新疆玛纳斯葡萄土壤养分与果实品质关系多元分析

张静文，岳朝阳，刘爱华，孔婷婷

(新疆林科院森林生态研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)



新疆玛纳斯葡萄土壤养分与果实品质关系多元分析

张静文，岳朝阳，刘爱华，孔婷婷

(新疆林科院森林生态研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

【目的】筛选出影响玛纳斯赤霞珠葡萄果实品质的主要土壤养分因子及最优果实品质的土壤养分含量优化方案。【方法】采用典型相关分析和线性规划等分析方法，调查分析玛纳斯不同类型赤霞珠葡萄园土壤养分、果实品质状况。【结果】不同类型果园土壤养分状况和果实品质存在差异。壤土葡萄园单果质量、总糖、可溶性固形物和维生素C含量高于黏土葡萄园。葡萄园土壤养分之间存在显著自相关性，提高有机质可以提高土壤中微量元素的含量，且直接影响果实品质的提高。典型相关分析筛选出影响葡萄单果质量、可滴定酸度、总糖、可溶性固形物、维生素的主要土壤因子。【结论】本研究为玛纳斯葡萄园测土配方施肥提供理论依据。

葡萄；土壤养分；果实品质；多元分析；优化方案

【研究意义】新疆是我国最大的酿酒葡萄种植区，其独特的气候条件造就了新疆葡萄具有品质好、单产高、营养丰富等特点。其中，位于天山北麓N44°的玛纳斯县是酿酒葡萄的主要产区，属中温带干旱或半干旱地区，气候冷凉，昼夜温差大，年有效积温为2000 ℃，无霜期150～204 d，生长期(4-9 月)日照时数为1780 h，这里被国内外专家一致认为是中国最好的葡萄种植区之一。截至2015年，玛纳斯产区酿酒葡萄种植面积达到5.2×103hm2，种植的品种有赤霞珠、美乐、马奶等[1]。良好的土壤能满足葡萄对水份、养分等的要求，一方面决定葡萄的产量，另一方面酿酒葡萄的理化品质对葡萄酒的品质口感具有决定性作用，所谓“七分原料，三分酿造”，良好的理化品质是酿酒葡萄生产追求的主要目标之一[2-3]。酿酒葡萄对土壤养分的需求明显较多，平衡合理施肥能够提高酿酒葡萄可溶性固形物含量，降低可滴定酸，改善其农艺性状和工艺性状[4-5]。【前人研究进展】关于土壤状况对葡萄生长与品质的关系已开展了大量的工作。张磊等人逐一分析了主要土壤肥力因子和酿酒葡萄理化品质因子之间的关系[6]。张小卓等评价了云南主要葡萄种植区土壤肥力特征与葡萄品质关系[7]。温鹏飞等阐述了轻度干旱土壤对赤霞珠果实品质形成的影响[8]。此外，研究认为土壤条件对酿酒葡萄果实品质影响较为显著，含石的沙壤土条件下葡萄品质最佳[9]。葡萄园土壤添加生物质炭、铺设腐熟有机肥可以提高土壤中有机质含量并提高葡萄产量，可以作为保持果园肥力的重要手段之一[10-11]。许多果树学者还在葡萄优质高产养分需求、树体营养供应与负载量的关系、不同生长季节葡萄叶片、果实营养变化等方面进行了研究，对葡萄园土壤改良和配方施肥起到了重要作用[12-15]。【本研究切入点】针对玛纳斯赤霞珠葡萄4个不同类型果园进行调查，分析不同树龄、不同土壤质地果园的土样养分和果实品质状况，探讨土壤养分与果实品质指标的相关性，筛选出影响玛纳斯赤霞珠果实品质的土壤因子。【拟解决的关键问题】以期为玛纳斯酿酒葡萄的土壤改良、提高果品品质、增加果农收益提供合理的测土配方施肥依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

在玛纳斯酿酒葡萄产区选择赤霞珠葡萄品种的果园，分别按照黏土盛果期、黏土幼龄期、壤土盛果期、壤土幼龄期4种类型(表1)，每种类型3个果园作为样地，每样地面积不小于1 hm2。于2013年6月至2014年8月，在样地内采用“S”形均匀布点法，每个样地选择9个样株，每个样株采集东、南、西、北4个方向土壤。为避免误差，同时另随机选取1株采集东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方向。土样的采集用土钻分别取0～20、20～40 cm土层的土壤，混合，每个土样1000 g。同年8月下旬葡萄果实成熟期进行果实样品采集，选择采集与土样采集相对应的样株，每样株随机各取1000 g葡萄果实，果实尽快带回实验室放入4 ℃ 待测，两周内测定完毕。

1.2 测定及分析

1.2.1 土壤养分测定 重铬酸钾-外加热法测定

土壤有机质[16]，凯氏定氮法测定全氮[16]，碱解扩散吸收法测定碱解氮[17]，NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定有效磷[17]，中性乙酸铵浸提-原子吸收光谱法测定速效钾[17]，DTPA浸提-原子吸收光谱法测定有效铜、有效锌、有效锰、有效铁[17]，醋酸钠浸提-原子吸收法测定有效钙[17]，沸水浸提-甲亚胺-H 酸比色法测定有效硼[17]，Ca(H2PO4)2浸提-比浊法测定有效硫[18]，火焰原子吸收分光光度法测定有效镁[19]。

1.2.2 果实品质测定 果实用百分之一天平称量单果质量，可溶性固形物用WYT-32型手持折光仪测定[20]，NaOH中和滴定法测定可滴定酸度[20]，用直接碘量法测定维生素C，蒽酮法测定总糖[20]，测定每样品重复3次。

1.2.3 数据分析 测定数据运用Excel2007与SPSS18.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型果园土壤养分分析

黏土类型葡萄园土壤各项养分含量幼龄园均高于盛果园(表2)。壤土类型幼龄葡萄园碱解氮(52.41 mg·kg-1)、有效磷(17.45 mg·kg-1)低于盛果园含量，其余养分有机质、全氮、有效硫、有效硼、速效钾等含量均高于盛果园。分析壤土类型与黏土类型果园土壤氮、磷、钾含量，除有效磷、有效钙、有效锌外，壤土葡萄园其他养分均高于黏土葡萄园含量(表3)。

2.2 不同类型果园果实品质分析

对比壤土与黏土葡萄园果实品质可以看出，壤土葡萄园平均单果质量为1.90 g(表4)，可溶性固形物、总糖、维生素C含量分别为21.37 %、12.32 %和61.53 mg·100 g-1，分别高于黏土葡萄园果品品质指标的1.72 g、20.00 %、11.38 %和56.22 mg·100 g-1。壤土葡萄园可滴定酸度含量为0.87 %，低于黏土葡萄园可滴定酸度含量。壤土较黏土更适合酿酒葡萄的生长，因通气透水性好，土壤有机质含量高，壤土葡萄园果品品质的单果质量、总糖、可溶性固形物和维生素C含量方面表现较好。

2.3 土壤养分指标间的相关性

从表5可以看出，玛纳斯葡萄园土壤养分之间存在显著自相关性。除有效硫以外，土壤有机质含量与其他指标均呈正相关，其相关性较显著的有有效铁(0.713)、有效锌(0.710)、有效锰(0.589)，提高有机质可以提高土壤中微量元素的含量。除有效磷以外，土壤全氮含量与其他指标均呈正相关。除有效硫外，土壤中碱解氮含量与其他指标均呈正相关。有效磷与有效硫呈显著负相关(-0.474)，与有效铜呈负相关(-0.014)，与其余指标均呈正相关。有效钾与所有测定土壤指标均呈正相关，其中与有效镁(0.730)、有效锰(0.681)、有效钙(0.633)相关性高。

表1 样品采集信息

表2 玛纳斯葡萄园不同类型土壤养分概况

表3 玛纳斯葡萄园不同类型土壤养分概况

2.4 土壤养分与果实品质指标的相关性

不同类型葡萄园土壤养分含量与树体生长、产量增加、果实品质提高密切相关。从土壤养分与果

表4 玛纳斯不同土壤类型葡萄园果实品质概况

实品质的相互关系分析(表6)看出，土壤有机质与单果质量、可溶性固形物、总糖、维生素C呈正相关，与总糖(0.524)相关性较高，说明土壤有机质直接影响果实品质的提高。土壤中全氮与单果质量、可滴定酸度、可溶性固形物呈负相关。除可滴定酸度外，碱解氮与果实品质因子均呈正相关。有效钾与果实品质个因子均呈正相关，相关性显著的有单果质量(0.373)、维生素C(0.453)，有效磷与总糖呈负相关，与可滴定酸度(0.425)呈显著正相关。土壤中有效硫、有效硼、有效钙等营养成分对葡萄品质的影响也有所差异，呈现不同程度的相关性，用简单的相关分析只能说明这一现象，还需对指标进一步典型相关分析探讨其相关性。

2.5 土壤养分含量对果实品质影响的因子筛选和回归方程建立

果园土壤各类养分和果实品质属于不同的正态总体，果园土壤养分指标间的相关系数大于0.7(土壤有机质与有效锌、有效锰间的相关系数分别为0.713和0.710)，依据近代回归分析理论[21]，如果R 0.7会存在多重共线问题，易导致方程系数不稳或与实践不一致，此情况可利用主成份回归、不完全主成份回归等近代回归方法建立方程。本研究中应用典型相关分析的方法，以全氮(x1)、碱解氮(x2)、有机质(x3)、有效磷(x4)、有效硫(x5)、有效硼(x6)、速效钾(x7)、有效钙(x8)、有效镁(x9)、有效铜(x10)、有效铁(x11)、有效锌(x12)、有效锰(x13)为一个总体，以单果质量(y1) 、可滴定酸度(y2)、总糖(y3)、可溶性固形物(y4)、维生素C(y5)为另一个总体。依据典型相关系数大小，筛选出影响葡萄品质因子的土壤养分因子，建立土壤养分因子与果实品质的回归方程，对回归方程进行显著性检验，均达到显著性差异水平，表明建立方程稳定可靠。从影响葡萄果实品质土壤因子的筛选可以看出(表7)，葡萄单果质量主要受速效钾的影响；可滴定酸度受碱解氮、有效硼、有效锌的相互影响，总糖受有效锌、有效锰的相互影响；可溶性固形物受碱解氮、有效磷、有效硫、有效钾、有效镁、有效锰的相互影响；维生素C受碱解氮、有效硼、有效锰的相互影响。分析应用典型相关筛选出的影响葡萄品质的土壤养分因子与应用相关系数的大小选择的土壤养分因子存在一定差异，分析其原因是土壤养分与葡萄品质相关性研究中仅用简单的相关分析不够全面所造成的。

表5 土壤养分指标间的相关系数

注：* 为 0.05 水平上显著相关。** 为0.01 水平上显著相关，下同。

Notes:* shows significant correlation at 0.05 level,**show significant correlation at 0.01 level.The same as below.

表6 土壤养分含量与果实品质间的相关系数

表7 影响果实品质的主要土壤养分因子筛选和回归方程建立

3 讨 论

果树生长所需的物质大部分都是从土壤中吸收的，土壤质地及土壤中营养物质的水平直接影响果树的生长发育和果实品质[25]。适宜的土壤质地对酿酒葡萄品质的提高有积极影响，壤土土质疏松，利于通气排水及保水保肥，可以有效地促进葡萄果实中糖分、单宁、色素、风味物质的积[9]。砂土虽具良好通气排水性，但土壤养分含量低，保肥保水能力差；黏土类型对葡萄生长不利，透气性差，易导致根部窒息，毒害根系[26]。本研究中壤土葡萄园土壤有机质含量高于黏土葡萄园，果品品质方面单果质量、总糖、可溶性固形物和维生素C含量高于黏土葡萄园。

果实品质特性是土壤养分的诸多因子共同作用的结果，只有在充分掌握果实品质发育对土壤养分需求以及土壤养分供给能力的前提下，才能实现果园土壤科学管理和量化配方施肥。本研究应用相关系数判断得出的土壤因子与相应典型相关分析选出的土壤因子存在一定的差异，分析其原因是土壤养分与葡萄果实品质相关性研究中仅用简单的相关系数分析不够全面所造成的。目前，关于酿酒葡萄赤霞珠果园土壤养出分与果实最佳品质的多元分析尚未见报道。

4 结 论

不同土壤类型、不同树龄葡萄园的土壤养分及果实品质存在一定差异，壤土果园土壤养分因子含量高，可以增加葡萄果实中可溶性固形物、总糖以及维生素C含量，提高葡萄产量及品质。

葡萄园土壤养分因子之间存在显著自相关性，提高有机质可以提高土壤中微量元素的含量。土壤养分因子与果实品质指标的相关性表现各异，葡萄单果质量主要受速效钾的影响；可滴定酸度受碱解氮、有效硼、有效锌的影响，总糖受有效锌、有效锰的影响；可溶性固形物受碱解氮、有效磷、有效硫、有效钾、有效镁、有效锰的影响；维生素C受碱解氮、有效硼、有效锰的影响。

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(责任编辑 李 洁)

Multivariate Analysis of Relationship between Soil Nutrientsand Grape Qualities for Grapery in Xinjiang Manasi

ZHANG Jing-wen, YUE Chao-yang, LIU Ai-hua,KONG Ting-ting

(Xinjiang Academey of Forestry Sciences Institute of Forest Ecosystem, Xinjiang Urumqi 830000，China)

【Objective】The objective of this experiment is to elect the major soil nutrient factors affected the quality of grape and the optimum proposals of nutrient factors for high quality.【Method】 The methods of canonical correlation analysis and linear programming were used to investigate the soil nutrient and fruit quality of Cabernet Sauvignon from different grapery in Manasi.【Result】There were differences of soil nutrient status and fruit quality among the orchards with different soil types and different tree-age. Fruit mass ,total sugar,soluble solids and vitamin C content in loam grapery is higher than that of clay grapery.There was a significant correlation between the soil nutrients in the grapery,increasing the content of soil organic matter can improve the micronutrient levels in soil, and directly affect the quality of fruit.The canonical correlation was used to gain major soil nutrient factors influencing fruit mass, titratable acidity,soluble solids,total sugar and Vc.【Conclusion】This study provides a theoretical basis for fertilization of Manasi grapery.

VitisviniferaL.；Soil nutrients；Grape qualities；Multivariate analysis；Optimum proposal

1001-4829(2017)7-1606-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.7.024

2016-08-24

新疆自治区林业科技专项“新疆特色林果葡萄测土配肥技术平台建设”(2012-2015)

张静文(1983-)，女，新疆五家渠人，助理研究员，主要从事森林病害方面的研究工作，E-mail:zjia1116@126.com。

S663.1

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