Charakterisierung der Zuckeranreicherungsdynamik

Von 2012 bis 2019 wurden 18 Standorte in mit Merlot bepflanzten Parzellen überwacht (mit Ausnahme des Jahres 2017, welches von Frühjahrsfrost stark betroffen war). Jede Versuchszone bestand aus 20 Reben, die um einen zuvor installierten Temperatursensor angeordnet waren, um die lokale Temperatur aufzuzeichnen¹. Zusätzlich zur Temperatur wurden der Wasserzustand und die Stickstoffversorgung kurz vor der Ernte bestimmt. Dies erfolgte durch Kohlenstoff-Isotopen-Diskriminierung (δ¹³C²), bzw. Messungen des assimilierbaren Stickstoffs im Most (N_ass) mittels einer enzymatischen Dosierungsmethode oder durch Formalintitration. Die phänologischen Stadien, insbesondere das mittlere Reifestadium/ Weichwerden der Beeren (BBCH 85)³, wurden durch vierzehntägige Feldbeobachtungen bestimmt. Das Beerengewicht und die Zuckerkonzentration (gemessen mit der IRTF-Methode, FOSS Analytical, Frankreich) wurden jede Woche ab der Veraison bis kurz vor der Ernte ermittelt.

Die Dynamik der Zuckeranreicherung einer Beerenpopulation folgt einer s-förmigen Kurve, welche in einem Plateau endet⁴. Diese Studie verwendete ein Modell, welche die Dynamik der Zuckeranreicherung der Beeren nach Parzelle und Jahr charakterisierte⁵. Mithilfe dieses Modells konnte der Tag (Plateau-Tag) errechnet werden an dem 95 % der Maximalzuckerkonzentration erreicht werden würde (Plateau-Zucker, in g/L) (Abbildung 1). Außerdem wurde die Anzahl der Tage (Dauer) ab dem Weichwerden der Beeren/ der mittleren Veraison (Ver-Tag) und dem errechneten Tag, an dem 95 % des maximalen Zuckergehalts erreicht sind (Plateau-Tag), ermittelt (Ver-Plateau-Dauer) (Abbildung 1).

Welche Faktoren beeinflussen die Dynamik der Zuckeranreicherung?

Lineare Mischmodelle wurden verwendet, um den Einfluss verschiedener abiotischer (durchschnittliche Temperatur (T_D) ab dem Weichwerden der Beeren, δ¹³C und N_ass) und entwicklungsbedingter (Beerengewicht und ein vorzeitiges Weichwerden der Beeren) Faktoren auf die Parameter der Zuckeranreicherung zu untersuchen. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieser Analysen ist in Tabelle 1 dargestellt.

Ein frühes Plateau stand im Zusammenhang mit der Durchschnittstemperatur und dem Zeitpunkt der mittleren Veraison. Eine hohe Durchschnittstemperatur beschleunigte die Reife durch ein früheres Erreichen des Plateaus. Darüber hinaus wurde ein schwacher Effekt des Wasserzustands beobachtet: bei Wasserstress wird das Plateau früher erreicht.

Die Zuckerkonzentration zu Beginn des Plateaus wird hauptsächlich durch die Länge der Anreicherungsphase beeinflusst. Eine schnelle Reife ist mit einer niedrigeren Plateauzuckerkonzentration verbunden. Es wurde auch ein signifikanter Effekt des Beerengewichts nachgewiesen: schwerere Beeren hatten eine geringere Zuckerkonzentration.

Schließlich ist die Dauer der Zuckeranreicherung auch von der Durchschnittstemperatur abhängig: je wärmer es ist, desto kürzer ist die Zeit zwischen dem Weichwerden der Beeren und dem Erreichen des Plateaus. Andere Faktoren, wie beispielsweise die Heterogenität der Reife zwischen Beeren derselben Traube⁶, wurden jedoch nicht berücksichtigt.

Verfügbarer Stickstoff wurde in dieser Studie nie als eine signifikante Variable identifiziert. Die Ergebnisse waren bei Verwendung eines anderen Indikators für die Stickstoffversorgung, wie beispielsweise des N-Testers, ähnlich (Daten nicht gezeigt).

Gruppierung von Versuchsparzellen mit ähnlicher Reifedynamik

Als nächsten wurden im untersuchten Gebiet einheitliche Bereiche hinsichtlich der Reifedynamik identifiziert. Zur Gruppierung der Parzellen wurden Heatmaps erstellt in Kombination mit einer hierarchisch aufsteigenden Klassifizierung. Heatmaps sind eine Möglichkeit, Datenmatrizen mittels Farbcodierung visuell darzustellen. Hohe Werte werden normalerweise durch warme Farben (Rot, Orange) dargestellt, während niedrige Werte durch kalte Farben (Blau, Grün) repräsentiert werden. Durch diese Darstellung lassen sich Trends und Abweichungen in den Daten leichter erkennen. Die Diagramme und Reifevariablen wurden in den Heatmaps neu organisiert. Diese Neuordnung basierte auf einer hierarchisch aufsteigenden Zusammenfassung von Elementen, welche auf der Basis ihrer Ähnlichkeit gruppiert wurden (Abbildung 2, A1). Die erklärenden Variablen (T_D, Ver-Plateau, δ¹³C, N_ass, Beerengewicht und Ver-Tag) wurden in einer zweiten Heatmap (Abbildung 2, A2) hinzugefügt und in den Spalten gruppiert. Die Zeilen dieser zweiten Heatmap wurden entsprechend den auf der ersten Heatmap identifizierten Parzellengruppen neu organisiert (Abbildung 2, A1). Dadurch können die Zusammenhänge zwischen der Reifedynamik der Parzellen und den erklärenden Variablen visualisiert werden. Um die Verbindung mit dem Terroir herzustellen, wurden Bodentypen hinzugefügt.

Drei unterschiedliche Reifegruppen wurden identifiziert (Abbildung 2). Gruppe 1 ist durch eine kurze Dauer des mittleren Veraison-Plateaus, ein frühes Erreichen des Plateaus und eine mäßige Zuckerendkonzentration auf dem Plateau gekennzeichnet. Diese Gruppe repräsentiert die westlich gelegenen Parzellen des Untersuchungsgebiets auf überwiegend kiesigen oder sandigen Böden, welche durch ein Wasserdefizit gekennzeichnet sind. Auf diesen Parzellen ist es während der Reifezeit warm und die Parzellen zeichnen sich durch höhere Konzentrationen an verwertbarem Stickstoff aus als die Parzellen an anderen Standorten. In dieser Gruppe ist eine schnelle Reife mit einer niedrigeren Zuckerendkonzentration verbunden. Gründe dafür sind vermutlich Einschränkungen bei der Photosynthese in Verbindung mit einem Wasserdefizit am Ende der Reifephase, welches von dem von uns gewählten Wasserversorgungsindikator nicht berücksichtigt wird (δ¹³C). Gruppe 2 zeichnet sich durch eine lange Reifephase, ein spätes Erreichen des Plateaus und eine hohe Zuckerendkonzentration aus. Diese Parzellen liegen auf tiefen Lehm-Schluffböden und sind weniger anfällig für Wassermangel. Die dritte Gruppe weist eine niedrige Zuckerendkonzentration sowie eine durchschnittliche Plateau- und Reifezeit auf. Es handelt sich dabei um Parzellen mit einer größeren Terroir-Heterogenität, die sich jedoch – mit Ausnahme von zwei Parzellen – durch unterdurchschnittlich tiefe Temperaturen während der Reifephase und eine geringe Konzentration an N_ass auszeichnen.

Diskussion und Anwendungen

Diese Studie bestätigte den starken Einfluss der Temperatur während der Reifeperiode auf ein vorzeitiges Erreichen des Zuckerkonzentrationsplateaus in den Trauben. Es zeigte sich auch wie wichtig die Reifedauer und das Gewicht der Beeren für die Zuckerkonzentration zu Beginn des Plateaus sind. Die in dieser Studie entwickelte Analysemethode ist reproduzierbar und könnte sowohl von Genossenschaftskellereien als auch von großen Weingütern verwendet werden, um Parzellen entsprechend ihrer Reifedynamik zu gruppieren. Trauben aus Parzellen mit ähnlicher Dynamik könnten beispielsweise in denselben Gärbehältern vinifiziert oder beim Verschneiden in dieselben Mischungen integriert werden. Die erklärenden Faktoren der Beerenreife könnten durch Variablen ergänzt werden, die in dieser Studie nicht gemessen wurden, wie Erträge, Alter der Parzellen, Art der Unterlage, Klone oder andere Indikatoren der Mineralstoffversorgung und des Wasserstatus in der Vorveraison. Die Ergebnisse eröffnen auch Perspektiven hinsichtlich der Anpassung an den Klimawandel, etwa durch die Verwendung später reifender Rebsorten, um den Reifebeginn hinauszuzögern, oder durch die Förderung von Weinbaupraktiken, die auf eine Erhöhung des Beerengewichts abzielen, um so den Zuckerendgehalt der Trauben niedrig zu halten.