《Agricultural Water Management》：Interactive effects of irrigation method, irrigation amount, and fertilization rate on yield, water productivity, and berry and wine quality of Marselan (
Vitis vinifera L.) in an arid region
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灌溉方式（IM）、灌水量（IA）与施肥量（FA）对干旱区马瑟兰（Marselan, Vitis vinifera L.）葡萄产量、水分生产力及浆果与葡萄酒品质的交互效应。灌水量是决定产量和资源利用效率的主要因素。减少灌水量提高了灌溉水分利用效率（IWUE），其
灌溉方式（IM）、灌水量（IA）与施肥量（FA）对干旱区马瑟兰（Marselan, Vitis vinifera L.）葡萄产量、水分生产力及浆果与葡萄酒品质的交互效应。灌水量是决定产量和资源利用效率的主要因素。减少灌水量提高了灌溉水分利用效率（IWUE），其中APRI-W50F50处理在两个生长季均表现最高。葡萄酚类物质的积累依赖于供水量以及灌溉与施肥的交互作用。葡萄酒的化学成分和感官特征受年份（vintage）及各因素的交互作用影响显著。无论是交替根区灌溉（APRI）还是调亏灌溉（RDI），均未能在不同年份间一致地改善葡萄酚类物质或葡萄酒品质。
研究背景与目的
水分和养分有效性是直接影响葡萄树生长、浆果成分及葡萄酒品质的关键因素。在半干旱地区，水资源短缺严重制约葡萄生产，而水分胁迫不仅限制水分吸收，还会抑制养分运输与吸收。因此，精准的水肥管理对于实现理想的酿酒效果至关重要。尽管已有研究证实调亏灌溉（RDI）和交替根区灌溉（APRI）等策略可提高灌溉水分利用效率（IWUE）并改变浆果成分，但其对葡萄产量、果实品质的影响在不同研究中结果不一致，尤其针对马瑟兰（Marselan, Vitis vinifera L.）这一品种在干旱条件下的研究尚不充分。马瑟兰是由法国国家农业研究所（INRA）于1961年培育的赤霞珠与歌海娜杂交品种，因其浆果小而优质、抗病性强，在中国大部分葡萄酒产区均有种植。为此，研究人员开展了为期两年（2022—2023年）的田间试验，旨在：（1）比较APRI与RDI两种灌溉方式，区分灌溉方式（IM）、灌水量（IA）及施肥量（FA）对葡萄产量、资源利用效率及葡萄与葡萄酒品质的独立与交互效应；（2）表征这些因素对酚类组成（包括黄酮醇、花青素与原花青素）及葡萄酒感官属性的影响；（3）识别在水资源受限条件下有利于葡萄栽培表现、浆果成分及葡萄酒酿酒学与感官特性的最佳水肥组合。
主要关键技术方法
试验在宁夏回族自治区青铜峡市西鸽酒庄（38°4′ N, 105°55′ E）的8年生自根马瑟兰葡萄园进行。共设置12个处理，为两种灌溉方式（RDI与APRI）、三种灌水量（W100、W75、W50，分别为酒庄标准灌溉量的100%、75%和50%）及两种施肥量（F100与F50，分别为酒庄常规施肥量的100%和50%）的因子组合，每处理设4个小区，其中3个作为生物学重复（n=3）。灌溉采用滴灌系统，APRI处理每行铺设两条滴灌管，每周交替灌溉一侧；RDI处理仅一条滴灌管，每14天灌溉一次，采收前一个月停止灌溉。氮、磷、钾肥分别以尿素（46% N）、磷酸二铵（51% P?O?）和农业硫酸钾（51% K?O）的形式随灌溉施用。葡萄理化指标按国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）方法测定；总酚含量采用福林-肖卡法；总黄烷-3-醇含量采用p-二甲氨基肉桂醛（p-DMACA）法；总黄酮醇与单体花青素采用反相高效液相色谱（RP-HPLC）定量；总花青素采用pH示差法；总单宁采用甲基纤维素沉淀（MCP）法；原花青素（PA）结构通过间苯三酚裂解结合HPLC分析；葡萄酒颜色采用CIELAB色空间表征；感官评价由西北农林科技大学专业品鉴小组的16名专家（8男8女）完成。数据分析采用四因素方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）及正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）。
研究结果
3.1 葡萄产量与资源利用效率
灌水量（IA）是所有五个参数（穗重、单株产量、相对产量、IWUE、肥料利用效率FUE）的最显著主效因子。IWUE随灌水量降低而升高，APRI-W50F50在两个生长季均最高（2022年7.54 kg·m-3，2023年7.46 kg·m-3）。FUE的最高值出现在APRI-W100F50（2022年，72.55 kg·kg-1）和RDI-W100F50（2023年，72.41 kg·kg-1）。灌溉方式（IM）与施肥量（FA）的主效应不显著，但IM×IA、IM×FA及IA×FA等交互项显著影响所有产量与效率参数，表明各因素效应相互依赖。
3.2 浆果物理与理化性状
浆果糖酸组分受年份、IA及FA的显著影响。2022年还原糖浓度普遍高于2023年。APRI-W100F50在2022年还原糖最高（280.00 g·L-1），而RDI-W100F50在两年中均表现出较高的可溶性固形物（°Brix）。可滴定酸（TA）受年份、IA及FA显著影响，且存在多个交互作用。浆果物理性状（横径、纵径、单粒重）无显著主效应，但存在显著的Y×IM与Y×IA交互作用。
3.3 浆果总酚含量
总多酚含量受IA显著影响，但年份、IM及FA的主效应不显著。RDI-W75F50在2022年总多酚最高（36.12 mg·g-1 DW），而2023年APRI-W100F100最高（37.67 mg·g-1 DW）。总黄烷-3-醇受IM与IA显著影响，RDI-W75F50在两个年份均最高。总黄酮醇受年份与IA显著影响，处理排名在年份间变化明显。总花青素受年份、IA及FA显著影响，APRI-W75F100在两年均保持高水平。总单宁受IA显著影响，但主要由因子组合决定。OPLS-DA模型（R2Y=0.839，Q2=0.752）显示APRI与RDI样品沿预测成分分离，变量重要性投影（VIP）分析鉴定出9个VIP>1.0的变量，主要为特定花青素衍生物（如香豆酰化锦葵色素-3-O-葡萄糖苷cMv-coum、香豆酰化芍药色素-3-O-葡萄糖苷tPn-coum等）和总黄烷-3-醇。
3.4 浆果花青素组成
年份、IM及IA显著影响多数花青素变量，而FA影响有限。锦葵色素-3-O-葡萄糖苷（Mv）是主要花青素，受IM、IA及FA显著影响。RDI-W75F50在2022年总花青素最高（1921.38 mg·g-1），而2023年APRI-W75F100最高（1806.99 mg·g-1）。广泛的交互作用表明花青素响应取决于具体水肥组合，而非单一灌溉方式。
3.5 浆果原花青素组成
IM对原花青素（PA）结构参数（平均聚合度mDP、表儿茶素延伸亚基%EC-E、没食子酰化程度%G等）影响最广，IA影响部分参数，FA仅显著影响(+)-儿茶素延伸亚基（%C-E）。APRI-W100F50在2022年mDP最高（14.10），而2023年APRI-W50F100最高（14.40）。没食子酰化程度（%G）在RDI-W50F100（2022年，19.32%）和RDI-W75F100（2023年，20.02%）最高。Y×IM、IM×FA及IM×IA交互作用广泛，说明IM效应依赖于IA、FA及年份。
3.6 葡萄酒理化特性
酒精含量受年份（p<0.001）与IA（p<0.05）显著影响，2023年酒精含量整体高于2022年。RDI-W100F50在2022年酒精含量最高（13.53%，v/v），而2023年APRI-W75F100最高（16.40%，v/v）。可滴定酸（TA）受年份显著影响，但IM、IA及FA主效应不显著，存在显著的Y×IM、Y×IA及Y×FA交互作用。酒石酸与苹果酸受年份显著影响，乳酸无显著年份效应。IM显著影响酒石酸。残糖受年份与IA显著影响。
3.7 葡萄酒酚类物质与颜色
（原文后续部分涉及此节内容，需继续补充）
3.8 葡萄酒花青素与原花青素组成
（原文后续部分涉及此节内容，需继续补充）
3.9 葡萄酒感官分析
（原文后续部分涉及此节内容，需继续补充）
讨论与结论
研究结果表明，灌水量是调控马瑟兰葡萄产量和资源利用效率的首要管理因素，但其效应受到灌溉方式、施肥量和年份的共同调节。减少灌水量虽会降低产量，但能显著提高灌溉水分利用效率（IWUE），其中APRI-W50F50处理在节水增效方面表现最优。然而，无论是APRI还是RDI，均未能在两个年份间一致地提升葡萄酚类物质含量或葡萄酒品质，这与此前部分研究的发现一致，即灌溉策略的效果因品种、环境和管理条件而异。葡萄和葡萄酒中的酚类物质，尤其是花青素和原花青素的积累，强烈依赖于灌水量、施肥量与灌溉方式之间的交互作用，且受年份（气候差异）的显著调制。葡萄酒的感官属性同样呈现出复杂的年份依赖性和处理特异性。综合来看，不存在一种适用于所有条件的“最优”灌溉-施肥组合；相反，生产者应根据具体的气候条件和目标品质（如高产、高IWUE或特定酚类物质富集）来选择相应的水肥管理方案。本研究为半干旱地区马瑟兰葡萄的精准水肥管理提供了重要的理论依据和实践指导。
