Relationships between the intra and inter-vineyard variability, soil heterogeneity and grape quality

This study elucidates a complex interplay between vineyard soil properties, vine performance, and fruit composition across two distinct vineyards. Study sites are located in Grinzane Cavour (GR) and Costigliole d’Asti (CO). The objectives of this study were to: i) analyze the spatial variability of vineyard soil parameters, grapevine performance, and grape must composition; ii) identify key drivers of variability within the vineyards; iii) assess the impact of soil properties on vine vigor, yield, and grape quality at harvest; and iv) determine the strongest correlations among these parameters. Spatial variability analysis revealed substantial heterogeneity in soil parameters, with CO exhibiting greater heterogeneity compared to the more homogeneous GR, resulting in greater stability of grapevine and must variables in the latter. This heterogeneity is quantified by coefficients of variation (CV) across multiple parameters, most notably in available P (GR: 24.06% vs CO: 68.96% ), CaCO3 (GR: 23.91% vs CO: 50.30% ), SOC (GR 23.44% vs CO 49.66%) and clay % (GR: 47.15 and CO: 27.28%). Hence, SOC, CaCO3, available P and soil texture fractions emerged as key discriminators between the vineyard sites. Intra-vineyards, SOC levels differed significantly between sites (GR: 1.13% vs. CO: 0.65%), reflecting distinct OM dynamics linked to contrasting C/N ratios (GR: 8.11 vs. CO: 5.35). The significant CaCO3 disparity between vineyards (GR: 21.69% vs. CO: 14.66%) reflects divergent geological parent materials, while CO's marked spatial heterogeneity suggests anthropogenic interventions. Available P distribution exhibited extreme variability in CO (CV: 68.96%), likely attributable to OM deficiency, a key driver of P availability. NDVI served as a critical bioindicator, exhibiting strong climate sensitivity, drastically declining during drought (in 2022, in GR by 43%, and in CO by 51%), and correlating positively with soil moisture (ρ = +0.46), underscoring water availability as a primary driver of canopy development. The study reveals that NDVI acts as a stable indicator of vine vigor, with low intra-vineyard variability (CV <8%). NDVI showed weak correlations with soil texture (ρ ≤ +0.14), emphasizing soil moisture's dominance over static soil properties in governing vigor. Strong inverse relationship between NDVI and Brix (ρ = -0.56), coupled with positive correlations between NDVI and both N levels (ρ = +0.67) and grape damage (ρ = +0.45), suggests that excessive nitrogen-driven vegetative vigor compromises sugar accumulation. The strong inverse grape damage-Brix correlation (ρ = -0.70) further highlights how compromised berry integrity directly impairs sugar accumulation (Brix reduction: 15-18° at 75-100% damage vs. 23-25° at 10-25% damage), necessitating prioritized canopy management, cover crop regulation, and precision phytosanitary protocols to stabilize fruit quality. Grape damage (sour rot, fungus) revealed significant inter-vineyard differences (p=0.009), with distinct spatial distribution patterns (GR, mean: 81.16%, CO mean: 58.68%). This result highlights the limitations of uniform management strategies and underscores the necessity for site-specific interventions tailored to intra-vineyard variability, driven by soil. The strong negative correlation between CaCO3 and TA (ρ = -0.61) suggests that carbonate- rich soils significantly reduce grape must acidity (indirectly), with this relationship demonstrating varietal specificity (Barbera: ρ = -0.36; Nebbiolo: ρ = -0.27). This phenomenon likely stems from complex edaphic interactions rather than vine vigor effects, as evidenced by the absence of correlation between NDVI and TA despite the strong relationship between soil N and vegetative growth (ρ = +0.68).

Questo studio chiarisce la complessa interazione tra le proprietà del suolo viticolo, le prestazioni della vite e la composizione del frutto in due vigneti distinti. I siti di studio si trovano a Grinzane Cavour (GR) e Costigliole d’Asti (CO). Gli obiettivi dello studio erano: i) analizzare la variabilità spaziale dei parametri del suolo viticolo, delle prestazioni della vite e della composizione del mosto; ii) identificare i principali fattori di variabilità nei vigneti; iii) valutare l’impatto delle proprietà del suolo sul vigore della vite, sulla resa e sulla qualità dell’uva al momento della raccolta; iv) determinare le correlazioni più significative tra questi parametri. L’analisi della variabilità spaziale ha rivelato una sostanziale eterogeneità nei parametri del suolo, con CO che mostra una maggiore variabilità rispetto al più omogeneo GR, il che si traduce in una maggiore stabilità delle variabili relative alla vite e al mosto in quest’ultimo. Questa eterogeneità è quantificata dai coefficienti di variazione (CV) per diversi parametri, in particolare per il fosforo disponibile (GR: 24,06% vs. CO: 68,96%), CaCO₃ (GR: 23,91% vs. CO: 50,30%), SOC (GR: 23,44% vs. CO: 49,66%) e argilla (GR: 47,15% vs. CO: 27,28%). Pertanto, SOC, CaCO₃, fosforo disponibile e frazioni tessiturali del suolo sono emersi come discriminanti chiave tra i vigneti. All’interno dei vigneti, i livelli di SOC differiscono significativamente tra i siti (GR: 1,13% vs. CO: 0,65%), riflettendo dinamiche distinte della sostanza organica legate a rapporti C/N contrastanti (GR: 8,11 vs. CO: 5,35). La significativa disparità di CaCO₃ tra i vigneti (GR: 21,69% vs. CO: 14,66%) riflette materiali parentali geologicamente divergenti, mentre la marcata eterogeneità spaziale di CO suggerisce interventi antropogenici. La distribuzione del P disponibile ha mostrato un’estrema variabilità in CO (CV: 68,96%), probabilmente attribuibile alla carenza di sostanza organica (OM), un fattore chiave per la disponibilità di P. L’NDVI si è dimostrato un bioindicatore critico, evidenziando una forte sensibilità climatica con drastici cali durante la siccità (nel 2022 in GR del 43% e in CO del 51%) e correlando positivamente con l’umidità del suolo (ρ = +0,46), sottolineando come la disponibilità idrica sia un fattore determinante per lo sviluppo della chioma. Lo studio rivela che l’NDVI funge da indicatore stabile del vigore della vite con una bassa variabilità intra-vigneto (CV <8%). L’NDVI ha mostrato deboli correlazioni con la tessitura del suolo (ρ ≤ +0,14), enfatizzando il ruolo dominante dell’umidità rispetto alle proprietà statiche nel governare il vigore. La forte relazione inversa tra NDVI e Brix (ρ = -0,56), insieme alle correlazioni positive tra NDVI e livelli di N (ρ = +0,67) e danni all’uva (ρ = +0,45), suggerisce che un eccessivo vigore vegetativo indotto dall’azoto compromette l’accumulo di zuccheri. La forte correlazione inversa tra danni all’uva e Brix (ρ = -0,70) evidenzia ulteriormente come l’integrità compromessa delle bacche influisca direttamente sull’accumulo di zuccheri. I danni all’uva (marciume acido e funghi) hanno rivelato significative differenze inter-vigneto (p=0,009), con distinti modelli di distribuzione spaziale (GR media: 81,16%, CO media: 58,68%). Questo risultato evidenzia i limiti delle strategie gestionali uniformi e sottolinea la necessità di interventi specifici per sito. La forte correlazione negativa tra CaCO₃ e TA (ρ = -0,61) suggerisce che i suoli ricchi di carbonati riducono significativamente l’acidità del mosto d’uva in modo indiretto; questa relazione dimostra specificità varietale (Barbera: ρ = -0,36; Nebbiolo: ρ = -0,27). Questo fenomeno deriva probabilmente da complesse interazioni edafiche piuttosto che dagli effetti sul vigore della vite.