氣候變化對中國釀酒葡萄生產的影響

張沁之，唐艷鴻

（北京大學 城市與環境學院，北京 100871）

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

葡萄酒生產受釀酒葡萄生產的影響。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，釀酒葡萄的生產及葡萄酒產業會受到哪些影響深受關注。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量和質量（如糖含量、總酸、pH值、花色苷、香氣成分等）產生影響[2]。但是，關于氣候變化對中國釀酒葡萄產量和成分的潛在影響尚不十分清楚，有關研究報告比較分散，缺乏系統整理。了解氣候變化對釀酒葡萄產量和品質影響，有利于合理規劃生產，提高釀酒葡萄和葡萄酒品質。本文概述了我國主要釀酒葡萄產區的生產和氣候變化，對提高釀酒葡萄的產量和品質意義重大。

1 中國釀酒葡萄生產基本情況

除南方水分充沛的地區以外，釀酒葡萄與其他葡萄的種植區域高度重疊，釀酒葡萄生產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，所以有必要了解我國葡萄生產的基本情況。根據《中國統計年鑒2020》，2019年新疆、河北和山東的葡萄產量均超過100萬t，河南、遼寧、陜西等省年產量都在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、云南產量較高，基本保持平穩。

各個葡萄產區的氣候、土壤等條件、栽培歷史和現狀差異較大。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區，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統計分析。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，根據近期各個產區研究估計，釀酒葡萄通常占總葡萄種植面積的17%～18%。盡管范圍很廣，但主要產區在新疆、寧夏、山東、河北、甘肅、云南、山西等地區，如2019年新疆釀酒葡萄面積在4萬hm2以上[3]。

2 葡萄產區的氣候變化

有大量預測氣候變化的模型[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影響的研究中，不同研究由于側重的氣候變量不同，所基于的具體氣候預測值也不一樣，多數研究常常只基于過去區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，而干濕趨勢區域差異較大，日照時數呈減少趨勢，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，關于光照和災害性天氣等研究較少。

2.1 溫度變化

《中國氣候變化藍皮書》（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]預測西部、北部極端高溫頻率和強度將增加。BAI H等[5]預測華北極端高溫頻率和強度將增加，將對農作物生產帶來考驗。中國主要葡萄產區溫度變化概況見表1，結果表明各地升溫速率有所不同。

表1 中國主要釀酒葡萄產區溫度變化概況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]預測未來30年除華北和東北部分地區外，農業干旱將更加嚴重頻繁。差異可能來源于排放情景、時段和選取的具體指標等。具體各產區預測結果見表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區降水變化概況Table 2 Precipitation change in major wine grape producing regions in China

2.3 災害天氣變化

中國主要葡萄產區災害性天氣變化如表3所示，各產區旱澇、霜凍、凍害等災害風險差異顯著。

表3 中國主要釀酒葡萄產區災害性天氣變化概況Table 3 Disastrous weather change in major wine grape producing regions in China

3 氣候變化對中國各地區釀酒葡萄生產的影響

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，盡管光溫的效應往往難以分離[25]。產量方面，積溫增加、光照充足有利于提高產量和成熟度，另一方面，日溫過高葡萄光合作用受抑制，日照時數超出生長需求，形成日灼，也會降低產量。萌芽期和成熟期降水過多，影響果枝數、花芽質量和葡萄受精，降低產量。蘇占勝[26]研究發現，寧夏葡萄產量與生長期累計日照負相關系數達0.7。氣候對釀酒葡萄品質的可能影響見表4，結果表明，溫度、水分、日照等主要氣象因素對釀酒葡萄品質影響較大。馬力文等[27]認為寧夏赤霞珠總糖、糖酸比、可溶性固形物、單寧與有效積溫、日照顯著正相關系數達0.6，與最高、最低氣溫負相關系數達0.3；這些結果差異可能與品種、不同升溫幅度下初級和次生代謝的合成與分解有關，如花青素和糖在高溫下解耦合[28]。

表4 氣候對釀酒葡萄品質的可能影響Table 4 Possible effects of climate on the quality of wine grape

對各釀酒葡萄產區可能受到的氣候變化影響整理分析見表5。結果表明，各類釀酒葡萄適宜區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區[29]。因降水變率大，遼寧葡萄產量可能不穩定，京津冀優質區可能北移或減小?？紤]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量、質量的影響進行研究，為各個產區采取適應性措施提供依據。

表5 氣候變化對中國釀酒葡萄栽培范圍、品種、產量與質量等的可能影響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，提高單位面積產量和總產量[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 ℃的高溫會導致漿果灼燒、褐變和50%的漿果損失[34]。這可能是因為光系統Ⅱ活性和光合碳同化響應高溫葉片羧化效率降低[35]。

釀酒葡萄酚類、香氣物質的合成受溫度影響較為復雜。部分香氣物質合成酶在升溫下活性下降，可能存在轉錄后、翻譯后機制調控花青素、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，香氣物質的種類數減少[40]。葡萄成熟期（6～8月）的溫度與漿果可滴定酸、花青素等呈負相關，與pH值和潛在酒精濃度呈正相關，在較溫暖地區漿果質量和可滴定酸有降低趨勢，在較冷地區則相反[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，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、風味物質含量有不利影響，病害風險較高，進而影響葡萄和葡萄酒品質。轉色期后適度干旱可調節葡萄營養生長，利于風味物質積累，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物增加，根、葉的生物量增加最大，產量及產量相關性狀無明顯變化[34]；即使可能導致較高的產量，也不影響每株葡萄的平均產量或葡萄醪含糖量[43]。葡萄對CO2濃度升高和升溫的響應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、冰雹凍害等災害性天氣更頻發，都易造成葡萄減產或品質降低。

4 葡萄生產如何應對氣候變化

針對升溫適當選種晚熟、極晚熟品種；針對降水變率大、生育季降水集中，適當增加簡易避雨等設施栽培；針對病蟲害風險增大，加強品種改良，在保證釀酒特性基礎上提高抗病性；針對升溫導致的產量質量風險，通過適應性栽培措施，調整釀造工藝，實現葡萄酒的穩產提質。

4.1 增加溫室栽培和植物工廠建設，減少自然環境下的氣候變化影響

在控制條件下栽培植物是應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]研究發現，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

暖化趨勢可能對現在的主流釀酒葡萄風味產生變化。如使晚熟品種如赤霞珠、梅洛等在較涼爽區域由于積溫增加成熟度提高，單寧、酚類物質增加，風味更濃郁；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。關注不同品種的生化差異，有助于評估適應高溫的潛力，如GREER H D[45]的模擬結果顯示，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。考慮到未來普遍升溫、主產區暖干化，病蟲害風險增大，應選育更耐夏季高溫、需水量更小、病蟲害抗性更高的品種，且在顏色、糖酸含量、風味物質等釀酒特性與其他國際品種接近甚至更優。

4.3 其他應對措施

針對產量不穩定，可以通過修剪、葉幕管理調控。針對干旱化，采取調虧灌溉，在保證產量前提下對葡萄品質產生積極影響，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[46]。調控土壤性質在適應干旱化中也有一定潛力，如黏性土壤有助于緩解干旱導致的蘋果酸濃度降低[47]。調整釀造工藝，如使用不同的浸漬方式改善葡萄酒色澤[48]，優選非釀酒酵母混合發酵緩解升溫可能引發的葡萄酒酒精度過高、風味不足等問題[49]。氣象災害的空間分布差異使得精細化的葡萄區劃與栽培措施尤為重要，如根據凍害風險變化調整冬季埋土深度。

5 結論與展望

中國氣候類型多樣，各葡萄產區規模、主栽品種、栽培措施、發展策略各異。雖然氣候變化總體趨向干熱化，但各產區的影響仍可能存在很大的差異。該文通過回顧現有的各產區氣候變化、葡萄栽培、葡萄產量研究，發現氣候變化對各產區影響多樣，時空差異使各產區面臨不同挑戰機遇，如新疆、東北、寧夏、山東、甘肅盡管病蟲害風險增大，但適宜生產區、優質區有望擴大，京津冀優質生產區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，埋土防寒區北移降雨變率大可能導致東北等地葡萄產量不穩定。日照時數減少，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、風味物質影響顯著，但CO2濃度繼續增加的綜合影響不明。由于葡萄生產的氣候依賴性高，仍需更多的實驗性研究才可能更精細地預測和規劃未來的釀酒葡萄生產。