轉(zhuǎn)色期噴施尿素對釀酒葡萄生理品質(zhì)及酵母可同化氮累積的影響

高 明，王 晶，馬婷慧，王 銳

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院，銀川 750011)

【研究意義】氮素是作物正常生長發(fā)育的必需元素[1]，也是各種氨基酸和蛋白質(zhì)的重要組成，不僅能促進植物的光合作用與干物質(zhì)積累[2]，還能調(diào)控葡萄風(fēng)味物質(zhì)及一些氨基酸物質(zhì)的形成[3]。同時氨基酸、銨態(tài)氮等葡萄汁中可存在的氮素營養(yǎng)，組成了酵母可同化氮(YAN)，通過提高酵母菌的生物量，促使糖高效利用，促進發(fā)酵動力學(xué)的高效進行，提升酵母菌的酒精發(fā)酵效率[4]。同時增加以氨基酸為前體的香氣化合物[5]，調(diào)控葡萄酒的風(fēng)味品質(zhì)，進而影響葡萄酒的整體品質(zhì)。賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)土壤多為堿性石灰性土壤[6]，土壤氮素相對缺乏[7]，而釀酒葡萄對氮素營養(yǎng)的需求量大[8]，單純靠土壤中的氮素供給無法滿足葡萄生長的營養(yǎng)需求，影響葡萄風(fēng)味物質(zhì)以及香氣前體物質(zhì)的形成[9]，而且會引發(fā)釀酒過程中因酵母可同化氮不足導(dǎo)致的發(fā)酵終止現(xiàn)象[10]。釀酒葡萄種植過程中因為施氮方式、施氮量、施肥時期的不合理，不僅容易浪費肥料，也可能影響果實的成熟期，引發(fā)葡萄糖酸轉(zhuǎn)化和酚類物質(zhì)累積的矛盾[8]?！厩叭搜芯窟M展】Hannam等[11]認為釀酒葡萄在轉(zhuǎn)色期葉片噴施氮肥較其他形式更有優(yōu)勢，不僅可以顯著增強葉片的光合效能和光合產(chǎn)物的積累[12]，而且能夠有效避免氮肥接觸土壤造成的損失和污染[13]。尤其轉(zhuǎn)色開始時或1周內(nèi)噴施，葉面老化的裂痕會促進葉片表皮對氮素的快速吸收[14]，也可以促進漿果中氮素積累，增強釀酒葡萄發(fā)酵微生物的生物功能[15]。史祥賓等[16]認為在鮮食葡萄上氮肥適當(dāng)后施能夠最大限度地滿足葉片和果實對氮素的需求，高效補充生殖生長所需氮素[17]，直接進入代謝途徑，促進香氣物質(zhì)的合成和酚類物質(zhì)的積累，提高漿果中酵母可同化氮含量。Portu等[18]認為苯丙氨酸和尿素這2種氮源均能促進葡萄漿果中酚類物質(zhì)的合成，尿素因價格低、水溶性好及獲取來源廣泛等特點更適宜作為葉面噴施的氮肥，葉面噴施2%(w·v)濃度尿素不僅可以增加葡萄漿果中的花色苷和黃酮醇含量，而且能有效提高葡萄汁中銨和氨基酸的濃度[11]，促進酵母菌的酒精發(fā)酵?！颈狙芯壳腥朦c】前人關(guān)于氮肥施用方式及施用類型對葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)的作用效果已有諸多研究，但關(guān)于釀酒葡萄轉(zhuǎn)色期控氮對生理抗性、品質(zhì)及酵母可同化氮等方面的研究鮮有報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗通過研究不同濃度氮肥對‘赤霞珠’葡萄葉片生理光合特性、抗性指標(biāo)、果形指數(shù)、品質(zhì)和葡萄果汁中酵母可同化氮等的影響，探究提高葡萄品質(zhì)的的最佳施氮方案，以期為賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)高效施肥改善釀酒葡萄的品質(zhì)提供實踐參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)永寧縣閩寧鎮(zhèn)立蘭酒莊(38°30′N，105°90′E)，海拔約1100 m，屬于中溫帶干旱氣候區(qū)，常年干旱少雨，蒸發(fā)量大，光照充足，晝夜溫差大，年均氣溫8.9 ℃，4—10月≥10 ℃，有效積溫約為3300 ℃，年均無霜期約173 d，年均降水量205 mm左右，年均蒸發(fā)量1580 mm左右，年日照時數(shù)在2850～3104 h，土壤以礫質(zhì)淡灰鈣土為主，多為富含礫石的砂質(zhì)土壤，葡萄園土壤不同形態(tài)氮素含量見表1。

表1 葡萄園土壤氮素含量

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020年進行，葉面噴施不同濃度的尿素肥料，試驗材料：粉末狀尿素[CO(NH2)2]：由寧夏和寧化學(xué)有限公司出產(chǎn)，總氮(N)≥46.0%；試驗共設(shè)置7個不同濃度梯度處理，分別為0‰、1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰、3.5‰，其中0‰氮素的濃度的噴施等量清水作為對照，噴水量為78 g/m2，具體用量見表2。采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，各處理設(shè)3個重復(fù)，即各處理為3個小區(qū)，共21個小區(qū)，小區(qū)面積為441 m2。供試材料為8年生釀酒葡萄品種‘赤霞珠’，藤蔓間隔為0.6 m×3.5 m，南北行向定植，“廠”字型整形。釀酒葡萄品種‘赤霞珠’的葉面施肥在轉(zhuǎn)色期分3次(7月13日、7月28日和8月12日)使用背負式電動噴霧器進行葉面噴施。灌溉方式為滴灌(灌溉定額 2250 m3/hm2)。葡萄園全園春季基施有機肥30 t/hm2，除試驗葉面施氮肥外，不施任何化肥，試驗期間灌溉、修剪及病蟲害防治等栽培管理方式一致。

表2 葉面噴施尿素濃度

1.3 測定方法

1.3.1 葉片生理指標(biāo) 于葡萄成熟前期采用美國CI-340手持光合測量系統(tǒng)測定葡萄各標(biāo)記樹的同一部位處葉片光合特性指標(biāo)，其中包括凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度，水分利用率由光合速率/蒸騰速率得出，葉面積采用佳能LiDE200掃描儀器掃描后使用ImageJ軟件分析測定；葉片葉綠素含量采用分光光度法[19]測定。

1.3.2 葉片抗性指標(biāo) 于葡萄成熟前期隨機選取長勢一致、同側(cè)同一高度的葉片5片，迅速裝入含干冰的取樣箱帶回，用于測定抗性指標(biāo)。其中丙二醛采用硫代巴比妥酸法測定，游離脯氨酸含量采用茚三酮比色法測定，超氧化物歧化酶采用氮藍四唑法測定，過氧化物酶采用愈創(chuàng)木酚比色法測定，過氧化氫酶含量采用紫外吸收法[20]測定。

1.3.3 果形指數(shù) 將每個小區(qū)做記號樹的所有葡萄采摘分開測產(chǎn)，獲得其釀酒葡萄單株產(chǎn)量。隨機取出釀酒葡萄100粒，用電子天平稱量，百粒重重復(fù)測3次；隨機選取15粒果實，用游標(biāo)卡尺測定其粒徑，求其平均值；隨機選有典型性的15串釀酒葡萄，用卷尺測定其果穗長并記下數(shù)據(jù)。

1.3.4 釀酒葡萄品質(zhì) 在釀酒葡萄收獲后，隨機挑取15串具有代表性的果穗，每一穗隨機選擇上、中、下不同部位、大小接近的30粒果粒榨汁?？扇苄怨绦挝镞x擇手持糖量計法測定，可滴定酸選擇0.1 mol/L氫氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測定，單寧選擇福林-丹寧斯法[21]測定(以單寧酸計)，花色苷選擇pH示差法測定，總酚選擇福林-肖卡法測定(以沒食子酸計)。

1.3.5 釀酒葡萄酵母可同化氮 采用西班牙BioSystems S.A生產(chǎn)的伯胺氮(Primary amino nitrogen, PAN)測定方法(12 807，每盒285次測試數(shù))和氨氮(Ammonia nitrogen)測定方法(12 809，每盒285次測試數(shù))，在Y15葡萄酒分析儀上進行測定。

1.4 分析與統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016軟件進行整理，用SPSS 25.0軟件進行方差分析，表中所有數(shù)據(jù)均表示為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，并采用最小顯著差數(shù)法(LSD法)(P<0.05)進行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 尿素噴施對釀酒葡萄生理特征的影響

由表3可知，葉面積隨著氮素濃度的提高而增加，較噴施清水顯著提高11.03%～30.80%，3.5‰濃度的尿素噴施最為顯著。胞間CO2濃度有不同程度的降低，在2.5‰濃度的尿素噴施下降低效果最顯著。氣孔導(dǎo)度、凈光合速率均隨氮素濃度的提高呈先增大后減小的趨勢，氣孔導(dǎo)度增幅在22.50%～54.53%，以2.5‰濃度的尿素噴施下最大，3.0‰濃度的尿素噴施效果次之。凈光合速率增幅在21.59%～36.10%，在2.0‰濃度的尿素噴施下最高，2.5‰濃度和3.0‰濃度的尿素噴施次之。蒸騰速率在1.5‰～3.0‰濃度的尿素噴施下有不同程度的升高，在2.0‰濃度的尿素噴施下最大，較噴施清水升高20.24%。水分利用率隨氮素濃度的提高而顯著增加，在2.5‰濃度的尿素噴施下效率最高，較噴施清水提高26.32%，3.0‰和3.5‰濃度的尿素噴施效率次之，較噴施清水分別提高23.80%、22.43%。

表3 尿素噴施對釀酒葡萄光合指標(biāo)的影響

由表4可知，葉片的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素、類胡蘿卜素均隨氮素濃度的提高呈先升后降的趨勢，施氮濃度過高一定程度抑制了光合作用，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素在3.0‰和3.5‰濃度的尿素噴施下略低于噴施清水，但在2.5‰濃度的尿素噴施下提升效果最顯著，較噴施清水分別提高12.95%、15.91%和13.66%；在2.0‰濃度的尿素噴施下顯著性次之，分別較噴施清水提高4.31%、4.55%和4.37%。類胡蘿卜素在各尿素噴施均高于噴施清水，2.0‰濃度的尿素噴施顯著性最大，較噴施清水提高38.46%。

表4 尿素噴施對釀酒葡萄葉綠素的影響

2.2 尿素噴施對釀酒葡萄葉片抗性指標(biāo)的影響

由表5可知，葉片的過氧化物酶隨著氮素濃度的提高而增加，3.5‰濃度尿素噴施較噴施清水提升效果最為顯著，提高285.80%。2.5‰濃度和3.0‰濃度尿素噴施較噴施清水提升效果次之，分別提高224.62%和246.00%。超氧歧化酶與過氧化氫酶均隨著氮素濃度的提高而先上升后下降，超氧歧化酶在2.0‰濃度的尿素噴施下較噴施清水提升效果最顯著，提高14.65%，在3.5‰濃度尿素噴施下較噴施清水含量顯著降低34.10%。過氧化氫酶在2.5‰濃度尿素噴施下較噴施清水提升效果最顯著，提高264.61%，2.0‰濃度的尿素噴施次之，提升230.33%。丙二醛和脯氨酸均隨著所施尿素的氮素濃度的提高而遞增，丙二醛提高14.60%～48.04%，脯氨酸提高6.62%～156.21%，均在3.5‰濃度的尿素噴施下最顯著。

表5 尿素噴施對釀酒葡萄葉片抗性指標(biāo)的影響

2.3 尿素噴施對釀酒葡萄果形指數(shù)的影響

由表6可知，各施氮處理的‘赤霞珠’果形指數(shù)隨著所施尿素的氮素濃度提高均呈先升后降趨勢。且各尿素噴施均高于噴施清水，各施氮處理的粒徑提高9.31%～44.47%，穗長提高4.29%～20.99%，百粒重提高7.21%～42.55%，各施氮處理的粒徑、穗長、百粒重較噴施清水相比，均在2.5‰濃度的尿素噴施下增大的效果最顯著，在2.0‰濃度提升效果次之。而單株產(chǎn)量提高5.06%～11.39%，在2.0‰、2.5‰和3.0‰濃度的尿素噴施顯著性較大。

表6 尿素噴施對釀酒葡萄果形指數(shù)的影響

2.4 尿素噴施對釀酒葡萄品質(zhì)及酵母可同化氮的影響

由表7可知，尿素噴施能夠一定程度提高可溶性固形物和糖酸比含量，整體提升效果不顯著，均在2.5‰濃度的尿素噴施下效果最好，較噴施清水分別提高4.5%、3.18%，2.0‰濃度的尿素噴施效果次之，較噴施清水分別提高4.4%、2.7%。尿素噴施對可滴定酸含量影響不大，單寧、花色苷、總酚含量均隨氮素濃度提高而先升后降，單寧含量在2.0‰濃度尿素噴施下提升效果最好，較噴施清水顯著提高19.51%，2.5‰和3.0‰濃度的尿素噴施效果次之，較噴施清水分別提高10.61%、7.96%?；ㄉ蘸吭?.5‰濃度的尿素噴施下提高效果顯著于噴施清水，提高108.13%，2.0‰濃度的尿素噴施效果次之，較噴施清水顯著提高86.18%?？偡雍吭?.5‰濃度的尿素噴施下提高效果最好，較噴施清水提高33.71%，2.0‰、3‰和3.5‰濃度的尿素噴施效果次之，較噴施清水分別提高23.89%、20.79%、18.03%。各濃度尿素噴施均能顯著提升葡萄汁中酵母可同化氮含量，隨氮素濃度升高而呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，在2.5‰濃度的尿素噴施下酵母可同化氮含量提升效果最好，較噴施清水提高54.85%，其次是3.0‰和3.5‰濃度的尿素噴施，分別較噴施清水提高53.81%、51.47%。

表7 尿素噴施對釀酒葡萄品質(zhì)及酵母可同化氮的影響

3 討 論

氮素作為果樹生長發(fā)育的生命元素，通過轉(zhuǎn)色期葉面噴施尿素可以顯著影響釀酒葡萄的生理生長及果實品質(zhì)。史祥賓等[16]認為果實轉(zhuǎn)色期施氮能夠顯著增加果實和葉片中氮素含量，最高效率滿足葡萄對氮素的需求。聶松青等[12]研究認為氮肥適當(dāng)后施不僅延緩了葉片的衰老速度，葡萄生長后期葉面施氮可以顯著增強葉片的光合效能、增加光合產(chǎn)物的積累。本試驗研究表明，葉面積隨施氮濃度的提高而增大，在3.5‰濃度的尿素下顯著。水分利用率隨氮素濃度的提高而顯著增加，在2.5‰濃度的尿素噴施下顯著性最大。說明氮素濃度越高，對水分的利用率越高，有利于葉片的生長，緩解剩余水分對葉片細胞的滲透破壞。蒸騰速率總體差異不明顯，在2.5‰濃度的尿素噴施下效果好。胞間CO2濃度2.5‰濃度的尿素噴施下顯著降低，氣孔導(dǎo)度在2.5‰濃度的尿素噴施下顯著提高，凈光合速率在氮素濃度在2.0‰濃度的尿素噴施下最高。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素在 2.5‰氮素的濃度下提升效果最好，類胡蘿卜素在2.0‰氮素的濃度下提升效果最好。表明，葉片蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、葉綠素等與凈光合速率等緊密相關(guān),一定程度內(nèi)氮素濃度的提高，可以促進葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量的增加,降低胞間CO2濃度促進氣體交換,顯著提高葉片凈光合速率，使葉片達到光飽和狀態(tài)，最大限度累積光合產(chǎn)物，這與前人研究結(jié)果一致[22]。而氮素濃度過高會導(dǎo)致營養(yǎng)脅迫，氣孔逐漸關(guān)閉，反而降低光合作用，不利于光合產(chǎn)物的累積，產(chǎn)生負影響。

聶松青等[12]認為葡萄葉面噴施氮肥，可以加強葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶等抗氧化酶活性，增強葉片的抗衰老性，降低葉片的衰老速率。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，葉片的過氧化物酶隨著氮素濃度的提高而增加，3.5‰濃度尿素噴施較噴施清水提升效果最為顯著，超氧歧化酶和過氧化物酶的含量均隨氮素濃度的提高而先升高再下降，超氧歧化酶在2.0‰濃度尿素噴施下最高，過氧化物酶在2.5‰濃度尿素噴施下最高，與前人研究一致。說明轉(zhuǎn)色期葉面噴施氮素可消除植物處于逆境條件下體內(nèi)產(chǎn)生的過量活性氧自由基，保護植物的細胞膜，提高葡萄葉片的抗氧化酶活性與抗氧化衰老能力，葉面噴施氮素過量則抗氧化衰老能力減弱。而丙二醛含量和脯氨酸含量作為植物抗逆性指標(biāo)，含量均一直隨氮素濃度的提高而升高，說明氮素施用時期后移并提高施氮濃度能夠增強植物的抗逆性，與前人的探究不一致，這可能與采摘葉片的時期在葡萄成熟期，葡萄葉片老化速度加快，葡萄采摘期缺水或過量的氮濃度容易造成營養(yǎng)脅迫等因素有關(guān)。

丁得慶等[23]研究發(fā)現(xiàn)葡萄氮肥后施，果實可溶性固形物、糖酸比含量均增加，從而提高果實品質(zhì)。李磊等[24]認為施用適量氮肥能有效提升果實中總酚和花色苷含量。本實驗研究發(fā)現(xiàn)，糖酸比提升效果不顯著，在2.0‰和2.5‰濃度的尿素噴施提升效果好?？扇苄怨绦挝铩螌?、花色苷、總酚的含量均隨氮素濃度的提高而先增后降，在噴施尿素的濃度為2.0‰時，可滴定酸和單寧改善效果顯著，在噴施尿素的濃度為2.5‰時，可溶性固形物、花色苷和總酚改善效果顯著。此研究與前人研究相符，表明轉(zhuǎn)色期葉面合理噴施尿素可以顯著提升果實品質(zhì)，而尿素濃度過高會一定程度限制果實品質(zhì)。

葡萄漿果汁中含有的酵母可同化氮含量會影響發(fā)酵過程中微生物的生長和代謝[25]，影響發(fā)酵動力學(xué)和風(fēng)味活性代謝物的形成[26]，進而影響葡萄酒的釀造品質(zhì)。Garde-Cerdán等[27]通過研究發(fā)現(xiàn)尿素的葉面施用增強了植物中大多數(shù)氨基酸的合成，Hannam等[28]研究發(fā)現(xiàn)施氮肥可以通過提高葡萄的氮素含量，從而提高葡萄汁中酵母可同化氮含量。本實驗研究發(fā)現(xiàn)，葡萄汁中酵母可同化氮含量隨氮素濃度提高呈先升高再降低的趨勢，在2.5‰濃度的尿素噴施下改善效果最顯著，3.0‰和3.5‰濃度的尿素噴施下效果次之。此研究與前人研究相似，說明葉面適量噴施尿素能夠有效改善葡萄果汁中的酵母可同化氮含量，有利于發(fā)酵動力學(xué)和風(fēng)味活性代謝物的形成，更有利于釀造出富含風(fēng)味物質(zhì)的品質(zhì)上乘的葡萄酒。

4 結(jié) 論

轉(zhuǎn)色期葉面噴施尿素較噴施清水效果更好。2.0‰濃度的尿素噴施下，能顯著提高凈光合速率、類胡蘿卜素、超氧歧化酶、單寧。2.5‰濃度的尿素噴施下，能顯著提高氣孔導(dǎo)度、水分利用率、過氧化氫酶、葉綠素、穗長、粒徑、百粒重、可溶性固形物、糖酸比、花色苷、總酚和酵母可同化氮。3.5‰濃度的尿素噴施下，能顯著提高葉面積、脯氨酸、丙二醛。綜合分析得出：在賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄轉(zhuǎn)色期葉面噴施2.5‰濃度的尿素能顯著改善葡萄生理狀況，提高漿果品質(zhì)及酵母可同化氮，為釀造葡萄酒提供優(yōu)質(zhì)葡萄原料。