代表巴贝拉·达斯蒂（Barbera d’Asti）葡萄酒产区的葡萄园的局部微生物群调查

《AUSTRALIAN JOURNAL OF GRAPE AND WINE RESEARCH》：A Local Microbiome Survey of Vineyards Representative of the Barbera d’Asti Wine Territory

本研究通过16S V4、ITS1和ITS2基因测序，分析意大利皮埃蒙特Barbera d’Asti保护原产地11个葡萄园的土壤微生物群。发现细菌和真菌群落结构受土壤物理化学性质、气候和地形显著影响，通过PCoA和LEfSe分析鉴定出独特的微生物特征，为原产地分级和风土定义提供依据。

　　土壤微生物群落对农业实践和环境因素有着深远的影响，尤其是在葡萄种植领域，其作用不仅限于土壤肥力的维持，还可能影响葡萄的生长特性以及最终葡萄酒的品质和地域特征。本研究聚焦于意大利皮埃蒙特地区受保护的巴贝拉（Barbera d’Asti）葡萄酒生产区域内的11个葡萄园，通过分析土壤微生物群落，探索其与葡萄园的地理、气候及土壤特性之间的关系。这一研究不仅有助于理解土壤微生物的组成与功能，也为未来葡萄酒的产地划分和品质提升提供了科学依据。

### 土壤微生物群落的重要性

土壤是微生物多样性的重要来源，这些微生物在维持土壤结构、促进养分循环以及生物修复等方面发挥着关键作用。它们与植物之间存在复杂的相互作用，包括竞争、寄生、中性、共栖和共生关系。这种互动关系构成了一个动态的生态系统，直接影响植物的健康和生长。而在葡萄种植中，土壤微生物不仅影响葡萄的生长过程，还可能通过影响发酵阶段的微生物组成，进一步影响葡萄酒的感官特性。

因此，土壤微生物群落的组成和功能被认为是“微生物地域性”（microbial terroir）的一部分，这一概念类似于传统意义上的“地域性”（terroir），即特定地区的自然环境对农产品品质的影响。近年来，随着下一代测序技术的发展，研究者开始探索如何利用微生物数据来更精确地定义葡萄酒的地域性，从而支持其市场定位和品质提升。

### 研究背景与目标

本研究的目标是通过分析巴贝拉葡萄酒生产区域内的土壤微生物群落，为该地区的细分区域（subzones）定义提供科学支持。巴贝拉酒是意大利皮埃蒙特地区的重要特产，其生产区域涵盖了阿斯蒂（Asti）和亚历山德里亚（Alessandria）两个省，具有丰富的土壤类型和多样的气候条件。该地区的土壤主要由砂质、黏土和碳酸钙组成，有机质含量较低，这些特性使得土壤微生物群落的多样性成为一个值得深入研究的课题。

为了支持这一目标，研究团队对11个代表不同地理和气候条件的葡萄园进行了土壤微生物群落分析。这些葡萄园此前已被认定为能够反映巴贝拉酒生产区域的多样性，因此被选为研究对象。此外，所有葡萄园采用相似的土壤管理方式，包括行间翻耕和自然覆盖，以减少对数据采集的干扰，从而确保研究结果的可靠性。

### 研究方法与数据收集

研究采用了高通量测序技术（metabarcoding）对土壤中的细菌、古菌和真菌进行分析。具体来说，研究人员对16S rRNA V4区、ITS1和ITS2区的基因进行测序，以区分不同类群的微生物。这些数据随后通过生物信息学方法进行处理，包括去除低质量序列、合并配对读数、聚类成操作分类单元（OTUs）以及进行分类学注释。最终，所有样本均被标准化到相同的读数数量，以确保比较的准确性。

除了微生物群落分析，研究人员还对土壤的物理化学特性、地形特征和气候数据进行了详细记录。这些数据包括土壤的颗粒组成、pH值、有机质和氮含量、交换性阳离子、可利用磷等，以及海拔、坡度、年平均降水量和最低温度等环境因素。通过主成分分析（PCA）和主坐标分析（PCoA），研究人员评估了这些变量对微生物群落的影响程度。

### 研究结果与发现

分析结果显示，土壤微生物群落的组成和多样性在不同葡萄园之间存在显著差异。其中，细菌的主导类群为Actinobacteriota和Proteobacteria，而真菌则主要由Ascomycota和Basidiomycota组成。研究发现，土壤的物理化学特性，如颗粒组成、pH值、有机质和氮含量等，对微生物群落的结构和功能有着显著影响。例如，某些细菌类群（如Firmicutes、Bdellovibrionota和Entotheonellaeota）与土壤中的碳和氮含量密切相关，而另一些类群（如Myxococcota、Gemmatimonadota和Armatimonadota）则更依赖于土壤中的营养物质。

此外，研究还揭示了真菌群落的组成与功能。在所有分析的真菌中，65.4%的OTUs被归类为六个功能类群，其中前四个（病原菌、分解菌、内生菌和菌根菌）占据了主要比例。值得注意的是，菌根菌的相对丰度较低，这可能与该地区普遍采用的化学肥料有关，而病原菌的高比例则可能与土壤管理方式有关，如采用综合病虫害管理策略，减少了农药的使用，从而促进了病原菌的生长。

### 微生物群落与环境因素的关系

通过分析不同葡萄园的土壤微生物群落与环境变量之间的关系，研究人员发现，土壤的物理化学特性、地形和气候条件对微生物群落的多样性有着重要影响。例如，土壤中的有机质和氮含量显著影响了细菌的多样性，而坡度和海拔则与某些微生物类群的分布密切相关。同时，土壤中的碳和氮含量也对病原菌和分解菌的丰度产生了影响，表明这些微生物可能更依赖于土壤中的营养资源。

此外，研究还发现，某些微生物类群与特定的地理区域和管理方式有关。例如，MB葡萄园的土壤微生物群落表现出较高的多样性，而AQ、MC和VE葡萄园的微生物群落则相对独特。这表明，这些葡萄园的土壤特性或管理方式可能在塑造微生物群落方面起到了关键作用。另一方面，NZ葡萄园表现出较高的样本内变异，这可能与其所处的地理位置有关，例如靠近交通繁忙的公路，周围种植了多种作物和家庭花园，这些因素可能影响了微生物的分布和多样性。

### 微生物多样性与土壤管理实践

研究还指出，葡萄园的年龄并不总是与微生物多样性呈正相关。例如，CA葡萄园虽然年龄较大，但某些细菌类群（如Entotheonellaeota、Gemmatimonadota、Proteobacteria、Latescibacteria和Methylomirabilota）在该园中表现出较高的丰度，而在其他类似年龄的葡萄园中并未观察到同样的趋势。这表明，土壤管理实践可能比葡萄园的年龄对微生物群落的形成和维持更为重要。

此外，研究强调了土壤管理对微生物群落的影响。例如，使用化学肥料可能会抑制菌根菌的生长，而综合病虫害管理策略则有助于维持土壤中病原菌的多样性。这种管理方式的差异可能会对葡萄的生长和葡萄酒的品质产生深远影响。因此，合理的土壤管理策略不仅有助于提升土壤肥力，还可能通过调节微生物群落来改善葡萄的生长条件和葡萄酒的感官特性。

### 微生物群落与葡萄酒品质的关系

研究还探讨了土壤微生物群落对葡萄酒品质的潜在影响。微生物群落不仅影响土壤的肥力，还可能通过影响葡萄的生长和代谢过程，进而影响葡萄酒的风味和质量。例如，某些真菌类群（如病原菌和分解菌）可能在葡萄成熟过程中发挥重要作用，而菌根菌则可能通过促进植物吸收养分，提高葡萄的品质。因此，了解土壤微生物群落的组成和功能，有助于制定更有效的农业实践，以提升葡萄的生长环境和葡萄酒的最终品质。

### 未来展望与研究意义

尽管本研究仅覆盖了11个葡萄园，但这些葡萄园代表了巴贝拉酒生产区域的多种土壤和气候条件，因此其结果具有一定的代表性。研究还指出，未来需要进一步扩大样本数量，以更全面地描述该地区的土壤微生物群落。此外，研究还建议将土壤微生物数据与传统的土壤理化指标相结合，以更深入地理解土壤健康状况和其对葡萄酒品质的影响。

总之，本研究为巴贝拉酒生产区域的微生物地域性提供了新的视角，强调了土壤微生物群落在维持土壤肥力和促进葡萄生长方面的重要性。通过深入研究这些微生物群落的组成和功能，未来有望开发出更精确的土壤管理策略，以支持巴贝拉酒的品质提升和市场价值的实现。同时，这一研究也为葡萄酒行业提供了科学依据，推动了微生物地域性这一新兴概念的应用。