砧木對極端干旱區馬瑟蘭葡萄光合及釀酒特性的影響

白世踐，戶金鴿，蔡軍社，趙榮華，陳 光

(新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

新疆具有獨特的生態環境，葡萄酒全產業鏈綠色健康[1-2]，吐哈盆地葡萄產區屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，降雨稀少，極端干旱。目前吐哈盆地產區釀酒葡萄種植面積約800 hm2，種植品種以赤霞珠為主，葡萄酒類型和品質存在嚴重的同質化現象。受極端高溫天氣的影響，吐哈盆地產區的釀酒葡萄存在成熟過快、糖高酸低及酚類和香氣物質積累不足等缺點，導致葡萄酒酒精度過高、口感乏味、顏色不穩定、香氣欠缺等問題[3]。優質釀酒葡萄原料的生產成為限制該產區葡萄酒品質提升的主要因素。近年來該產區引入優良釀酒葡萄品種馬瑟蘭，但據近2年的引種觀察結果來看，馬瑟蘭自根苗適應性不佳，受產區極端干旱、低溫、鹽堿等逆境脅迫，存在幼樹期生長勢偏弱、成活率低、萌芽率低、豐產性較差等問題。合理利用抗性砧木進行嫁接栽培，可以有效提高接穗品種對逆境脅迫的抵抗力，間接提高釀酒葡萄的品質[4-6]，嫁接栽培對新疆葡萄酒產業的健康、可持續發展具有重要意義。目前已相繼開展了關于砧木對接穗葡萄品種物候期、抗逆性、果實品質、光合及栽培特性影響等方面的研究，且已證實砧木對接穗品種抗逆性和栽培特性均有顯著影響[7-14]。如砧木SA15能夠緩解鹽堿脅迫對美樂葡萄植株生長的抑制作用，提高鹽堿脅迫下葡萄果實的品質[13]；砧木5BB能顯著提高馬瑟蘭葡萄果實總糖、果皮多酚、單寧、總類黃酮、花色苷含量和葉片凈光合速率(Pn)，進而提高葡萄果實品質[14]。但也有研究指出，砧木對接穗栽培特性及品質的影響受品種特性、地域氣候條件等多因素的共同影響[15]，而關于新疆極端干旱區砧木對釀酒葡萄馬瑟蘭光合及釀酒特性影響的系統研究尚鮮見報道。為此，本研究分析了4個砧木(5BB、SO4、3309M、101-14MG)對極端干旱區釀酒葡萄馬瑟蘭光合特性及果實品質、酒質的影響，旨在為釀酒葡萄品種馬瑟蘭在極端干旱區的嫁接栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在新疆鄯善縣新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所(42°91′N，90°30′E)進行。試驗地海拔419 m，年降雨量25.3 mm，年蒸發量2 751 mm；全年日照時數為3 122.8 h，10 ℃以上有效積溫4 525 ℃以上，無霜期192 d，干燥度(K)高達74.36，屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，是我國極端干旱地區之一。土壤質地為礫石砂壤土，0～40 cm土層含有機質11.58 g/kg、全氮0.62 g/kg、速效磷52.45 mg/kg、速效鉀158.26 mg/kg，pH值8.12。

1.2 試驗材料

供試品種為釀酒葡萄馬瑟蘭(V.viniferaL.cv.‘Marselen’，M)，嫁接砧木為5BB、SO4、101-14MG、3309M，接穗與砧木組合成4個砧穗組合：M/5BB、M/SO4、M/101-14MG、M/3309M，以馬瑟蘭自根苗為對照。砧穗組合于2018年5月進行綠枝高接，自根苗于2017年定植,東西行向、株行距1.0 m×2.5 m，栽培架式為‘廠’字形(M-VSP)。本試驗采用完全隨機區組設計，單行50 m(約25株)為1個小區，每處理3個小區，每株保留新梢、果穗數量基本一致，夏季肥、水、修剪、病蟲害防治等管理措施一致。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 光合指標的測定 于葡萄轉色期(7月15日)晴天上午 09：00-11：00 進行測定。測定對象為結果母枝基部以上第5、6片完整、大小一致的功能葉。采用 LI-6400型光合儀(LI-COR公司，美國)測定葉片的蒸騰速率(Tr)、凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)，設定光強為1 800 μmol/(m2·s)，水分利用效率(WUE)采用公式WUE=Pn/Tr計算。每處理重復測定 3 次，結果取平均值。

1.3.2 果實品質的測定 葡萄采收后(9月5日)立即進行果實品質測定。參照OIV標準統計果穗緊密度[16]；單穗質量、單粒質量采用稱量法直接測定；統計果皮顏色值、種皮顏色值[17]；取100粒果實，稱質量后，分離果皮和種子，稱量果皮、種子質量并計算果皮相對質量和種子相對質量：果皮相對質量=(果皮質量/果實質量)×100%，種子相對質量=(種子質量/果實質量)×100%；葡萄汁的 pH 值采用 pH 測定儀(Temp meter，美國 BECKMAN公司)進行測定；可溶性固形物含量(以質量分數表示)采用手持測糖儀測定；還原糖質量濃度采用斐林試劑法[18]測定；總酸質量濃度采用酸堿指示劑滴定法測定，結果以酒石酸表示[19]；葡萄果皮中的總花色苷采用 pH 示差法測定，總花色苷含量用花青素-3-葡萄糖苷(CGE，mg/L)表示[20]；總酚含量采用福林-肖卡法[21]測定；單寧含量采用福林-丹尼斯法[22]測定。

1.3.3 葡萄酒品質的測定 采收后的馬瑟蘭鮮葡萄立即進行單品種葡萄酒小容器(10 L)釀造試驗[23]，在釀造完成后，參照王華[22]的方法測定葡萄酒酒精度、pH值、色度、色調及還原糖、總酸、總酚、單寧、總花色苷質量濃度等指標。參照“GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法”[19]測定揮發酸、總SO2、游離SO2質量濃度，其中揮發酸采用先蒸餾后滴定的方法測定，總SO2、游離SO2采用直接碘量法測定。

1.4 數據處理

各指標均重復測定 3 次，結果以“平均值±標準差”表示。采用Microsoft Office 2007和DPS 7.05軟件進行數據統計與分析，采用Duncan法進行單因素方差分析，顯著性水平設定為α=0.05。

2 結果與分析

2.1 砧木對馬瑟蘭葡萄光合參數及WUE的影響

不同砧木對馬瑟蘭葡萄光合參數及WUE的影響結果見表1。

表1 不同砧木對馬瑟蘭葡萄光合參數及WUE的影響

由表1可知，砧木嫁接的馬瑟蘭葡萄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均顯著高于自根苗(P<0.05)。M/5BB凈光合速率最高，為17.20 μmol/(m2·s)，顯著高于M/101-14MG；M/3390M、M/SO4凈光合速率次之，與M/101-14MG差異不顯著；與自根苗相比，M/3309M、M/SO4、M/5BB、M/101-14MG的凈光合速率分別提高了84.18%，74.36%，119.39%和42.09%。蒸騰速率以M/3390M和M/5BB最高，顯著高于其他砧穗組合，其次是M/101-14MG，顯著高于M/SO4；與自根苗相比，M/3309M、M/5BB、M/101-14MG的蒸騰速率分別提高了69.30%，65.67%和53.31%。氣孔導度以M/3390M最大，顯著大于M/101-14MG；其次是M/5BB和M/SO4，與M/101-14MG差異不顯著。胞間CO2濃度以自根苗和M/3390M最高，顯著高于其他處理；以M/5BB最低，顯著低于其他處理。M/SO4水分利用效率最高，顯著高于自根苗，其他砧穗組合與自根苗差異均不顯著。

2.2 砧木對馬瑟蘭葡萄果實品質的影響

2.2.1 對單穗質量、單粒質量及果穗緊密度的影響 由表2可知，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB葡萄單穗質量均顯著大于自根苗，其中以M/101-14MG最大，為150.89 g，顯著大于M/SO4和M/5BB；其次是M/3309M，介于M101-14MG和M/5BB之間，與二者差異均不顯著；M/SO4單穗質量介于M/5BB和自根苗之間，且與二者差異均不顯著。砧木嫁接的馬瑟蘭葡萄單粒質量均顯著大于自根苗，且4個砧穗組合之間差異不顯著，單粒質量均在1.0 g以上。與自根苗相比，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB的單穗質量增幅分別為64.01%，93.67%和46.12%，單粒質量增幅分別為54.80%，54.80%和43.84%。4個砧木嫁接的馬瑟蘭葡萄果穗緊密度均顯著小于自根苗，其中以M/5BB和M/3390M最小，顯著小于其他處理，二者表現為偏疏，而M/SO4和M/101-14MG則表現為適中，自根苗表現為偏緊。

表2 不同砧木對馬瑟蘭葡萄單穗質量、單粒質量及果穗緊密度的影響

2.2.2 對果皮、種皮顏色及相對質量的影響 由表 3 可知，M/3390M 和 M/101-14MG的葡萄果皮顏色值顯著大于其他處理，M/5BB顯著大于M/SO4和自根苗，而M/SO4和自根苗之間無顯著差異，表明M/3390M和M/101-14MG的果皮顏色更深。種皮顏色值以M/5BB最大，顯著大于M/SO4、M/3309M和自根苗，而與M/101-14MG差異不顯著，說明M/5BB、M/101-14MG的葡萄種子成熟度更好，種子顏色更接近于暗褐色。果皮相對質量以M/3390M、M/SO4最大，顯著大于其他處理；其次是M/5BB，顯著大于M/101-14MG，但與自根苗差異不顯著。種子相對質量以自根苗最大，顯著大于所有砧穗組合，這可能與其單粒質量較小有關；其次是M/SO4，顯著大于M/101-14MG；M/3390M和M/5BB介于M/SO4和M/101-14MG之間，且與二者差異均不顯著。

表3 不同砧木對馬瑟蘭葡萄果皮、種皮顏色值及相對質量的影響

2.2.3 對糖、酸含量和pH的影響 由表 4 可知，M/3309M、M/101-14MG和M/5BB葡萄的可溶性固形物含量均在26.00%以上，顯著大于M/SO4和自根苗，而M/SO4的可溶性固形物含量顯著小于自根苗。還原糖質量濃度以M/5BB、M/101-14MG 和M/3390M較高，顯著高于M/SO4和自根苗，其中以M/5BB最高，顯著高于M/3309M，M/101-14MG介于M/5BB 和M/3390M之間，與二者差異均不顯著；M/SO4和自根苗均在200 g/L以下；與自根苗相比，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M的還原糖質量濃度增幅分別為14.48%，16.51%和11.94%?？偹豳|量濃度以M/3390M和M/SO4最高，顯著高于其他處理；其次是M/101-14MG和M/5BB，顯著高于自根苗；4個砧穗組合葡萄的總酸質量濃度均在7.00 g/L以上；與自根苗相比，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M、M/SO4的總酸質量濃度增幅分別為26.64%，25.04%，39.96%和37.66%。pH以M/3309M 和M/SO4較低，顯著低于其他處理；以自根苗最高，為 3.86，顯著高于其他處理。

表4 不同砧木對馬瑟蘭葡萄果實糖、酸含量和pH的影響

2.2.4 對果皮酚類物質含量的影響 由表 5 可知，砧木嫁接馬瑟蘭葡萄果皮中的總酚、總花色苷含量均較自根苗顯著提高?？偡雍恳訫/SO4最高，顯著高于其他處理；其次是M/3390M，顯著高于M/5BB；而M/101-14MG介于M/3309M和M/5BB之間，與二者差異均不顯著；與自根苗相比，4個砧穗組合總酚含量增幅為39.82%～60.74%?？偦ㄉ蘸恳訫/101-14MG和M/5BB最高，顯著高于其他處理；其次是M/3390M，顯著高于M/SO4；與自根苗相比，4個砧穗組合總花色苷含量增幅為76.19%～135.71%。單寧含量以M/SO4最高，顯著高于其他處理；其次是M/101-14MG和M/5BB，顯著高于M/3390M和自根苗；M/3390M與自根苗相比顯著降低；與自根苗相比，M/SO4、M/101-14MG、M/5BB果皮中的單寧含量增幅分別為43.70%，32.93%和30.29%。

表5 不同砧木對馬瑟蘭葡萄果皮酚類物質含量的影響

2.3 砧木對馬瑟蘭葡萄酒品質的影響

2.3.1 對酒精度、糖、酸及pH的影響 由表 6 可知，馬瑟蘭砧穗組合和自根苗葡萄酒總SO2和游離SO2質量濃度均符合“GB/T 15037-2006葡萄酒”[24]中總SO2≤250 mg/L、游離SO2≤50 mg/L的標準；酒精度以M/101-14MG和M/5BB較高，均在13.00 %以上，顯著高于其他處理，其他處理均在13.00 %以下；揮發酸質量濃度以自根苗較高，顯著高于所有砧穗組合，但所有處理的揮發酸均符合“GB/T 15037-2006葡萄酒”[24]中揮發酸≤1.2 g/L的標準；所有處理還原糖質量濃度均在4.00 g/L以下，其中以自根苗最高，顯著高于所有砧穗組合，其次是M/3309M和M/101-14MG，顯著高于M/5BB和M/SO4；總酸質量濃度以M/SO4、M/3309M和M/101-14MG較高，顯著高于其他處理，三者均在 7.00 g/L以上，自根苗和M/5BB總酸質量濃度較低，分別為6.16和6.40 g/L；pH以M/SO4和M/101-14MG較低，顯著低于其他處理，均在4.00以下，其他處理均超過4.00。

表6 不同砧木對馬瑟蘭葡萄酒理化指標的影響

2.3.2 對酚類物質及色度的影響 由表7可知，砧木嫁接馬瑟蘭葡萄酒的總酚質量濃度以M/SO4最高，顯著高于M/3309M、M/5BB和自根苗；其次是M/101-14MG和M/3390M，顯著高于M/5BB和自根苗；M/5BB和自根苗的總酚質量濃度均較低，在600.00 mg/L以下?？偦ㄉ召|量濃度以M/101-14MG最高，為105.61 mg/L，顯著高于其他處理；其次是M/3309M、M/5BB和M/SO4，均顯著高于自根苗。單寧質量濃度以M/SO4最高，顯著高于其他處理；其次是M/101-14MG，顯著高于M/5BB、M/3309M和自根苗；M/3390M最低，顯著低于M/5BB和自根苗。色度以M/3309M、M/SO4 和M/101-14MG較大，顯著大于自根苗，而M/5BB與自根苗差異不顯著。色調以M/101-14MG和自根苗較低，顯著低于M/5BB，而M/3309M和M/SO4與M/5BB差異均不顯著。

表7 不同砧木對馬瑟蘭葡萄酒酚類物質及色度的影響

3 討 論

吐哈盆地產區釀酒葡萄赤霞珠受到極端高溫、干旱天氣影響，葡萄原料存在高糖低酸、香氣和酚類物質不足等問題，所釀葡萄酒酒精度過高、口感乏味、顏色穩定性及陳年能力差[3]。砧木對接穗的影響除受砧、穗品種基因型相互作用外，還受砧木對當地逆境的適應性等因素影響[15]。不同砧木品種通過產生不同的植物激素、特殊代謝產物等來影響接穗品種的生長勢、葉片質量及光合作用[25-27]。張付春等[26]研究認為，砧木5BB能夠顯著提高赤霞珠 9 的葉片質量及光合速率；李新文等[28]研究發現，以5BB、SO4為砧木的赤霞珠凈光合速率均較自根苗有所增加；高展等[14]研究認為，在瑪納斯河流域，砧木5BB和SO4均能顯著提高馬瑟蘭葡萄葉片的光合指標。本研究中，砧木嫁接的馬瑟蘭葡萄葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率較對照均有不同程度提高，其中凈光合速率以M/5BB最高，整體光合指標最優，這可能與5BB對當地極端高溫干旱氣候和高鹽堿性土壤適應性較好，且和馬瑟蘭親和性較好有關，能顯著改善馬瑟蘭葡萄葉片質量；而101-14MG對馬瑟蘭葡萄光合指標提高幅度較小，這可能與101-14MG對馬瑟蘭葉片質量影響較小有關。而李敏敏等[29]研究認為，在河北昌黎產區砧木101-MG、SO4對馬瑟蘭葉片凈光合速率無顯著影響，而砧木5BB在一定程度上降低了凈光合速率，這與上述其他人的研究結果不一致，原因可能與馬瑟蘭葡萄對不同地區氣候條件的適應性不同有關。

砧木除了可以提高接穗品種對逆境脅迫的抗性外，其對葡萄的生長勢、物候期、果實品質及產量均有顯著影響[30-31]。已有研究證實，砧木對葡萄的果穗質量、果粒質量、色澤及產量均有一定影響[14,28-29,32-33]。張付春等[32]研究認為，砧木SO4、101-14MG、5BB能顯著增大赤霞珠葡萄的果穗質量、果粒質量，且SO4可以顯著增加果穗松散度，改善果實著色；李超等[33]研究表明，砧木5BB、3309C、SO4、101-14MG能顯著增大赤霞珠葡萄果粒質量，而SO4嫁接的赤霞珠葡萄成熟有所延遲；高展等[14]研究發現，在新疆瑪納斯河流域，砧木SO4、5BB能顯著增大馬瑟蘭葡萄的果穗質量和果皮厚度，且SO4增加了種子數量，而對皮果比無顯著影響。本研究表明，與對照自根苗相比，M/3390M、M/101-14MG、M/5BB葡萄果實果穗質量、果粒質量均顯著增大，且果穗緊密度顯著改善，果穗適中或偏疏，果穗內部的透光條件得到改善，單穗果粒間著色、品質一致性更好，這一研究結果與高展等[14]、張付春等[32]、李超等[33]的研究結果一致。李敏敏等[29]研究表明，在河北昌黎產區，砧木5BB嫁接對馬瑟蘭葡萄果粒質量無明顯影響，但使果穗質量顯著減小，而110R、5C可以顯著增大果穗質量；王婷等[34]在山東煙臺的相關研究表明，砧木3309M、10-14MG對馬瑟蘭葡萄果穗質量、果粒質量等外觀品質無顯著影響。這些研究結果不一致的原因，可能是葡萄品種受產區地域氣候條件的影響不同所致。本研究表明，M/101-14MG、M/5BB葡萄的果皮、種皮顏色值較大，果皮更接近深紅(紫黑)色，種皮顏色更接近暗褐色，具有更高的成熟度，而M/SO4葡萄的果皮、種皮顏色值較低，成熟度較差，且SO4和3309M顯著增大了果皮相對質量，說明其果皮較厚，這一研究結果與李超等[33]以及高展等[14]的研究結果一致。

糖、酸和酚類物質是影響葡萄及葡萄酒品質的主要指標，葡萄酒的澀味、收斂感和色澤來自于葡萄及葡萄酒中的單寧、花青苷等酚類物質[35]。國內外的研究結果已經證明，砧木對釀酒葡萄糖、酸、pH、酚類物質含量均有一定的影響[32-34,36-38]。本研究結果表明，M/101-14MG、M/5BB、M/3309M葡萄的可溶性固形物含量、還原糖質量濃度均較自根苗顯著提高，而M/SO4可溶性固形物含量較自根苗顯著降低，這一研究結果與前人報道的5BB能顯著提高貴人香[38]、赤霞珠[11]、馬瑟蘭[14]葡萄含糖量，101-14MG能顯著提高馬瑟蘭葡萄總糖含量[29]，而SO4能降低赤霞珠[33]含糖量，對馬瑟蘭糖含量影響不明顯[29]的研究結果基本一致。本試驗中，砧木101-14MG、5BB、3309M、SO4均顯著提高了馬瑟蘭葡萄總酸質量濃度，降低了pH值，與前人研究認為101-14MG、5BB、SO4對馬瑟蘭總酸含量影響不顯著[29]、5BB、101-14MG可以降低赤霞珠總酸含量[11,33]的結果不一致，其原因可能與馬瑟蘭自根苗對吐哈盆地產區高鹽堿、極端干旱、低溫等氣候條件適應性較差，生長勢弱，果實發育受影響而早熟有關。其中M/SO4、M/3309M總酸質量濃度增幅較大，M/101-14MG、M/5BB增幅較小，這與SO4有延遲果實成熟作用，而101-14MG、5BB有促進果實成熟的觀點[32-33]相一致。

酚類物質主要包括花色苷、單寧、黃酮類化合物和酚酸[39]。本研究表明，砧木嫁接均顯著提高了馬瑟蘭葡萄果皮中的總酚、總花色苷含量，其中以101-14MG、5BB對果皮總花色苷含量的提高作用最為明顯，SO4、101-14MG、5BB還有效地提高了果皮中的單寧含量。這與前人研究認為101-14MG、5BB能顯著提高赤霞珠[11]、馬瑟蘭[14,29]果皮總酚、花色苷、單寧含量的結果一致。郝燕等[38]研究認為，SO4、5BB對河西走廊產區貴人香葡萄果皮單寧含量無顯著影響。高展等[14]研究認為，SO4降低了瑪納斯流域馬瑟蘭葡萄果皮總酚、單寧含量。上述研究結果不一致的原因，可能是接穗品種、地域、氣候、栽培條件、果實成熟度不同所致[40]。在相同的釀造工藝下，葡萄酒中酚類物質的含量主要與葡萄皮有關。本研究表明，M/SO4、M/101-14MG葡萄酒中的總酚、單寧質量濃度較高，且M/101-14MG葡萄的花色苷含量最高，所釀葡萄酒中的花色苷質量濃度亦最高，色調值最小，這與王婷等[34]在煙臺產區關于101-14MG可以顯著增大馬瑟蘭葡萄酒花色苷含量、降低色調值的研究結果相一致。

4 結 論

在新疆吐哈盆地極端干旱區，馬瑟蘭自根苗適應性一般，不同砧木嫁接的馬瑟蘭葡萄光合特性及釀酒特性存在明顯差異。3309M、5BB、101-14MG嫁接的馬瑟蘭葡萄葉片表現出較優的光合特性。砧木嫁接均有效提高了馬瑟蘭葡萄果皮中的總酚、總花色苷含量；3390M、101-14MG、5BB顯著提高了馬瑟蘭葡萄單穗質量、單粒質量和可溶性固形物含量、還原糖和總酸質量濃度，改善了果穗緊密度，且101-14MG、5BB還有效提高了馬瑟蘭葡萄果皮顏色、種皮顏色值和果皮中的單寧含量。M/101-14MG釀造的葡萄酒酒精度及總酸、總酚、總花色苷和單寧質量濃度均較高，pH較低，色調值最小，酒品質最優。