论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113858

研究背景

　　葡萄酒的品质主要取决于酿酒葡萄的果实品质，而葡萄品质受到风土因素的显著影响。风土涵盖了土壤组成、地形特征、气候条件、景观特征和生物多样性等众多因素，均可影响葡萄果实的品质。

　　宁夏贺兰山东麓是全国最大的酿酒葡萄集中连片产区，已成为宁夏一张极具地方特色的“紫色名片”。尽管宁夏贺兰山东麓产区展现出葡萄酒品质的高潜力，但区域品质的典型性和独特性尚需进一步明晰，因此，系统研究驱动贺兰山东麓产区葡萄果实品质独特性和典型性的关键因子，对于挖掘当地风土资源潜力、形成地域特色品质、提高地理辨识度和区域品牌建成具有重要的战略意义。

　　针对以上产业瓶颈问题，本研究选取宁夏贺兰山东麓地区从南到北6个子产区中的30余家葡萄园（图1A），对两个广泛种植的红色葡萄品种赤霞珠和美乐，进行了深入的品质指标分析和风土因子测定，并通过多变量数据分析和建模，揭示了驱动贺兰山东麓产区葡萄品质独特性和典型性的关键风土因子。

研究结果

1.   花色苷是区分葡萄品种、年份和子产区品质的关键因素

　　美乐和赤霞珠葡萄的总花色苷含量在年份间存在变化，红寺堡子产区的花色苷浓度在凉爽年份显著升高，尤其是三羟基花色苷。赤霞珠的二羟基花色苷浓度与总花色苷分布密切相关，而美乐的变化模式不一致。红寺堡子产区的赤霞珠在凉爽年份二羟基花色苷及其与三羟基花色苷的比率较高，显示年份对花色苷的影响依赖于子产区。

　　PLS-DA分析结果显示，两个葡萄品种的品质呈现出显著的区分。二羟基与三羟基花色苷的比值成为鉴别品种差异的最具判别力的指标。子产区间无清晰的分离，三羟基花色苷是区分不同子产区的最显著生化成分，其次为总花色苷及其他花色苷成分。对于年份效应，响应最为敏感的生化成分为花青素-3-O -(6-O-香豆酰基)-葡萄糖苷和甲基花青素-3-O-(6-O-香豆酰基)-葡萄糖苷，其次为苹果酸。

图1.宁夏贺兰山东麓样地葡萄采样分布图及2021与2022年成熟期美乐与赤霞珠葡萄的糖、总酸、总花色苷含量变化

2.   果实碳稳定性同位素丰度（δ13C）是花色苷和苹果酸的关键预测指标

　　花色苷浓度与15个风土因素显著相关，其中与4至9月降水量、葡萄栽培密度和δ13C呈正相关，与7至9月活动积温和总土壤钾含量呈负相关。这些相关性在两个年份中均一致且显著，特别是总土壤钾、葡萄密度和δ13C。7月昼夜温差与总花色苷显著正相关。年份、品种和子产区均显著影响花色苷浓度。

　　δ13C与pH、苹果酸、总酸、总花色苷、三羟基花色苷显著相关，其值在美乐和赤霞珠葡萄园中多处于适宜水分状态，且年份间差异不显著。但子产区间的δ13C值存在显著差异，永宁、青铜峡和红寺堡子产区的δ13C值较高。子产区及其与品种的交互作用对δ13C有显著影响。

3.   解析风土因子对花色苷的影响

　　以15个与花色苷或δ13C显著相关的风土因子为输入变量，探讨其对花色苷浓度和δ13C的影响。气候变量包括7至9月昼夜温差、4至9月有效积温和6月、9月降水量；土壤变量为土壤厚度和总土壤钾含量；葡萄栽培变量包括架型、主干周长、冠层高度和种植密度。结构方程模型（SEM）分析表明，气候、土壤和葡萄栽培对花色苷浓度有正向影响，而温度和葡萄栽培是δ13C的主要驱动因素，并对花色苷有正向效应。

图2.总花色苷与前九个风土因素的相关性分析

4.  结论

　　葡萄果实有机酸和花色苷浓度对年份效应敏感，凉爽年份对应更高的有机酸和三羟基花色苷。凉爽子产区花色苷浓度较高，二羟基与三羟基花色苷比值品种差异显著。Mantel检验显示花色苷浓度对环境最敏感，其次为有机酸等。风土因素如土壤特性、降水、温差和积温显著影响葡萄品质，其中在宁夏贺兰山东麓风土条件下葡萄园的水分状况（δ13C）最为关键，栽培管理与之紧密相关，显著影响花色苷积累。这些研究结果可为进一步挖掘各子产区的风土特征，优化栽培管理，培育子产区品质典型性和独特性提供重要支撑。

　　中科院植物所葡萄与葡萄酒科学研发团队代占武研究员与石河子大学农学院园艺系刘怀锋教授为该论文的共同通讯作者，博士研究生王海琪为该论文第一作者，同时，宁夏农林科学院园艺研究所陈卫平研究员等以及中科院植物所梁振昌、范培格等也参与了该项工作。该项目得到国家自然科学基金、宁夏回族自治区农业育种项目和中国科学院青年交叉创新团队项目的资助。

团队或作者（第一或者[和]通讯作者）简介

通讯作者：代占武，男，中国科学院植物研究所研究员，博士生导师。

研究方向：葡萄品质改良与调控

刘怀锋，男，石河子大学农学院园艺系刘怀锋教授，博士生导师。

研究方向：葡萄优质栽培及抗逆生理