on monomer anthocyanin content in berries mg/kg

表1(續(xù)) Continued Table 1

2.5 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響

花后18周葡萄果實(shí)非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。表2顯示，從花后18周葡萄果實(shí)中共檢測(cè)出了17種非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)，其中以黃酮醇類(lèi)物質(zhì)含量最高，占比在90%以上(斯農(nóng)葡萄園東西行向除外)，黃烷醇類(lèi)和羥基苯甲酸類(lèi)物質(zhì)含量較低。除斯農(nóng)葡萄園外，西當(dāng)和東水葡萄園南北行向黃烷醇類(lèi)總量均顯著高于東西行向，分別提高了100.15%和27.25%；黃酮醇類(lèi)物質(zhì)總量則是東西行向顯著高于南北行向，分別提高了21.66%和11.53%。兒茶素含量在3個(gè)葡萄園中均表現(xiàn)為東西行向高于南北行向；表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯含量則在不同海拔和行向間差異較小，說(shuō)明海拔和行向?qū)ζ溆绊懢^小?？傮w來(lái)看，中海拔斯農(nóng)葡萄園果實(shí)非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)總量高于西當(dāng)和東水葡萄園，且南北行向總量顯著高于東西行向，提高了62.70%，西當(dāng)和東水葡萄園則是東西行向高于南北行向。

表2 海拔和行向?qū)ζ咸压麑?shí)非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響Table 2 Effects of altitude and row orientation on non-anthocyanin phenolic content in berries mg/kg

3 討論與結(jié)論

云南香格里拉地區(qū)太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，且輻射強(qiáng)度隨海拔升高而增大[21]，充足的光照有利于果實(shí)的成熟，較強(qiáng)的紫外線輻射對(duì)葡萄果實(shí)的著色十分有利[22]。本研究表明，較高海拔的斯農(nóng)和東水在花后18周酰化和非?；ㄉ蘸烤^高;此外，葡萄果實(shí)橫縱徑和單粒質(zhì)量比低海拔的西當(dāng)也得到了相應(yīng)提高，除光照因素外，降雨量也可能是關(guān)鍵因素之一。有研究表明，高海拔可以通過(guò)增強(qiáng)果實(shí)中糖代謝酶活性進(jìn)而提高可溶性糖含量[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，高海拔地區(qū)南北行向葡萄花后11周還原糖含量比中低海拔區(qū)有較大提高，花后18周間不同海拔差異較小。通常，葡萄園中溫暖的氣候會(huì)加速果實(shí)成熟[11]，香格里拉地區(qū)平均海拔2 000 m左右，溫度隨著海拔的升高而降低，因此果實(shí)橫縱徑和單粒質(zhì)量在低海拔的西當(dāng)增長(zhǎng)較快，而在高海拔的東水增長(zhǎng)較慢。高海拔溫度較低，花后11周，中高海拔溫度較低，可滴定酸含量更高，這與Regina等[8]在巴西南部高海拔(1 150 m)地區(qū)的研究結(jié)果一致。海拔對(duì)葡萄果實(shí)中單體花色苷和非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)的組成無(wú)影響，對(duì)其含量則有不同程度的影響，這與蔣寶等[24]的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中較高海拔的斯農(nóng)和東水區(qū)域葡萄的酰化和非?；ㄉ湛偭烤刑岣?，且中海拔花色苷含量提高幅度較大；非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)中黃烷醇類(lèi)含量也以斯農(nóng)和東水較高。說(shuō)明高海拔有利于葡萄果實(shí)中酚類(lèi)物質(zhì)含量的提高。

不同行向的栽培模式下，樹(shù)冠上層葉片和外圍葉片對(duì)下層和內(nèi)膛葉片的遮蔭不同，且相鄰兩行樹(shù)冠的相互遮蔭存在差異，導(dǎo)致植株的光照不同，也造成了行向間溫度的差異，從而影響果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)(包括果實(shí)大小、色澤、糖分含量等)[25-26]。本試驗(yàn)中東西行向葡萄果實(shí)橫縱徑和單粒質(zhì)量均高于南北行向，且從花后11～18周變化較小，這可能是因?yàn)闁|西行向溫度較高，果實(shí)發(fā)育較早。研究表明，在一天當(dāng)中，東西行向日均光照強(qiáng)度大于南北行向[27]。植株間的透光率，除中午前后，其他時(shí)間均是東西行向比南北行向高，氣溫和地溫的情況也類(lèi)似[25,28]。此外，東西行向葉片光合能力更強(qiáng)，氣孔導(dǎo)度和蒸騰作用也更強(qiáng)[5]。但可溶性固形物含量和還原糖含量則總體表現(xiàn)為東西行向低于南北行向，有研究認(rèn)為，南北行向總光照時(shí)長(zhǎng)大于東西行向[26]，積累的光合產(chǎn)物更多[5]，且晝夜溫差大的行向可能更有利于糖分的積累。東西行向可滴定酸含量較高，對(duì)于糖高酸低不平衡的產(chǎn)區(qū)可能更有利。Bergqvist等[29]對(duì)東西行向栽培的赤霞珠研究表明，葡萄果實(shí)花色苷含量起初隨著果穗的曝光而增長(zhǎng)，隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng)，花色苷含量下降，這與本試驗(yàn)中花后16～18周西當(dāng)東西行向的研究結(jié)果一致，且東西行向下降幅度大于南北行向，因此花后18周西當(dāng)南北行向總花色苷含量高于東西行向，這與Giacosa等[30]的研究結(jié)果一致。但中海拔斯農(nóng)東西行向的花色苷含量并未出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且表現(xiàn)為東西行向花色苷含量較高，南北行向非花色苷酚類(lèi)物質(zhì)含量較高。有研究指出，行向與果實(shí)組分的關(guān)系并不是基于單一酚類(lèi)化合物的濃度，而是大量酚類(lèi)物質(zhì)的組合[18]。本研究中，3個(gè)葡萄園南北行向?；ㄉ湛偭烤^高，非酰化花色苷總量則在低海拔葡萄園中南北行向較高，中高海拔葡萄園東西行向較高；黃烷醇含量較高的行向，則黃酮醇類(lèi)物質(zhì)含量較低。結(jié)果表明，行向通過(guò)光溫因子調(diào)節(jié)果實(shí)多種代謝途徑和代謝物含量。

綜上所述，海拔和行向?qū)︶劸破咸压麑?shí)生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)均產(chǎn)生了一定的影響，其中既有兩者共同作用的結(jié)果，也存在某一因素占主導(dǎo)作用的結(jié)果。低海拔葡萄園南北行向、中高海拔葡萄園東西行向成熟期展現(xiàn)了最佳的呈色潛力。因此，在香格里拉地區(qū)，應(yīng)結(jié)合海拔和行向的特點(diǎn)對(duì)釀酒葡萄進(jìn)行栽培管理，以期獲得較高的產(chǎn)量和更好的品質(zhì)。