不同产量水平对‘威代尔’果实品质和枝条抗寒性的影响

朱燕芳，郝 燕*，王元元，白耀栋，马麒龙

(1.甘肃省农业科学院 林果花卉研究所，甘肃 兰州 730070；2.白龙江林业管理局 河西综合开发局，甘肃 高台 734300)

‘威代尔’(Vidal)葡萄属欧美杂交种，是世界酿造冰葡萄酒的主要原料品种之一[1]，是我国引进主栽的可以酿制甜葡萄酒的优良品种，由其酿制的葡萄酒具有独特的果香和酒香。目前国内甘肃河西走廊产区、宁夏贺兰山东麓产区、东北产区都有种植，且酿造的葡萄酒风格各异[2]。甘肃河西走廊于2011年引进‘威代尔’2年生‘贝达’砧嫁接苗，种植于张掖市高台县祁连酒业酿酒葡萄基地。当地综合性状表现良好，具有果实品质优、耐贮藏、早果丰产、抗寒、抗病、耐瘠薄等优良特性[3]，是该产区酿造冰白葡萄酒的主要优质原料。

冰葡萄酒是果实成熟后需保留在植株上，自然气温≤8℃下持续冷冻一段时间后采摘酿造而成的葡萄酒[4]。在这期间，由于葡萄长时间挂树，因果实进行后熟过程，消耗过多的树体养分，使得树体养分回流不及时，影响枝条的成熟度，进而影响树体的越冬性。产量负载量是影响葡萄树体生长发育与果实品质的重要因素之一[5]。产量对葡萄树体和果实品质有较大的影响，产量过高，影响植株的生长发育、枝条成熟度低、抗冻性弱、果实可溶性固形物含量降低等问题；产量过低，可能会导致营养生长起主导作用，影响经济效益与收入，因此，适宜的产量水平能够维持树体的可持续发展[6-7]。

因此，本试验通过连续2 a、研究不同产量对‘威代尔’葡萄果实品质和枝条抗寒性的影响，明确葡萄挂树期间，设置不同产量水平以提高树体越冬性的问题，并为该产区酿酒葡萄栽培提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年、2019年在甘肃省张掖市高台县祁连葡萄酒基地进行，该地属大陆沙漠干旱型气候，全年无霜期150 d，年均气温7.4℃，昼夜温差大，多年平均降水量103 mm，年有效积温3053℃。园区土壤为沙壤土，透水、透气能力强，土层深厚，质地疏松，属酿酒葡萄栽培“暖性土壤”。0～30 cm土层含有机质0.78%、全N 0.04%、全P 0.064%、全K 1.20%，pH值8.15[3]。

1.2 试验材料与设计

试验选用8年生‘威代尔’葡萄为试材，采用单臂单蔓篱架水平龙干整形，定植行株距3.0 m×0.7 m，栽植318株/667 m2，树势基本一致。

试验共设4个产量梯度，从低到高依次约为500、800、1 000、1 200 kg/667m2，分别为T1、T2、T3、T4。每处理30株，3次重复，共计270株，试验采用随机区组排列。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 采收期果实品质指标 每个处理随机采集10个果穗，称量单穗重；在每串果穗上、中、下各取1个果粒，总计100个果粒，用0.001电子天平称量单粒重，用游标卡尺测量果实纵、横径，并求其平均值；并用手持测糖仪测定可溶性固形物；用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[8]；用NaOH中和滴定法测定可滴定酸含量[9]；用2,6-二氯靛酚滴定法测定Vc含量[10]；采用福林-肖卡法测定葡萄果实中总酚含量[11]；采用福林-丹宁斯(Folin-Denis)法测定果实单宁含量[12]。

1.3.2 采收期枝条抗寒性指标测定

1.3.2.1 枝条田间测定 每个处理随机选取10株，每株随机选取10个枝条，用软尺测定第4节长度、游标卡尺测定第4节枝条粗度和截面髓心直径。

1.3.2.2 枝条抗寒性试验处理 2018年10月，每个处理随机选取30株，于每株树冠外围中部随机剪取长40 cm、茎粗0.7 cm、无病虫害的1 a生休眠期枝条10根。将剪取的枝条先后用自来水、蒸馏水冲洗干净。之后4个处理随机选取30～35根枝条为1份，共分5份，蜡封后，用保鲜膜包裹，放入自封袋中，置高低温交变湿热试验箱中进行不同冷冻温度处理。共设4、-10、-15、-20、-25℃ 5个低温处理，每处理均以4℃/h的速率降温，达到设定温度后保持12 h，再以4℃/h的速率升温至4℃保持2 h，后放入4℃冰箱中备用；对照(CK)枝条直接置于4℃冰箱中。各项指标测定前均将冷冻枝条置于室温(25℃)下8 h。每处理随机选取3根枝条为1个重复，共3个重复。

1.3.2.3 相对电导率的测定 相对电导率采用电导法测定。将取出的枝条切成0.5 cm长的小段，称取约1 g，放入带刻度的试管中，加入去离子水25 mL，于摇床上25℃振荡浸提90 min，用电导率仪测定浸提液初电导值C1，然后于沸水中煮20 min，冷却至室温后测定其终电导率值C2，电导率(REC)=C1/C2×100%。

1.3.2.4 生理指标测定 脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮显色法[13]，可溶性糖含量、可溶性淀粉含量测定采用蒽酮比色法[14]。

1.4 数据分析

用Microsoft Excel软件进行数据整理并作图，用SPSS22.0对数据进行统计分析，采用Duncan法进行方差分析。利用Microsoft Excel软件将数据采用模糊隶属函数进行定量转换，再利用其隶属平均值进行相互比较。

呈正相关，则指标隶属度计算公式如下：

(1)

呈负相关，则用反隶属函数计算，公式如下：

(2)

式中,Ui表示隶属函数值；Xi表示指标的测定值；Xmin表示指标的最小值；Xmax表示指标的最大值，i表示某个处理。

2 结果与分析

2.1 不同产量水平对‘威代尔’果实品质的影响

由表1可知，2018年，不同产量下T1的单穗重显著高于其他处理组，T2、T3和T4之间无显著性差异。2019年，T2和T4产量水平的单穗重显著高于T1和T3产量水平。2018年和2019年，果实单粒重和果形指数各处理组间无显著性差异。2018年各处理组的果实纵、横经无显著性差异，2019年T4产量水平下的显著高于其他处理组。

2.2 不同产量水平对‘威代尔’果实品质指标的影响

如图1所示，2018年和2019年，随着产量水平的升高，‘威代尔’果实的可溶性固形物降低。2018年，T1、T2、T3、T4处理组的可溶性固形物均在25%以上，T1处理组的最高，为28.33%，且T1和T4显著高于T2和T3处理组，T2和T3之间无显著性差异；2019年，各产量水平下的可溶性固形物低于2018年的，T1、T2和T3处理组(24.68%、24.76%、24.43%)间无显著性差异，且显著高于T4处理组。

表1 不同产量水平对酿酒葡萄‘威代尔’果实外形指数的影响Table 1 Effects of different yield levels on fruit shape indices of wine grape ‘Vidal’

2018年，T1、T2、T3处理组的可溶性糖含量之间无显著性差异，且显著高于T4处理组，T4的最低，为143.25 mg/g；2019年各产量水平下的可溶性糖含量均无显著性差异，在148.00 mg/g左右。

2018年，随着产量水平的升高，果实中的Vc含量呈先升后降的趋势，且T4处理组含量最低，为2.52 mg/100g，T2处理组的最高，为5.04 mg/100g，是T4的2倍。2019年，随着产量水平的升高，果实中的Vc含量降低，T1和T2处理组(3.59 mg/100g、3.26 mg/100g)的显著高于T3和T4。2019年各产量水平下的果实Vc含量均比2018年有所下降。

注：小写字母表示在0.05水平上的差异显著性，不同处理之间进行显著性差异分析，字母相同则差异不显著，不同则显著。

2018年和2019年，随着产量水平的升高，‘威代尔’果实的可滴定酸含量升高。2018年T4处理组的可滴定酸含量最高，为0.49%，T2和T3处理组之间无显著性差异，T1处理组的最低，为0.22%。2019年T4和T3处理组之间无显著性差异，显著高于T1和T2处理组的，其中T4的最高，为0.27%。2019年各产量水平下的可滴定酸含量均低于2018年。

2.3 不同产量水平对‘威代尔’枝条生长的影响

由表2可知，2018年和2019年，T3产量水平下的第4节长度显著高于其他处理组；2018年，T4处理组最低，T3处理组最高，为12.40 cm，是T4的1.12倍，2019年，T1处理组最低，T3处理组最高，为10.56 cm，是T1的1.12倍。2019年各产量水平下的第4节长度均降低。

2018年，T1和T4处理组的第4节髓心直径显著高于T2和T3处理组的，T3处理组最低，为1.66 mm，而T1处理组最高，为3.43 mm，是T3的2.07倍。2019年各产量水平下的髓心直径无显著性差异，均在3.00～3.50 mm。2019年各产量水平下的髓心直径均升高。

2018年，T1和T3处理组的第4节枝条粗度显著高于T2和T4处理组的，其中T3处理组最高，为8.26 mm，T4处理组最低，为7.09 mm，T3是T4的1.16倍。2019年，T1、T2、T3处理组的第4节粗度均高于T4处理组，T2处理组最高，为7.50 mm。2018年与2019年相比，T2产量水平第4节粗度变化不大，T1、T3和T4产量水平下均明显降低，变化趋势较为明显。

2018年，T1、T3和T4处理组的髓心与枝条粗度比之间无显著性差异，显著高于T2处理组。2019年，T3和T4处理组的髓心与枝条粗度比显著高于T1和T2处理组的。2019年各产量水平下的髓心与枝条粗度比较2018年呈明显的升高趋势。

表2 不同产量对酿酒葡萄‘威代尔’枝条的影响Table 2 Effects of different yields on branches of wine grapes

2.4 不同产量水平对‘威代尔’枝条抗寒性指标的影响

如图2所示，2018年和2019年，随着处理温度的逐渐降低，T1、T2、T3和T4的电导率均逐渐升高。2018年，-10℃～-25℃，T4处理组枝条电导率先升后降再升，变化幅度比其他处理组明显，其他处理变化较为缓慢；2019年，-15℃～-25℃，T4处理组枝条电导率急剧升高，其他处理组缓慢升高，T2处理组的变化最为平缓。

2018年，T1、T2、T3和T4的可溶性糖含量呈先升后降在升再降的趋势，在-10℃～-15℃，降低趋势最快，-15℃～-20℃的升高趋势最快；2019年，T1和T2处理组的可溶性糖含量呈先升后降在升的趋势，在4℃～-10℃升高，-10℃～-15℃降低，-15℃～-25℃升高，T3和T4呈先降后升的趋势，在4℃～-10℃降低，-10℃～-25℃急剧升高。

图2 不同产量水平对‘威代尔’枝条抗寒性指标的影响Fig.2 Effects of different yield levels on branch cold resistance index

2018年，随着处理温度的降低，T1、T2、T3和T4的可溶性淀粉含量、可溶性蛋白含量、SOD、POD均逐渐升高。在-20℃下，T1和T2处理组的可溶性淀粉含量高于T3和T4处理组，-20℃～-25℃，T4处理组可溶性淀粉含量急剧升高。在-10℃～-20℃，T1、T2、T3和T4处理组的可溶性蛋白含量急剧升高。在4℃～-25℃，T1和T4处理组的SOD活性均缓慢上升，而T2和T3处理组的SOD酶在4℃～-20℃，缓慢上升，在-20℃～-25℃，急剧升高。在4℃～-15℃，各处理组的POD活性呈先升后降的趋势，且变化幅度较小，在-15℃～-20℃，且急剧升高，-20℃～-25℃，呈缓慢降低的趋势。

2019年，随着处理温度的降低，各处理组的可溶性蛋白、SOD和POD均逐渐升高，变化趋势与2018年一致。-20℃～-25℃，T4处理组的SOD和POD均高于其他处理组；在4℃～-15℃，各处理组的SOD活性急剧升高。各处理组的可溶性淀粉含量呈先升后降的趋势，且含量均比2018年较高；在-15℃下达峰值，T4处理组最大，为249.76 μg/g。

2.5 不同产量水平对‘威代尔’果实品质和枝条抗寒性影响的综合评价

为了克服单个指标的片面性，全面反映不同产量水平对‘威代尔’果实品质和枝条抗寒性的影响，对8个抗寒性相关指标和5个果实品质相关指标进行隶属函数法分析。由表3可知，2018年和2019年，T2(800 kg/667m2)的平均隶属值最高，即该产量水平下，既可保持较好的果实品质，同时也能保持枝条的抗寒性。

表3 不同产量对‘威代尔’果实品质和枝条抗寒性影响的平均隶属值Table 3 Mean membership of the effect of different yields on fruit quality and cold resistance of branches

3 结论与讨论

河西走廊酿酒葡萄产区属凉温区，葡萄易受冬季低温和霜冻等自然灾害的影响。酿造冰葡萄酒需果实与树体‘连体’自然冷冻，因这一特殊性，进一步影响树体养分的消耗和积累。因此，冰酒葡萄的安全越冬已成为重中之重。研究了2018年和2019年不同产量水平下，树体抗寒性和果实品质的变化，探究保证较好的果实品质和一定经济效益的同时，提高树体抗寒性的适宜产量。

前人常用1年生枝条、根系、叶片等器官，采用相对电导率法研究果树抗寒性，涉及葡萄[15]、杏[16]、苹果[17]、桃[18]等。本试验中通过测定不同产量水平下1年生枝条的电导率，在4℃～-25℃条件下，随着处理温度的逐渐降低，500、800、1 000、1 200 kg/667m2产量水平下枝条的电导率均缓慢上升，表明枝条受到低温胁迫时，电解质外渗，引起了组织浸泡液电导率值的增大，即质膜受到了一定程度的伤害。在-10℃～-25℃下，1 200 kg/667m2产量水平下的变化幅度最大，这可能是由于较高的葡萄产量，为了保证果实的正常生长发育，消耗了较多的树体养分，继而影响了枝条的成熟度。2018年，500 kg/667m2和1 200 kg/667m2的第4节髓心直径高于800 kg/667m2和1 000 kg/667m2；500、1 000、1 200 kg/667m2的髓心与枝条粗度比无显著性差异，800 kg/667m2的最低；2019年，4个产量水平下第4节髓心直径无显著性差异，1 000 kg/667m2和1 200 kg/667m2的髓心与枝条粗度比显著高于500 kg/667m2和800 kg/667m2，较2018年均有所提高。可能是由于高产水平下为了保证树体营养物质的运输，髓心直径增大，但影响了枝条的成熟度，适宜的产量控制对枝条的成熟有促进作用。2018年，500 kg/667m2和1 000 kg/667m2产量水平下的结果枝第4节粗度高于800 kg/667m2和1 200 kg/667m2产量水平下的；2019年，500、800 kg/667m2和1 000 kg/667m2的第4节枝条粗度高于1 200 kg/667m2，这些结果进一步证明了高产量水平下枝条的成熟度不够。

本试验中，2018年和2019年酶活性变化趋于一致。2018年，4℃～-25℃条件下，500 kg/667m2和1 200 kg/667m2的SOD活性缓慢上升，800 kg/667m2和1 000 kg/667m2在4℃～-20℃条件下其SOD酶活性缓慢上升，2019年，4℃～-15℃条件下，4个产量水平下的SOD酶活性缓慢上升，这可能是由于葡萄枝条对低温胁迫的一种细胞的保护性应激反应，能够有效降解因低温产生的有害代谢物，防止膜系统受到损伤。在-20℃～-25℃下，2018年枝条的SOD酶活性急剧上升，为了平衡胞内产生的超氧自由基，缓解过氧化产物对膜的破坏，而2019年-15℃～-25℃下，其酶活性降低，可能由于体内积累了相对过量的活性氧，使得活性氧的动态平衡遭到了破坏，因而加剧了膜脂过氧化作用[19]。2018年和2019年，4℃～-15℃条件下，4个产量水平下的POD活性呈先升后降的趋势，而在-20℃～-15℃条件下，急剧升高，植株为了较快地适应低温胁迫，保护酶保持相对较高的活性。在-20℃～-25℃下缓慢降低，酶活性的降低可能是由于低温环境超出了枝条内抗氧化酶系统的调节能力，破坏了酶系统[20]。

可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性淀粉是植物体内主要的渗透调节物质。本试验中，随着处理温度的降低，2018年和2019年不同产量水平下1年生枝条的可溶性蛋白均上升，这可能是为了增加细胞液浓度，降低渗透势和冰点，保护细胞质胶体不致遇冷凝固，减少细胞内失水和结冰，减轻低温对细胞的伤害，这与卢精林[21]的研究结果一致。2018年可溶性淀粉含量升上，可能是因为可溶性糖促进了可溶性淀粉的合成，也可能是低温使植物的呼吸消耗的能源变少，进而淀粉分解量也变少[22]。而2019年枝条的可溶性淀粉含量呈先升后降的趋势，且-15℃为转折点，低温胁迫可能诱导了植株体内淀粉水解酶活性的增强，使得可溶性淀粉加速分解[23]。

随着处理温度的降低，不同产量水平下1年生枝条的可溶性糖含量总体呈先升后降再升再降的趋势，2018年，在-10℃～-25℃条件下，其降低和上升幅度较大，2019年，在-10℃～4℃升高，-10℃～-15℃降低，-15℃～-25℃升高，这表明为了适应温度的降低，枝条产生较多的糖以缓冲细胞质过度脱水，以便增强保水能力，从而抵御低温胁迫，进而提高抗寒性[24]。为了生产中酿酒葡萄的经济效益，不仅要提高枝条的抗寒性，而且也要保证较好的果实品质，用于酿造葡萄酒。

试验结果表明，2018年和2019年，不同产量水平对果实的单穗重、单粒重、果实纵、横径及果形指数无显著性影响，而2018年，1 200 kg/667m2下果实的可滴定酸含量最高，其可溶性糖含量显著低于500、800、1 000 kg/667m2；2019年，1 000 kg/667m2和1 200 kg/667m2果实的可滴定酸含量均高于500 kg/667m2和800 kg/667m2。随着产量水平的上升，2018年果实的Vc含量呈先升后降的趋势，其中1 200 kg/667m2的最低，2019年，果实的Vc含量降低。随着产量的升高，可溶性固形物降低，可溶性固形物均在25%。由此可见不同产量水平对于果实品质有着显著的影响，1 200 kg/667m2产量水平下，其果实品质均低于其他处理组。

为了在多指标测定基础上，对不同产量水平下枝条抗寒性指标和果实品质指标进行综合评价，采用隶属函数进行模糊描述。将普通的清晰量转化为模糊量，以便进行模糊逻辑运算和推理，还将模糊推理合成出的结果逆模糊化为普通的清晰量，以便驱动执行器达到控制的目的[25-27]。克服单个指标的片面性，是评定结果更全面地反应各处理的综合能力。隶属函数结果表明，2018年综合评价由高到低分别为800 kg/667m2>1 000 kg/667m2>500 kg/667m2>1 200 kg/667m2，2019年为800 kg/667m2>500 kg/667m2>1 000 kg/667m2>1 200 kg/667m2。综合上述试验结果认为，‘威代尔’酿酒葡萄的适宜产量水平为800 kg/667m2。