再生性土壤处理对冷凉气候葡萄园土壤有机质含量与质量的3年影响：藻酸盐、覆盖作物与最少耕作的协同效应

这篇综述系统总结了冷凉气候葡萄园覆盖作物对土壤环境、葡萄生长及果实品质的影响。研究揭示覆盖作物能显著提升土壤有机质(OM)、降低容重、增加水稳性团聚体(WSA)，短期内禾本科覆盖作物会降低土壤氮(N)而豆科作物则增加N含量，长期种植则无论物种均能提升土壤碳(C)和N。葡萄根系通过深层生长规避竞争，覆盖作物对长势的影响强于产量，水分竞争是主要驱动因素。

　　

摘要

冷凉气候葡萄园（平均生长季温度<17°C）因其独特环境条件，覆盖作物应用效果与传统产区差异显著。33项研究数据表明，覆盖作物通过多重机制影响葡萄生产系统，其核心价值在于改善土壤健康的同时维持葡萄产量与品质平衡。

1 引言

全球葡萄种植者正寻求除草剂替代方案，覆盖作物作为生态管理策略备受关注。冷凉气候下，覆盖作物通过改变土壤-葡萄-微生物互作产生复杂效应，但缺乏针对该气候带的系统评估。本研究首次聚焦冷凉产区，通过Scopus数据库筛选1999-2024年33项符合标准的研究（主要来自北半球），解析覆盖作物对土壤理化性质、葡萄生理及葡萄酒质的综合影响。

2 研究方法

采用严格筛选标准：比较至少两种地面管理方式、实证数据集、排除温室试验及重复数据。通过WorldClim 2.1数据集验证站点气候条件，定义冷凉气候为生长季均温<17°C（扩展Pirie的13-16°C标准）。覆盖作物分为绿肥(GM)、间作(I)和活覆盖(LM)三类进行系统分析。

3 结果与讨论

3.1 生物量与杂草抑制

覆盖作物地上生物量差异显著（325-12,600 kg ha^-1），多年生豆科植物如紫花苜蓿(Medicago sativa)产量最高。物种混播比单作增产49%，但适应性差的物种（如芜菁Brassica rapa）可能因气候或土壤不适而失败。当生物量>3,000 kg ha^-1时，杂草抑制效果与除草相当（R²=0.56）。唯一测定地下生物量的研究显示，多年生作物根系分泌物促进大团聚体形成。

3.2 土壤特性

有机质动态：17年长期试验显示，永久草地带表层20 cm土壤OM比除草处理高50%（Morlat & Jacquet, 2003）。短期（≤3年）试验中OM变化不显著，但中国东北2年试验中莎草(Carex lanceolata)使OC提升18 g kg^-1。

氮循环：豆科作物使土壤矿质N提升3倍（Spring & Delabays, 2006），而禾本科短期降低N有效性。但28年长期数据表明，无论物种组成，覆盖作物使OC与总N同步增加（Pingel et al., 2019），这与有机质积累改善N保持力有关。

结构改良：9年活覆盖使>200 μm WSA比例翻倍（Goulet et al., 2006）。根系分布观测显示，葡萄细根在覆盖作物区寿命缩短，但深层（>60 cm）根系寿命延长，形成生态位分化。

3.3 葡萄生长与产量

根系重构：17年试验中，行间覆盖使葡萄根系向株下区域集中，表层（0-40 cm）根量减少75%（Pieri et al., 1999）。在宾夕法尼亚，低活力砧木(Vitis riparia)的根系向60-100 cm深处迁移。

营养生长抑制：7年生葡萄株下黑麦草(Lolium multiflorum)使修剪重量降低23%，但14年以上老藤无显著影响。冠层分析显示，幼藤（3年）的叶层数在覆盖作物下减少，而17年老藤不受影响。

产量补偿机制：减产案例多与水分竞争导致的浆果变小或果穗数减少相关。增产则见于高活力园，如纽约试验中覆盖作物使14年生葡萄产量翻倍，这与改善光照穿透促进花芽分化有关。

3.4 葡萄汁与葡萄酒

氮代谢：豆科覆盖作物维持酵母同化氮(YAN)效果显著，但低生物量(<310 kg ha^-1)时差异消失。33个瑞士葡萄园调查发现，霞多丽(Chasselas)的YAN对覆盖作物响应比黑皮诺(Pinot noir)更敏感。

糖酸平衡：覆盖作物通过调节源库关系影响可溶性固形物(TSS)。俄勒冈州研究显示，全园覆盖使单宁浓度提升29%，这与产量/修剪重量比增加相关。感官评价中，新西兰和俄勒冈的覆盖作物处理葡萄酒在"成熟度"指标上评分更高。

4 管理实践

经济分析表明，株下活覆盖年管理成本（169美元/公顷）低于除草剂（548美元）或耕作（1036美元）。但需注意：

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  竞争调控：可通过缩小覆盖面积、选择短季作物或低竞争物种调节水分竞争

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  设备需求：行间播种需改装设备，但后续管理可减少30%树冠修剪工作量

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  碳减排：覆盖作物减少50%中耕机械通行次数

5 结论与展望

冷凉气候下覆盖作物是可持续葡萄栽培的有效工具，其核心优势在于：

1. 1.

   土壤健康：长期提升OM 1.5倍，WSA增加100%

2. 2.

   生态适应：葡萄通过根系垂直迁移规避竞争

3. 3.

   品质调控：适度竞争可优化糖酸比与酚类物质

   未来研究应聚焦水分竞争机制、地下生物量动态及土壤结构-功能关系，尤其需要>10年的长期定位试验数据。