不同流域釀酒葡萄生態(tài)適宜性研究

劉 偉，張 鴻，羅來友，黃大榮，鐘 奇，唐 麗

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，四川成都 610066;2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川成都 610066; 3.甘孜州康定紅葡萄酒業(yè)有限公司，四川丹巴 626300; 4.阿壩州茂縣農(nóng)業(yè)局，四川茂縣 623200)

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不同流域釀酒葡萄生態(tài)適宜性研究

劉 偉1，張 鴻2，羅來友3，黃大榮4，鐘 奇1，唐 麗1

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，四川成都 610066;2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川成都 610066; 3.甘孜州康定紅葡萄酒業(yè)有限公司，四川丹巴 626300; 4.阿壩州茂縣農(nóng)業(yè)局，四川茂縣 623200)

[目的]四川釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)起步較晚，針對(duì)該區(qū)域釀酒葡萄基礎(chǔ)研究還是空白，與葡萄和葡萄酒質(zhì)量密切相關(guān)的氣候、土壤等研究嚴(yán)重滯后。[方法]通過對(duì)研究區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，建立科學(xué)的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)模型，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法，對(duì)目前釀酒葡萄主產(chǎn)區(qū)金沙江、大渡河、岷江3個(gè)流域進(jìn)行生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)。[結(jié)果]釀酒葡萄栽培的光、熱、水適宜性指數(shù)均是大渡河>金沙江>岷江。綜合考慮光、熱、水3個(gè)子系統(tǒng)中10個(gè)指標(biāo)，大渡河流域的丹巴縣釀酒葡萄栽培適宜性綜合指數(shù)最高，達(dá)0.901 4，岷江流域的茂縣最低，只有0.619 4。[結(jié)論]在氣候因子方面，大渡河流域更能種出高品質(zhì)的釀酒葡萄。

流域；釀酒葡萄；生態(tài)適宜性；評(píng)價(jià)

獲得優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料是葡萄酒釀造的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。釀酒葡萄采收時(shí)的原料質(zhì)量直接決定了葡萄酒的質(zhì)量。原料質(zhì)量因子主要包括果實(shí)中糖、酸、花色苷、單寧、黃烷醇、芳香物質(zhì)以及各種酚類物質(zhì)的抗氧化活性等。生態(tài)條件是影響釀酒葡萄品質(zhì)的首要因素，其中光照、積溫、平均溫度、降雨量、無霜期、干燥度等對(duì)釀酒葡萄的品質(zhì)形成起著決定性的作用[1-2]。

按照緯度從低到高，研究區(qū)域依次為金沙江、大渡河、岷江3個(gè)典型流域，都位于青藏高原東南緣，其干旱河谷地帶生態(tài)條件優(yōu)越，非常適宜釀酒葡萄的種植，是我國釀酒葡萄的優(yōu)生區(qū)，也是我國乃至世界優(yōu)質(zhì)高山葡萄酒的重要產(chǎn)區(qū)。該區(qū)域?qū)儆谖覈劸破咸逊N植緯度較低而海拔最高的地區(qū)。從地形上看，該區(qū)域是我國地形條件最為復(fù)雜的地區(qū)之一，經(jīng)歷高原、高山峽谷、丘陵和中低山區(qū)，具有豐富的氣候和土壤多樣性，小氣候明顯，在不同海拔、流域等適宜生產(chǎn)不同風(fēng)格和特色的高山葡萄酒。

但是，針對(duì)該區(qū)域釀酒葡萄的基礎(chǔ)研究基本上是空白，與葡萄質(zhì)量密切相關(guān)的生態(tài)因子研究嚴(yán)重滯后，嚴(yán)重影響該地區(qū)釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。該地區(qū)河流眾多，峽谷林立，不同生態(tài)條件下釀酒葡萄品質(zhì)差異較大，因此對(duì)其生態(tài)適宜性的研究具有非常重要的理論意義和實(shí)踐意義。1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況選取金沙江、大渡河、岷江流域上釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)有較好基礎(chǔ)且具有代表性的得榮縣、丹巴縣及茂縣作為研究對(duì)象，分別地處E 99°7′～99°34′、N 28°9′～29°10′，E 101°17′～102°10′、 N 30°20′～31°19′，E 102°56′～104°10′、 N 31°24′～32°17′。氣候總體上呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：①日照時(shí)間長，晝夜溫差大，氣溫年較差小；②海拔高，晴天多而云量少，紫外線強(qiáng)；③干旱少雨；④極端低溫相對(duì)較高。

1.2 研究方法

1.2.1模糊綜合評(píng)判法。模糊綜合評(píng)判方法是一種運(yùn)用模糊變換原理分析和評(píng)價(jià)模糊系統(tǒng)的方法。它是一種以模糊推理為主的定性與定量相結(jié)合，精確與非精確相統(tǒng)一的分析評(píng)判方法。在生態(tài)學(xué)中，模糊綜合評(píng)判方法常常被用于資源與環(huán)境條件評(píng)價(jià)、生態(tài)評(píng)價(jià)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)等方面。模糊數(shù)學(xué)是研究和處理模糊體系規(guī)律性的理論和方法，把普通集合論只取和兩個(gè)值的特征函數(shù)推廣到[0，1]區(qū)間上取值的隸屬函數(shù)，把絕對(duì)的屬于或不屬于的“非此即彼”擴(kuò)張為更加靈活的漸變關(guān)系，因而把“亦此亦彼”中介過渡的模糊概念用數(shù)學(xué)方法處理。

1.2.2適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇。在我國，黃輝白[3]于1980年首次對(duì)北方葡萄氣候區(qū)域進(jìn)行研究，根據(jù)生長期積溫劃分出5個(gè)氣候區(qū)。王宇霖等[4]曾進(jìn)行全國葡萄適應(yīng)帶區(qū)劃，但未對(duì)氣候進(jìn)行細(xì)致分析。由于我國是大陸性氣候，雨熱同季，不能只考慮熱量問題，還應(yīng)考慮水分問題。

修德仁等[5]的指標(biāo)體系考慮到溫度和降雨2個(gè)方面，還加入埋土問題。羅國光等[6]對(duì)華北地區(qū)釀酒葡萄評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究表明，生長期≥10 ℃的活動(dòng)積溫是華北地區(qū)釀酒葡萄氣候區(qū)劃的最適熱量指標(biāo)(一級(jí)指標(biāo))，8～9月水熱系數(shù)(K值)是適宜的二級(jí)指標(biāo)。

李華等[7]在分析眾多熱量指標(biāo)以后，排除有效積溫、活動(dòng)積溫和緯度—溫度指數(shù)，選擇無霜期(F)作為熱量指標(biāo)。無霜期是指春天的最后一次0 ℃出現(xiàn)到秋天第一次0 ℃出現(xiàn)的間隔時(shí)間。無霜期的長度可決定葡萄能否種植和成熟。由此可知，無霜期是確保葡萄成熟和植株?duì)I養(yǎng)積累、安全越冬的保證。

李華等[8]在分析了眾多水分指標(biāo)以后，認(rèn)為葡萄漿果成熟期的降水已成為我國生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)歐亞種釀酒葡萄的限制性因素，尤其是在北方沿海地區(qū)。按照釀酒葡萄正常生長發(fā)育所需的水分，考慮釀酒葡萄實(shí)際所能利用的水分，選定生長季干燥度作為氣候區(qū)劃的水分指標(biāo)，認(rèn)為生長季的干燥度符合我國氣候條件。

在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取上，應(yīng)盡可能地詳細(xì)，分別從光、熱、水3個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定指標(biāo)體系框架模式和區(qū)劃重點(diǎn)。光包括年均日照時(shí)數(shù)、日光能系數(shù)；熱包括無霜期、≥10 ℃活動(dòng)積溫、年均溫、最熱月平均氣溫、7～9月平均氣溫和；水包括干燥度、7～9月水熱系數(shù)、7～9月降雨量。

1.2.3隸屬度函數(shù)的確定。借助模糊數(shù)學(xué)原理，建立連續(xù)性質(zhì)的隸屬度函數(shù)。結(jié)合區(qū)域特征、前人研究結(jié)果，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值，從而建立生態(tài)單因素評(píng)價(jià)模型，將評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)換為介于0～1之間的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)各生態(tài)指標(biāo)的量綱歸一化。

年日照時(shí)數(shù)(h)：

(1)

日光能系數(shù)：

(2)

無霜期(d)：

(3)

≥10 ℃活動(dòng)積溫(℃)：

(4)

年均溫(℃)：

(5)

最熱月平均氣溫(℃)：

(6)

7～9月平均氣溫和(℃)：

(7)

干燥度：

(8)

7～9月水熱系數(shù)：

(9)

7～9月降雨量(mm)：

(10)

1.2.4指標(biāo)權(quán)重的確定。借助層次分析法(AHP)，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重大小。首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型，然后在咨詢專家的基礎(chǔ)上構(gòu)造判斷矩陣，并且進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)。若符合一致性檢驗(yàn)，則進(jìn)行層次總排序及一致性檢驗(yàn)，由此得到各指標(biāo)的權(quán)重。

1.2.5綜合評(píng)價(jià)模型。釀酒葡萄生態(tài)適宜性是各生態(tài)屬性綜合作用的結(jié)果，因而在對(duì)生態(tài)單因素評(píng)價(jià)之后，需要將單因素評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)換為由各評(píng)價(jià)因子構(gòu)成的生態(tài)適宜性的綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)加乘法則，建立綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算不同流域下釀酒葡萄生態(tài)適宜性綜合指數(shù)(SQI)。

SQI=∑Wi×Ii

(11)

式中，SQI為綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Ii為第i個(gè)評(píng)價(jià)因素的隸屬度值；Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。

釀酒葡萄生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)模型的物理意義是：Ii為各評(píng)價(jià)因素的隸屬度，它的大小體現(xiàn)各評(píng)價(jià)因素的優(yōu)劣；Wi為各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，它的大小反映各評(píng)價(jià)因素的重要性質(zhì)；Wi×Ii體現(xiàn)各評(píng)價(jià)因素對(duì)生態(tài)適宜性的貢獻(xiàn)率；加和運(yùn)算體現(xiàn)各評(píng)價(jià)因素間平行作用。

1.3 數(shù)據(jù)來源與處理該研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系得榮、丹巴和茂縣共9個(gè)氣象觀測(cè)站連續(xù)20年(1992～2011)的氣象要素日值，包括各站點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔高度、日平均氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫、日平均降水量、平均風(fēng)速、日均蒸發(fā)量、相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理，剔除數(shù)據(jù)連續(xù)缺失大于10 d和月份序列缺失4～9月份任意一月的當(dāng)年氣象數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)缺失在10 d以內(nèi)的站點(diǎn)，缺失數(shù)據(jù)用前一日的日值替代。計(jì)算各站點(diǎn)20年的年均日照時(shí)數(shù)、日光能系數(shù)、無霜期、≥10 ℃活動(dòng)積溫、年均溫、最熱月平均氣溫、7～9月平均氣溫和、干燥度、7～9月水熱系數(shù)和7～9月降雨量。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度和權(quán)重值根據(jù)前文研究方法中隸屬度函數(shù)，確定各指標(biāo)的隸屬度值，其中指標(biāo)閾值的上限和下限根據(jù)前人研究結(jié)果以及該區(qū)域特點(diǎn)來確定。將栽培適宜性分為光、溫、水3個(gè)子系統(tǒng)，采用層次分析法對(duì)3個(gè)子系統(tǒng)中10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定出每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值(表1)。

表1 不同流域各因子隸屬度及權(quán)重

2.2 釀酒葡萄生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)是各指標(biāo)綜合作用的結(jié)果，因而在對(duì)單因素評(píng)價(jià)之后，需要將單因素區(qū)劃結(jié)果轉(zhuǎn)換為由各區(qū)劃因子構(gòu)成的生態(tài)綜合區(qū)劃。采用模糊數(shù)學(xué)中模糊集的加權(quán)綜合法，建立氣候綜合區(qū)劃模型，計(jì)算適宜性指數(shù)。

由表2可知，釀酒葡萄栽培的光、熱、水適宜性指數(shù)均是大渡河>金沙江>岷江，大渡河的丹巴縣光照資源最豐富；金沙江的得榮縣熱量資源最豐富，但是年均溫、夏季溫度過高，對(duì)釀酒葡萄的生長不利，造成植株萎蔫[9-10]；金沙江流域年降水量過少，影響葡萄生長發(fā)育，岷江流域降水量偏多，影響果實(shí)品質(zhì)。

表2 釀酒葡萄栽培適宜性指數(shù)

注：同列不同小寫字母表示差異在0.05水平顯著。

在對(duì)光、熱、水評(píng)價(jià)之后，還需對(duì)生態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?？茖W(xué)的生態(tài)評(píng)價(jià)應(yīng)能綜合反映栽培的適宜性，并且能充分考慮各影響因素的交互作用與因子權(quán)重對(duì)綜合區(qū)劃的影響，但目前還很難科學(xué)而全面地做到這一點(diǎn)。在前面評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，生態(tài)綜合評(píng)價(jià)同樣采用加乘法，光、熱、水的隸屬度根據(jù)這三者的適宜性指數(shù)取得。

綜合考慮光、熱、水三個(gè)子系統(tǒng)中10個(gè)指標(biāo)，大渡河流域的丹巴縣釀酒葡萄栽培適宜性綜合指數(shù)最高，達(dá)到0.901 4，岷江流域的茂縣最低，只有0.619 4。在氣候因子方面，大渡河流域更能種出高品質(zhì)的釀酒葡萄。

3 結(jié)論與討論

釀酒葡萄屬于喜光植物。光照強(qiáng)度、日照長度、光譜成分的不同均會(huì)影響葡萄的質(zhì)量，從而影響葡萄酒的質(zhì)量和風(fēng)格。光照的長短制約著植株的發(fā)育。日照時(shí)間長，有利于釀酒葡萄合成更多的光合產(chǎn)物。遮蔭則顯著降低漿果中酒石酸、蘋果酸、葡萄糖和果糖濃度[11]，并且影響果實(shí)中芳香物質(zhì)的合成，總萜烯醇含量降低[12]。另外，光照能有效促進(jìn)果皮中花色苷的合成，提高酚類物質(zhì)的含量[13]。在3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，金沙江流域和大渡河流域年日照時(shí)數(shù)均較高，在2 000 h以上；岷江流域日照相對(duì)較差，直接影響葡萄及葡萄酒的品質(zhì)。

溫度通過影響葡萄果實(shí)的成分及其組成，進(jìn)一步影響葡萄酒的品質(zhì)。適宜的白天溫度和較大的晝夜溫差有利于糖的積累和酸的降低，從而改善葡萄酒的平衡感。在葡萄成熟過程中，最佳的溫度應(yīng)該在20～25 ℃之間。在夏季炎熱的地區(qū)有效積溫高，有利于果實(shí)中糖分的增加，但酸含量一般較低，色澤和香氣較差，因此釀造的葡萄酒粗糙，不協(xié)調(diào)；相反，在夏季涼爽的地區(qū)，有效積溫適中，葡萄漿果的含糖量適中(還原糖，180～220 g/L)，含酸量稍高(以酒石酸計(jì)，7～10 g/L)，芳香物質(zhì)含量更高，這樣釀造出的葡萄酒具有清香、細(xì)膩、柔和的特點(diǎn)[3，14]。3個(gè)流域晝夜溫差均大，十分有利于果實(shí)糖分的積累；金沙江和大渡河流域有效積溫相對(duì)較高，在一定程度上影響色澤和香氣成分的積累，岷江流域夏季相對(duì)涼爽，芳香物質(zhì)含量更高，彌補(bǔ)有效積溫低的不足。

水分與光照、熱量同等重要，是葡萄生長過程中不可缺少的生存要素之一。釀酒葡萄較耐旱，根系可以深入土層吸收、利用土壤中的水分，但是長時(shí)間特別是轉(zhuǎn)色后干旱會(huì)引起漿果皺縮，影響葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。在有灌溉條件的地區(qū)，在常年降水量很少的地區(qū)也能栽培高品質(zhì)的葡萄。而在雨水多的年份，易造成日照不足、光合作用受到限制、果實(shí)糖含量低、酚類物質(zhì)積累過少等問題[15]。3個(gè)流域7～9月葡萄生長關(guān)鍵季節(jié)降雨量適中，特別是10月葡萄采收時(shí)降雨量驟降，對(duì)釀出好的葡萄酒十分有利。

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Study on Ecological Suitability of Wine-grape Growing in Different Valleys

LIU Wei1, ZHANG Hong2, LUO Lai-you3et al

(1. Horticulture Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu, Sichuan 610066; 2.Institute of Plant Protection, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu, Sichuan 610066; 3.Gan Zizhou Kangdinghong Wine Co.Ltd., Danba, Sichuan 626300)

[Objective] Wine industry start late, and lack of basic research on wine-grape in planting area of Sichuan Province, especially, no study on correlation between climate and quality of grape and wine. [Method] The basic data of research region was collected, the index system of grape suitability evaluation and evaluation model was established. Using fuzzy comprehensive evaluation, ecological suitability of wine-grape growing in Jinshajiang, Daduhe and Minjiang valley was evaluated. [Result] The results showed that viticulture suitable indices of sunshine, heat and rain from high to low were Daduhe, Jinshajiang and Minjiang. Considering ten indices of sunshine, heat and rain subsystem synthetically, the highest viticulture suitability composite index was 0.901 4 in Danba County of Daduhe valley. The lowest index was 0.619 4 in Mao County of Minjiang valley. [Conclusion] Therefore, wine-grape growing in Daduhe valley can achieve better quality.

Valley; Wine-grape; Ecological suitability; Evaluation

四川省科技支撐計(jì)劃：釀酒葡萄現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范(14ZC1725)；四川省財(cái)政創(chuàng)新能力提升工程：橫斷山區(qū)釀酒葡萄品質(zhì)對(duì)關(guān)鍵生態(tài)因子的響應(yīng)(2013QNJJ-011)。

劉偉(1982- )，男，四川平昌人，助理研究員，博士，從事釀酒葡萄生理生態(tài)方面的研究。

2015-02-12

S 663.1

A

0517-6611(2015)10-006-03