葡萄栽培和酿酒中的氮为啥这么重要?专家们这么说……

2020年07月20日01614

 编者按:
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葡萄园中最重要的矿物质营养素


在酿酒葡萄的生长过程中,氮(N)由于一些原因受到了很大的关注。首先,氮是许多生命必需分子的组成部分,包括各种各样的蛋白质、核酸和叶绿素。因此,氮对葡萄生长和果实产量的影响比其他任何矿物质营养物质都要大。当植株含氮量过少,光合作用减弱,生长就会受到抑制,其叶片会呈苍白或泛黄(黄化)。相反,当葡萄藤中的氮含量过多时,它们的生长会很快,树冠过度生长,叶子会变成深绿色。实际上,氮的供应就像水的供应一样,起着生长调节器的作用。

其次,土壤中的氮含量通常不足以满足葡萄的需要。事实上,土壤中并没有矿物质氮的自然来源,比如硝酸盐和铵,而这些都是藤根吸收的形式。相反,取而代之的是,天然氮以有机的形式存在。由于加州大部分土壤的有机质含量较低,氮含量也较低。葡萄只有在微生物将其从有机形式转换为矿物质(无机)形式后,才能获得天然土壤中的氮,但微生物的数量和活性通常受到有机物含量低的限制(图1)。


图1
第三,氮的矿物质形式在土壤中是短暂的。葡萄藤对矿质氮的利用效率很大程度上,取决于有效氮附近活跃根系的存在。通过消耗矿质氮,土壤微生物会增加其在葡萄园土壤中的停留时间,也增加了被葡萄藤利用的可能性。如果植物根系或土壤微生物没有及时将其吸收,矿质氮可能会因径流水的场外移动而流失到环境中,随着水在根区以下渗透而向下淋滤,或排放到大气中。

第四,由于植物组织发育的高需求,而土壤中的氮含量普遍较低,因此氮是最常用于葡萄园的肥料养分。像所有的管理方法一样,氮肥施肥不仅有收益,也有成本和风险。如上所述,对环境的损失会带来一系列的风险。如果肥料铵残留在土壤表面或附近,特别是当土壤是碱性的,粘土、有机质(OM)、阳离子交换能力(CEC)和湿度都很低的时候,肥料铵很容易转化为强效温室气体氨。另一方面,氮肥硝酸盐很容易通过地表流动和深层渗透与水一起运输。地表水中的高硝酸盐对水生动物有害,而地下水氮含量过高对人类健康,特别是对婴儿的健康危害较大。

过度施肥也是氮肥风险之一。无论氮的来源是什么,过量的氮都会导致茎部异常快速的生长、叶片大而冠层发育过度(图2)。


图2
因此,茎部组织完整性降低,对真菌病害和风害的敏感性增加,叶蝉的适口性增加,抗寒性降低,导致果实质量下降。与此同时,水果的品质也会受到糖分积累缓慢、色泽不佳、未熟且经常出现的植物性香气和风味的影响。除了氮过度施肥的这些间接影响外,还存在果汁氮含量升高,导致成品酒中氨基甲酸乙酯含量升高的直接风险。这种中间发酵产物是一种致癌物质,受到欧盟的监管,并对向欧洲出口葡萄酒的酒厂构成障碍。在极少数情况下,过度施肥可能导致叶片组织中毒(图3)。


图3
由于一些因素,包括氮素投入不足的管理计划的普及率和控制肥料成本的因素,氮素不足的施肥比过度施肥更为普遍。由于施肥不足,葡萄藤的叶子苍白,光合作用降低,导致生长活力过低,冠层发育不足,对胁迫的敏感性更高,果实产量降低,成熟度也随之降低,葡萄藤健康状况下降(图4)。


图4
施肥不足对葡萄酒的加工也有直接的影响,因为低氮水果容易导致发酵缓慢而卡滞,并伴有腐烂的鸡蛋(硫化氢)香气。酿酒师可能会在接种酵母之前,先将收到的果汁样品提交酵母同化氮(YAN)分析,但实验室分析和葡萄渣中的氮添加是额外的生产成本。此外,由含足够氮的葡萄制成的葡萄酒的感官特征,通常不同于与补充氮制成的相同品种的葡萄酒的感官特征。

显然,N在葡萄园中起着举足轻重的作用。最大限度地提高施氮的效益和降低施氮的风险,需要仔细选择氮肥的形式、施用量、施用时间和在葡萄园中的位置。

葡萄园的有效氮管理


季节性氮需求
在管理良好的葡萄园中,收获的果实代表了最大的年度净氮损失(图1)。成熟水果中的氮含量平均约为每吨3磅。果实氮或其中的一部分,通常是葡萄园全年氮肥施用的目标值。肥料氮素在整个生长季节的分布取决于以下其他因素。
图1
旺季
在生长季节的早期,需要氮来支持茎部的生长和冠层的发育。大部分氮来自于木本组织中储存的储备。随着土壤变暖,根系变得活跃,正在发育的叶子开始蒸发,藤蔓逐渐吸收土壤中的氮。巧合的是,在此期间,土壤微生物的数量和活性也增加了,包括它们将有机氮(氨基酸、肽、蛋白质等)转化为可以被葡萄根吸收的无机形式。

因此,在季初,我们就有机会充分利用木本藤本组织和土壤有机质中的氮资源,包括富含豆类的农作物的残留物。通常,这些综合来源足以满足早期葡萄藤的氮需求,但在某些情况下,可能需要用叶面或土壤施肥来补充。节间太少(开花少于10到12个),节间短于3英寸,叶子小于正常,并且叶片略淡,表明需要补充氮(图2)。仅施氮肥以支持正常的叶子生长,并在开花前停止施用,以免干扰结果。


图2
中期
果实凝固后不久,如果在葡萄园中一切正常,则树冠的发育几乎完成(每枝14至20片叶子),树冠的生长就会受到抑制。现在,我们将注意力转向水果氮素营养。目前,我们有大量的组织分析结果,可帮助我们进行氮管理决策。叶柄总氮含量为0.8%或更低,特别是与硝态氮(NO3-N)含量低于200ppm的情况下,表明需要加强施用氮肥。

即使有足够的开花组织氮,定型后也可适当施用部分果实所需氮,以满足果实的稳定需求,确保果实及时成熟。在这一时期,氮通常以小剂量施用(< 5 lb N/英亩)。在检验之前,此类应用可在收获的果实中促进足够的酵母同化氮(YAN)。检验后,它们对那些叶子被害虫或压力破坏的葡萄树特别有用。由于在果实落地一段时间后,活跃的根区会在滴灌器下消退,因此,施肥通常是在土壤后期施氮的最有效方法(图3)。


图3
收获后
在收获后和落叶前,施用氮肥以补充木质组织中的储备,确保下一个生长季节开始时有足够的氮。施用量可能比较宽松,很少考虑对植株的不利影响,但要避免单次高剂量的施用(> 10到12磅/英亩),但效率低。切勿在滴灌系统中注入浓度为1000ppm或以上的氮,以避免对藤蔓组织产生毒害作用。

氮肥形式

有机氮肥料通常以鱼或血粉为基础,其中氮的可利用性取决于微生物从有机到无机的转化。化肥氮的无机形式是尿素,铵和硝酸盐(图4)。尽管这三种氮中的氮都比有机物质中的氮更容易获得,但是尿素和大多数铵在被葡萄吸收之前会经历微生物向硝酸盐的转化,因此它们的作用较慢。在这两种方法中,尿素比铵的使用更慢,因为转化需要更多的步骤。尿素和铵盐向硝酸盐的转化是产酸过程,有利于中和碱性土壤,但不利于酸性土壤和任何缓冲能力低(即低CEC)的土壤。尽管如此,尿素和铵通常是延长在土壤中停留时间的首选氮肥形式。


图4
为了提高效率,硝酸盐肥料的施用量通常较低,但适当的用量对诱导快速的营养反应是有用的。平衡的施肥方案通常包括硝酸盐与尿素和铵盐交替使用,以避免或减少土壤酸化。因此,硝酸钠是有机葡萄园的速效氮肥。

总而言之,有效的氮管理包括在正确的地点、适当的时间、与葡萄的需求及其吸收能力成比例地采用适当的养分形式。它还假设葡萄藤有充足的水分和其他矿物质营养物质(例如硼、锰、钼),因为短缺可能抑制氮的吸收和利用。

参考资料:
【1】Nitrogen Part I: The Pivotal Mineral Nutrient in Vineyards.
https://www.lodigrowers.com/nitrogen-part-i-the-pivotal-mineral-nutrient-in-vineyards/
【2】Nitrogen Part II: Effective Nitrogen Management for Vineyards
https://www.lodigrowers.com/nitrogen-part-ii-effective-nitrogen-management-for-vineyards/

氮是葡萄藤中最丰富的土壤衍生大量营养素。它在所有的过程中都扮演着重要的角色,氮是正常葡萄生长所必需的。在葡萄栽培中,缺氮可能会影响关键的代谢功能,阻碍茎的发育和束的形成。在酿酒过程中,在酿酒过程中,缺乏酵母可吸收的氮会导致发酵问题。因此,氮的重要性不可低估。


梦娜二十年波特酒


建于17世纪的特级庄园,庄主被葡萄牙女王玛丽亚二世(D. Maria II)授予六世男爵。入选《Wine Spectator》 杂志20世纪最好葡萄酒,酿酒师阿瓦洛万泽是葡萄牙公认最顶级的酿酒大师。

透亮的砖红色,入口略有辣感,蜂蜜、焦油和烤橘子的芬芳强劲有力,从杯中迸发而出。入口酒体肥硕有力,充满嚼劲,有糖渍樱桃和坚果的复杂美味,酸度清爽活泼,尾段伴有烟熏橡木桶的香气。

End


文字、排版:文子
部分图源网络




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