簡易覆蓋對新疆阿克蘇北冰紅葡萄果實品質(zhì)的影響*

潘越，楊璐，杜林峰，劉珩，王寶慶,4，郭靖，韓政偉，張浩，王永濤

（1 新疆林業(yè)科學院，烏魯木齊830000）（2 新疆佳木果樹學國家長期科研基地）（3 昌吉州林業(yè)技術(shù)推廣中心）（4 阿克蘇森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站）（5 陜西省林木種苗與退耕還林工程管理中心）

葡萄冬季凍害是一種復(fù)合型凍害[1]，通常絕對溫度在-15 ℃以下時，造成葡萄葉芽發(fā)育不全或畸形，嚴重的造成不發(fā)芽，呈現(xiàn)僵芽、干癟狀；枝條由表皮至木質(zhì)部失水嚴重，皮層腐爛干枯等[2-3]。埋土防寒是預(yù)防凍害的常規(guī)措施[4-5]，但新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)歷史最低氣溫達-27.4 ℃，遠低于埋土防寒的極限，埋土出土不但人工成本高，且易造成葡萄枝蔓折斷、冬芽損傷。近年來，北方寒冷地區(qū)葡萄采用覆蓋物防寒已成為趨勢，草簾造價成本低，且可以秸稈還田，增加土壤碳、氮和有機物含量。王進等[6]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋草簾的防寒方式較之塑料膜，保溫效果更佳，且兼具保墑的作用。曹錦賢等[7]在吐魯番地區(qū)，通過稻草外包麻袋覆蓋葡萄的方式越冬，樹勢發(fā)育良好。

目前，已有大量學者圍繞不同覆蓋物對葡萄翌年萌芽率的影響[5,8-9]、土壤溫濕度與覆蓋物間的相關(guān)性[10-11]和不同覆蓋材料對葡萄抗寒生理指標的影響[12-13]等方面開展研究，但簡易覆蓋對山葡萄果實品質(zhì)影響方面的研究仍未見報道。為此，本研究以新疆阿克蘇地區(qū)田間生長表現(xiàn)良好的山葡萄品種北冰紅為試材，以2021 年山葡萄上架調(diào)查的萌芽率為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，測定不同防寒覆蓋物處理下的22 項果實品質(zhì)指標，以明確北冰紅葡萄最佳的覆蓋物種類和萌芽率對果實品質(zhì)的影響程度，為進一步篩選適合北冰紅葡萄的越冬措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和設(shè)計

試驗地點位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣佳木鎮(zhèn)新疆林業(yè)科學院果樹學國家長期科研基地，以山葡萄品種北冰紅為試驗對象，樹齡4 年，南北行向，單蔓傾斜龍干形（“廠”形架式），常規(guī)栽培管理。

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)計單層草簾＋單層彩條布（T1）、單層草簾（T2）、單層彩條布（T3）3 個處理，每個處理設(shè)計3 次重復(fù)。冬剪后將山葡萄枝蔓捆扎、盤壓好放入溝內(nèi)，順溝鋪設(shè)覆蓋物，溝兩側(cè)及溝沿處覆土壓實。2021 年3 月18日，日平均氣溫＞10 ℃時出土上架，收取覆蓋物后灌足萌芽水。2021 年10 月10 日，北冰紅葡萄進入果實成熟期，每個處理隨機選擇15 株樹（3 次重復(fù)），每株樹摘取上、中、下方各3 穗果穗，每穗隨機摘取10 粒果粒，充分混勻后測量單粒重、單果體積等外觀品質(zhì)指標，其余果?；旌暇鶆蚝髱Щ貙嶒炇?，帶皮壓榨成汁，冰箱內(nèi)保存。

1.2 測定指標和方法

1.2.1 萌芽率的測定

2021 年3 月葡萄上架后，對地表以上所有枝條的芽眼總數(shù)和萌芽數(shù)進行統(tǒng)計，以破鱗露白為標志。

萌芽率（%）＝（萌動芽眼總數(shù)/調(diào)查芽眼總數(shù)）×100[14]

1.2.2 外觀品質(zhì)指標的測定

單穗重和單粒重用千分之一天平稱量；果?？v徑、橫徑采用游標卡尺測量，果形指數(shù)為果實最大縱徑與橫徑的比值[15]；單果體積采用排水法測定[16]。測定結(jié)果取其平均值。

1.2.3 果實理化指標、酚類物質(zhì)及礦質(zhì)元素含量的測定

（1）果實理化指標的測定?？偺呛康臏y定參考葡萄酒果酒通用分析法中的斐林試劑滴定法（GB/T 15038—2006），總酸含量的測定參考葡萄酒果酒通用分析法中的氫氧化鈉滴定法（GB/T 15038—2006），糖酸比是總糖含量與總酸含量的比值，可溶性固形物含量的測定參照水果、蔬菜制品—可溶性固形物含量的測定—折射儀法（GB/T 12295—1990），固酸比為可溶性固形物含量與總酸含量的比值，果汁的pH 值采用pH 計測定[17]。

（2）果實酚類物質(zhì)的測定。白藜蘆醇含量的測定參照鄭先波等[18]的方法，原花青素含量的測定參照王新偉等[19]的方法，花色苷含量的測定參照李倩等[20]的方法，均采用HPLC 液相色譜儀測定?？傸S酮含量的測定參考Peinado等[21]的方法。

（3）果實礦質(zhì)元素含量的測定。Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 等礦質(zhì)元素含量采用原子吸收光譜儀測定[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理分析

參照山葡萄酒中的山葡萄原材料篩選規(guī)范（GB/T 27586—2011）要求，經(jīng)咨詢同行專家[22]，確定了以果實外觀品質(zhì)（單粒重、單穗重、單果體積、果形指數(shù)、果粒橫徑、果?？v徑）、果實理化品質(zhì)（總糖含量、總酸含量、可溶性固形物含量、糖酸比、pH 值）、酚類物質(zhì)品質(zhì)（總酚、總黃酮、白藜蘆醇、原花青素、花色苷含量）和礦質(zhì)元素品質(zhì)（Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 含量）4 個維度的22 項果實品質(zhì)指標，對3 種簡易覆蓋越冬方式下北冰紅葡萄的果實品質(zhì)進行研究。

1.3.1 評價指標的標準化處理

評價體系中各項指標數(shù)量綱未統(tǒng)一，使得評價對象不具備可比性，為此在層次分析前進行歸一化處理，消除不同單位、不同維度對評價結(jié)果造成的誤差。按照指標性質(zhì)不同，指標Xin越大品質(zhì)越好，采用公式（1）；指標Xin越小品質(zhì)越好，采用公式（2）[23]。

式中，Xin指第n個樣本第i個指標的原始測定值，Ximin和Ximax為第i個指標的最小值和最大值，Uin、U’in分別為第n個樣本第i個指標轉(zhuǎn)化后的隸屬函數(shù)值。

1.3.2 判斷矩陣及權(quán)重

將同一層次的各因素與相鄰層次的各因素重要性進行兩兩比較，采用層次分析軟件（AHP）對所構(gòu)建的判斷矩陣進行一致性檢驗，計算權(quán)重值Wi。一致性檢驗CI的計算方法見公式（3）。

式中，λmax為判斷矩陣最大特征值，n為階數(shù)。當CI≤0.1 時，意為判斷矩陣的一致性在合理分析范圍；當CI＞0.1 時，意為判斷矩陣的一致性偏差過大，需重新調(diào)整其相對重要值。

一致性比率CR的計算方法見公式（4）。

式中，RI為平均隨機一致性指標，當CR＜0.1時，判斷矩陣的一致性是可以被接受的，否則應(yīng)對判斷矩陣進行調(diào)整。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋方式對北冰紅葡萄萌芽率及果實品質(zhì)的影響

從表1 可以看出，T1、T2 處理的萌芽率差異不大，分別較T3 處理高出29.45、30.18 個百分點。根據(jù)變異系數(shù)對萌芽率及果實品質(zhì)指標的變異程度進行劃分，其中白藜蘆醇含量、單穗重、花色苷含量和Ca、Fe、Cu 含量的變異程度較高，均超過30%，果粒橫徑、果粒縱徑、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、總酸含量、pH 值和總黃酮含量的變異程度較低，均未超過10%。

表1 不同覆蓋方式對北冰紅葡萄萌芽率及果實品質(zhì)的影響

2.2 不同覆蓋方式北冰紅葡萄果實品質(zhì)的層次分析

2.2.1 層次模型的構(gòu)建

受限于各果實品質(zhì)指標的單位不統(tǒng)一，在進行層次分析前，采用隸屬函數(shù)法統(tǒng)一數(shù)量綱。根據(jù)新疆釀造葡萄收購要求，可溶性固形物含量、白藜蘆醇含量、原花青素含量、花色苷含量、總黃酮含量、總糖含量、總酚含量、礦質(zhì)元素含量、果粒縱徑、果粒橫徑、單粒重、單果體積、糖酸比均為越高越好，總酸含量為越低越好，果形指數(shù)越接近于1 越好，pH 值越接近于3.6 越好。

將果實品質(zhì)指標根據(jù)4 個維度進行分解，采用層次分析法原理構(gòu)建階梯式評價模型，自上而下依次是：第一層為根據(jù)釀造葡萄品質(zhì)分級要求確定的適宜本地簡易防寒方式的目標層A；第二層是不同簡易防寒覆蓋處理下，北冰紅葡萄果實品質(zhì)的4 個約束層，即果實外觀品質(zhì)C1、果實理化品質(zhì)C2、酚類物質(zhì)品質(zhì)C3、礦質(zhì)元素品質(zhì)C4；第三層通過查閱借鑒國內(nèi)外學者開展釀造葡萄果實評價成果確定的評價指標標準層P；第四層為待評價的簡易防寒覆蓋方式（圖1）。

圖1 北冰紅葡萄不同簡易覆蓋方式果實品質(zhì)綜合評價模型

2.2.2 約束層判斷矩陣、權(quán)重值及一致性檢驗

約束層C 判斷矩陣見表2。約束層C 的平均權(quán)重依次是WC1＝0.150 9，WC2＝0.390 8，WC3＝0.390 8，WC4＝0.067 5，即在綜合評價果實品質(zhì)時，北冰紅葡萄果實理化品質(zhì)和酚類物質(zhì)品質(zhì)是首要指標；其次是果實外觀品質(zhì)指標，由于礦質(zhì)元素在葡萄營養(yǎng)生長和生殖生長過程中起協(xié)同作用，且多數(shù)元素在不同簡易防寒處理間差異不大，因此重要性較小。況且，約束層C 的判斷矩陣一致性比率CR＜0.1，通過了一致性檢驗。

表2 約束層判斷矩陣、權(quán)重及一致性檢驗

2.2.3 不同簡易覆蓋處理的綜合評價

在每一種防寒處理方式各項標準層計算評分的基礎(chǔ)上，按照權(quán)重值計算綜合得分，計算公式：Y＝ΣWi×Xi，式中，Wi為各指標的權(quán)重，Xi為各指標的評分值。

由表3 可以看出，綜合得分由大到小依次是T1（2.680 0）＞T2（1.868 9）＞T3（1.073 2）。

表3 3 種簡易覆蓋處理北冰紅葡萄果實品質(zhì)的綜合評價結(jié)果

2.3 北冰紅葡萄簡易覆蓋處理萌芽率與果實品質(zhì)相關(guān)因子分析

萌芽率為抗寒能力強弱的依據(jù)。翌年春季，田間調(diào)查不同簡易覆蓋處理下北冰紅葡萄的萌芽率，并對其22 項果實品質(zhì)指標進行相關(guān)性分析。由表4可知，萌芽率與單粒重、單果體積、單穗重、果粒縱徑、果粒橫徑、果形指數(shù)、總糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比、pH 值、原花青素含量、花色苷含量、總酚含量，以及Ca、Mg、Mn、Cu 元素含量均呈正相關(guān)，其中與糖酸比和總糖含量呈極顯著或顯著正相關(guān)，可見北冰紅葡萄含糖量受越冬低溫影響極為顯著；萌芽率與總酸含量、白藜蘆醇含量、總黃酮含量以及Fe、Zn 元素含量均呈負相關(guān)，其中與白藜蘆醇、總黃酮含量和Fe 元素含量均呈顯著負相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)R的大小排序為白藜蘆醇含量 ＞Fe 元素含量＞總黃酮含量。

表4 北冰紅葡萄果實品質(zhì)的相關(guān)因子分析

3 結(jié)論與討論

本試驗基于層次分析法進行綜合評定，3 種簡易覆蓋處理下，果實品質(zhì)綜合得分由高到低依次是單層草簾＋單層彩條布、單層草簾和單層彩條布。其中單層草簾＋單層彩條布處理效果最佳，得分最高，在兼顧產(chǎn)量的同時糖酸比、花色苷含量等指標最高，果汁既可用以釀造葡萄酒，亦可用作抗氧化劑或調(diào)色劑。單層彩條布處理下，果實外觀品質(zhì)指標和理化品質(zhì)指標普遍較低，但酚類物質(zhì)中的白藜蘆醇含量和總黃酮含量最高，營養(yǎng)價值最佳。

層次分析法作為一種兼具定性分析和定量分析的系統(tǒng)評價方法，很大程度地提高了評價對象的客觀性、可行性及靈活性，尤其適用于對象難以量化且評價體系較復(fù)雜的情況，已在多個領(lǐng)域廣泛運用[24-25]。郭靖等[26]基于層次分析法，針對13 個加工型蘋果，從生長結(jié)果習性、經(jīng)濟性狀、加工性能和抗逆性4 個方面進行了綜合評價。高貴賓等[27]采用層次分析法，從光合參數(shù)和葉綠素熒光參數(shù)2 個方面，綜合評價了混生地被竹對新環(huán)境的適應(yīng)情況，從中篩選出3 種適應(yīng)性好的高光效竹種。本試驗采用造價成本相對較低的草簾和彩條布作為覆蓋材料，首先考慮到南疆地區(qū)晝夜溫差大，日照時間長，果實糖酸比及可溶性固形物含量較高；其次考慮到山葡萄營養(yǎng)物質(zhì)含量高于其他釀造葡萄品種，種類更加豐富，營養(yǎng)價值更高；最后考慮到南疆地區(qū)冬季寒冷干燥，凍害發(fā)生頻率高，易對翌年果實生長發(fā)育及產(chǎn)量造成影響?；谶@3 點考慮，將22 項果實品質(zhì)指標按照果實品質(zhì)類型及用途區(qū)分為4 個約束層，采取定性與定量相結(jié)合的方法，建立多指標評價體系，并運用層次分析法評價與計算。結(jié)果表明，上述4 個約束層其重要性大小依次是果實理化品質(zhì)＝酚類物質(zhì)品質(zhì)＞果實外觀品質(zhì)＞礦質(zhì)元素品質(zhì)。

呂銀錄等[28]在甘肅省武威市研究發(fā)現(xiàn)，采用草簾越冬覆蓋，保溫、保濕效果良好，葡萄枝蔓未受機械損傷，且萌芽較為整齊。本試驗發(fā)現(xiàn)，單層草簾處理下，北冰紅葡萄平均萌芽率達79.25%，果個較大，果形最為勻稱，接近正圓，同時果實中可溶性固形物含量、原花青素含量和總酚含量等理化指標及酚類物質(zhì)指標最高。彩條布覆蓋作為一種簡潔實用的保護措施，具有防凍增溫的效果，在生產(chǎn)上已被廣泛運用[29]。單層彩條布處理下，枝條翌年萌芽率遠低于單層草簾＋單層彩條布處理和單層草簾處理，同時果個較小、單穗重較輕，糖酸比最低，說明低溫直接影響到果實的生長發(fā)育及糖分積累。單層草簾＋單層彩條布處理下，果實的總糖含量、花色苷含量、單穗重及大多礦質(zhì)元素含量均高于其他處理，但大多酚類物質(zhì)指標低于單層彩條布處理，外觀品質(zhì)指標大多低于單層草簾處理，這可能主要與枝蔓所處的環(huán)境溫度有關(guān)，具體原因有待進一步驗證。生產(chǎn)中宜考慮葡萄果汁用途，有選擇地進行簡易覆蓋防寒。