不同钙质土壤上葡萄成熟异质性的技术指标与酚类标记研究

本文通过技术指标（TVI）和酚类指标（PVI）系统评估了石灰岩（LIM）和泥灰岩（MAR）两种钙质土壤对白葡萄（霞多丽、格里洛）与红葡萄（黑达沃拉、西拉）成熟异质性的影响，揭示了土壤质地与品种适应性对葡萄均匀成熟的关键作用，为优化采收策略和提升葡萄酒品质提供了科学依据。

　　

引言

葡萄成熟异质性受土壤特性、品种基因型及环境因素共同影响，是决定葡萄酒品质的关键。钙质土壤（如石灰岩和泥灰岩）因其独特的养分有效性、水分保持能力及离子交换特性，常与优质葡萄酒产区相关联。本研究以西西里南部Menfi地区的四个商业葡萄园为试验点，在2021和2022两个年份中，对白葡萄品种霞多丽（CH）、格里洛（GR）和红葡萄品种黑达沃拉（ND）、西拉（SY）在石灰岩（LIM）和泥灰岩（MAR）土壤上的成熟异质性进行了系统评估。研究首次提出技术变异指数（TVI）和酚类变异指数（PVI）作为量化葡萄成熟均匀度的新指标，旨在为精准采收和品种-土壤匹配策略提供数据支持。

材料与方法

试验园地与样品处理

所有试验葡萄园均为30年树龄的欧亚葡萄（Vitis vinifera L.），嫁接于140 Ruggeri砧木，采用Guyot整形方式，株行距2.50×1.00米，海拔约100米，坡向西南至东南。土壤质地分析显示，石灰岩土壤砂粒含量较高（28%~61%），而泥灰岩则以黏粒和粉粒为主（黏粒28.5%~51%，粉粒20%~43.3%）。灌溉采用滴灌系统，确保成熟期土壤水分稳定。采收时，每品种从各土壤类型随机采集约2000粒果粒，涵盖果穗中下部、遮阴与曝晒部位，以全面反映成熟度变异。

密度分级与化学分析

果粒按表观密度通过90~190 g L^?1的NaCl溶液（梯度20 g L^?1）进行浮选分级，共得6个密度等级（1075~1126 kg m^?3）。每密度等级取3份20粒果粒的子样品，分离果皮与种子，用pH 3.2的缓冲液（含5 g酒石酸、22.2 mL 1 mol L^?1 NaOH、2 g Na₂S₂O₅、125 mL 95%乙醇，定容至1 L）提取多酚化合物。技术参数（还原糖、pH、可滴定酸度）通过Winescan仪器测定，酚类成分（总黄酮、非花青素黄酮、花青素、羟基肉桂酰酒石酸、黄酮醇）采用紫外分光光度法及HPLC分析。

变异指数计算

技术变异指数（TVI）为还原糖、pH和可滴定酸度变异系数（CV）之和；酚类变异指数（PVI）为咖啡酰酒石酸、香豆酰酒石酸、阿魏酰酒石酸、槲皮素-3-葡萄糖苷、果皮非花青素黄酮、种子非花青素黄酮及花青素（红葡萄）的CV之和。CV计算为各参数在密度等级中的标准差与加权均值之比。

统计分析与多元建模

采用三因素方差分析（品种、土壤、年份）及Tukey HSD事后检验评估各因子显著性（P <0.05）。通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）可视化土壤类型对葡萄成分的影响，并利用变量重要性投影（VIP）识别关键判别变量。

结果与讨论

密度等级分布特征

果粒密度分布呈钟形，其偏度与峰度可分别反映成熟进程方向与均匀性。泥灰岩土壤的果粒密度均值（1096.11 kg m^?3）显著高于石灰岩（1092.15 kg m^?3），且峰度更高、偏度更正值，表明MAR促进更均匀成熟。本地品种（GR、ND）在两种土壤上均表现出较高成熟一致性，尤其是GR在MAR土壤中密度最高（1104.14 kg m^?3）、分布最集中。相反，西拉（SY）和霞多丽（CH）在LIM土壤中变异较大，CH:LIM组合的峰度最低（-1.19），显示成熟极不均衡。

理化参数与酚类组成

还原糖含量以GR最高（241±13 g L^?1），ND和SY较低；可滴定酸度ND最高（8±1 g L^?1）。土壤类型对糖分积累有边缘效应（P <0.1），MAR土壤的果粒糖分显著高于LIM。酚类物质方面，红葡萄品种的总黄酮、非花青素黄酮及花青素含量均显著高于白葡萄。泥灰岩土壤促进红葡萄花青素积累（MAR: 396 mg kg^?1 vs. LIM: 338 mg kg^?1），可能与早期水分胁迫诱导ABA合成有关。黄酮醇中以槲皮素-3-葡萄糖苷为主，SY在LIM土壤中含量最高（142±31 mg kg^?1）；羟基肉桂酰酒石酸中咖啡酰酒石酸在ND:MAR组合中含量突出（610±85 mg kg^?1）。

变异指数（TVI与PVI）的实践意义

TVI结果显示，SY变异最高（0.25±0.02），ND最低（0.14±0.01）；土壤类型显著影响TVI，LIM土壤的葡萄技术异质性更高（0.23±0.03 vs. MAR: 0.18±0.02）。品种-土壤互作中，SY:MAR的TVI达峰值（0.281），而ND在两种土壤中均保持低变异。PVI在品种间无显著差异，但MAR土壤的红葡萄PVI倾向于更低值，表明白葡萄与红葡萄对土壤的响应机制不同。低TVI/PVI值与高峰度、正偏度相关，提示延迟采收可提升成熟均匀度。在气候变暖背景下，早采虽能控制酒精度，但可能增加未熟果粒比例，加剧异质性。

土壤-葡萄关联与多元统计验证

相关性热图显示，石灰岩土壤中砂粒和黏粒与总黄酮、pH正相关，粉粒、总石灰质、有机质和活性石灰则呈负相关；泥灰岩土壤中黏粒和有机质与TVI负相关。PLS-DA模型明确区分了LIM与MAR土壤的葡萄样本（白葡萄方差解释率86.4%，红葡萄97.7%）。VIP分析表明白葡萄中TVI、PVI及槲皮素是判别关键；红葡萄中pH、峰度、花青素和TVI/PVI主导分离。这表明土壤通过调控水分动态与养分有效性，影响品种特异的代谢响应。

结论

本研究证实土壤质地是驱动葡萄成熟异质性的核心因素：泥灰岩土壤凭借其优良的持水能力促进均匀成熟，而石灰岩土壤则易导致技术参数变异升高。本地品种（如格里洛和黑达沃拉）展现出对原生风土更强的适应性，其TVI/PVI稳定性优于国际品种。所构建的TVI与PVI指数为量化葡萄异质性提供了可跨数据集比较的工具，有助于在气候多变背景下优化采收窗口、制定品种-土壤精准匹配策略。未来需扩大品种与地域范围，以深化土壤-气候-基因型互作机制的理解。