覆膜处理对酿酒葡萄园土壤和树体生长结果的影响研究进展*

王驰，王军，段长青，石晓峰，车利伟，何非

（1 中国农业大学食品科学与营养工程学院葡萄与葡萄酒研究中心，北京100083）（2 农业农村部葡萄酒加工重点实验室）（3 北京乾元君健葡萄酒科技服务有限公司）

酿酒葡萄的生长受到诸多因素的影响，如气候、土壤和栽培方式等。对于已定植的葡萄园，适宜的栽培方式对酿酒葡萄品质的优劣起着至关重要的作用[1]。行间覆膜是酿酒葡萄生产中常见的栽培管理方法之一。通过对葡萄植株行间地面铺设有机地膜或无机地膜，可以改变葡萄生长的小气候和土壤条件，如提高土壤温度、保水保肥、减少杂草、减少病虫害发生等，在一定程度上可促进葡萄植株的生长发育，提高果实品质[2]。不同的地膜材料、不同的覆膜面积，乃至不同的覆膜时机和时间，都会对葡萄植株生长和果实品质产生不同的影响[3]。目前国内外对酿酒葡萄覆膜处理的影响进行了大量的相关研究。本文就铺设无机地膜、有机地膜对酿酒葡萄园土壤状况、葡萄植株生长发育，以及对葡萄果实品质的影响进行了归纳，总结了各种地膜和铺设方式在生产实践中的利弊，以期为今后酿酒葡萄生产中地膜铺设的应用与改进提供一定的参考。

1 覆膜种类

目前生产上应用的覆膜材料主要包括无机地膜和有机地膜两大类。二者的差别并非在于“膜”的材质是否是有机或无机化合物，而在于其材质的来源性质。广义的有机地膜大多属于天然或人为简单加工的生物质，包括稻草、树皮、葡萄皮渣、堆肥等各种松散的有机材料，甚至包括贝壳残块；无机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、液态膜等[4]。其中，反光地膜多为无机地膜（透明或浅色的有机或无机材料）。

有机地膜会随着使用时间的推移而逐渐分解，而无机地膜因降解性相对稍差，可以在一定时间内周期性地重复使用。有机地膜可以改善土壤的物理化学条件，增强土壤颗粒的聚集和持水能力，但至少要10 cm 的厚度才能有效阻挡光线直射地面[5]。根据材料的不同，有机覆盖层的厚度在第1 年通常会减少60%左右，因而需要每年定量地补充添加才能保证其作用。相比而言，无机地膜则一般薄得多，厚度多在毫米级别，但其铺设成本相对较高，使用寿命根据材料类型和其厚度的不同而又有差异，一般来说，无机地膜的材料越粗糙，其使用期就越长，大多数地膜每2～3 年就需要更换1次[6]。

酿酒葡萄园覆膜处理应用广泛、作用繁多。葡萄是喜光性较强的植物，在充足的光照条件下，光合作用强，生长发育条件好，产量高且品质好[7]。在光照有限的地区，葡萄园管理中常铺设反光膜来增加光照，改善光环境[8]。在气候凉爽的葡萄园中，热量积累的少量增加就可以较好地促进葡萄果实的转色与成熟，进而影响其所酿造葡萄酒的质量。铺设非反光型地膜也可以通过提高地温来促进酿酒葡萄的生长与成熟，进而提高酿酒葡萄果实品质[9]。

反光膜的铺设常常在葡萄转色期前后，非反光膜的铺设也可以根据葡萄植株生长发育的需要提前至花期。此外，有研究表明，光照环境会影响葡萄植株芽的发育和果实的产量，因而也有在萌芽期就铺设地膜的实践和探索。葡萄越冬防寒时也可以通过覆膜处理起到一定的保温、保湿作用，从而帮助葡萄植株顺利过冬[10]。

2 覆膜处理对酿酒葡萄园土壤的影响

2.1 对土壤温度的影响

覆膜处理可以通过改变土壤的理化性质，进而影响土壤的温度和湿度。无机地膜可以提高土壤温度，促进葡萄生长发育；有机地膜可以降低土壤温度，从而延缓芽的萌发[11]。辛平等[12]采用无色透明地膜（白色地膜）、黑色地膜、草帘覆盖对旱沙地酿酒葡萄进行覆膜处理，结果表明铺设无机地膜可明显提高土壤温度，其中白色地膜增温效果更佳，其温度的增幅随土层厚度的增加而递减，而覆盖草帘处理可使土壤温度降低。王敏等[13]研究发现，生物降解地膜和塑料地膜覆盖可以使5～25 cm 土层地温分别提高1.4 ℃和2.6 ℃，秸秆和液态地膜覆盖分别降低3.0 ℃和0.8 ℃。此外，有研究指出，由于过多的热量阻碍了植物生长，铺设塑料薄膜不当也可能会产生不良的效果，秸秆、砂石等的覆盖可以通过减少温度波动和保护土壤免受极端温度的影响来调节土壤温度[14]。陆华天等[15]研究发现，与地下渗流灌溉相比，覆膜与地表灌溉的结合可以降低土壤的最高温度，这表明适当的覆膜处理可以防止高温可能对植物造成的损害。

2.2 对土壤水分的影响

葡萄园水分管理的理想目标是节约用水、保证葡萄的产量并提高葡萄果实的质量。一般而言，覆膜处理可以提高葡萄园土壤水分含量。在我国甘肃地区，秸秆作为低容重的有机覆盖物，其覆盖处理可使土壤水分增加34%[16]。此外，葡萄园是土壤流失率较高的区域之一，秸秆覆盖有利于降低土壤的地表径流和侵蚀[17]。Prosdocimi等[18]研究了覆盖大麦秸秆对西班牙东部地区葡萄园土壤侵蚀和地表径流的影响，结果表明秸秆的使用延迟了积水和径流的产生，使平均失水率从52.59%下降到39.27%，并使得径流泥沙浓度从9.8 g/L 降到了3.0 g/L，使平均土壤侵蚀率从2.81 mg·hm-2·h-1下降到0.63 mg·hm-2·h-1。Myburgh[19]以长相思为试验对象，以小麦秸秆为有机覆盖物进行铺设处理，研究其对土壤的保水作用，结果表明小麦秸秆覆盖可减少最初恒速蒸发阶段的土壤水分损失量。并且，在高频灌溉情况下，覆膜保水效果会更加明显。随着秸秆覆盖层厚度的增加，累积水分的损失逐渐减小。与棉花和高粱的秸秆相比，小麦秸秆覆盖可以节约更多的水分[20]。Zribi等[21]在铺设无机（塑料）和有机（松树皮、葡萄修剪残留物）覆盖材料的处理中发现，在较长的干燥期，各处理间的水分蒸发速率较低且相似，这意味着在低频灌溉系统中，不同类型的土壤覆盖物对土壤蒸发速率影响不大，但都起到了抑制土壤水分蒸发的作用。在缺水灌溉时，所有覆膜材料的水分蒸发速率均低于裸地，但塑料、松树皮材料的水分蒸发速率显著低于其他覆膜材料。Gil等[22]研究表明，与对照相比，双层塑料地膜（白色面朝上、黑色面朝下）可减少50%的灌溉需求量。在田间灌溉过程当中，膜下滴灌系统采用管网密封式的供水方式，滴灌带铺设在膜下，这不仅减少了水分蒸发，而且可以淡化土壤盐分形成一个有利于作物生长的脱盐区域[23]。此外，膜下滴灌可以优化水肥利用率，水肥直接灌到作物主根区，杜绝了水分的深层渗漏和地表径流，可大大减少渗漏、蒸发等的损失[24]，因此有利于提高葡萄的果实品质与产量[25]。当大田使用覆膜与滴灌相结合的技术后，经济效益更加明显，可大幅减少水肥和农药的使用，生态效益亦明显，能有效地抑制次生盐渍化，优化土壤状况[15]。

2.3 对土壤生物活性的影响

土壤活性可以为生物提供良好的生活条件，保存有机质的含量，促进植物的生长发育[26]。Jacometti等[27]研究表明，2 种葡萄皮渣和碎纸片处理的土壤生物活性比对照提高2～4倍，这与地膜下土壤湿度升高和温度波动降低有关。罗玲等[28-29]研究发现，铺设地布、透明地膜和反光膜均可提高0～40 cm 土层土壤真菌、细菌数量，降低土壤放线菌数量。Devetter等[30]研究表明，铺设红牛毛草的葡萄园土壤具有较高的有机质含量、总有机碳含量和更稳定的土壤团聚体。地膜覆盖还可以提高以土壤酶活性和蚯蚓数量为指标的生物活性，这在有机栽培中显得尤为重要。无机地膜和有机地膜处理均可使土壤微生物活性在不同方面得到提高，进而降低土壤容重，改善土壤结构[31]。还有研究表明，铺设塑料薄膜也可提高土壤的生物活性。在澳大利亚的亚拉（Yarra）山谷，通过增加葡萄园秸秆和堆肥覆盖层，增加了土壤和叶幕中的有益生物数量，包括掠食性和寄生性的双翅目和半翅目昆虫以及蚯蚓。考虑到有益无脊椎动物种群对害虫数量和土壤健康的直接影响，有益物种的数量可以作为葡萄种植业可持续发展的指标[32]。因而，铺设无机地膜和有机地膜均可以通过改变土壤环境而促进土壤生物活性。

2.4 对杂草防治的影响

除草是葡萄园栽培管理的一个重要环节。葡萄园生草不当时（如过密或过高），杂草会与葡萄树争夺营养、光照和水分，降低葡萄果实品质，并可能因为挡风、积水、提高环境湿度而增加病虫害的风险。有研究表明，铺设地膜具有减少葡萄园杂草密度的作用。Ferrara等[33]连续2 年应用2 种合成地膜（聚丙烯和黑色聚乙烯土工布）和1 种有机地膜（3～6 cm 厚的废橄榄渣）进行覆盖处理，发现黑色聚乙烯土工布对杂草的防治效果较好，特别是在第1年，而橄榄渣处理后也取得了较好的效果。Kücükyumuk 等连续2 年采用黑色塑料、草屑、玫瑰残渣对葡萄园地面进行覆盖处理，结果表明，2年内地膜覆盖对杂草控制效果显著，且黑色地膜的除草效果优于玫瑰残渣，并且对苗木质量及成活率有着积极的影响[34]。Hostetler等[35]研究表明，使用黑色和白色土工布在减少杂草覆盖方面比其他有机覆膜方法更有效。类似的许多研究均表明无机地膜在抑制杂草生长方面优于有机地膜。

在葡萄园中使用除草剂是一种成本较高的除草方法，并会导致农药渗流，影响地下水质量，侵蚀土壤，也可能会对葡萄植株的生长发育和果实品质造成不利影响。大量研究表明，覆膜处理可以作为一种有效的除草方式，代替除草剂的使用。Stenger等[36]在2 年内研究2 种地膜（景观织物和木屑）和1 种春季除草剂（氨磺乐灵、氟米恶嗪和草甘膦的组合）对杂草控制的影响，结果表明，覆膜处理对杂草的控制效果与除草剂相当，且不会对葡萄栽培产生不利影响。Devetter等[30]于2004—2010 年连续多年将铺设红牛毛草与喷洒除草剂进行对比，结果表明铺设红牛毛草比使用除草剂的效果更好。

3 覆膜处理对酿酒葡萄生长结果的影响

3.1 对酿酒葡萄生长发育的影响

铺设地膜可对葡萄生长发育和生理状况产生一定的影响。当铺设反光膜时，可以增加低叶幕密度的光照强度，而光照穿透叶幕可以提高葡萄的产量。Shuichi[37]连续2 年在相同地块上的研究表明，第1 年覆膜地块上的葡萄发芽时间要比对照晚5 d，而在第2 年则没有观察到任何差异。Devetter等[30]研究表明，铺设红牛毛草的葡萄产量不受处理的影响，但植株的修剪重量相比对照会有所减少。徐小菊等[38]研究表明，铺设银色地膜和LED 补光处理可以促进葡萄新梢的生长、提高叶绿素含量。此外，覆膜处理还可以提高葡萄的萌芽率和开花率[39-40]。刘林等[41]研究发现，铺设红色和蓝色反光膜的葡萄叶片净光合速率高于对照，叶片蔗糖含量较高，其中铺设蓝膜处理叶片的蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶活性最高。由此可知，覆膜处理对酿酒葡萄生长发育的影响不一致，这可能是由于葡萄作为多年生果树可能对地面管理的变化反应缓慢，短时间内的应用对葡萄生理影响不大。高岭土是一种白色的惰性黏土矿物，有研究将其制备成一种颗粒膜，以抑制昆虫对葡萄的损害。据报道，高岭土颗粒膜可降低水分亏缺条件下葡萄藤叶片和果实组织温度[11]。

覆膜处理的方式也可作用于酿酒葡萄冬季埋土防寒工作中。传统意义上的埋土方式费工费时，埋土过程中也常常会对葡萄枝蔓造成一定伤害[42]。在葡萄密植状态下，冻害依然不可避免。虽然在埋土带下的根部受冻较轻，但是埋土区域外的侧根覆盖土层较薄，受周围空气变化及空气温度的影响较大，使侧根更容易发生冻害[43]，此外，埋土防寒处理还会造成一定的地表破坏和土壤裸露，容易造成水土流失或大风扬尘，不利于生态环境保护[44]。李欣等[45]研究表明，使用聚苯乙烯材料冬季覆盖的葡萄植株的萌芽率和结果枝率较常规埋土防寒处理分别高出2.3%和1.7%，这可能与覆盖和去除覆膜材料时较低的机械损伤有关。此外，聚苯乙烯材料覆盖效果稳定，具有适宜的保水、保温等特性，易于覆盖和卷收，省工省时，适用于沙石含量高的土壤。

在低温胁迫条件下，植物体内常常积累大量渗透调节物质，这些渗透调节物质的含量可作为其抗寒性的衡量指标[46]。李鹏程等[47]以5 年生全球红葡萄为试材，研究3 种材料（玻璃棉、草帘、棉被）覆盖越冬对葡萄根系抗寒指标的影响，通过对各种生理指标的测定结果表明，越冬前后，各处理根系组织含水量、可溶性蛋白含量均有所提高[48]，而脯氨酸含量、相对电导率降低[49]。各种材料覆盖处理对葡萄根系生理指标影响较大，但并不能改变其抗寒性[50]。孙信成等[51]研究表明，涂银迷彩布＋珍珠棉＋太空棉＋珍珠棉＋镀铝编织布组合保温被质量相对较轻，保温效果较好，不同类型保温被之间的保温性能存在显著差异，其保温效果与保温被的传热系数和热节省率基本一致。Jiang等[52]研究也表明，木材和秸秆覆盖可以有效地提高嫁接葡萄接穗周围介质的最低温度，并且有效增加土壤含水量。

3.2 对酿酒葡萄病虫害的影响

灰霉菌是一种腐生真菌，在湿润、温和的环境中，葡萄容易受到灰霉菌的侵染，即使是轻微的感染，也可能对葡萄果实及其酿造的葡萄酒产生不良的影响，使其更易氧化而不耐贮存，在失控的情况下甚至可能导致葡萄绝产[37]。Jacometti等[27]研究表明，连续2 年采用厌氧发酵皮渣、有氧发酵皮渣和碎纸片覆盖处理后，葡萄的灰霉病感染严重程度分别降低到对照组的12.0%、3.0%和2.2%。这可能是由于不同处理可以使葡萄叶幕湿度降低、果实温度升高，从而降低病害的发生率[28]。

在葡萄园地面上铺设反射型覆盖物可在一定程度上减少一些虫害。有研究发现，铺设生物可降解反射材料贻贝壳，改变了甲虫的飞行和着陆行为，从而使葡萄植株上甲虫的数量减少了69%[53]。

3.3 对酿酒葡萄果实品质的影响

酿酒葡萄果实中糖和酸的含量是构成葡萄果实品质的重要因素，糖酸比直接影响葡萄酒酒精发酵的进程，因而在一定程度上会影响发酵工艺的选择。随着葡萄果实光照强度的适度增强，葡萄果实在成熟过程中含糖量逐渐升高、含酸量降低。此外，酚类物质是葡萄果实中一类重要的次生代谢产物，一般可以简单地分为花色苷和非花色苷酚，其组成和含量也直接影响酿酒葡萄的果实品质，其积累也常常受到光照的影响。

Jacometti等[27]连续2 年在葡萄园铺设发酵后的压榨皮渣和碎白纸片，研究其对雷司令葡萄品质的影响，发现成熟葡萄果实的可溶性固形物含量增加了1.2～1.4 个百分点，果皮厚度也增加了10%左右，推测果皮厚度的增加可归因于土壤钙或其他阳离子交换能力的提高。Chan等[54]对葡萄园进行堆肥铺设处理，研究表明，覆膜显著提高了成熟葡萄果实中钾含量和pH值，覆盖物腐烂时释放的钾也会增加果汁中钾的水平，从而使其酿造的葡萄酒pH 值升高到过高水平。刘林等[55]研究表明，蓝色、红色、银色反光膜覆盖处理均可提高葡萄果实中葡萄糖、果糖等可溶性糖的含量，降低可滴定酸含量，其中蓝膜处理效果最为显著，而红膜处理的葡萄果实花色苷含量最高。李艳春等[56]研究发现，铺设反光膜可延缓葡萄总酚含量的降低速度。但也有研究表明，对黑比诺葡萄进行类似的处理后，果实可溶性固形物含量、pH 值和可滴定酸含量等方面并没有产生显著性差异。近年来许多研究也表明铺设反光膜对葡萄的pH 值或总酸含量没有一致的影响[57]。特别是当反光膜在夏末铺设应用时间较短时，其对葡萄果实可溶性固形物含量、pH 值和总酚含量均无显著的影响。Hostetler等[35]研究表明，铺设白色土工布的葡萄产量显著提高，但在成熟期和采收时果实组成上差异不大。

Song等[58]对美乐葡萄应用颗粒膜的研究表明，该处理对葡萄中游离和结合态挥发性成分的影响较小，但提高了浆果总花色苷的含量，并且颗粒膜铺设处理与亏欠灌溉处理之间不存在交互作用。一项以赤霞珠和马贝克为试材的为期3 年的研究发现，2个品种果实总花色苷浓度均随水分亏缺程度的增加而增加，并伴随着浆果鲜重的减小而减少，似乎受到铺设颗粒膜的影响较小[59]。

4 总结与展望

覆膜处理是葡萄栽培过程中常见的地面管理技术之一，目前已经广泛应用于酿酒葡萄的生产实践中，并取得了有效的成果。不同材料和性质的覆膜，对酿酒葡萄的生产有着不同的影响，这是通过改变葡萄生长的土壤状况和微气候等环境因素来造成的。一般而言，铺设地膜可以有效改变土壤温度（无机地膜升高有效土壤温度，而有机地膜降低有效土壤温度），提高土壤湿度和土壤的生物活性；增强叶幕光照，提高叶幕温度，提高有效光合作用；进而有效提高葡萄果实的成熟度，特别是提高可溶性固形物含量，提高酚类物质的成熟度，提高香气物质的积累程度。

近年来，随着我国葡萄酒产业的不断发展，出现了越来越多的新建葡萄园。如何为酿酒葡萄的生长提供更佳的栽培条件、生产品质更高的葡萄酒，成为葡萄酒产业发展必须面对的一个问题。我国幅员辽阔，不同产区风土差异巨大，如何选择适宜的葡萄园地面管理方法，是否进行覆膜处理，选择何种地膜，何时铺设地膜，将成为今后我国不同产区酿酒葡萄栽培者和葡萄酒酿造者需要通过长时间的试验来寻找答案的重要问题。此外，新型地膜的开发，特别是生物可降解材料的开发与利用也将成为该领域的一项研究重点。