不同栽培模式、区域及树龄对酿酒葡萄果实品质和酒质影响的研究进展
2019-01-13金宇宁路文鹏侯淑丽
金宇宁,路文鹏※,侯淑丽
(1.中国农业科学院特产研究所,长春 130112;2.吉林省医药中等职业学校,长春130031)
葡萄(Vitis vinifera L.)是葡萄属落叶木质藤本植物,作为分布范围广、栽培面积大、栽培时间早的果树品种之一,其主要用途有鲜食、酿酒以及制干。酿酒葡萄在我国栽植较早,欧亚种葡萄的栽植始于西汉,我国的酿酒葡萄在20 世纪50、60 年代和70 年代末80 年代初得到快速发展[1]。近年来,葡萄酒产业发展迅速,酿酒葡萄种植面积增加,种植技术得到提升,优质产区得到开发与改进。
优质葡萄果实是葡萄酒质量优良的重要原因,酿酒葡萄品质对葡萄酒质量有决定性作用。酿酒葡萄的生长发育过程受到多种因素的调控,影响果实品质的因素有很多,如土壤条件、气温、光照[2]、水肥、病虫害、激素应用[3]、管理方式等。人们对酿酒葡萄果实质量评价与葡萄酒质量评价规定了标准与体系。葡萄酒的标准体系包括葡萄原料生产区域、葡萄酒生产区域、品种、葡萄酒原料质量、单位面积产量、酿造工艺、年份、理化分析标准、感官质量和标签[4]。可检测判定果实质量的指标有外在指标,包括果穗与果粒重、颜色、紧密度和整齐度等,内在指标包括总糖、总酸、可溶性固形物、单宁、出汁率、含糖量、矿物质含量等;可判定酒质的指标有酒精度、总糖、总酚、残糖量、酸度、单宁、干浸出物、白藜芦醇、颜色、香气等。本文综述了不同栽培模式(栽培架式、负载量、摘叶处理)、栽培区域和树龄的酿酒葡萄植株的果实品质及酒质的差别,对目前关于这几个方面的研究进展进行了概述,以期为实践中生产优质酿酒葡萄果实、酿造高品质葡萄酒提供理论参考,并更好地实现经济效益。
1 酿酒葡萄的基本概念与分类
酿酒葡萄主要用于酿造葡萄酒,按其地理分布,可将酿酒葡萄大致分为欧亚种群、北美种群以及东亚种群,其中,欧亚种群分布范围广,主要品种有‘赤霞珠’、‘霞多丽’等[5];北美种群主要有美洲葡萄、河岸葡萄和沙地葡萄等;东亚种群主要有山葡萄、刺葡萄、毛葡萄和秋葡萄等。按品种可分为红葡萄品种、白葡萄品种、黑葡萄品种等。红葡萄品种主要有‘赤霞珠’(Cabernet sauvignon)、‘黑皮诺’(Pinot noir)、‘西拉’(Shiraz)、‘梅鹿辄’(Merlot)、‘佳美’(Gamay)、‘品丽珠’(Cabernet franc)、‘小维多’(Petit verdot)等;白葡萄品种主要有‘霞多丽’(Chardonnay)、‘霞多丽’(Chardonnay)、‘赛美容’(Semillon)、‘灰比诺’(Pinot gris)、‘意斯林’(Italian riesling)等。此外,野生葡萄的主要分布区域为东亚和北美[6],在我国用于酿酒的野生葡萄品种主要有山葡萄、毛葡萄、刺葡萄等,其中,山葡萄主要分布在我国东北地区,主要品种有‘双庆’、‘左山一’、‘左山二’、‘双红’、‘双优’、‘双丰’、‘左优红’、‘北冰红’、‘雪兰红’、‘公酿一号’等;刺葡萄主要分布于我国南方各省,主要有‘紫秋’、‘白果’、‘塘尾’葡萄等品种;毛葡萄主要分布于陕西、广西等省份,主要有‘野酿1 号’、‘野酿 2 号’、‘水源 1 号’等品种。
2 不同栽培模式对酿酒葡萄果质和酒质的影响
2.1 不同架式对酿酒葡萄果质和酒质的影响
葡萄作为藤本植物的一种,具有可塑性,葡萄种植的架式结合造型与修剪可对其生长发育造成影响。架式的不同会导致酿酒葡萄植株的叶面积总量、枝蔓光照利用率、结果部位、病虫害敏感度有所不同[7]。由于架式的不同形成的不同叶幕结构也会导致葡萄树的通风性、透光性、光照面积、光合速率有所不同,进而影响葡萄果实中糖、酸等物质的含量以及果实的产量与质量[8-10]。
酿酒葡萄的基本架式有篱架(单篱架、双篱架)、棚架(水平棚架、倾斜式棚架、棚篱架、屋脊式棚架)、十字形架、双十字形架、T 字形架、厂字形架等。
在欧亚种酿酒葡萄的研究中,有关‘赤霞珠’不同架式的研究较为全面。沈甜等[11-12]以宁夏贺兰山东麓产区的‘赤霞珠’为试验材料,对比独龙蔓架式与厂字架式发现,厂字架式相比于独龙蔓架式优势明显,且当其叶幕高度为120 cm 时,‘赤霞珠’的果实品质最佳。文旭等[13]对比新疆伊犁地区的传统篱架和V 形架发现,V形架可增加2 年生‘赤霞珠’中可溶性固形物、总酚及总花色素的含量,提升有效光合叶面积与结果量,增加单穗重与产量,果质更佳。王蛟龙[14]对新疆石河子地区的双厂U 形架、篱架与厂形架进行比较,结果发现,双厂U 形架和厂形架对于‘赤霞珠’酿酒葡萄在光合作用、单穗重、总酚、单宁等方面有更好的表现,更适合用于农业生产。张军贤[15]以山东龙口市12 年树龄的‘赤霞珠’为试验材料发现,不同的架式(包括单篱架与V 形架)使其酿制的葡萄酒中单宁含量、总酚含量差异显著。架式的不同与‘赤霞珠’酿酒葡萄品种的叶片发育、冠层分布、叶绿素含量、光合作用指标、果实的发育及其果实品质的优良均有一定关联,
陈彦珍等[16]研究发现,就‘梅鹿辄’酿酒葡萄品种而言,直立架式比厂字形架式的果实品质更高,还原糖、单宁、花色素和总酚含量优势明显,且厂字形架式操作管理更为简便。针对‘霞多丽’和‘威代尔’(Vidal Blanc)2 个酿酒葡萄品种,李玉鼎等[17]对龙干形与斜干水平形2 种架式进行试验(位于宁夏贺兰山东麓产区),结果发现,龙干形栽培架式更适合密植。赵新节[18]对山东平度大泽山的7 年生‘玫瑰香(Midknight Beauty)’葡萄棚架和篱架2 种架式进行了研究,结果发现,棚架‘玫瑰香’葡萄的含酸量明显高于篱架;棚架中挥发性香气物质的含量多于篱架,且香气物质含量随采摘时间不同发生改变。南立军[19]以埋土防寒区的欧亚种‘爱格丽’(通过欧亚种内轮回选育法选育)品种为试验材料,结果发现,单爬地龙架式与独龙干形架式各有特点,单爬地龙架式可以使生态环境更为稳定,以及有更强的抵抗干旱胁迫能力,2 种架式有各自的适合采收时期,以利于葡萄酒的香气与风味物质的形成。
对于东亚种酿酒葡萄类别,苏聪聪等[20]、廖凯强[21]以湖南地区的刺葡萄为试验材料,对比水平棚架、双十字V 形架、篱棚一体架3 种不同的架式发现,水平架式刺葡萄具有更高的产量且质量优势明显,萌芽率、坐果率、结果系数、叶绿素总含量高于其余2 种,其受光条件、糖酸含量与花青素含量也优于其余2 种架式,总体来看,水平架式刺葡萄的果实品质更优。陆贵锋等[22]以南方湿热地区种植酿酒葡萄‘凌丰’(两性花毛葡萄杂交后代)为试验材料,比较2 种栽培架式V 形篱架和T形架发现,V形篱架枝叶分布均匀,对其产量与果质有利。
综合来看,架式的不同对酿酒葡萄的果实品质影响显著,对酒质的影响仍需进一步深入研究。不同地区的不同品种有其自身的最适架式,目前,对于‘赤霞珠’等欧亚酿酒葡萄品种架式方面的研究较多,其余品种仍需深入比较。
2.2 不同摘叶处理对酿酒葡萄果质和酒质的影响
葡萄枝叶生长过于繁茂会影响其通风性与透光性,摘叶处理可明显改善葡萄树的光照条件和光合效能,并有益于其叶幕中的微气候。摘心留叶程度的不同,可使葡萄植株的叶、果比不同,并影响植株的生长发育、叶绿素含量、光合作用以及营养分配,进而影响酿酒葡萄的果实品质与产量[23-24],不同品质的葡萄在酿酒后酒质也有所差别。
姬利洁[25]在对6 年生‘赤霞珠’研究时发现,不同的摘叶时期(花后30、45、60、75、90 d)可对其果实品质产生影响,其中花后75 d 与花后60 d 效果最佳。郝燕等[26]在进行摘叶与不摘叶2 种处理对‘贵人香’和‘霞多丽’酿酒葡萄的品质影响研究发现,摘叶均可提高其总糖和单宁等成分的含量。另外,对于葡萄副梢的不同处理也会对葡萄的果质造成一定影响。董婕等[27]研究表明,对‘蛇龙珠’酿酒葡萄副梢进行不同的处理,会对其生长指标和果实品质造成一定的影响,其中,副梢保留3 片叶处理(相比于全留叶、留1 片叶和留2 片叶)的效果最好。
李晓红等[28]以吉林省‘北冰红’为对象,研究不同留叶数对坐果率、产量、果穗大小、含糖量、出汁率与总酸的影响发现,在结果枝最前端花序前留叶数为4~5片时较为合适。黄凤珠等[29]在对‘凌丰’葡萄的研究中发现,不同摘心时期以及摘心留叶数与果质、产量关系密切,每株留取结果枝数量为15 时,结果枝留6 片叶摘心效果最佳。
综合来看,摘叶处理对酿酒葡萄应是积极的影响,在不同地区、对于不同品种而言,其最佳处理时间、最佳留叶数量会有一定的区别,摘叶处理对于葡萄果实品质的研究较多,最终对酒质的影响程度需要进一步探究。
2.3 不同负载量对酿酒葡萄果质和酒质的影响
负载量一般是指树体的单位主干横截面积的留果量,负载量大小与果实的产量与品质、树势等有关。酿酒葡萄果实的负载量过大,会导致果实的成熟期被推迟,且对可溶性固形物、可滴定酸等指标造成影响,适当控制植株的负载量可促进成熟并能提高果实成分含量[30-32]。过大的负载量会削弱植株的营养生长,可能造成树体发育受损并对果实品质造成影响,调节负载量即是调节葡萄树体的营养生长与生殖生长之间的平衡,有利于果实的发育[33]。
陈青[34]以贺兰山东麓的5 年生‘赤霞珠’、‘梅鹿辄’为试验材料,研究不同负载量对叶片和果实生长发育、叶片光合作用及其相关酶活性、果实及叶片中糖分代谢相关酶活性的影响,研究发现,选用0.5 kg/cm2的负载量较为合适。岳海英等[35]以‘赤霞珠’、‘梅鹿辄’和‘蛇龙珠’为试验材料,对果实的果粒直径和重量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量进行测试,结果发现,60%留果量组的处理效果好于80%留果量组和不进行产量调控组。张家荣[33]以烟台种植的酿酒葡萄‘赤霞珠’为试验材料,以自然生长为对照,进行疏花、疏粒、疏穗控制负荷3 种处理发现,3 种处理均能够显著提高葡萄果皮中总花色苷的含量,对葡萄果皮中5 种基本花色苷单体含量的提升程度有所差别。此外,鲍民胡[36]以宁夏贺兰山东麓‘赤霞珠’为试验材料,采用厂字形架式,根据负载量的不同,对其光合作用以及部分理化指标等进行测试发现,0.5 kg/cm2的负载量为其适宜负载量。豆一玲等[37]研究白葡萄品种‘霞多丽’的负载量与果实生长发育、酿酒品质的关系,通过4 组处理(留果数分别为 10、15、20 穗/株,CK 组为> 20 穗/株)发现,10~15 穗/株是‘霞多丽’酿酒葡萄适合负载量,果实的优势较为明显,酒质理化性质变化不明显,但感官质量较好。林玉友等[38]以‘威代尔’酿酒葡萄为试材,通过分析测试果实品质胞间CO2 浓度和气孔导度、净光合速率和蒸腾速率、叶绿素含量、糖酸含量以及2-苯乙醇含量等,建议生产期‘威代尔’适宜产量为15 000~22 500 kg/hm2。
刘迎雪等[39]对‘北冰红’(整形方式为倾斜水平龙干、株距为1 m)负载量研究发现,‘北冰红’酿酒山葡萄保留9 个结果枝时效果较好。
总体而言,酿酒葡萄的栽培技术中,整形架式与管理修剪是十分重要的环节,合理的栽培模式对葡萄生长、发育、产量、品质皆意义重大。
3 不同地区对酿酒葡萄果质和酒质的影响
3.1 世界酿酒葡萄的栽培区域划分
不同区域的气候条件、地势、土壤条件等存在差别,在世界范围内人们对酿酒葡萄的栽培区域划分是一个逐渐科学化与细致化的过程。Winkler 等[40]以在葡萄生长季(4~10 月)温度高于10 ℃时的有效积温为指标,将加州葡萄产区分为5 个。Huglin[41]基于前人研究的基础上又添加了生长季月均温,在世界范围内进行划分,分别为冷凉、温和、温热、热和高热5 个酿酒葡萄栽植区。Coombe[42]对澳大利亚的葡萄栽培区进行区划,以最热月平均气温和活动积温为标准分为5 个区域。
3.2 我国酿酒葡萄的栽培区域划分
在我国,酿酒葡萄的种植区域较广泛,我国酿酒葡萄种植有几大优势区,分别为新疆维吾尔自治区、河北省、东北地区、宁夏回族自治区、甘肃省、胶东半岛、山西省、云南省、天津市、黄河故道产区[43],其中,大部分酿酒葡萄栽培区域需要在冬季进行埋土防寒。我国对于酿酒葡萄气候区划的研究逐渐系统化,采用数学统计方法和GIS 软件规划更为直观。王珊等[44]、李华等[45]、火兴三[46]提出以无霜期、干燥度、年极端最低平均温度这3 级指标划分我国葡萄栽培的12 区,并提出(主要针对欧亚种酿酒葡萄)目前所用水分指标有水热系数和直观降水量,所用热量指标主要为活动积温。
气候变化对我国酿酒葡萄栽培区域造成一定影响,其中无霜期的影响较大[47],无霜期对酿酒葡萄的生长发育、养分积累与植株的安全越冬具有重要的影响[48]。王蕾[49]在前人研究的基础上,将我国酿酒葡萄气候区划及品种区域化更加细致地归类划分,以生长季活动积温、干燥度、无霜期、年极端低温、埋土防寒线等作为指标,其中,以生长季活动积温划分的5 个区域包括AAT <2500℃为冷凉区不适宜种植葡萄、2500℃≤AAT≤2 700 ℃为温凉区适合极早熟和早熟酿酒葡萄品种、2 700 ℃<AAT≤3 200 ℃为中温区适合中熟品种葡萄、3 200 <AAT≤3 500 ℃为暖温区适合晚熟品种葡萄、AAT >3 500 ℃为暖热区适合极晚熟品种葡萄;以干燥度(DI)划分的 8 个区域为 DI < 0.6、0.6≤DI<1.0、1.0≤DI≤1.6、1.6 <DI≤3.5、3.5 <DI≤10、10 <DI≤20、20 <DI≤60、DI > 60;以无霜期(FFP)划分为 FFP < 160 d、160 d≤FFP≤180 d、180 d <FFP≤200 d、FFP > 200 d、FFP > 220 d,并将适宜栽培区划分为山葡萄栽培区、欧亚种栽培区、欧美杂种栽培区和避雨栽培区4 个大区以及12 个亚区。张晓煜等[50]对我国北方酿酒葡萄的种植区域进行划分,分为最优区、适宜区、次适宜区和不适宜区,但研究是以‘赤霞珠’为试材得出区域划分的结论,山葡萄等具有抗性的品种对环境的可适应程度未加入考虑。
3.3 不同栽培区域对酿酒葡萄果质和酒质的影响
不同品种的酿酒葡萄有其适合的栽培土质、水分、温度、光照条件等,都有其相对适宜栽植的区域范围。岳泰新[51]在山东蓬莱、新疆玛纳斯、云南德钦3 个地区比较‘霞多丽’、‘赤霞珠’、‘梅鹿辄’3 种酿酒葡萄的品质与葡萄酒的品质,对3 个地区的活动积温、日平均温度、日均温差、降雨量、土壤(有机质、pH等)、空气湿度进行调查,并对酿酒葡萄果实品质指标进行测试发现,不同生态区酿酒葡萄品质特征有所不同,总体来看,蓬莱地区酿酒葡萄皮薄粒重、还原糖低、单宁高;玛纳斯地区的酿酒葡萄具有皮厚粒轻、还原糖高、单宁低的特点;德钦皮厚粒重、还原糖、单宁、总酚等含量相对高。王兰改[52]在对宁夏酿酒葡萄品种进行区域性规划后发现,在麻黄山、海原地区适宜栽培‘白品诺’、‘灰品诺’、‘灰品诺’等品种,在石炭井、中卫、韦州地区适宜栽培‘雷司令’、‘黑品诺’、‘梅鹿辄’、‘霞多丽’等品种,石嘴山、贺兰、吴忠等地区适合栽培‘白品诺’、‘霞多丽’和‘贵人香’等品种。
束廷廷等[53]以‘媚丽’酿酒葡萄(西北农林科技大学采用“欧亚种内轮回选择法”选育而成)为试验材料,通过调查死株率、抗寒性、生长结果习性、抗病情况,测试花色苷含量、单宁含量及含糖量等,比较其在陕西杨凌、白鹿原、河南民权、陕西合阳、山西夏县、内蒙古乌海市这6 个地区的适应性及葡萄品质,以杨凌为对照,发现,‘媚丽’酿酒葡萄在乌海适应性最好,在民权适应性最差。
宋润刚等[54]以‘左山一’、‘左山二’、‘双丰’、‘双优’和‘双红山’山葡萄品种为试材,在选定的3 个地区(干旱地区、中等湿度地区和高温高湿度地区)进行试验,结果发现,这几种酿酒山葡萄最适宜栽培区的气候条件为干燥、降雨量少、阳光充沛、昼夜温差大。
4 不同树龄对酿酒葡萄果质和酒质的影响
不同树龄的酿酒葡萄果实成熟度表现存在差别,并对酿造的葡萄酒造成影响。酵母菌群影响酒精发酵,进而影响葡萄酒品质。常亚维[55]针对2 年、3 年、5 年生的西拉酿酒葡萄以及2 年、7 年、17 年生的‘赤霞珠’酿酒葡萄的研究结果表明,酵母菌种类与数量随酿酒葡萄树龄的不同而发生变化。王凯等[56]在新疆昌吉州玛纳斯地区以 1、3、4、6、7、12、13 树龄的‘赤霞珠’葡萄为试验材料发现,‘赤霞珠’葡萄植株根系的分布与树龄有关,在这7 种树龄中,4 年树龄以下根系延伸幅度较大,根据根系分布的特点,改良栽培管理技术,可有效提高葡萄质量。土壤微生物群落数量和种类影响着土壤养分与肥力,进而影响葡萄品质。栾丽英等[57]对8 年生与4 年生‘赤霞珠’在陕西杨凌地区的栽培情况进行比较,并对微生物数量进行研究,发现,8 年生‘赤霞珠’(相比于4 年生)土壤中放线菌、无机磷细菌和自生固氮菌更多,钾细菌更少。
目前,针对树龄与酿酒葡萄果实质量、酿酒质量关系的研究较少.马丽娟等[58-59]以树龄为 3、5、7、10 年的酿酒葡萄‘蛇龙珠’为材料,在宁夏大学玉泉营进行试验,测试单果重、果穗长、叶绿素含量、果形指数、总酚含量、花色苷含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等指标,在其他栽培管理方式相同的情况下,其树龄与果实的指标品质、光合作用有一定关联,树龄为3 年时单宁与总酚含量较高;树龄为10 年时可溶性固形物、糖酸比最高。姜文广等[60]比较树龄为3、5、6 年的‘蛇龙珠’发现,果实品质最好的是6年生的‘蛇龙珠’葡萄。
综上,对酿酒葡萄的研究发现,一些种类的酿酒葡萄,其树龄大小与其果实品质、酒质之间存在一定关联性,可对其规律进行深入地探究,以利于生产实践应用。
5 展望
近年来,世界上葡萄酒行业发展较成熟的国家对我国的出口份额增多[61],我国对酿酒葡萄的栽植管理技术、葡萄酒行业的产业化与区域化日益重视。不同的酿酒葡萄品种有其最佳的栽培管理模式,针对不同品种栽培管理模式的研究对果实品质和酒品质均意义重大。全球气候变化对酿酒葡萄的栽培和葡萄酒行业带来影响[62],我国气候变暖使现有栽培地区的对应栽培品种发生改变,但也使北方的适宜种植区变大,可能有新的优质酿酒葡萄栽培区被发现[63]。不同树龄酿酒葡萄与所酿造的酒的品质、风味特色之间的关联性也极具研究价值。
我国关于酿酒葡萄的栽培区域规划的探究以及对不同栽培模式与树龄对各酿酒葡萄品种的影响探究,主要是对‘赤霞珠’等欧亚种酿酒葡萄的研究更细致,对于山葡萄、毛葡萄等酿酒葡萄品种需要进一步细致深入地研究。而在酿酒葡萄的栽培区域规划、栽培模式与树龄的研究中,对葡萄果实品质差异性的研究较多,而对酒质进行检测的研究较少,建议今后在该方面应进行深入研究。