楊豫，陳仁偉，王靜，張曉煜,，李紅英

(1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；3.寧夏氣象科學(xué)研究所，寧夏 銀川 750002)

賀蘭山東麓位于37°43′～39°23′N， 105°45′～106°47′E，為寧夏賀蘭山東麓沖積扇與黃河沖積平原之間的寬闊地帶。該區(qū)屬于中溫帶干旱氣候區(qū)，干燥少雨，光照充足，晝夜溫差大，是中國釀酒葡萄生產(chǎn)的最佳生態(tài)區(qū)之一。憑借獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢和良好的風(fēng)土條件，葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)被列為寧夏特色優(yōu)勢重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。截至2018年，寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄種植面積已達(dá)3.8萬hm2，逐步形成金山、鎮(zhèn)北堡、玉泉營、甘城子和紅寺堡等釀酒葡萄小產(chǎn)區(qū)和酒莊集群。

葡萄品質(zhì)對氣象條件高度敏感和依賴[1]。全生育期的溫度、光照和降水對釀酒葡萄成分的合成、代謝和積累具有重要影響[2-5]。成熟期適當(dāng)?shù)乃痔澣庇欣谔岣咂咸哑焚|(zhì)，成熟期降水過多阻礙釀酒葡萄成熟進(jìn)程，容易造成裂果，加劇病害傳播[6-8]。成熟期降水是影響釀酒葡萄成熟度和葡萄酒質(zhì)量的主要因子之一[9-10]。寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)年降水量在167.2～259.8 mm，降水量主要集中在6—8月，占全年降水量的55.0%～62.7%。近年來，隨著全球氣候變化，賀蘭山東麓葡萄成熟期的降水有增加趨勢[3，11-12]，極端天氣氣候事件增加。2016年和2018年8—9月，賀蘭山東麓遭遇多次強(qiáng)降水過程，局部地區(qū)達(dá)大到暴雨，降水量達(dá)113.2 mm，影響了葡萄成熟度和優(yōu)良品質(zhì)的形成，而葡萄品質(zhì)如何響應(yīng)一次降水過程尚不清楚。本研究以寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)主栽釀酒葡萄品種赤霞珠為研究對象，基于賀蘭山東麓氣象條件和葡萄品質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究葡萄果實(shí)成分對降水過程的響應(yīng)時(shí)間和相應(yīng)量，探究成熟期降水對葡萄品質(zhì)的影響，為葡萄品質(zhì)預(yù)測評價(jià)及采收期預(yù)測提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)位于寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)美御酒莊，研究對象為赤霞珠，樹齡3年，高單籬架型栽培。葡萄行株距為3.2 m×1.0 m，產(chǎn)量水平在3 900 kg·hm-2左右。研究區(qū)域年平均氣溫9.5 ℃，生育期日照時(shí)數(shù)1 683 h，生育期4—9月降水152 mm，成熟期8、9月平均降水量分別為46.4、25.6 mm。

1.2 處理設(shè)計(jì)

本研究在釀酒葡萄成熟階段進(jìn)行，即自葡萄果實(shí)轉(zhuǎn)色至成熟時(shí)段。該時(shí)段內(nèi)研究區(qū)域共有2次自然降水過程。第1次為2018年8月30日至9月1日，研究區(qū)域葡萄園降水量達(dá)27.2 mm，其中日最大降水量發(fā)生在9月1日，為20.6 mm，為中雨；第2次降水發(fā)生在9月11日，為小雨。自2018年8月21日開始采集葡萄果實(shí)樣品，8月采樣周期為每5 d采1次，9月采樣周期縮短為每3 d采1次，至9月20日葡萄采收結(jié)束。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)測定

氣象數(shù)據(jù)來自于葡萄園DZZ4農(nóng)業(yè)自動(dòng)氣象站(江蘇省無線電科學(xué)研究有限公司)，包括降水、溫度、空氣相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、地溫等要素，監(jiān)測頻率為1 h。

1.3.2 品質(zhì)數(shù)據(jù)測定

將采回的赤霞珠果實(shí)樣品去除果蒂后隨機(jī)混合，一半以4層紗布過濾擠汁50 mL以上備用，另一半用液氮冷凍，保存于-80 ℃超低溫冰箱冷凍備測，每個(gè)指標(biāo)測量重復(fù)3次。pH采用筆式電子pH計(jì)(Kedid GT-6023)測定；可溶性固形物采用ATAGO PAL-1手持糖度儀測定；還原糖(以葡萄糖計(jì))采用斐林試劑熱滴定法測定(GB/T 15038—2006)；可滴定酸(以酒石酸計(jì))采用酸堿滴定法測定(GB/T 15038—2006)；單寧采用分光光度法(Folin-Denis試劑顯色)測定[13]。

1.4 分析方法

采用Excel 2007和SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品質(zhì)成分對降水過程的響應(yīng)

釀酒葡萄的主要成分是糖、酸及多酚物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)和數(shù)量決定著釀酒葡萄的品質(zhì)[14-17]。通過試驗(yàn)分析還原糖、可滴定酸、單寧含量和pH等成分對降水的響應(yīng)，包括時(shí)間響應(yīng)和量值響應(yīng)。

2.1.1 pH和可滴定酸

在赤霞珠果實(shí)成熟過程中，pH呈上升趨勢(圖1)，可滴定酸含量隨著成熟度增加呈下降趨勢(圖2)。pH和可滴定酸對降水過程的響應(yīng)時(shí)間相同。對于8月30日至9月1日的強(qiáng)降水過程，pH和可滴定酸均于降水2 d開始響應(yīng)強(qiáng)降水，5 d后結(jié)束響應(yīng)，但表現(xiàn)方式不同。降水2 d后pH開始下降，下降2.73%，5 d后開始恢復(fù)上升；可滴定酸含量于降水2 d后開始上升，上升10.52%，5 d后恢復(fù)下降趨勢。對于9月11日小雨過程，2 d后pH下降，可滴定酸含量上升，變化幅度分別為1.51%和-12.65%，6 d后恢復(fù)。說明pH和可滴定酸對于降水過程響應(yīng)較為敏感，即使是少量降水也會(huì)影響其波動(dòng)，同時(shí)可較快恢復(fù)正常生長。

圖1 赤霞珠果實(shí)成熟期內(nèi)pH變化

圖2 赤霞珠果實(shí)成熟期內(nèi)可滴定酸含量變化

2.1.2 可溶性固形物和還原糖

果實(shí)成熟過程中，可溶性固形物及還原糖含量呈增加趨勢。由圖3可知，受強(qiáng)降水影響，赤霞珠果實(shí)可溶性固形物含量增速變緩，上升幅度由12.98%減至0.71%，并持續(xù)10 d，與pH、可滴定酸響應(yīng)降水的開始時(shí)間相同，但持續(xù)時(shí)間更長，10 d后開始恢復(fù)正常增長。圖4顯示，還原糖含量在降水后2 d開始下降，響應(yīng)時(shí)間遲于pH、可滴定酸及可溶性固形物，但與可溶性固形物同時(shí)恢復(fù)增長，7日內(nèi)由230 g·L-1降至210 g·L-1，下降6.58%。9月11日的小雨并未對可溶性固形物和還原糖含量造成直接影響，說明少量降水不會(huì)對可溶性固形物和還原糖產(chǎn)生明顯影響，而超過20 mm的降水過程可長時(shí)間的延緩果實(shí)糖分的積累速度，二者的響應(yīng)時(shí)間遲于pH和可滴定酸。

圖3 赤霞珠果實(shí)成熟期內(nèi)可溶性固形物含量變化

圖4 赤霞珠果實(shí)成熟期內(nèi)還原糖含量變化

2.1.3 單寧

隨著果實(shí)成熟度的增加，果實(shí)中單寧含量呈上升趨勢。葡萄果實(shí)中的單寧含量在降水過后出現(xiàn)下降(圖5)。在5個(gè)成分指標(biāo)中，單寧響應(yīng)最遲緩，但響應(yīng)量最大。降水過程結(jié)束后5 d開始響應(yīng)，單寧含量下降31.89%，10 d后開始回升。

圖5 赤霞珠果實(shí)成熟期內(nèi)單寧含量變化

2.2 葡萄成分響應(yīng)的協(xié)同性

以可滴定酸為例分析赤霞珠果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相互影響作用。通過通徑分析明確各品質(zhì)指標(biāo)的變化對可滴定酸含量的直接、間接影響程度。通過相關(guān)性分析和通徑分析，對赤霞珠成熟期內(nèi)各品質(zhì)指標(biāo)間響應(yīng)強(qiáng)降水的協(xié)同關(guān)系進(jìn)行研究，正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果表明，各品質(zhì)指標(biāo)的含量分布均服從正態(tài)分布(Shapiro-Wilk Test，n=9，P>0.05)，可進(jìn)行相關(guān)性分析。

相關(guān)性分析結(jié)果(表1)與通徑分析結(jié)果(表2)表明，4個(gè)品質(zhì)因子對可滴定酸含量變化的影響程度為pH>還原糖>可溶性固形物>單寧。pH和還原糖含量兩者與可滴定酸含量變化有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。各品質(zhì)指標(biāo)的變化對可滴定酸含量變化影響最大的是pH，其相關(guān)性達(dá)-0.907。其中pH直接作用于可滴定酸的相關(guān)性達(dá)-0.894，說明降水后pH的降低對于可滴定酸含量的升高有98.57%是直接效應(yīng)，只有1.43%是pH通過影響可溶性固形物、還原糖、單寧而對可滴定酸造成的間接效應(yīng)，而且pH對可滴定酸的間接正向作用削弱了pH對可滴定酸的直接負(fù)向作用。其次是還原糖，直接相關(guān)系數(shù)-0.822，間接相關(guān)系數(shù)-0.738。還原糖通過影響pH、可溶性固形物，對可滴定酸造成間接的負(fù)影響，即降水后還原糖含量升高直接影響可滴定酸含量的降低，同時(shí)還原糖還通過影響pH、可溶性固形物的升高來間接影響可滴定酸含量的下降。

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

可溶性固形物與還原糖、pH的相關(guān)系數(shù)分別為0.889和0.796，說明在大量降水情況下，pH、可溶性固形物、還原糖三者的變化趨勢相同，且三者與可滴定酸含量的變化趨勢呈顯著負(fù)相關(guān)?？扇苄怨绦挝锿ㄟ^單寧對可滴定酸含量產(chǎn)生一定的正向作用，其對可滴定酸直接作用也為正向影響，但其通過pH、還原糖對可滴定酸含量造成的負(fù)向影響較大，最終使得可溶性固形物與可滴定酸含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者的直接相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.715。

表2 各指標(biāo)含量變化與可滴定酸含量變化通徑分析

單寧對于可滴定酸的含量變化的直接影響較小。可滴定酸含量變化與單寧含量變化指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但沒有達(dá)到顯著水平，說明在一定閾值內(nèi)其二者間有較好的協(xié)調(diào)性。單寧的含量變化與pH、可溶性固形物、還原糖也均不顯著。

3 討論

在葡萄成熟過程中，葡萄糖分含量隨著果實(shí)成熟度增加而增加，而遇較大量級降水過后，葡萄糖分含量出現(xiàn)暫停增長甚至下降，幾日內(nèi)恢復(fù)生長。從8月31日到9月10日酸度已基本恒定，無顯著變化，pH升高不利于葡萄酒品質(zhì)。因此，在果實(shí)成熟后期，糖分達(dá)到優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄品質(zhì)要求、酸度基本穩(wěn)定之后，這時(shí)氣象條件不利于果實(shí)品質(zhì)發(fā)展，應(yīng)提早采收。在遇較大降水過程后，可等糖度、單寧含量恢復(fù)增長后再進(jìn)行采摘。

pH、可滴定酸、可溶性固形物對強(qiáng)降水響應(yīng)速度較快，2 d后開始響應(yīng)，6 d后恢復(fù)。還原糖受降水過程影響時(shí)間最長。同時(shí)pH、可滴定酸響應(yīng)起止時(shí)間一致，還原糖與可溶性固形物同步響應(yīng)，說明pH和可滴定酸、還原糖和可溶性固形物之間有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，相關(guān)分析結(jié)果也得出相同結(jié)果。在果實(shí)成分中，任何成分指標(biāo)都不是單一個(gè)體，每個(gè)指標(biāo)的變化都是一系列復(fù)雜生理生化活動(dòng)的最終結(jié)果，其關(guān)聯(lián)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

在赤霞珠各品質(zhì)成分中，無論是直接作用還是其他因子通過對pH影響可滴定酸的間接作用，pH的變化與可滴定酸含量變化的相關(guān)性均最大。結(jié)合相關(guān)分析可知，雖然可溶性固形物與可滴定酸含量變化達(dá)顯著相關(guān)水平，但其直接通徑系數(shù)卻很小，這是因?yàn)槠鋵傻味ㄋ岬淖饔脤?shí)質(zhì)上是通過pH而實(shí)現(xiàn)，還原糖對可滴定酸含量影響亦主要是通過pH實(shí)現(xiàn)?？傻味ㄋ岷孔兓c可溶性固形物含量變化相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)方向不一致，是因?yàn)榭扇苄怨绦挝锿ㄟ^pH、還原糖、花青素產(chǎn)生負(fù)向間接效應(yīng)，通過單寧產(chǎn)生正向間接效應(yīng)，且負(fù)向效應(yīng)大于正向效應(yīng)，掩蓋可溶性固形物對可滴定酸的負(fù)效應(yīng)，將其夸大為正效應(yīng)。因此，不能只用相關(guān)性簡單判斷兩個(gè)因子間的相關(guān)關(guān)系，還應(yīng)通過通徑分析研究其主要原因，以免得出錯(cuò)誤結(jié)論。

4 小結(jié)

降水過程對葡萄果實(shí)的pH、可溶性固形物、還原糖、可滴定酸、單寧5個(gè)成分指標(biāo)含量變化均有明顯影響，從響應(yīng)時(shí)間來看，單寧響應(yīng)最遲緩，可滴定酸響應(yīng)最快。從響應(yīng)程度來看，單寧含量受降水過程影響最大，降低31.89%。降水過程減緩了可溶性固形物含量的上升速度，還原糖含量隨著果實(shí)成熟度增加出現(xiàn)了降低，10 d后恢復(fù)上升趨勢，還原糖響受強(qiáng)降水影響持續(xù)時(shí)間最長。除pH和可滴定酸外，其他指標(biāo)對日降水5 mm以內(nèi)的降水無響應(yīng)。在生產(chǎn)實(shí)踐中如遇類似情況，在含糖量、含酸量已達(dá)到釀酒要求且較為恒定時(shí)，建議提前采收，以免遭受不良?xì)夂蛴绊懝麑?shí)品質(zhì)。

在各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系中，pH與還原糖與可滴定酸呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，可溶性固形物、還原糖與pH呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。在各品質(zhì)指標(biāo)的協(xié)同關(guān)系中，pH與可滴定酸的關(guān)聯(lián)最為密切，其他因子對可滴定酸含量變化的直接影響、間接影響均較小。