張沁之，唐艷鴻

（北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871）

中國葡萄種植面積、產(chǎn)量和葡萄酒產(chǎn)量都居世界前列：葡萄產(chǎn)量多年來居世界第一，種植面積世界第二，葡萄酒產(chǎn)量穩(wěn)居前十。2019年我國葡萄栽培面積達(dá)72.6萬hm2，產(chǎn)量約1 420萬t，其中釀酒葡萄的栽培面積與產(chǎn)量分別約占18%和10%[1]。

葡萄酒生產(chǎn)受釀酒葡萄生產(chǎn)的影響。釀酒葡萄的生長繁殖過程對溫度和降水變化十分敏感。隨著全球變暖，釀酒葡萄的生產(chǎn)及葡萄酒產(chǎn)業(yè)會受到哪些影響深受關(guān)注。過去的研究已表明，氣溫上升，CO2濃度升高，降水變率增大，極端氣候等都可能對釀酒葡萄產(chǎn)量和質(zhì)量（如糖含量、總酸、pH值、花色苷、香氣成分等）產(chǎn)生影響[2]。但是，關(guān)于氣候變化對中國釀酒葡萄產(chǎn)量和成分的潛在影響尚不十分清楚，有關(guān)研究報告比較分散，缺乏系統(tǒng)整理。了解氣候變化對釀酒葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)影響，有利于合理規(guī)劃生產(chǎn)，提高釀酒葡萄和葡萄酒品質(zhì)。本文概述了我國主要釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)和氣候變化，對提高釀酒葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)意義重大。

1 中國釀酒葡萄生產(chǎn)基本情況

除南方水分充沛的地區(qū)以外，釀酒葡萄與其他葡萄的種植區(qū)域高度重疊，釀酒葡萄生產(chǎn)的許多基本情況多可以從其他葡萄種植的基本情況得到啟發(fā)，所以有必要了解我國葡萄生產(chǎn)的基本情況。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2020》，2019年新疆、河北和山東的葡萄產(chǎn)量均超過100萬t，河南、遼寧、陜西等省年產(chǎn)量都在50萬t以上，總葡萄栽培面積從2000年到2015年約增加2.8倍，產(chǎn)量約增長4倍。新疆、陜西、河北、云南栽培面積較大，新疆、河北、山東、云南產(chǎn)量較高，基本保持平穩(wěn)。

各個葡萄產(chǎn)區(qū)的氣候、土壤等條件、栽培歷史和現(xiàn)狀差異較大。新疆、山東、云南、京津冀、河南、陜西、甘肅河西走廊、山西都是歷史悠久的釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)，赤霞珠和霞多麗為主要釀酒葡萄品種，以露地栽培為主。

至今為止，我國釀酒葡萄種植面積缺乏詳細(xì)統(tǒng)計分析。從收集的資料看，我國釀酒葡萄大約占總葡萄種植面積的1/5，根據(jù)近期各個產(chǎn)區(qū)研究估計，釀酒葡萄通常占總葡萄種植面積的17%～18%。盡管范圍很廣，但主要產(chǎn)區(qū)在新疆、寧夏、山東、河北、甘肅、云南、山西等地區(qū)，如2019年新疆釀酒葡萄面積在4萬hm2以上[3]。

2 葡萄產(chǎn)區(qū)的氣候變化

有大量預(yù)測氣候變化的模型[4-5]，通常的研究是基于這些模型的平均值。但是，在探討氣候變化對釀酒葡萄生產(chǎn)影響的研究中，不同研究由于側(cè)重的氣候變量不同，所基于的具體氣候預(yù)測值也不一樣，多數(shù)研究常常只基于過去區(qū)域氣候的變化作簡單的趨勢分析[6-7]。目前比較一致的觀點是，各省溫度總體將呈上升趨勢，而干濕趨勢區(qū)域差異較大，日照時數(shù)呈減少趨勢，如新疆、河北、河南、云南、山東等地近年來日照時數(shù)整體減少[7-11]。各地的氣候變化研究主要集中在溫度和降水，關(guān)于光照和災(zāi)害性天氣等研究較少。

2.1 溫度變化

《中國氣候變化藍(lán)皮書》（2020）指出，中國升溫率高于全球同期水平，近70年來平均升速為0.24 ℃/10年，西部、北部增溫分別大于東部、南部[12]。WU J等[4]預(yù)測西部、北部極端高溫頻率和強度將增加。BAI H等[5]預(yù)測華北極端高溫頻率和強度將增加，將對農(nóng)作物生產(chǎn)帶來考驗。中國主要葡萄產(chǎn)區(qū)溫度變化概況見表1，結(jié)果表明各地升溫速率有所不同。

表1 中國主要釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)溫度變化概況Table 1 Temperature change in major wine grape producing regions in China

2.2 降水變化

《中國氣候變化藍(lán)皮書》（2020）指出，中國華北、西北降水量波動上升，東北降水年際波動增大[12]。WU J等[4]預(yù)測全國降雨強度將增加，北方雨日將增加，南方雨日減少。LENG G等[19]預(yù)測未來30年除華北和東北部分地區(qū)外，農(nóng)業(yè)干旱將更加嚴(yán)重頻繁。差異可能來源于排放情景、時段和選取的具體指標(biāo)等。具體各產(chǎn)區(qū)預(yù)測結(jié)果見表2。云南、河南降水有增加趨勢，遼寧、河北、寧夏、山東、山西有減小趨勢，甘肅和陜西波動較大。

表2 中國主要釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)降水變化概況Table 2 Precipitation change in major wine grape producing regions in China

2.3 災(zāi)害天氣變化

中國主要葡萄產(chǎn)區(qū)災(zāi)害性天氣變化如表3所示，各產(chǎn)區(qū)旱澇、霜凍、凍害等災(zāi)害風(fēng)險差異顯著。

表3 中國主要釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)災(zāi)害性天氣變化概況Table 3 Disastrous weather change in major wine grape producing regions in China

3 氣候變化對中國各地區(qū)釀酒葡萄生產(chǎn)的影響

葡萄光合速率、果實大小、含糖量、含酸量、酚類和香氣物質(zhì)代謝都會受到溫度、光照、水分和CO2濃度影響，盡管光溫的效應(yīng)往往難以分離[25]。產(chǎn)量方面，積溫增加、光照充足有利于提高產(chǎn)量和成熟度，另一方面，日溫過高葡萄光合作用受抑制，日照時數(shù)超出生長需求，形成日灼，也會降低產(chǎn)量。萌芽期和成熟期降水過多，影響果枝數(shù)、花芽質(zhì)量和葡萄受精，降低產(chǎn)量。蘇占勝[26]研究發(fā)現(xiàn)，寧夏葡萄產(chǎn)量與生長期累計日照負(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.7。氣候?qū)︶劸破咸哑焚|(zhì)的可能影響見表4，結(jié)果表明，溫度、水分、日照等主要氣象因素對釀酒葡萄品質(zhì)影響較大。馬力文等[27]認(rèn)為寧夏赤霞珠總糖、糖酸比、可溶性固形物、單寧與有效積溫、日照顯著正相關(guān)系數(shù)達(dá)0.6，與最高、最低氣溫負(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.3；這些結(jié)果差異可能與品種、不同升溫幅度下初級和次生代謝的合成與分解有關(guān)，如花青素和糖在高溫下解耦合[28]。

表4 氣候?qū)︶劸破咸哑焚|(zhì)的可能影響Table 4 Possible effects of climate on the quality of wine grape

對各釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)可能受到的氣候變化影響整理分析見表5。結(jié)果表明，各類釀酒葡萄適宜區(qū)都在不同程度地北擴，尤其是新疆、遼寧、寧夏、京津冀、山東、陜北、甘南等主要葡萄酒產(chǎn)區(qū)[29]。因降水變率大，遼寧葡萄產(chǎn)量可能不穩(wěn)定，京津冀優(yōu)質(zhì)區(qū)可能北移或減小。考慮到釀酒葡萄品種和氣象因子的互相作用，還需要更多野外實驗對各變化氣象因子對葡萄產(chǎn)量、質(zhì)量的影響進(jìn)行研究，為各個產(chǎn)區(qū)采取適應(yīng)性措施提供依據(jù)。

表5 氣候變化對中國釀酒葡萄栽培范圍、品種、產(chǎn)量與質(zhì)量等的可能影響Table 5 Possible effects of climate change on the growing area,variety,productivity and quality of wine grape in China

續(xù)表

3.1 增溫的影響

氣候變暖有利于擴大種植面積。升溫為釀酒葡萄生長發(fā)育提供了更充足熱量資源，生長季增長，有利于在北方寒冷氣候條件下增加晚熟和極晚熟栽培品種，提高單位面積產(chǎn)量和總產(chǎn)量[7]。由于葡萄無霜期和生長期增長，京南、冀南、津、魯絕大部分地區(qū)可種植所有釀酒葡萄品種，遼東半島可種植中晚熟品種[31]。

升溫也會導(dǎo)致一系列問題，如病蟲害率增加，土壤有機物分解速度會加快，肥力下降，產(chǎn)量下降等。高溫脅迫下葡萄葉片和果實更易日灼、超過35 ℃的高溫會導(dǎo)致漿果灼燒、褐變和50%的漿果損失[34]。這可能是因為光系統(tǒng)Ⅱ活性和光合碳同化響應(yīng)高溫葉片羧化效率降低[35]。

釀酒葡萄酚類、香氣物質(zhì)的合成受溫度影響較為復(fù)雜。部分香氣物質(zhì)合成酶在升溫下活性下降，可能存在轉(zhuǎn)錄后、翻譯后機制調(diào)控花青素、類黃酮代謝途徑[36]。溫度升高，葡萄花青素與糖分的比例降低[37]，花青素的濃度、顏色強度、可滴定酸降低[38]，己糖和氨基酸積累[39]。夜間低溫會加速可溶性糖、花色苷和類黃酮的積累，提高醛類、萜烯類和脂類化合物的相對含量，夜間高溫顯著降低果實總酚，香氣物質(zhì)的種類數(shù)減少[40]。葡萄成熟期（6～8月）的溫度與漿果可滴定酸、花青素等呈負(fù)相關(guān)，與pH值和潛在酒精濃度呈正相關(guān)，在較溫暖地區(qū)漿果質(zhì)量和可滴定酸有降低趨勢，在較冷地區(qū)則相反[41]。

3.2 降水的影響

降水量和降水時期的不同都會影響葡萄品質(zhì)，降水影響還因品種、樹齡、濕度等存在差異[41]。降水量較小的變化就會引起水分虧缺的增加[42]。

春夏強降水增多趨勢，對葡萄生長、成熟可能有不利影響，如成熟期集中降雨，對葡萄含糖量、著色、風(fēng)味物質(zhì)含量有不利影響，病害風(fēng)險較高，進(jìn)而影響葡萄和葡萄酒品質(zhì)。轉(zhuǎn)色期后適度干旱可調(diào)節(jié)葡萄營養(yǎng)生長，利于風(fēng)味物質(zhì)積累，如提高還原糖、可溶性固形物含量等[40]。因此可選擇成熟期避開雨季的品種。

3.3 其他影響

CO2濃度升高可能使光合產(chǎn)物增加，根、葉的生物量增加最大，產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀無明顯變化[34]；即使可能導(dǎo)致較高的產(chǎn)量，也不影響每株葡萄的平均產(chǎn)量或葡萄醪含糖量[43]。葡萄對CO2濃度升高和升溫的響應(yīng)還受到處理時間和生長階段等影響，CO2濃度升高、升溫、干旱共同作用可降低葡萄蘋果酸含量，影響葡萄酒的酸度和風(fēng)味[34]。CO2濃度升高與升溫可能降低葡萄氨基酸含量[44]。葡萄生育期極端天氣、冰雹凍害等災(zāi)害性天氣更頻發(fā)，都易造成葡萄減產(chǎn)或品質(zhì)降低。

4 葡萄生產(chǎn)如何應(yīng)對氣候變化

針對升溫適當(dāng)選種晚熟、極晚熟品種；針對降水變率大、生育季降水集中，適當(dāng)增加簡易避雨等設(shè)施栽培；針對病蟲害風(fēng)險增大，加強品種改良，在保證釀酒特性基礎(chǔ)上提高抗病性；針對升溫導(dǎo)致的產(chǎn)量質(zhì)量風(fēng)險，通過適應(yīng)性栽培措施，調(diào)整釀造工藝，實現(xiàn)葡萄酒的穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)。

4.1 增加溫室栽培和植物工廠建設(shè)，減少自然環(huán)境下的氣候變化影響

在控制條件下栽培植物是應(yīng)對未來氣候變化尤其是不確定性氣候變化如極端氣候的重要措施。葡萄是藤本植物，具有較長溫室栽培歷史，且釀酒葡萄栽培面積相對小，因此需重視控制條件下釀酒葡萄的栽培研究和實踐。如ARRIZABALAGA-ARRIAZU M等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在溫室中升高日、夜溫度，葡萄成熟加速，但花青素濃度、顏色強度和可滴定酸下降，升高的CO2濃度有助于緩解由升溫導(dǎo)致的花青素/糖比率下降[44]。

4.2 加強品種改良研究

暖化趨勢可能對現(xiàn)在的主流釀酒葡萄風(fēng)味產(chǎn)生變化。如使晚熟品種如赤霞珠、梅洛等在較涼爽區(qū)域由于積溫增加成熟度提高，單寧、酚類物質(zhì)增加，風(fēng)味更濃郁；對于喜涼品種如雷司令等可能不利其香氣典型性；對于適應(yīng)性更廣的霞多麗可能由于升溫，其溫帶果香減弱，熱帶果香增加。關(guān)注不同品種的生化差異，有助于評估適應(yīng)高溫的潛力，如GREER H D[45]的模擬結(jié)果顯示，梅洛的飽和CO2濃度和所有葉溫下的光合速率均比霞多麗高?？紤]到未來普遍升溫、主產(chǎn)區(qū)暖干化，病蟲害風(fēng)險增大，應(yīng)選育更耐夏季高溫、需水量更小、病蟲害抗性更高的品種，且在顏色、糖酸含量、風(fēng)味物質(zhì)等釀酒特性與其他國際品種接近甚至更優(yōu)。

4.3 其他應(yīng)對措施

針對產(chǎn)量不穩(wěn)定，可以通過修剪、葉幕管理調(diào)控。針對干旱化，采取調(diào)虧灌溉，在保證產(chǎn)量前提下對葡萄品質(zhì)產(chǎn)生積極影響，輕微的水分脅迫通常與較高含量的果皮成分（如單寧和花青素）相關(guān)[46]。調(diào)控土壤性質(zhì)在適應(yīng)干旱化中也有一定潛力，如黏性土壤有助于緩解干旱導(dǎo)致的蘋果酸濃度降低[47]。調(diào)整釀造工藝，如使用不同的浸漬方式改善葡萄酒色澤[48]，優(yōu)選非釀酒酵母混合發(fā)酵緩解升溫可能引發(fā)的葡萄酒酒精度過高、風(fēng)味不足等問題[49]。氣象災(zāi)害的空間分布差異使得精細(xì)化的葡萄區(qū)劃與栽培措施尤為重要，如根據(jù)凍害風(fēng)險變化調(diào)整冬季埋土深度。

5 結(jié)論與展望

中國氣候類型多樣，各葡萄產(chǎn)區(qū)規(guī)模、主栽品種、栽培措施、發(fā)展策略各異。雖然氣候變化總體趨向干熱化，但各產(chǎn)區(qū)的影響仍可能存在很大的差異。該文通過回顧現(xiàn)有的各產(chǎn)區(qū)氣候變化、葡萄栽培、葡萄產(chǎn)量研究，發(fā)現(xiàn)氣候變化對各產(chǎn)區(qū)影響多樣，時空差異使各產(chǎn)區(qū)面臨不同挑戰(zhàn)機遇，如新疆、東北、寧夏、山東、甘肅盡管病蟲害風(fēng)險增大，但適宜生產(chǎn)區(qū)、優(yōu)質(zhì)區(qū)有望擴大，京津冀優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)區(qū)或因溫暖化北移減少，但也可能因干旱化擴大。升溫有利于更多晚熟品種栽培，埋土防寒區(qū)北移降雨變率大可能導(dǎo)致東北等地葡萄產(chǎn)量不穩(wěn)定。日照時數(shù)減少，可能不利于著色、可溶性固形物積累。氣溫、降水、CO2濃度等對糖酸比、花色苷、風(fēng)味物質(zhì)影響顯著，但CO2濃度繼續(xù)增加的綜合影響不明。由于葡萄生產(chǎn)的氣候依賴性高，仍需更多的實驗性研究才可能更精細(xì)地預(yù)測和規(guī)劃未來的釀酒葡萄生產(chǎn)。