气候条件会影响葡萄产量以及经过13年氮肥施用的葡萄园中葡萄和葡萄酒的化学成分质量

时间：2026年3月31日

来源：European Journal of Agronomy

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建立气候分组的葡萄氮肥临界水平与最佳施用剂量模型，研究温湿度及降水对赤霞珠和霞多丽葡萄产量及品质的影响，提出基于13年施肥史的氮肥管理策略。

巴西南里奥格兰德州（Rio Grande do Sul）圣玛丽亚市（Santa Maria）联邦大学（UFSM）土壤系，罗赖马大道1000号（1000 Roraima Avenue），邮编97105-900

摘要

在沙质土壤中种植的葡萄园中，葡萄叶片中氮（N）的临界水平（CLs）和氮肥施用量可能因白葡萄品种和红葡萄品种而异，也可能因不同年份的气候条件而有所不同。本研究旨在：（i）评估年份气候条件对‘黑皮诺’（Pinot Noir）和‘霞多丽’（Chardonnay）葡萄的产量以及葡萄和葡萄酒化学成分的影响；（ii）为具有13年施肥历史的葡萄园提出叶片氮浓度的临界水平和氮肥施用的最大技术效率剂量（MTEs）。对接受氮肥处理的‘黑皮诺’和‘霞多丽’葡萄进行了产量及葡萄和葡萄酒化学成分的评估。根据气候（降水量和温度）将各个年份分为四组。在降水量较高的温暖湿润年份（>2000毫米），两种葡萄品种的产量最高（>2公斤/株），总可溶性固形物浓度最低（15°Brix）。在降水量较高的年份（>1600毫米），两种葡萄品种的总滴定酸度和总酚类物质浓度最高。降水量较低的年份（<1300毫米）生产的‘霞多丽’和‘黑皮诺’葡萄酒酒精含量较高（>10%）。根据年份气候条件提出临界水平和最大技术效率剂量，是一种优化葡萄园氮肥使用、提高葡萄产量和葡萄酒质量的方法，从而有助于实现更可持续的葡萄栽培。

引言

全球气候变化导致气温升高、降水量和强度增加以及干旱期频率增加，尤其是在农业区，如葡萄酒生产区（IPCC, 2025）。这些变化会极大地影响土壤的水分供应、土壤有机质（SOM）的矿化速率，进而影响葡萄能够吸收的矿物氮（N）的形式（Vercambre等人，2024年；Xue等人，2024年）。鉴于此，叶片氮浓度的临界水平和充足范围（SR）决定了为了最大化产量同时保持理想的葡萄和葡萄酒成分所需的氮肥施用量。鉴于这些变化，临界水平和充足范围可能需要根据新的季节性气候模式（包括温度和降水量变化）进行更新。

在葡萄园中过量施用氮肥会导致植株过于茂盛，枝条过长。这会增加树冠密度，减少葡萄果串的直射光照，延缓果实成熟。这些条件会改变葡萄的关键成分，包括总可溶性固形物（TSS）、pH值、总滴定酸度（TTA）、花青素浓度和葡萄汁中的营养成分（Thomidis等人，2016年；Karoglan等人，2019年；Stefanello等人，2021年）。这些变化可能对葡萄汁和葡萄酒的成分产生负面影响，最终影响消费者的接受度。

此外，过量施用氮肥会因氮肥成本高昂（Hebebrand和Laborde Debucquet，2023年）而降低葡萄园的盈利能力，并提高土壤中的硝酸盐（NO₃⁻）含量，增加葡萄园附近地表水和地下水的污染风险（Cui等人，2020年；Marsala等人，2021年）。相反，土壤中氮素供应不足会降低果实中的氮含量，干扰酿酒过程（Bell和Henschke，2005年），并降低白葡萄酒的香气质量和陈酿潜力（Lacroux等人，2008年）。

因此，确定不同葡萄品种的叶片氮浓度临界水平和充足范围，以及最佳氮肥施用量，是制定精确施肥计划的关键策略。这种方法可以确保葡萄和葡萄酒的最佳产量和理想的酿酒特性。利用机器学习等先进工具探索稳健的数据集在现代农业中变得越来越普遍（Andrade等人，2023年；Araújo等人，2023年；Dimitri和Alberto Trambusti，2024年）。机器学习算法擅长分析复杂数据、检测模式并生成预测模型（Araújo等人，2023年；Dimitri和Alberto Trambusti，2024年）。这些方法可以纳入温度和降水量等独立变量，这些变量显著影响植物反应（例如葡萄产量和品质）。例如，在贝叶斯框架内，观测数据可以生成后验分布并模拟新的结果（Theobald和Talbot，2002年；Kyveryga等人，2013年）。因此，基于概率生成的参考值（临界水平、充足范围和氮肥剂量）预计会更加准确。然而，基于气候变量或具有相似气候条件的生长季节组别提出临界水平、充足范围和氮肥剂量的研究在文献中仍然较少，尤其是在亚热带气候条件下。此类研究可以显著提高葡萄园氮肥施用的精确度和效果。

基于此，本研究假设‘黑皮诺’和‘霞多丽’品种在不同气候条件下的生长季节组别中，叶片氮浓度的临界水平和氮肥施用的最大技术效率剂量存在差异。本研究旨在：（i）评估年份气候条件对‘黑皮诺’和‘霞多丽’葡萄的产量以及葡萄和葡萄酒化学成分的影响；（ii）为具有13年施肥历史的葡萄园提出叶片氮浓度的临界水平和氮肥施用的最大技术效率剂量。

实验地点描述和设计

实验在2011年建立的桑塔纳-杜利夫拉门托（Santana do Livramento，南纬30° 48’ 31”；西经55° 22’ 33”，海拔208米）的葡萄园进行，该葡萄园位于巴西南里奥格兰德州（Rio Grande do Sul）的坎帕尼亚高沙地区（Campanha Gaúcha）。实验地点和葡萄园管理实践的详细描述见Tassinari等人（2022年）。‘霞多丽’和‘黑皮诺’葡萄品种（Vitis vinifera L.）嫁接在‘Paulsen 1103’砧木上（V.

年份气候条件对葡萄产量及葡萄和葡萄酒化学成分的影响

该地区属于亚热带气候，夏季炎热（Cfa）（Alvares等人，2013年）。根据研究区域的气候平均值（图S3和S4），根据年度平均降水量以及评估生长季节期间的月最低、最高和平均温度，将年份分为四组（图1）。G1组（2018/19生长季节）的特点是温暖湿润的气候和较高的降水量。

每种葡萄品种的年份组别

气候变量会影响土壤中氮的可用性和形式（Brunetto等人，2018年），从而影响葡萄对氮的吸收量（Verdenal等人，2021年）。因此，根据具有相似气候条件的年份组别定制氮肥推荐方案，可能是提高葡萄对氮的吸收和利用效率的有效策略，同时还能提高产量并保持葡萄和葡萄酒的质量。

结论

无论是为了最大化产量还是保持葡萄和葡萄酒的化学成分质量，葡萄叶片中氮浓度的临界水平存在显著差异，这主要是由于研究区域在整个葡萄生长周期内的气候波动所致。

为了最大化葡萄产量和改善葡萄及葡萄酒的化学成分，‘黑皮诺’和‘霞多丽’品种的氮肥最大技术效率剂量存在差异。然而，一般来说，较低的至中等剂量（10、20和40公斤/公顷）的氮肥施用量更为合适。

作者贡献声明

古斯塔沃·布鲁内托（Gustavo Brunetto）：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，方法学研究，资金获取，概念构思。拉斐尔·利赞德罗·舒马赫（Rafael Lizandro Schumacher）：撰写 – 审稿与编辑，调查研究。马塞乌斯·塞韦罗·库尔曼（Matheus Severo Kulmann）：撰写 – 审稿与编辑，调查研究。吉列尔梅·扎农·佩里波利（Guilherme Zanon Peripolli）：调查研究。让-米歇尔·莫拉-布埃诺（Jean Michel Moura-Bueno）：撰写 – 审稿与编辑，调查研究，数据分析。阿德里埃莱·塔西纳里（Adriele Tassinari）：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写。

资金支持

本研究得到了国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico，CNPq - 306146/2023–1）、南里奥格兰德州研究基金会（Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul，项目编号21/2551-0002232-9）以及Vinícola Família Salton的支持，后者提供了实验场地、协助葡萄园维护并资助了第一作者的学习费用。