不同坡向微气候对‘霞多丽’葡萄生长和果实品质的影响

乔振羽，张亚红,2*，张晓煜，张乐，周娟，刘鑫，黄嘉俊

（1. 宁夏大学农学院，银川 750021；2. 宁夏大学食品与葡萄酒学院，银川 750021；3. 宁夏气象科学研究所/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）

宁夏贺兰山东麓日照资源丰富、干燥少雨，是生产优质酿酒葡萄的重要产区。葡萄园风土使酿酒葡萄的生长发育和果实品质产生明显的差异，地形变化使之更加凸显[1]。坡向微气候作用于植株的生长发育，使之呈现不同的生长规律。研究不同坡向微气候对果实品质的影响，可以揭示风土条件与果实品质之间的关系，对提高果实品质和酿酒生产具有指导意义。

葡萄生长发育随着物候期的变化表现出不同的生长规律[2-3]，且受气温、降雨量和光照的影响[4-5]。不同坡向对于果实微环境光热资源具有明显影响，其中日均气温依南坡、西坡、东坡、北坡依次递减，东坡太阳辐射热的主要作用是地表土壤水分蒸发以及空气湿度消耗，而午后日射主要用于空气增温[6]。微地形在具有相同植被覆盖的情况下，温度表现出明显的差异性，同时由于风速、湿度等对温度具有加强或减弱的作用[7]，阳坡气温较阴坡更高[8]，且坡向和坡度对光照、温度和降水有影响[9]。坡向间太阳辐射的差异主要是由于太阳入射角不同，使得偏北坡及北坡的可照时间较短，随着坡度增大太阳辐照度减小；不同坡向间太阳辐照量为南坡＞东坡＞北坡[10]。南坡能够获得比东坡、北坡更多的太阳光热量，所以温度较高[11]。而北坡较南坡接收到的太阳辐射更少，所以北坡的土壤温度低、蒸发蒸腾量小、湿度大、昼夜温差小[12-13]。邓美皎等[14]通过对太白红杉的径向生长和环境进行研究发现，不同坡向是温度、水分等产生差异的重要因素，立地条件对于温湿度影响较大。

上述研究为探寻在相同管理情况下，不同坡向微气候对酿酒葡萄生长发育的影响提供了依据。然而现有研究主要通过控制微气候单一因素对果实品质的影响进行分析，缺少自然条件形成的具有不同坡向丘陵的微气候与生长发育关系的探讨。本研究以宁夏青铜峡产区‘霞多丽’为研究对象，开展葡萄园微气候和植株生长发育、果实品质的特征研究，并测定生长季的生理指标，旨在探讨微气候因素与葡萄生长发育、果实品质之间的关系，以期为选择合理地形进行酿酒葡萄种植和管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于宁夏青铜峡市瞿靖镇西鸽酒庄基地（38°07' N，105°88' E），选择位于同一丘陵相同土壤质地的南坡（坡度5.2°）、东坡（坡度7°）、北坡（坡度3.5°），海拔高度为1138～1151 m。青铜峡地处宁夏平原中南部，气候类型属中温带大陆性气候，年日照时数3000 h以上，降水量200 mm以下，无霜期165～178 d，≥10 ℃积温平均为3481.4 ℃，干燥少雨，光照充足，昼夜温差大。

1.2 研究对象

试材‘霞多丽’树龄4年，行株距为3.0 m×1.5 m，架式为倾斜式单臂“厂”形，田间常规管理。在3个坡向中间行中，选取长势茂盛、树形相对一致的标准株各3株，3次重复，共监测27株葡萄树。

1.3 试验方案

1.3.1 不同坡向微气候环境监测

试验于2021年4—10月，按照葡萄园试验区的分布监测葡萄植株生长期间微气候变化。

环境因子测定：在试验地的南坡和北坡坡顶加装Vantage Pro2型Davis气象站，测定150 cm高度的气象数据，监测空气温度、太阳辐射、蒸发蒸腾量（ET）等。气象站观测气象数据间隔设定为10 min；东坡由于气象站数量不足未安装，气象数据由查阅文献和气象网站得到。

1.3.2 生长发育指标测定

茎生长量测定：每个坡向选择9株标准植株的一年生枝条作为标准枝，挂牌标记并测定标准枝基部直径和一年生枝条长度。从展叶期开始，每隔3 d测量1次，至新梢基部开始木质化结束。

叶片纵横径测定：新梢生长期，在选定的标准枝阴面、阳面选取叶片进行挂牌标记，用游标卡尺测定纵横径，将每个坡向的叶片生长量取平均值作为此次测量的生长量。从新梢生长期开始，每隔3 d测量1次，直至叶片成熟。

果粒纵横径测定：在选定的标准枝阴面、阳面选取果粒进行标记，每穗葡萄随机选上中下部各10粒果实，用游标卡尺测定其不同生长期的纵横径，取平均值。

葡萄品质（还原糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH值）测定参考国家标准GB/T 15038—2006[15]葡萄酒、果酒通用分析方法。葡萄成熟期（9月5日），在标记的标准枝阴面、阳面每穗葡萄的不同部位随机摘取20粒果实，取部分鲜样挤汁进行测定，剩余部分用液氮冷冻，放入超低温冰箱进行保存备用。

1.4 数据处理

试验数据的整理、收集和初步分析采用Microsoft Excel 2016进行统计与处理，采用Origin 2022绘图。

2 结果与分析

2.1 不同坡向微气候特征

宁夏青铜峡产区西鸽酒庄葡萄园具有大量的热量和光照资源。2021年不同坡向的生长季农业气候资源情况如表1所示。在葡萄果实成熟过程中有效积温、日照时数、降雨量、辐照量均呈先增后降趋势，7月南坡、北坡、东坡≥10 ℃有效积温达到最大值，分别为923.46、920.7、894.2 ℃，在整个生长季‘霞多丽’果实的全生育积温（≥10℃）分别为3853.22、3751.85、3478.2 ℃，符合贺兰山东麓产区葡萄果实全生育期积温标准。葡萄果实全生育期日照时数和降雨量与有效积温变化一致，均呈先增后降趋势，7月日照时数和降雨量均达到最大值，分别为448.50 h、43.00 mm。在葡萄果实整个全生育期日照时数为2502.76 h，降雨量为167.60 mm，说明南坡、北坡、东坡‘霞多丽’果实全生育期的日照时数和降雨量均达到了最佳范围，符合酿造优质葡萄酒的标准。在整个生长季‘霞多丽’果实的全生育期辐照量南坡、北坡、东坡分别为3749.1、3683.3、3711.6 MJ∙m-2，蒸发蒸腾量分别为952.4、990.4、969.8 mm。

表1 不同坡向微气候特征的变化Table 1 Variation of microclimate characteristics in different slope aspects

2.2 不同坡向酿酒葡萄生长指标变化特征

2.2.1 不同坡向茎生长量的变化

不同坡向微气候对酿酒葡萄生长发育有直接影响，微气候变化对植株的光合作用、蒸腾蒸发等产生影响。2021年葡萄生长季在6月15日去除顶梢前，枝条茎长、茎粗的生长变化如图1所示，茎长的生长量先缓慢上升后增长速率加快，然后生长逐渐变缓呈“S”型曲线变化。由于南坡热量充足，生长发育快于东坡和北坡，在人工去除顶梢前茎长南坡（1528.11 mm）＞东坡（1251.89 mm）＞北坡（939.67 mm），在测量期间南坡的累计生长量始终大于东坡和北坡。从新梢生长期至茎基部木质化结束测量茎粗发现，表现为先快速增加后缓慢增长，曲线整体变化趋势为南坡＞东坡＞北坡，东坡和北坡茎粗变化的整体趋势不明显，在茎粗开始木质化时南坡（13.26 mm）＞北坡（12.87 mm）＞东坡（12.72 mm）。

图1 2021年茎长、茎粗的变化Figure 1 Changes of stem length and stem diameter in 2021

2.2.2 不同坡向果粒纵横径的变化

由2021年不同坡向果实纵横径变化（图2）可知，坐果后果粒纵横径呈先上升后下降的趋势，在9月1日果粒纵横径达到最大，然后开始缩小。果粒纵横径在6月23日—7月24日、9月1日、9月5日的整体变化趋势表现为东坡＞南坡＞北坡，在6月9日－6月15日的变化趋势为南坡＞东坡＞北坡。南坡的纵横径最大分别为12.9、13.4 mm，东坡纵横径最大分别为13.2、13.4 mm，北坡纵横径最大分别为12.7、12.6 mm。北坡果粒在7月5日至7月24日生长较快。葡萄果粒的生长规律表现为在8月8日之前纵径大于横径，果粒成熟后期9月1日横径大于纵径。

图2 不同坡向果粒纵横径变化Figure 2 Changes of longitudinal and transverse diameters of fruit grains in different slope directions in 2021

2.2.3 不同坡向粒质量的变化

2021年不同坡向的粒质量的变化（图3）所示，粒质量均随着果实的生长和成熟整体呈现先增加后降低的趋势。南坡8月22日果实粒质量最大为0.92 g，最终采收时为0.78 g。东坡8月22日果实粒质量最大为1.03 g，最终采收时东坡粒质量为0.96 g。北坡8月22日果实粒质量最大为0.85 g，最终采收时为0.72 g。

图3 2021年不同坡向粒质量的变化Figure 3 Changes in grain weight in different slope aspects in 2021

2.3 不同坡向酿酒葡萄果实品质变化特征

2.3.1 不同坡向还原糖的变化

还原糖含量最小达到170 g∙L-1才能够酿造出较为优质的葡萄酒[16]。在试验期间（表2），随着果实不断地成熟，果实中还原糖的含量呈先上升后下降再上升的趋势。从8月1日到8月8日北坡的还原糖含量的增长速率高于南坡和东坡，在8月8日时北坡含量最大。随着果实的成熟还原糖含量不断增加，由于临近果实采摘期不断的降雨，造成9月1日还原糖含量降低和9月5日还原糖含量增长不明显。南坡还原糖含量的第二次增长点在8月22日，为201.36 g∙L-1；东坡还原糖含量的第二次增长点在9月1日，为187.05 g∙L-1；北坡还原糖含量始终缓慢地增长。

2.3.2 不同坡向可溶性固形物的变化

可溶性固形物和还原糖含量是影响芳香类物质的重要因素之一。由表2所示，随着果实的成熟可溶性固形物含量呈波动增长趋势，不同坡向间的变化趋势为南坡＞东坡＞北坡。在果实膨大期（7月24日）开始测定时，南坡的可溶性固形物含量最高，北坡最低；在8月1日和8月8日南坡的可溶性固形物增长量小于东坡和北坡，8月8日和9月1日的可溶性固形物含量增长变缓，可能是多云和降雨的影响导致其含量增速降低。最终采收时南坡、东坡、北坡的可溶性固形物含量分别为24.53%、23.79%、22.51%。

2.3.3 不同坡向可滴定酸的变化

由表2所示，可滴定酸含量随着果实的成熟呈不断下降的趋势。7月24日果实可滴定酸含量最高，北坡的果实发育较慢，可滴定酸含量为27.93 g∙L-1；东坡的果实成熟度介于南坡和北坡之间，可滴定酸含量为22.38 g∙L-1；南坡的光照充足，果实发育较快，可滴定酸含量为13.26 g∙L-1。最终采收时南坡、东坡、北坡的可滴定酸含量分别为5.82、7.1、7.1 g∙L-1，东坡和北坡均达到最适酸度，而南坡成熟度过高可滴定酸含量低于最佳标准。

2.3.4 不同坡向pH值的变化

由表2所示，果实的pH从采摘开始与可滴定酸含量变化趋势相反，随着果实不断的成熟pH不断上升。三个坡向间pH的变化趋势整体为南坡＞东坡＞北坡。南坡、北坡受到微气候影响较大，pH波动变化明显。

2.3.5 不同坡向固酸比和糖酸比的变化

由表2所示，随着葡萄果实的成熟，固酸比呈上升趋势。南坡果实固酸比变化最快，增长量为3.78；北坡固酸比变化次之，增长量为3.50；东坡果实固酸比变化最低，为3.35。在三个坡向间的表现为南坡＞北坡＞东坡。

糖酸比是酿酒葡萄中糖和酸的平衡。糖酸比在28～37之间能够酿造出优质的葡萄酒，太高或者太低的糖酸比都对葡萄酒的口感具有显著影响[17]。由表2所示，随着葡萄果实的成熟，糖酸比呈上升趋势，在9月5日采收期南坡的糖酸比达到最大为40.4，东坡的糖酸比为32.19，北坡的糖酸比在采收期降低至29.05。

表2 不同坡向葡萄果实品质变化特征Table 2 Variation characteristics of fruit quality of wine grapes with different slope orientations

3 讨论

不同坡向的微气候对葡萄生长发育过程产生不同的影响，只有在适宜的生长环境下葡萄才能得到最好的生长发育和果实品质。太阳辐射在白天对地面进行加热且与日较差呈正相关性关系[18-19]。研究结果表明，南坡比北坡的太阳辐射更强，夏季的太阳高度角较大，地形对于太阳辐射的遮蔽作用较小，这与魏胜龙等[20]和骆汉等[10]研究结果一致。在适宜温度下，植株在夜晚能够通过根压为植物供应水分和养分，保证植株生长旺盛。南庆伟等[21]发现，茎流的供给受到太阳辐射和温度的共同影响，这样造成了南坡和北坡植株的长势不同。南坡能够吸收更多的太阳辐射，叶片进行充分的光合作用，积累营养物质供给植物生长发育，所以南坡生长指标优于北坡。蒸发蒸腾是葡萄叶片蒸腾和地面蒸腾的总和，受到温度、湿度、风速等环境的共同影响。在同一微地形条件下的南坡和北坡，温度、湿度由于昼夜和季节波动，影响地表和空气对太阳辐射的吸收，使蒸发蒸腾量随着昼夜和季节波动而变化。葡萄为了适应微气候的变化，通过调节激素和营养物质吸收改变生长发育的进程。日照和温度的差异由坡向的变化造成，间接影响葡萄的生长发育[22]。北坡葡萄植株生长缓慢，这可能是生长初期北坡积温较低，光合产物较低不能充分供应植株生长，植株通过库源关系首先将能量供应叶片生长，促进叶片增加光合作用[23]。

不同坡向的微气候变化，在葡萄的果实品质方面作出了响应。研究表明，葡萄浆果受高温、干热风及地面辐射的影响，浆果会失水减重，使成熟期提前进入过熟期，粒质量和果形指数减少，且光热水平提高能促进果实有机酸的降解[24]，导致南坡可滴定酸含量最小，北坡最大；南坡还原糖最大，北坡最小，东坡粒质量最大。南坡热量条件比北坡、东坡更高，充足的热量使果实成熟周期更短，但果实成熟加快后不利于单宁、总酚积累，因此北坡和东坡冷凉的微气候条件有利于‘霞多丽’葡萄单宁、总酚含量的提高。

4 结论

不同坡向植株生长发育的气象特征主要表现为太阳辐射随昼夜和季节而呈现出规律性变化，南坡比北坡太阳辐射强；南坡由于温度和光照资源比北坡充足，表现为南坡生长速率大于北坡。在最终采收期表现为南坡的可溶性固形物、还原糖含量最高，固酸比、糖酸比最大；东坡粒质量最大；北坡可滴定酸含量最高。本文对宁夏贺兰山东麓青铜峡试验地微气候特征的研究主要立足于南坡、东坡和北坡生长因素和果实品质特征，实际生产中可根据酿酒需求调整不同坡向的采收时间。