化肥对促进农业增产、提高食物供给能力作用显著，在保证食品安全方面贡献巨大。在增产需求的驱动下，盲目、过度施用化肥非常普遍，对化肥的过度依赖导致生产率与成本不成正比。而添加到土壤中的数百万吨化学养分并没有被植物充分吸收利用，约 50% 的氮和 90% 的磷从农田流失到大气和水源中，导致温室气体产生、水体富营养化和土壤盐碱化^[1-2]。我国葡萄产业从 1997 年开始进入迅速发展时期，在近 20 多年里不断发展壮大，酿酒葡萄种植面积达到 8 万 hm^2[3]。葡萄果实作为酿造葡萄酒的原材料，在一定程度上直接决定着葡萄酒品质，但长期过量施用化肥导致的肥料利用率降低、土壤板结、果园土壤质量降低等问题严重制约着优质酿酒葡萄的生产^[4-5]。有机肥养分种类丰富，可以改善土壤的透气性和保水性，合理配施有机肥不仅有利于作物生长，还对作物品质提升有一定的促进作用。但由于其释放养分周期缓慢，所以当季养分供给量有限，功效发挥滞后^[6]。研究表明，结合有机肥的长效和化肥的速效特点，将有机肥与化肥组合施入可有效地改善果实品质^[7]，是实现农业“降本、提质、增效”目标的重要途径。关于有机肥替代化肥的最佳比例多集中在 30%～50%，且多项研究表明，有机无机中量配施（40% 有机肥）能有效均衡有机养分和无机养分，改善土壤基础理化性质，并对降低温室效应具有重要意义^[8-9]。

如何在兼顾环境的基础上更高效利用有机肥，持续提高葡萄品质和生产效率，对我国的葡萄生产提出了更高的要求。大量研究表明，引入外来的有益菌种可以减少高达 50% 的化肥投入，并且对作物的产量和品质均具有积极影响，是实现化肥减量的重要途径。拜赖青霉菌是一种解磷效果非常好的土壤真菌，据报道其在许多不同土壤和种植条件下均能促进植物幼苗生长，包括小麦^[10]、豆类^[11]、豌豆^[12]、苜蓿^[13]和玉米^[14]等。研究表明，拜赖青霉在琼脂培养基和液体培养基中均能溶解磷酸钙^[15]。此外，Sophie 等^[16]发现接种拜赖青霉的碱性土壤中有效磷含量增加，而 Cunningham 等^[17]证明拜赖青霉产生的主要酸性代谢物是草酸和柠檬酸，这一间接证据表明，拜赖青霉可能通过释放有机酸来增加植物对磷酸盐的利用，且其可通过分泌一些生物碱或者萜类化合物抑制病原菌生长，对尖孢镰刀菌（枯萎病）、大丽轮枝菌（黄萎病）、柑橘炭疽病菌等多种病原菌都有较强的抑制活性作用^[18-19]。此外，拜赖青霉已被证实可以增加根长度和根毛丰度^[20]，使作物能更有效地获取土壤水分和养分，保持最佳生长状态，该菌种制成的菌剂已在中国和加拿大商品化生产。目前，我国微生物肥料使用量不到总肥料使用量的 3%，且国内外学者对酿酒葡萄施肥的研究主要集中于有机肥，对生物菌剂配施的研究相对较少。

晋西黄土高原地区日照充足、气候干燥、昼夜温差大，独特的气候特点和地域特点适宜优质酿酒葡萄的生长，是我国近年来新兴的一个特色酿酒葡萄栽培区^[21-22]。该产区土壤贫瘠，土质偏碱性，不科学施肥会在很大程度制约酿酒葡萄风味物质的形成，导致葡萄原料品质下降，进而影响葡萄酒品质。本试验以具有防病促生功能的生物菌剂、有机肥及其组合代替部分化肥，探究不同施肥处理对葡萄园土壤肥力的作用，深入研究其对酿酒葡萄果实和葡萄酒品质的影响，为黄土高原产区酿酒葡萄的高效优质生产和可持续发展提供科学的施肥方案和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于 2020 年 10 月在山西戎子酒庄有限公司葡萄基地（35°41′30′′N，110°47′42′′E）进行，海拔 1200 m，年均降水量 570 mm，无霜期 212 d，土壤质地为黄壤土。试验前测定 0～20 cm 土壤样品的各项理化指标为土壤本底值，其中土壤 pH 7.81，含水量 11.99%，有机质 9.59 g/kg，全氮 0.75 g/kg，有效磷 49.88 mg/kg，速效钾 159.73 mg/kg，硝态氮 2.21 mg/kg，铵态氮 2.12 mg/kg。葡萄园土壤养分丰缺参照李宝鑫等^[23]的标准，试验地有效磷含量属于较高水平，速效钾属于中等水平，硝态氮、铵态氮、土壤全氮、有机质含量较低。

供试品种为欧亚种酿酒葡萄赤霞珠（Cabernet Sauvignon），2012 年定植，南北行向，株行距 1.2 m×2.5 m，单篱架栽培，倾斜式独龙蔓树形。

1.2 供试肥料

尿素（N 46%），阳煤丰喜肥业有限责任公司生产；硫酸钾（K₂O 52 %），国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产；过磷酸钙（P₂O₅ 12%），荆门市宏运肥业有限公司生产；羊粪有机肥选用当地农民购买施用的腐熟羊粪：羊粪含水量 40%，其中含 N 1.50%，P₂O₅ 0.50%，K₂O 1.33%；拜赖青霉菌剂购自慕恩生物科技有限公司，有效活菌数≥ 2×10⁸ cfu/g。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计（表1），设置不施肥 （CK）、100% 化肥（C₁）、100% 有机肥（O₁）、100% 有机肥 +菌剂（O₁B）、60%化肥 +40%有机肥（C_0.6O_0.4）、 60% 化肥 +40% 有机肥 + 菌剂（C_0.6O_0.4B）6 个处理，每个处理 3 个小区，共 18 个小区，小区面积 63 m²，平均 21 棵树。根据试验地种植条件和葡萄养分需求，确定每株葡萄树年施用纯 N 120 g、P₂O₅ 40 g， K₂O 106 g。按照等量养分含量原则计算化肥用量。在树干东侧距根部 40 cm 处，开深 40 cm、宽 30 cm 的条形沟，将菌剂与有机肥拌匀以沟施方式施入，有机肥在施基肥时全部施入，配施化肥的处理在施基肥时施入化肥总量的 20%，萌芽前施用尿素、过磷酸钙总量的 20%，幼果期施用化肥总量的 20%，浆果成熟期施用硫酸钾肥总量的 20%。于 2021 年 10 月 1 日采摘各小区长势相近的 5 颗葡萄树果实，一部分用于测定果实理化指标测定，另一部分用于酿酒，10 月 10 日采集土壤样品测定理化指标。

2 测定指标及方法

2.1 土壤理化性质测定

于 2021 年 10 月 10 日用管型土钻采集土壤样品，各小区按“S”形设 7 个采样点，采样点均距树干东侧约 20 cm 处，采样深度为 0～20 和 20～40 cm，各土层分别混匀装袋。部分土样风干过 1 mm 孔筛，常温密封保存，剩余部分放入 4℃ 冰箱，进行相关指标测定。采用流动分析仪测定土壤有效磷、铵态氮、全磷、全氮含量；用火焰光度计测定土壤速效钾和全钾含量；采用 pH 计法（土水比 1∶5）测定 pH；用 K₂Cr₂O₇ 容量法-外加热法测定有机质含量；用总有机碳分析仪测定可溶性有机碳^[24]。

2.2 葡萄和葡萄酒基本理化指标测定

采收期各处理采集 30 串果穗，测单穗重和果粒纵、横径。每串果穗取 10 粒果实，各处理共计 300 粒进行果实基本理化指标的测定^[25]。参照 GB/T15038—2017 方法测定果皮总酚、单宁、类黄酮、黄烷-3-醇以及花色苷含量。

采摘各小区长势相近的 5 颗葡萄树果实室温运输，除梗破碎后放入 20 L 玻璃容器，添加 50 mg/L 的 SO₂，随后加入 30 mg/L 果胶酶（LAFASE HE GRAND CRU），浸渍 24 h 后加入 200 mg/L 干酵母（ 酿酒酵母 XR 株；Lamothe Abiet，Can′ejan，法国），控温 20～25℃进行酒精发酵。用干净的纱布和橡皮筋盖住罐口，每天压冒 3 次，同时检测比重和温度，当比重持续稳定在 0.992～0.996 时转罐，调整 SO₂ 浓度至 60 mg/L。将酒样装瓶，在 10～15℃下储存待用^[26]。葡萄酒理化参数测定方法：pH 值采用 pH 计法；酒精度采用密度瓶法； 残糖采用斐林试剂热滴定法；总酸采用 NaOH 滴定法。

2.3 葡萄和葡萄酒花色苷物质的提取、测定及分析

果皮中花色苷的提取：取 50 粒冷冻于-40℃下的葡萄立即剥皮，于冻干机中冻干 24 h。将果皮粉末（0.50 g）加入到 10 mL 甲酸∶甲醇（2∶98，V/V） 中，然后避光超声处理（40 Hz，30℃，10 min），振荡 30 min（25℃，130 r/min）后离心（8000 r/min，4℃， 5 min），残渣重复提取 4 次，合并上清液，最后使用真空离心浓缩仪（CentriVap，Labconco，USA） 蒸干，残留物用 2 mL 流动相 A 溶液复溶后过滤（0.22 µm）。葡萄酒过滤后直接进行分析。

使用安捷伦 1100 系列 LC/MSD trap VL 仪器配备二极管阵列检测器（DAD）和反相柱（Kromasil C18，250 mm× 4.6 mm，5 μm），在 30℃下运行。检测波长为 525 nm。进样量为 30 µL。流动相 A（甲酸∶乙腈∶水，2∶6∶92，V/V/V）和 B（甲酸∶水∶乙腈， 2∶44∶54，V/V/V）洗脱梯度为：流速 1.0 mL/min： 0～18 min，10%～25%B；18～20 min，25%B； 20～30 min，25%～40%B；30～35 min， 40%～70%B；35～40 min，70%～100%B。仪器设置为：ESI 模式：正；干燥气体流速：12 mL/min； 干燥气体温度：350℃；喷雾器压力：35 psi；扫描范围：100～1500 m/z，Trap ICC：30000 μ；碰撞电压 1.00 V。每个样品 3 次重复。对比标准品的保留时间、碎片离子质荷比等进行定性分析。使用标准曲线定量，并以干皮重量（µg/g）或葡萄酒（mg/L） 表示。

2.4 数据统计与分析

采用 Excel 2010 和 SPSS 20.0 软件对数据进行统计分析。采用单因素（one-way ANOVA）和 Duncan 法进行方差分析和多重比较（α=0.05），利用 Canoco 5.0，采用冗余度分析（RDA）分析土壤环境因子对葡萄与葡萄酒品质影响的贡献率。利用逐步向前选择（Interactive forward selection）和蒙特卡洛置换检验（Monte-Carlo permutation test 999） 确定 9 个土壤环境因子的相对贡献量。利用 Spearman 相关分析确定葡萄与葡萄酒重要品质指标和土壤环境因子的相关性。

3 结果与分析

3.1 不同施肥处理对土壤理化指标的影响

如表2 所示，对于 0～20 cm 土层，各处理对土壤全磷、全钾含量影响差异不显著。与 C₁ 处理相比，O₁、O₁B、C_0.6O_0.4 和 C_0.6O_0.4B处理土壤有机质含量显著提高了 18.99%、22.48%、40.05% 和 61.50%。施用有机肥和菌剂均能显著提高葡萄园土壤的有机质含量。O₁B 处理土壤有效磷、速效钾、铵态氮含量最高，较 CK 处理提高了 5.52%、 34.34% 和 704.12%。C₁ 和 C_0.6O_0.4B 处理土壤全氮含量差异不显著，分别为 0.95 和 0.94 g/kg。C_0.6O_0.4B 处理土壤全钾、硝态氮和可溶性有机碳含量最高，分别较 CK 处理提高了 2.97%、144.99% 和 29.78%。

对于 20～40 cm 土层，不同施肥处理土壤有机质范围为 4.60～9.26 g/kg，其中 C₁ 与 CK 处理差异不显著，O₁B与C_0.6O_0.4B 处理差异不显著，分别较 O₁ 处理显著提高了 20.00% 和 17.96%。O₁ 处理土壤全氮、全钾、有效磷、速效钾和可溶性有机碳含量较 CK 处理分别显著提高了 27.45%、10.10%、 7.76%、37.98% 和 491.60%，C_0.6O_0.4 处理土壤全氮、全钾、速效钾和可溶性有机碳含量较 CK 处理分别显著提高了 31.37%、20.11%、45.59%、438.93%。 O₁B 处理的土壤有效磷、硝态氮、铵态氮和可溶性有机碳含量最高，分别较 C₁ 处理显著提高了 4.10%、92.51%、333.01% 和 301.60%。C_0.6O_0.4B 处理土壤全氮、速效钾含量最高，分别较 C₁ 处理提高了 4.17% 和 3.59%，但两个处理间差异不显著。 O₁B 处理的土壤有效磷、速效钾、铵态氮含量较 O₁ 处理显著提高。C_0.6O_0.4B较C_0.6O_0.4 处理提高了土壤中有效磷、速效钾含量，表明配施菌剂能够显著提高土壤中的速效养分含量。

注：同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。

3.2 不同施肥处理对葡萄和葡萄酒基本理化指标的影响

如表3 所示，不同施肥处理对单穗重、果实纵径的影响差异显著，其中 C_0.6O_0.4B处理的果实单穗重和果实纵径最大，分别为 117.84 g 和 13.60 mm，较 CK 提高了 10.37% 和 21.42%，O₁B处理次之，分别较 CK 提高了 7.86% 和 20.71%。增施菌剂后，赤霞珠葡萄果实的单穗重以及果粒纵径均有所升高。各处理果实还原糖含量由高到低的顺序为 C_0.6O_0.4B>O₁B>C₁>C_0.6O_0.4>O₁>CK，即配施菌剂的处理均高于未配施菌剂的处理，分别较 CK 增加了 10.4%、8.7%、8.3%、6.4% 和 5.2%。各施肥处理可溶性固形物含量较 CK 处理差异显著，其中 C_0.6O_0.4B 处理含量最高，为 23.86°Brix，较 CK 提高了 8.41%。施用肥料可降低果实可滴定酸含量， C_0.6O_0.4B 处理果实可滴定酸含量最少，其次是 O₁B 和 C_0.6O_0.4 处理，C₁、O₁ 和 CK 处理间差异不显著。

如表4 所示，本试验中 6 个酒样的 pH 均在 2.8～3.8 范围内，且与 C₁ 处理相比，C_0.6O_0.4B 和 O₁B 处理显著提高了葡萄酒的 pH，降低了总酸含量，同时提高了葡萄酒酒度。挥发酸是由微生物产生的腐败代谢产物，其含量过高会给葡萄酒带来一定负面影响，本试验不同施肥处理对葡萄酒挥发酸和残糖的影响差异不显著。

3.3 不同施肥处理对葡萄和葡萄酒酚类物质含量的影响

由图1 可知，施肥处理能够提高赤霞珠果皮的总酚含量，各处理果实总酚含量变化范围为 44.08～55.90 mg/g，而对照果实总酚含量为 42.87 mg/g，其中 C₁ 处理的总酚含量最高，其次是 C_0.6O_0.4B 处理，O₁、O₁B、C_0.6O_0.4 处理总酚含量略高于 CK 处理，但差异不显著。C_0.6O_0.4 和 C_0.6O_0.4B 处理的果皮总丹宁含量均低于其他处理。果皮总花色苷含量与葡萄酒的色度有着极其密切的关系，C₁、O₁、O₁B、C_0.6O_0.4 和 C_0.6O_0.4B处理的葡萄果皮总花色苷含量均高于 CK，分别提高了 6.89%、 2.48%、7.95%、3.24％和 19.55%。施用肥料可降低果皮总类黄酮和总黄烷-3-醇含量，但不同施肥处理下表现的趋势各不相同，各处理均显著低于 CK。

由图2 可知，葡萄酒中的酚类物质主要来自于葡萄果皮和种子，是影响红葡萄酒感官特征的重要因素。各施肥处理葡萄酒总酚含量均高于 CK，C_0.6O_0.4B 处理含量最高，较 CK 提高了 11.13%，除 CK 外，其他处理间总酚含量差异不显著。丹宁是组成葡萄酒涩味的主要成分。施肥处理总丹宁含量均显著低于 CK，其中降低较多的是 C_0.6O_0.4 和 C_0.6O_0.4B 处理，分别降低了 43.22% 和 41.28%。除 C₁ 处理外，葡萄酒与葡萄果皮中总花色苷含量的变化趋势基本一致，配施菌剂的处理均高于未配施菌剂的处理。黄烷-3-醇同时具有苦味和收敛性，是葡萄酒中主要的“苦味因子”，施肥处理可降低葡萄酒中的类黄酮和总黄烷-3-醇含量。但不同施肥处理下表现的趋势各不相同，各处理均低于 CK。

3.4 不同施肥处理对赤霞珠果皮和葡萄酒单体花色苷含量的影响

本研究测定了葡萄果皮和葡萄酒中 5 种非酰化单体花色苷和 4 种酰化单体花色苷的含量（表5，表6）。赤霞珠葡萄的非酰化花色苷占总花色苷含量的 50% 以上，是葡萄花色苷的主要成分。酰化花色苷分为乙酰化和香豆酰化两种，酰化可以提高花色苷的稳定性^[27]。各处理果皮单体花色苷比例为 TMAs（58.29%～61.66%）>TAAs（17.88%～20.31%） >TCAs（6.01%～6.75%）（图3）。

由表5 可知，不同处理总单体花色苷含量由大到小排列为 C_0.6O_0.4B>C₁>O₁B>O₁>CK>C_0.6O_0.4，与 CK 相比，C₁、O₁、O₁B和C_0.6O_0.4B 处理果皮总单体花色苷含量分别增加了 18.98%、7.15%、7.26% 和 24.08%。C_0.6O_0.4 处理的总单体花色苷含量低于 CK，但其总酰化花色苷含量显著高于 CK，研究表明酰化花色苷更加稳定，并且可以耐受不利的温度和光照条件而促进颜色加深^[28]。除花青素-3-葡萄糖苷（Cy）外，C_0.6O_0.4B 处理葡萄皮中其他 8 种单体花色苷的浓度均显著高于其他处理。

注：不同小写字母表示相同物质不同处理间差异显著（P<0.05）；TPC：总酚含量；TTC：总单宁含量；TAC：总花色苷含量；TFC：总类黄酮含量； TFO：总黄烷-3-醇含量。下同。

注：Dp：花翠素-3-葡萄糖苷；Cy：花青素-3-葡萄糖苷；Pt：甲基花翠素-3-葡萄糖苷；Pn：甲基花青素-3-葡萄糖苷；Mv：二甲花翠素-3-葡萄糖苷；Pn-ac：甲基花青素-3-乙酰化-葡萄糖；Mv-ac：二甲花翠素-3-乙酰化-葡萄糖；Pn-cg：甲基花青素-3-香豆酰化-葡萄糖； Mv-cg：二甲花翠素-3-香豆酰化-葡萄糖。下同。

众所周知，葡萄酒中的代谢物浓度主要依赖于葡萄浆果，但并不严格相关^[29]。浆果成分和葡萄酒属性之间的关系是复杂的。花色苷也可能会受到果皮细胞壁的影响，从而影响其在葡萄酒中的浓度^[30-31]。本试验各施肥处理葡萄酒单体花色苷比例为 TMAs（54.45%～61.60%）>TAAs（14.45%～21.10%） >TCAs（2.25%～3.40%）（图3）。与果皮花色苷含量研究一致，除 C_0.6O_0.4 处理外，其他 4 种施肥处理葡萄酒的 TCAs、TMAs 和 TAs（总单体花色苷）含量均高于 CK，较 CK 分别提高 17.57%～184.83%、 3.66%～110.67% 和 5.76%～91.01%，其中 C₁ 处理含量最高。同时 O₁B和C_0.6O_0.4B 处理分别较 O₁ 和 C_0.6O_0.4 处理显著提高了 TAAs、TMAs 和 TAs 含量，并提高了几乎所有单体花色苷的含量。

注：A、B、C、D、E 和 F 代表花色苷总量的差异。

3.5 土壤理化指标与果实、葡萄酒品质指标间RDA分析

RDA 模型的前两个轴分别占葡萄果实和葡萄酒品质指标总方差贡献率的 77.21% 和 67.36% （图4）。通过坐标轴中样本与样本之间的距离直观地观察到不同施肥处理样本间葡萄与葡萄酒品质的差异。每个处理的 3 个重复均位于较近的位置，由图4（左图）可知，第 1 轴（水平轴）反映了 C_0.6O_0.4B、O₁ 与 CK 处理赤霞珠果实品质不同，而第 2 轴反映了 C_0.6O_0.4B、 C_0.6O_0.4 与 C₁ 处理果实品质存在一定差异。与第 1 轴相关性较高的为速效钾和全磷、与第二轴相关性较高的为有效磷和全钾，pRDA 分析发现，速效钾、有效磷、硝态氮、全钾和有机质是影响葡萄果实生理指标的主要环境因子（表7），有机质、速效钾、铵态氮和有效磷是影响葡萄酒品质指标的主要环境因子（表8）。RDA 图和 Spearman 相关性分析（图5）结果表明，不同施肥处理葡萄和葡萄酒生理指标与主要环境因子的关系不同，果实可溶性固形物和还原糖含量分别与土壤有机质、全氮、全磷、速效钾呈显著正相关，可滴定酸含量与有机质、全磷、速效钾和硝态氮呈显著负相关（r=-0.58、-0.79、-0.57、0.62）。果皮总花色苷与全氮、有效磷呈显著正相关，相关系数分别为 0.50 和 0.53。总酚与全钾、有效磷呈显著正相关（r=0.54、0.80），花色苷含量与土壤有机质、全氮、全磷、速效钾呈显著正相关，相关性系数分别为 0.61、0.78、0.53、0.64。类黄酮和总黄烷-3-醇与土壤全磷呈显著负相关（r=-0.48、-0.61），与其他指标之间差异不显著。

由图4（右图）可知，第 1 轴反映了 C_0.6O_0.4B、 O₁ 与 CK 处理葡萄酒品质不同，而第 2 轴反映了 C₁、 C_0.6O_0.4B与O₁ 处理葡萄酒品质存在一定差异，CK 与其他处理样本沿第 1 轴彼此分离良好，表明施肥处理改变了赤霞珠果实和葡萄酒的质量。葡萄酒酒度与土壤中的有机质、全氮、全磷、速效钾和硝态氮呈显著正相关（r=0.75、0.72、0.73、0.88、0.62），pH 与有机质和可溶性有机碳呈显著正相关（r=0.83、0.76）。总酚和总花色苷都与全氮、全磷和速效钾呈显著正相关，而总酚、总丹宁、总类黄酮和总黄烷-3-醇均与土壤中的有机质、全氮、全磷、速效钾、硝态氮、铵态氮和可溶性有机碳呈负相关关系。这表明果实与葡萄酒品质指标的变化与土壤理化性质密切相关，证实了生物菌剂和有机肥共施对提高酿酒葡萄品质的潜力。

注：左图为果实，右图为葡萄酒；SOM 为有机质；TN 为全氮；TP 为全磷；TK 为全钾；AP 为有效磷；AK 为速效钾；NO₃^--N 为硝态氮；NH₄ ⁺-N 为铵态氮； DOC 为可溶性有机碳；TSS 为可溶性固形物；RS 为还原糖；TA 为可滴定酸；SAR 为糖酸比；Ac 为葡萄酒酒度；Ta 为葡萄酒总酸；pH 为葡萄酒 pH； Va 为葡萄酒挥发酸；TPC 为总酚含量；TTC 为总单宁含量；TAC 为总花色苷含量；TFC 为总类黄酮含量；TFO 为总黄烷-3-醇含量。下同。

注：左图为果实，右图为葡萄酒；红色和绿色分别代表正相关和负相关，颜色深浅代表相关性强弱。

4 讨论

4.1 不同施肥处理对土壤养分的影响

本研究明确了有机肥配施菌剂替代部分化肥的土壤改良效果，施用有机肥或有机肥和菌剂配施处理后，0～20、20～40 mm 土层土壤的有机质含量都明显增加。土壤有机质含量在土壤肥力和土壤质量管理中起着关键作用。相对于单独施用有机肥，O₁B和C_0.6O_0.4B 处理的土壤有机质含量显著增加，同时，深层土壤的改善效果优于表层，这与有机肥采用开沟的方法施用在 20～40 cm 土层有关。张建军等^[32]通过连续 11 年定位试验研究有机肥施用对土壤养分的调控效应，发现配施有机肥使 0～20 cm 土层有机质、全氮、全磷和全钾含量分别上升 18.39%、11.49%、15.62% 和 2.76%，并且有助于缓解土壤酸化问题。Wu 等^[33]研究发现有机肥化肥配施改变了葡萄根际土壤的化学性质，影响了土壤细菌群落结构，最终影响葡萄叶片和根的矿质元素含量，提高了葡萄对养分的吸收。本文与前人的研究结果一致，土壤速效养分会直接影响作物对养分的吸收，试验中有机肥与菌剂配施显著增加了土壤有效磷、速效钾和硝态氮、铵态氮的含量，这与有机肥和菌剂配施的协同效应有关，有机肥为土壤微生物提供充足的碳源和氮源，利于土壤中微生物的生长和繁殖，加速了有机质的分解、促进了微生物介导的土壤难溶性养分的转化；同时有机肥与化肥配施既能快速提高土壤中有效氮的含量，又能长久保存土壤氮素，降低硝态氮向下层淋溶的风险。

4.2 不同施肥处理对葡萄及葡萄酒品质的影响

周兴等^[34] 研究结果表明，有机肥的施用可显著降低酿酒葡萄的可滴定酸含量，对酿酒葡萄可溶性糖含量、糖酸比提升效果显著。张筠筠等^[3]研究表明 50% 化肥 +50% 有机肥处理下赤霞珠糖酸比最高，显著提升了果皮花色苷含量，经济效益较不施肥提高了 52.9%。本试验研究结果表明，C_0.6O_0.4B 处理酿酒葡萄外观和生理品质最好， O₁B 处理次之，C_0.6O_0.4B 果实可溶性固形物、还原糖、固酸比、糖酸比最高，较 C₁ 处理分别提高了 0.55%、1.92%、20.92% 和 22.58%； 葡萄酒酒度较 C₁ 处理提高了 3.59%；总酸含量较 C₁ 处理降低了 11.91%。此外，研究表明花色苷具有较高抗突变、抗癌和抗高血糖活性，其抗氧化性高于维生素 C 和维生素 E，与单宁结合可使葡萄酒中的单宁软化，降低其苦涩味和粗糙感，使口感更加圆润，花色苷的组成、含量和比例会对葡萄及葡萄酒的色泽、风味、营养价值和商品价值^[35-36]产生重要影响。本研究表明，与 O₁ 处理相比，O₁B 处理的总单体花色苷含量和总酰化花色苷含量均较高，且 C_0.6O_0.4B处理的 9种单体花色苷含量均显著高于 C_0.6O_0.4 处理，表明配施菌剂处理促进了葡萄果皮中单体花色苷的积累。同时 C_0.6O_0.4B和O₁B 处理可以有效提高果实和葡萄酒总酚、总花色苷等物质的积累，与 CK 相比，C_0.6O_0.4B 处理果皮总酚和总花色苷含量分别提高了 26.98% 和 19.56%、葡萄酒总酚和总花色苷含量分别提高了 11.13% 和 56.98%，果实和葡萄酒丹宁含量分别降低了 6.71% 和 41.30%，有效改善了葡萄酒口感和色泽品质。果实品质指标改善可能是由于土壤速效养分含量的增加和植物对根际养分的吸收提高。果实酸度降低可能是由于酸通过糖酵解途径的反向生化反应快速转化为糖及其衍生物，或者被用于呼吸作用，或者二者都有^[37]。有机肥与菌剂配施处理的果实可溶性固形物和还原糖含量增加，可能是由于淀粉和果胶代谢迅速转化为可溶性化合物，糖从叶片迅速转运到发育中的果实，复杂多糖转化为单糖。花色苷合成增多可能是由于糖积累和类黄酮合成途径中几个结构基因的表达导致的^[38]。已有报道表明葡萄糖、果糖和蔗糖能诱导葡萄花色苷的积累^[39]。C_0.6O_0.4B和O₁B 处理显著提高了葡萄果实糖类和酚类物质的积累，证实了有机肥及菌剂配施在提高赤霞珠营养品质方面的潜力。

4.3 土壤理化指标与果实、葡萄酒品质指标间相关性分析

RDA 结合 Spearman 相关系数分析了果实及葡萄酒主要品质指标与土壤环境因子间的相互关系，研究表明，葡萄及葡萄酒生理指标的变化主要受土壤环境因子（有机质、硝态氮、铵态氮、速效钾、有效磷）的影响，微生物菌剂与有机肥共施下果实品质与土壤性质有很强的相关性（图4），说明菌剂与有机肥的相互作用能够弥补单施有机肥处理下的养分限制。同时，相较于单施有机肥，有机肥化肥配施的果实和葡萄酒品质较高，这可能与有机肥分解矿化慢，不能及时迅速供应果实生长发育所需大量养分有关，这与马忠明等^[40]的研究结果一致。此外过多增加有机肥施用量在一定程度上还会对葡萄的生长产生负面影响，增加生产成本。本试验 C_0.6O_0.4B 处理能够在短期内达到与全量化肥相当甚至更好的果实和葡萄酒品质，可能是因为化肥养分释放速率较快能满足当下，有机肥养分释放速率较慢能维持长远，养分释放的长短结合能起到促进养分吸收和提升养分利用效率的综合效果；有机肥不仅富含有机质、氮、磷、钾养分，还含有多种葡萄所需的微量元素、腐殖酸和氨基酸等养分；微生物菌剂可以通过固氮、解磷、解钾、产生植物激素等作用改善土壤营养条件；同时改善土壤微生物群落结构，防止有害真菌、细菌、病毒等引起的多种病害。因此，需要对不同施肥处理的土壤微生物群落结构进行进一步分析研究，以揭示土壤微生物区系与土壤肥力特性之间的相关性，探究不同施肥处理在减少化肥投入的情况下保持葡萄品质的潜在机制。

5 结论

本文研究了 5 种施肥处理对晋西戎子酒庄赤霞珠葡萄园土壤养分、葡萄果实和葡萄酒基本理化性质以及酚类化合物含量的影响。不同施肥处理可以通过影响土壤养分含量控制果实品质。综合比较，O₁B、C_0.6O_0.4B 处理能够显著提高土壤速效养分含量，且 C_0.6O_0.4B 处理表现较佳，其果实糖量积累最多，果实总可溶性固形物、还原糖、糖酸比分别较对照提高了 4.93%、10.35% 和 49.78%，适当地提高了葡萄酒酒度，降低了可滴定酸含量，有效提高了赤霞珠果实和葡萄酒总酚、花色苷等物质的积累，适度降低了单宁含量，葡萄及葡萄酒色泽和口感最好。同时，富含功能微生物的有机肥作为常规施肥的补充，是发展绿色食品和可持续农业的生产现实需要，更是减少化肥和农药用量、降低环境污染的必然选择。

参考文献