覆膜處理對釀酒葡萄園土壤和樹體生長結果的影響研究進展*

王馳，王軍，段長青，石曉峰，車利偉，何非

（1 中國農業大學食品科學與營養工程學院葡萄與葡萄酒研究中心，北京100083）（2 農業農村部葡萄酒加工重點實驗室）（3 北京乾元君健葡萄酒科技服務有限公司）

釀酒葡萄的生長受到諸多因素的影響，如氣候、土壤和栽培方式等。對于已定植的葡萄園，適宜的栽培方式對釀酒葡萄品質的優劣起著至關重要的作用[1]。行間覆膜是釀酒葡萄生產中常見的栽培管理方法之一。通過對葡萄植株行間地面鋪設有機地膜或無機地膜，可以改變葡萄生長的小氣候和土壤條件，如提高土壤溫度、保水保肥、減少雜草、減少病蟲害發生等，在一定程度上可促進葡萄植株的生長發育，提高果實品質[2]。不同的地膜材料、不同的覆膜面積，乃至不同的覆膜時機和時間，都會對葡萄植株生長和果實品質產生不同的影響[3]。目前國內外對釀酒葡萄覆膜處理的影響進行了大量的相關研究。本文就鋪設無機地膜、有機地膜對釀酒葡萄園土壤狀況、葡萄植株生長發育，以及對葡萄果實品質的影響進行了歸納，總結了各種地膜和鋪設方式在生產實踐中的利弊，以期為今后釀酒葡萄生產中地膜鋪設的應用與改進提供一定的參考。

1 覆膜種類

目前生產上應用的覆膜材料主要包括無機地膜和有機地膜兩大類。二者的差別并非在于“膜”的材質是否是有機或無機化合物，而在于其材質的來源性質。廣義的有機地膜大多屬于天然或人為簡單加工的生物質，包括稻草、樹皮、葡萄皮渣、堆肥等各種松散的有機材料，甚至包括貝殼殘塊；無機地膜主要是由化工合成材料制成，包括聚乙烯、聚丙烯、土工布、液態膜等[4]。其中，反光地膜多為無機地膜（透明或淺色的有機或無機材料）。

有機地膜會隨著使用時間的推移而逐漸分解，而無機地膜因降解性相對稍差，可以在一定時間內周期性地重復使用。有機地膜可以改善土壤的物理化學條件，增強土壤顆粒的聚集和持水能力，但至少要10 cm 的厚度才能有效阻擋光線直射地面[5]。根據材料的不同，有機覆蓋層的厚度在第1 年通常會減少60%左右，因而需要每年定量地補充添加才能保證其作用。相比而言，無機地膜則一般薄得多，厚度多在毫米級別，但其鋪設成本相對較高，使用壽命根據材料類型和其厚度的不同而又有差異，一般來說，無機地膜的材料越粗糙，其使用期就越長，大多數地膜每2～3 年就需要更換1次[6]。

釀酒葡萄園覆膜處理應用廣泛、作用繁多。葡萄是喜光性較強的植物，在充足的光照條件下，光合作用強，生長發育條件好，產量高且品質好[7]。在光照有限的地區，葡萄園管理中常鋪設反光膜來增加光照，改善光環境[8]。在氣候涼爽的葡萄園中，熱量積累的少量增加就可以較好地促進葡萄果實的轉色與成熟，進而影響其所釀造葡萄酒的質量。鋪設非反光型地膜也可以通過提高地溫來促進釀酒葡萄的生長與成熟，進而提高釀酒葡萄果實品質[9]。

反光膜的鋪設常常在葡萄轉色期前后，非反光膜的鋪設也可以根據葡萄植株生長發育的需要提前至花期。此外，有研究表明，光照環境會影響葡萄植株芽的發育和果實的產量，因而也有在萌芽期就鋪設地膜的實踐和探索。葡萄越冬防寒時也可以通過覆膜處理起到一定的保溫、保濕作用，從而幫助葡萄植株順利過冬[10]。

2 覆膜處理對釀酒葡萄園土壤的影響

2.1 對土壤溫度的影響

覆膜處理可以通過改變土壤的理化性質，進而影響土壤的溫度和濕度。無機地膜可以提高土壤溫度，促進葡萄生長發育；有機地膜可以降低土壤溫度，從而延緩芽的萌發[11]。辛平等[12]采用無色透明地膜（白色地膜）、黑色地膜、草簾覆蓋對旱沙地釀酒葡萄進行覆膜處理，結果表明鋪設無機地膜可明顯提高土壤溫度，其中白色地膜增溫效果更佳，其溫度的增幅隨土層厚度的增加而遞減，而覆蓋草簾處理可使土壤溫度降低。王敏等[13]研究發現，生物降解地膜和塑料地膜覆蓋可以使5～25 cm 土層地溫分別提高1.4 ℃和2.6 ℃，秸稈和液態地膜覆蓋分別降低3.0 ℃和0.8 ℃。此外，有研究指出，由于過多的熱量阻礙了植物生長，鋪設塑料薄膜不當也可能會產生不良的效果，秸稈、砂石等的覆蓋可以通過減少溫度波動和保護土壤免受極端溫度的影響來調節土壤溫度[14]。陸華天等[15]研究發現，與地下滲流灌溉相比，覆膜與地表灌溉的結合可以降低土壤的最高溫度，這表明適當的覆膜處理可以防止高溫可能對植物造成的損害。

2.2 對土壤水分的影響

葡萄園水分管理的理想目標是節約用水、保證葡萄的產量并提高葡萄果實的質量。一般而言，覆膜處理可以提高葡萄園土壤水分含量。在我國甘肅地區，秸稈作為低容重的有機覆蓋物，其覆蓋處理可使土壤水分增加34%[16]。此外，葡萄園是土壤流失率較高的區域之一，秸稈覆蓋有利于降低土壤的地表徑流和侵蝕[17]。Prosdocimi等[18]研究了覆蓋大麥秸稈對西班牙東部地區葡萄園土壤侵蝕和地表徑流的影響，結果表明秸稈的使用延遲了積水和徑流的產生，使平均失水率從52.59%下降到39.27%，并使得徑流泥沙濃度從9.8 g/L 降到了3.0 g/L，使平均土壤侵蝕率從2.81 mg·hm-2·h-1下降到0.63 mg·hm-2·h-1。Myburgh[19]以長相思為試驗對象，以小麥秸稈為有機覆蓋物進行鋪設處理，研究其對土壤的保水作用，結果表明小麥秸稈覆蓋可減少最初恒速蒸發階段的土壤水分損失量。并且，在高頻灌溉情況下，覆膜保水效果會更加明顯。隨著秸稈覆蓋層厚度的增加，累積水分的損失逐漸減小。與棉花和高粱的秸稈相比，小麥秸稈覆蓋可以節約更多的水分[20]。Zribi等[21]在鋪設無機（塑料）和有機（松樹皮、葡萄修剪殘留物）覆蓋材料的處理中發現，在較長的干燥期，各處理間的水分蒸發速率較低且相似，這意味著在低頻灌溉系統中，不同類型的土壤覆蓋物對土壤蒸發速率影響不大，但都起到了抑制土壤水分蒸發的作用。在缺水灌溉時，所有覆膜材料的水分蒸發速率均低于裸地，但塑料、松樹皮材料的水分蒸發速率顯著低于其他覆膜材料。Gil等[22]研究表明，與對照相比，雙層塑料地膜（白色面朝上、黑色面朝下）可減少50%的灌溉需求量。在田間灌溉過程當中，膜下滴灌系統采用管網密封式的供水方式，滴灌帶鋪設在膜下，這不僅減少了水分蒸發，而且可以淡化土壤鹽分形成一個有利于作物生長的脫鹽區域[23]。此外，膜下滴灌可以優化水肥利用率，水肥直接灌到作物主根區，杜絕了水分的深層滲漏和地表徑流，可大大減少滲漏、蒸發等的損失[24]，因此有利于提高葡萄的果實品質與產量[25]。當大田使用覆膜與滴灌相結合的技術后，經濟效益更加明顯，可大幅減少水肥和農藥的使用，生態效益亦明顯，能有效地抑制次生鹽漬化，優化土壤狀況[15]。

2.3 對土壤生物活性的影響

土壤活性可以為生物提供良好的生活條件，保存有機質的含量，促進植物的生長發育[26]。Jacometti等[27]研究表明，2 種葡萄皮渣和碎紙片處理的土壤生物活性比對照提高2～4倍，這與地膜下土壤濕度升高和溫度波動降低有關。羅玲等[28-29]研究發現，鋪設地布、透明地膜和反光膜均可提高0～40 cm 土層土壤真菌、細菌數量，降低土壤放線菌數量。Devetter等[30]研究表明，鋪設紅牛毛草的葡萄園土壤具有較高的有機質含量、總有機碳含量和更穩定的土壤團聚體。地膜覆蓋還可以提高以土壤酶活性和蚯蚓數量為指標的生物活性，這在有機栽培中顯得尤為重要。無機地膜和有機地膜處理均可使土壤微生物活性在不同方面得到提高，進而降低土壤容重，改善土壤結構[31]。還有研究表明，鋪設塑料薄膜也可提高土壤的生物活性。在澳大利亞的亞拉（Yarra）山谷，通過增加葡萄園秸稈和堆肥覆蓋層，增加了土壤和葉幕中的有益生物數量，包括掠食性和寄生性的雙翅目和半翅目昆蟲以及蚯蚓。考慮到有益無脊椎動物種群對害蟲數量和土壤健康的直接影響，有益物種的數量可以作為葡萄種植業可持續發展的指標[32]。因而，鋪設無機地膜和有機地膜均可以通過改變土壤環境而促進土壤生物活性。

2.4 對雜草防治的影響

除草是葡萄園栽培管理的一個重要環節。葡萄園生草不當時（如過密或過高），雜草會與葡萄樹爭奪營養、光照和水分，降低葡萄果實品質，并可能因為擋風、積水、提高環境濕度而增加病蟲害的風險。有研究表明，鋪設地膜具有減少葡萄園雜草密度的作用。Ferrara等[33]連續2 年應用2 種合成地膜（聚丙烯和黑色聚乙烯土工布）和1 種有機地膜（3～6 cm 厚的廢橄欖渣）進行覆蓋處理，發現黑色聚乙烯土工布對雜草的防治效果較好，特別是在第1年，而橄欖渣處理后也取得了較好的效果。Kücükyumuk 等連續2 年采用黑色塑料、草屑、玫瑰殘渣對葡萄園地面進行覆蓋處理，結果表明，2年內地膜覆蓋對雜草控制效果顯著，且黑色地膜的除草效果優于玫瑰殘渣，并且對苗木質量及成活率有著積極的影響[34]。Hostetler等[35]研究表明，使用黑色和白色土工布在減少雜草覆蓋方面比其他有機覆膜方法更有效。類似的許多研究均表明無機地膜在抑制雜草生長方面優于有機地膜。

在葡萄園中使用除草劑是一種成本較高的除草方法，并會導致農藥滲流，影響地下水質量，侵蝕土壤，也可能會對葡萄植株的生長發育和果實品質造成不利影響。大量研究表明，覆膜處理可以作為一種有效的除草方式，代替除草劑的使用。Stenger等[36]在2 年內研究2 種地膜（景觀織物和木屑）和1 種春季除草劑（氨磺樂靈、氟米惡嗪和草甘膦的組合）對雜草控制的影響，結果表明，覆膜處理對雜草的控制效果與除草劑相當，且不會對葡萄栽培產生不利影響。Devetter等[30]于2004—2010 年連續多年將鋪設紅牛毛草與噴灑除草劑進行對比，結果表明鋪設紅牛毛草比使用除草劑的效果更好。

3 覆膜處理對釀酒葡萄生長結果的影響

3.1 對釀酒葡萄生長發育的影響

鋪設地膜可對葡萄生長發育和生理狀況產生一定的影響。當鋪設反光膜時，可以增加低葉幕密度的光照強度，而光照穿透葉幕可以提高葡萄的產量。Shuichi[37]連續2 年在相同地塊上的研究表明，第1 年覆膜地塊上的葡萄發芽時間要比對照晚5 d，而在第2 年則沒有觀察到任何差異。Devetter等[30]研究表明，鋪設紅牛毛草的葡萄產量不受處理的影響，但植株的修剪重量相比對照會有所減少。徐小菊等[38]研究表明，鋪設銀色地膜和LED 補光處理可以促進葡萄新梢的生長、提高葉綠素含量。此外，覆膜處理還可以提高葡萄的萌芽率和開花率[39-40]。劉林等[41]研究發現，鋪設紅色和藍色反光膜的葡萄葉片凈光合速率高于對照，葉片蔗糖含量較高，其中鋪設藍膜處理葉片的蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶活性最高。由此可知，覆膜處理對釀酒葡萄生長發育的影響不一致，這可能是由于葡萄作為多年生果樹可能對地面管理的變化反應緩慢，短時間內的應用對葡萄生理影響不大。高嶺土是一種白色的惰性黏土礦物，有研究將其制備成一種顆粒膜，以抑制昆蟲對葡萄的損害。據報道，高嶺土顆粒膜可降低水分虧缺條件下葡萄藤葉片和果實組織溫度[11]。

覆膜處理的方式也可作用于釀酒葡萄冬季埋土防寒工作中。傳統意義上的埋土方式費工費時，埋土過程中也常常會對葡萄枝蔓造成一定傷害[42]。在葡萄密植狀態下，凍害依然不可避免。雖然在埋土帶下的根部受凍較輕，但是埋土區域外的側根覆蓋土層較薄，受周圍空氣變化及空氣溫度的影響較大，使側根更容易發生凍害[43]，此外，埋土防寒處理還會造成一定的地表破壞和土壤裸露，容易造成水土流失或大風揚塵，不利于生態環境保護[44]。李欣等[45]研究表明，使用聚苯乙烯材料冬季覆蓋的葡萄植株的萌芽率和結果枝率較常規埋土防寒處理分別高出2.3%和1.7%，這可能與覆蓋和去除覆膜材料時較低的機械損傷有關。此外，聚苯乙烯材料覆蓋效果穩定，具有適宜的保水、保溫等特性，易于覆蓋和卷收，省工省時，適用于沙石含量高的土壤。

在低溫脅迫條件下，植物體內常常積累大量滲透調節物質，這些滲透調節物質的含量可作為其抗寒性的衡量指標[46]。李鵬程等[47]以5 年生全球紅葡萄為試材，研究3 種材料（玻璃棉、草簾、棉被）覆蓋越冬對葡萄根系抗寒指標的影響，通過對各種生理指標的測定結果表明，越冬前后，各處理根系組織含水量、可溶性蛋白含量均有所提高[48]，而脯氨酸含量、相對電導率降低[49]。各種材料覆蓋處理對葡萄根系生理指標影響較大，但并不能改變其抗寒性[50]。孫信成等[51]研究表明，涂銀迷彩布＋珍珠棉＋太空棉＋珍珠棉＋鍍鋁編織布組合保溫被質量相對較輕，保溫效果較好，不同類型保溫被之間的保溫性能存在顯著差異，其保溫效果與保溫被的傳熱系數和熱節省率基本一致。Jiang等[52]研究也表明，木材和秸稈覆蓋可以有效地提高嫁接葡萄接穗周圍介質的最低溫度，并且有效增加土壤含水量。

3.2 對釀酒葡萄病蟲害的影響

灰霉菌是一種腐生真菌，在濕潤、溫和的環境中，葡萄容易受到灰霉菌的侵染，即使是輕微的感染，也可能對葡萄果實及其釀造的葡萄酒產生不良的影響，使其更易氧化而不耐貯存，在失控的情況下甚至可能導致葡萄絕產[37]。Jacometti等[27]研究表明，連續2 年采用厭氧發酵皮渣、有氧發酵皮渣和碎紙片覆蓋處理后，葡萄的灰霉病感染嚴重程度分別降低到對照組的12.0%、3.0%和2.2%。這可能是由于不同處理可以使葡萄葉幕濕度降低、果實溫度升高，從而降低病害的發生率[28]。

在葡萄園地面上鋪設反射型覆蓋物可在一定程度上減少一些蟲害。有研究發現，鋪設生物可降解反射材料貽貝殼，改變了甲蟲的飛行和著陸行為，從而使葡萄植株上甲蟲的數量減少了69%[53]。

3.3 對釀酒葡萄果實品質的影響

釀酒葡萄果實中糖和酸的含量是構成葡萄果實品質的重要因素，糖酸比直接影響葡萄酒酒精發酵的進程，因而在一定程度上會影響發酵工藝的選擇。隨著葡萄果實光照強度的適度增強，葡萄果實在成熟過程中含糖量逐漸升高、含酸量降低。此外，酚類物質是葡萄果實中一類重要的次生代謝產物，一般可以簡單地分為花色苷和非花色苷酚，其組成和含量也直接影響釀酒葡萄的果實品質，其積累也常常受到光照的影響。

Jacometti等[27]連續2 年在葡萄園鋪設發酵后的壓榨皮渣和碎白紙片，研究其對雷司令葡萄品質的影響，發現成熟葡萄果實的可溶性固形物含量增加了1.2～1.4 個百分點，果皮厚度也增加了10%左右，推測果皮厚度的增加可歸因于土壤鈣或其他陽離子交換能力的提高。Chan等[54]對葡萄園進行堆肥鋪設處理，研究表明，覆膜顯著提高了成熟葡萄果實中鉀含量和pH值，覆蓋物腐爛時釋放的鉀也會增加果汁中鉀的水平，從而使其釀造的葡萄酒pH 值升高到過高水平。劉林等[55]研究表明，藍色、紅色、銀色反光膜覆蓋處理均可提高葡萄果實中葡萄糖、果糖等可溶性糖的含量，降低可滴定酸含量，其中藍膜處理效果最為顯著，而紅膜處理的葡萄果實花色苷含量最高。李艷春等[56]研究發現，鋪設反光膜可延緩葡萄總酚含量的降低速度。但也有研究表明，對黑比諾葡萄進行類似的處理后，果實可溶性固形物含量、pH 值和可滴定酸含量等方面并沒有產生顯著性差異。近年來許多研究也表明鋪設反光膜對葡萄的pH 值或總酸含量沒有一致的影響[57]。特別是當反光膜在夏末鋪設應用時間較短時，其對葡萄果實可溶性固形物含量、pH 值和總酚含量均無顯著的影響。Hostetler等[35]研究表明，鋪設白色土工布的葡萄產量顯著提高，但在成熟期和采收時果實組成上差異不大。

Song等[58]對美樂葡萄應用顆粒膜的研究表明，該處理對葡萄中游離和結合態揮發性成分的影響較小，但提高了漿果總花色苷的含量，并且顆粒膜鋪設處理與虧欠灌溉處理之間不存在交互作用。一項以赤霞珠和馬貝克為試材的為期3 年的研究發現，2個品種果實總花色苷濃度均隨水分虧缺程度的增加而增加，并伴隨著漿果鮮重的減小而減少，似乎受到鋪設顆粒膜的影響較小[59]。

4 總結與展望

覆膜處理是葡萄栽培過程中常見的地面管理技術之一，目前已經廣泛應用于釀酒葡萄的生產實踐中，并取得了有效的成果。不同材料和性質的覆膜，對釀酒葡萄的生產有著不同的影響，這是通過改變葡萄生長的土壤狀況和微氣候等環境因素來造成的。一般而言，鋪設地膜可以有效改變土壤溫度（無機地膜升高有效土壤溫度，而有機地膜降低有效土壤溫度），提高土壤濕度和土壤的生物活性；增強葉幕光照，提高葉幕溫度，提高有效光合作用；進而有效提高葡萄果實的成熟度，特別是提高可溶性固形物含量，提高酚類物質的成熟度，提高香氣物質的積累程度。

近年來，隨著我國葡萄酒產業的不斷發展，出現了越來越多的新建葡萄園。如何為釀酒葡萄的生長提供更佳的栽培條件、生產品質更高的葡萄酒，成為葡萄酒產業發展必須面對的一個問題。我國幅員遼闊，不同產區風土差異巨大，如何選擇適宜的葡萄園地面管理方法，是否進行覆膜處理，選擇何種地膜，何時鋪設地膜，將成為今后我國不同產區釀酒葡萄栽培者和葡萄酒釀造者需要通過長時間的試驗來尋找答案的重要問題。此外，新型地膜的開發，特別是生物可降解材料的開發與利用也將成為該領域的一項研究重點。