成熟期降水对贺兰山东麓酿酒葡萄果实品质的影响*

姜琳琳，王 静**，张晓煜，陈仁伟，胡宏远

（1．中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，银川 750002；2．宁夏气象防灾减灾重点实验室，银川 750002；3. 宁夏气象科学研究所，银川 750002；4. 宁夏大学农学院，银川 750021)

适宜的生态环境条件是保证葡萄优良品质的重要因素[1-2]。宁夏贺兰山东麓与法国著名的波尔多葡萄酒产区位于同一纬度带，葡萄生长季光热条件充足，降水少，昼夜温差大，因其独特的地理位置和气候条件成为优质葡萄酒产区[3-4]。在贺兰山东麓酿酒葡萄酒产区蓬勃发展的同时，酿酒葡萄生长季的气候资源也发生着变化[5]。1951-2015年，宁夏年降水量增加且降水日数减少[6]，尤其酿酒葡萄成熟采收期（9月）降水不断增加[7]。大量研究表明，成熟期降水过多会严重影响酿酒葡萄品质[8-10]。因此，深入开展成熟期降水量对酿酒葡萄品质的影响十分必要。

目前，关于降水对葡萄品质影响的相关研究，一方面是基于多年或多地气象因子与葡萄品质数据，统计分析得出成熟采收期降水是限制葡萄品质的因子[7-8，11]。另一方面主要是通过控制灌溉量[12-13]，研究水分对酿酒葡萄品质的影响。而成熟期不同降水量对酿酒葡萄品质的影响机理尚不清楚，且缺乏定量化研究。因此，本研究利用人工模拟降水装置，在酿酒葡萄成熟中期，设置不同量级的降水试验，探索成熟期降水对酿酒葡萄还原糖、可滴定酸和总酚等品质指标的影响，旨在为酿酒葡萄品质预测、年份酒评价等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地点

试验于2017年在宁夏回族自治区永宁县闽宁镇某酒庄（北纬38°16′，东经105°58′）完成。该酒庄位于贺兰山东麓洪积平原地带，土壤为淡灰钙土。葡萄植株为5a 生赤霞珠，株距0.5m，行距3m，整形方式为“厂”字型短梢修剪。2017年该园区赤霞珠产量在4500kg·hm-2左右，为消除不同环境条件对酿酒葡萄品质的影响，试验选取栽培管理和生长势均一致的葡萄植株作为样本。

1.2 试验处理

研究区域内赤霞珠转色期平均为8月上旬，成熟期平均为9月底，因此本研究以赤霞珠成熟阶段9月为研究时段。在酿酒葡萄成熟中期选择阴雨天气（9月5-7日），利用电控移动式人工模拟降水系统（南京产，WHCK-PL2）进行人工增雨试验。据统计，该地区1981-2016年9月平均降水量为26.7mm，因此，本试验分别设置10、30、40 和50mm 共4 个量级的增雨处理，每处理 3 个重复，降水强度为10mm·h-1，每个处理12 株，处理面积为12m2，小区之间间隔12m。降水模式为间歇式降水，每降10mm后，停止一小时，使雨水充分下渗。

2017年9月该地共有3 次自然降水过程，其中，9月4、9 和26日降水量分别为0.5、0.6 和9.2mm，共计10.3mm，故每个处理的总降水量为自然降水和人工模拟降水的总和，分别为20.3（P1）、40.3（P2）、50.3（P3）、60.3（P4）mm。随机选取两行自然降水的植株作为对照组（CK）。

在葡萄成熟期，于9月28日在每个处理阴阳面各采集3 穗葡萄，采用南北走向采摘，每穗选择上、中、下不同部位的果粒各5 粒，共90 粒，混合均匀，挤汁后用4 层纱布过滤，测定可溶性固形物、还原糖及可滴定酸等指标。剩余部分除梗脱粒后用液氮速冻，混合后储藏于超低温冰箱内（-78℃以下），留作检测。

1.3 项目测定

采用TD-45 手持糖度计测定可溶性固形物，采用斐林试剂法测定还原糖含量，NaOH 滴定法测定可滴定酸含量，福林-肖卡法测定总酚含量，福林-丹尼斯法测定单宁含量，盐酸-甲醇法提取测定花色素含量[14-16]。

1.4 数据处理和分析

采用Excel2010 和SPSS21.0 进行数据分析并作图，采用Duncan（P＜0.05）方法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 降水量对葡萄果实可溶性固形物和还原糖含量的影响

在成熟的葡萄浆果中，可溶性固形物中含有超过90%的糖分，剩余大部分为有机酸[17]。其中，糖是决定果实和葡萄酒品质的主要成分，可掩盖酸味、苦味和涩味感，增加葡萄酒的口感、酒体或平衡[18]。由图1 可知，自然降水条件下（降水量为10.3mm，CK），成熟葡萄果实可溶性固形物含量平均为25.3%，还原糖含量为239.38g·L-1；各处理可溶性固形物和还原糖随降水量增加呈现出的变化趋势基本一致，当降水增加到P1（总降水量为30.3mm）时，葡萄浆果中可溶性固形物含量与CK 差异显著（P＜0.05），还原糖的含量与CK 无显著差异；当降水达到P2 时（总降水量为40.3mm）后，可溶性固形物和还原糖含量显著升高，分别比CK 高0.7 个百分点和3.22%；继续增加降水量（P3 总降水量为50.3mm、P4 总降水量为60.3mm）处理，可溶性固形物和还原糖含量则显著降低（P＜0.05），其中，P3、P4 的可溶性固形物含量分别比CK 降低1.28、1.43 个百分点；还原糖含量分别比CK 降低2.63%、5.55%。可见，9月降水量达到P2 将明显有利于可溶性固形物和还原糖含量的增加，若降水量继续增加，则会对葡萄浆果中可溶性固形物和还原糖的累积产生负面影响。

图1 不同降水量处理葡萄果实可溶性固形物和还原糖 含量的比较 Fig.1 Comparison of the soluble solids and reducing sugar content in grape fruits among treatments

2.2 降水量对葡萄果实可滴定酸含量的影响

酸度对果实和葡萄酒的感官发挥重要作用，它不仅影响酸味，而且通过掩盖糖的味道而影响甜味，赋予葡萄酒活泼的新鲜滋味。由图2 可知，自然降水（CK）条件下，成熟期葡萄浆果中滴定酸含量为7.67g·L-1，随着降水量的增加，可滴定酸含量呈现先下降后增加的趋势。当降水量增加到P1 时，葡萄可滴定酸的含量达到最低值，比CK 降低13.42%（P＜0.05）。当降水量继续增加，可滴定酸的含量开始逐步上升，但各处理滴定酸含量依然显著低于CK（P＜0.05），其中，P2、P3 和P4 分别比CK 降低8.21%、6.72%和4.89%。由此可见，增加降水能够显著降低葡萄浆果中可滴定酸的含量。

图2 不同降水量处理葡萄果实可滴定酸含量的比较 Fig.2 Comparison of the titratable acid content in grape fruits among treatments

2.3 降水量对葡萄果实糖酸比的影响

由图3 可知，自然降水条件下，成熟期葡萄浆果中的糖酸比为31.1，随着降水量的增加，葡萄果实中糖酸比呈现先增加后下降的趋势。在降水量为P1 水平时，糖酸比达到峰值，为35.9，随着降水量的继续增加，葡萄果实糖酸比开始下降，但P2 和P3处理的糖酸比仍显著高于CK（P＜0.05），分别为35.0和32.5。当降水量继续增加到P4，果实中糖酸比继续降低，且低于CK，比CK 降低1.00%，但此时已与CK 无显著差异。由此可见，过多降水会降低果实糖酸比。

图3 不同降水量处理葡萄果实糖酸比的比较 Fig.3 Comparison of the sugar/acid ratio in grape fruits among treatments

2.4 降水量对葡萄果实单宁、总酚和花色苷的影响

单宁、色素是酚类物质的一种，酚类物质是葡萄酒中最重要的风味物质之一，不仅影响葡萄酒的感官质量（颜色、香气和口感）[19]，同时也是重要的抗氧化剂，是葡萄酒保健功能的重要载体[20]。由图4-图6 可知，自然降水条件下，葡萄果实总酚含量为8.58mg·g-1，其中单宁和花色素分别为7.66 和0.73mg·g-1。随着降水量的增加，总酚含量呈现先增加后下降的趋势；花色素呈现先降低后增加的趋势，单宁随降水量的增加并无明显变化规律，但各增雨处理的单宁值皆高于CK。其中，在降水量达到P1 时，总酚含量较CK 显著增加，达到最高值，为11.91g·L-1，比CK 增加37.64%。当降水量继续增加到P2，总酚含量开始较P1 处理显著下降，但仍比CK 高出10.95%。当降雨量继续增加到P3 和P4，总酚含量开始显著低于CK，分别为6.67 和5.92mg·g-1。由图5 可知，增雨处理增加了单宁含量，P1、P2、P3 和P4 处理的单宁含量分别比CK处理高出70.62%、0.1%、145%和99.82%。由图6可知，增雨处理显著降低了葡萄浆果中花色素含量，当降雨量达到P1 时，花色素含量为0.60mg·g-1，比CK 降低17.11%，当降雨量继续增加到P2 和P3 时，花色素含量继续降低，分别比CK 降低28.48%和38.57%，当降雨量继续增加到P4，花色素含量开始上升，但仍显著低于CK。由此可见，降水会对葡萄果实酚类物质合成产生影响。

图4 不同降水量处理葡萄果实总酚含量的比较 Fig.4 Comparison of the total phenol content in grape fruits among treatments

图5 不同降水量处理葡萄果实单宁含量的比较 Fig.5 Comparison of the tannin content in grape fruits among treatments

图6 不同降水量处理葡萄果实花色素含量的比较 Fig.6 Comparison of the anthocyanidin content in grape fruits among treatments

3 结论与讨论

3.1 讨论

酿酒葡萄在新梢生长期和幼果膨大期需要充足的水分，花期和成熟期降水过多则会引起品质下降[21]。在避雨对酿酒葡萄品质影响的研究中发现，与常规栽培相比，从成熟期前1 个月左右开始避雨栽培，可以增加葡萄果实还原糖、总酚和单宁的含量，有助于葡萄果实香气物质的合成[22]。研究表明，花后30d-成熟期[12]、着色成熟期[13]、果实成熟期[23]亏水都能降低果实中酸的含量，提高果实中可溶性固形物和还原糖含量，提升葡萄品质。而本研究结果表明，与自然降水相比，适度降水反而增加葡萄浆果中可溶性固形物、还原糖含量、总酚、单宁含量，降低可滴定酸和花色素含量，提高果实品质。这可能是由于该种植园在酿酒葡萄成熟期灌溉量较少，降水给土壤补充了必要的水分，此时降水对葡萄品质的形成起正面作用。另外，本研究设置的降雨时期在9月上旬中期，且为一次集中降雨过程，跟上述研究的处理时间也有差别。

研究认为，优质葡萄酒原料初始含糖量应高于210g·L-1，[24]，可滴定酸在6.5～8.5g·L-1[25]，合适的糖酸比至少应大于32，最好在35～45[26]。本研究结果表明，P1、P2 和P3 处理的还原糖（231.0～247.1g·L-1）、可滴定酸（6.7～7.6g·L-1）和糖酸比(32.5～35.9)都在酿造优质葡萄酒所要求的适宜范围内，其中，P1 处理的还原糖和P3 处理的总酚含量皆低于CK。综合来看，P2（40.3mm）处理的还原糖、可滴定酸以及总酚含量都处于较适宜范围，此时降水若继续增加，葡萄果实品质将会下降。本研究所得出的影响葡萄品质的降水界限值与李玉鼎等得出的结论较为相似，李玉鼎等[1]通过统计分析1988-2002年贺兰山东麓酿酒葡萄品质和气象条件的关系，认为葡萄成熟月降水量少于50mm、旬降水量少于30mm 的年份葡萄的成熟度好，葡萄酒品质也高。

为了保证人工模拟降水的天气与自然降水的天气条件接近，本研究选择了酿酒葡萄成熟中期的阴雨天气开展试验，保证了降雨时段相同，但不同的降雨日数、降雨时期及降雨分布的均匀程度对葡萄品质的影响也不同，同时降水会伴随低温、高湿和寡照，未来将进一步综合考虑温度、日照等对葡萄品质的影响，开展系统性研究。

3.2 结论

在酿酒葡萄成熟前期，利用人工模拟降水设置了10、30、40 和50mm 不同梯度的降水量，综合可溶性固形物、还原糖、可滴定酸、总酚等各品质指标，认为过度缺水和过度增雨都会对酿酒葡萄品质产生不利影响，增雨量为 30mm（总降水量为40.3mm）时，葡萄浆果的品质最好。建议生产上根据实际情况，当降水量低于10.3mm 时及时灌溉，给土壤补充必要水分；当降水量超过40.3mm 时，及时采取遮雨措施，避免降雨过多导致葡萄品质下降。