沙漠邊緣小氣候?qū)ι称骂^區(qū)釀酒葡萄品質(zhì)的影響

張澤瑾，楊 豫，李芳紅，馮 蕊

（1.中國氣象局 旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.中衛(wèi)市氣象局，寧夏 中衛(wèi) 755000；3.寧夏大學(xué)，寧夏 銀川 750021）

葡萄的品質(zhì)易受品種特性、地理條件、氣象條件等因素影響，優(yōu)良的葡萄品種只有在與之完全適應(yīng)的生態(tài)條件和栽培技術(shù)條件下才能充分體現(xiàn)其優(yōu)良特性[1]。氣象條件對釀酒葡萄的生長發(fā)育起著重要作用，是決定釀造原料品質(zhì)的關(guān)鍵[2]，其中溫度、降水、光照和濕度等對釀酒葡萄的產(chǎn)量、品質(zhì)起著決定性作用。

釀酒葡萄品質(zhì)與氣象條件關(guān)系方面，國內(nèi)的研究大多集中在寧夏、河西走廊、新疆，而寧夏以往的研究多針對蘆花臺、玉泉營、青銅峽等地區(qū)的釀酒葡萄，沙漠邊緣小氣候?qū)︶劸破咸哑焚|(zhì)影響研究還比較薄弱。

沙坡頭區(qū)地處寧夏中西部，西北部緊貼騰格里沙漠，屬于具有沙漠性特征的溫帶大陸性氣候。其氣候干燥、日照充足、晝夜溫差大、土壤礦物質(zhì)豐富、引黃灌溉條件得天獨厚，是寧夏釀酒葡萄種植的優(yōu)質(zhì)地區(qū)之一。因此，對沙坡頭區(qū)主栽葡萄品質(zhì)的評價就顯得很重要。而對于同一葡萄品種，在不同的地理條件和氣候條件下其生長發(fā)育特點及品質(zhì)表現(xiàn)也不同。為此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對沙坡頭區(qū)釀酒葡萄園葡萄采樣化驗資料，結(jié)合兩地小氣候觀測資料，運用主成分分析法、因子分析法對釀酒葡萄的綜合品質(zhì)進(jìn)行評價，在綜合評價的基礎(chǔ)上，探討沙漠邊緣小氣候?qū)ι称骂^區(qū)釀酒葡萄綜合品質(zhì)因子的影響，旨在為沙地和沙漠邊緣釀酒葡萄引種栽培、田間管理、產(chǎn)量及品質(zhì)的提高提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

試驗選取中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)沙漠邊緣堿堿湖開發(fā)區(qū)固定田塊釀酒葡萄與正常背景下常樂基地固定田塊釀酒葡萄為研究對象，采樣品種為赤霞珠和美樂，架型為單臂架整形，常規(guī)管理。取樣地點為堿堿湖開發(fā)區(qū)和常樂基地，取樣時間赤霞珠為2019年10月2日，美樂為2019年9月28日。

氣象資料取自田間設(shè)備和附近自動站，以2019年兩地生長發(fā)育期（4月上旬至9月下旬）的氣象觀測資料為依據(jù)，通過對氣溫、積溫、濕度等主要氣象要素的數(shù)據(jù)整理分析，闡述其對葡萄品質(zhì)的影響；同時對比分析兩地赤霞珠與美樂總糖、糖酸比、pH值等品質(zhì)要素的變化，定量評價其品質(zhì)。研究方法主要是主成分分析法和因子分析法[3]。

樣品由國家認(rèn)證的專業(yè)機構(gòu)寧夏物理研究所化驗?？偺牵ㄒ云咸烟怯嫞┎捎渺沉衷噭岬味ǚǎ℅B/T1 5038—2006）測定，可滴定酸（以酒石酸計）采用酸堿滴定法（GB/T 15038—2006）測定，果單寧（以單寧酸計）采用Folin-Denis（福林丹尼斯）試劑顯色法[4]測定，pH值用筆式電子pH 計（KedidGT-6023）測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育時期氣象要素分析

溫度、降水和空氣濕度等氣象要素對釀酒葡萄的生長、發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成起著決定性的作用。

2.1.1 氣溫 葡萄屬于喜溫植物，氣溫是影響釀酒葡萄生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的重要因子，在氣象要素中起主導(dǎo)作用。由圖1a、圖1b可以看出，葡萄展葉期堿堿湖開發(fā)區(qū)平均氣溫為15.8℃，日最高氣溫平均為22.0℃，日最低氣溫平均為9.3℃；常樂基地平均氣溫為15.6℃，日最高氣溫平均為22.3℃，日最低氣溫平均為9.1℃，兩地均符合高品質(zhì)葡萄對該時段的溫度要求[3，5]。開花期堿堿湖開發(fā)區(qū)最高氣溫27.3℃，最低氣溫14.7℃；常樂基地日最高氣溫28.0℃，最低氣溫12.6℃。結(jié)果期堿堿湖開發(fā)區(qū)最高氣溫27.2℃，最低氣溫16.4℃，常樂基地日最高氣溫29.3℃，最低氣溫15.4℃，符合該時期葡萄生長的氣候條件，兩地葡萄均能正常開花和授粉受精。轉(zhuǎn)色期堿堿湖開發(fā)區(qū)平均氣溫為23.5℃，常樂基地平均氣溫為25.1℃，可使葡萄著色良好。成熟期堿堿湖開發(fā)區(qū)日平均氣溫為19.0℃，常樂基地日平均氣溫為20.1℃，可以滿足果實成熟的需要[6]，且成熟期堿堿湖開發(fā)區(qū)日最高氣溫為26.5℃，日最低氣溫為11.9℃，常樂基地日最高氣溫為28.0℃，日最低氣溫為12.8℃，兩地白天溫度較高而夜間溫度較低，可提高葡萄含糖量和品質(zhì)。

圖1 堿堿湖開發(fā)區(qū)和常樂基地葡萄生長季節(jié)氣象要素變化對比

由圖1a、圖1b可以看出，兩地氣溫變化相差不大，兩地溫度從展葉期到轉(zhuǎn)色期呈上升趨勢，成熟期氣溫略有下降。最高氣溫轉(zhuǎn)色期達(dá)到極值，轉(zhuǎn)色期至成熟期最高氣溫堿堿湖開發(fā)區(qū)在26.5～31.2℃，常樂基地在23.0～33.7℃，平均氣溫堿堿湖開發(fā)區(qū)在19.0～23.5℃，常樂基地在20.1～25.1℃。溫度條件非常適合葡萄糖分積累[5]，且轉(zhuǎn)色后氣溫越低，日照越少，單寧含量越高[7]。

由圖2可以看出，兩地晴天日變化趨勢一致，且溫度相差不大，6：00 溫度最低，為12.0℃，15：00 溫度最高，在28.0～29.0℃，日較差堿堿湖開發(fā)區(qū)為15.3℃，常樂基地為16.8℃。兩地高低溫滿足葡萄生長發(fā)育的氣候條件，且晝夜溫差大，干物質(zhì)積累多，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄。

圖2 堿堿湖開發(fā)區(qū)和常樂基地葡萄生長季節(jié)氣象要素晴天日變化

2.1.2 地溫 釀造葡萄枝條和果實生長期間，地溫是主要影響因素之一[8]。葡萄根系發(fā)達(dá)，是深根系樹種，多集中于20～40 cm。當(dāng)?shù)販兀?0～30 cm土層）在7℃以上時，根系開始活動；地溫（20～40 cm土層）達(dá)到12～14℃時，根系開始吸收水肥，進(jìn)入生長階段；地溫（20～40 cm土層）達(dá)到20～24℃時，根系進(jìn)入旺盛生長期。由圖1c、圖1d可以看出，生育期內(nèi)兩地20～40 cm 地溫在20～25℃，主要呈上升趨勢，轉(zhuǎn)色期達(dá)到極值。

由圖2可以看出，兩地晴天日變化趨勢一致，夜間地溫高于白天，為19～24℃。兩地地溫相差不大，熱量條件適合葡萄生長。

2.1.3 積溫 葡萄生長的有效積溫與漿果的含糖量及成熟期密切相關(guān)。有效積溫不足，漿果含糖量減少，酸多、皮厚、品質(zhì)低。釀酒葡萄需求適宜≥10℃的積溫為2 800～3800℃，生育期為120～180 d[9]。兩地葡萄生育期為177 d，且整個生育期堿堿湖開發(fā)區(qū)活動積溫為3 462.5℃，有效積溫為1 762.5℃，常樂基地活動積溫為3 585.3℃，有效積溫為1 835.3℃，皆符合高品質(zhì)葡萄對積溫的要求。

2.1.4 濕度 在葡萄生長過程中，適宜的空氣濕度有利于糖分的積累和漿果的成熟，對其品質(zhì)也能產(chǎn)生較大的影響。由圖1e可以看出，兩地的空氣濕度適宜，展葉開花期空氣濕度偏小，結(jié)果至成熟期空氣濕度增加。由圖2可以看出，兩地晴天日變化趨勢一致，中午到下午時間段內(nèi)濕度減小，但無論是生長季節(jié)變化還是晴天日變化，堿堿湖開發(fā)區(qū)空氣濕度均低于常樂基地，整個生育期堿堿湖開發(fā)區(qū)空氣濕度為44.4%，常樂基地為53.9%，沙漠邊緣空氣濕度更小。

2.1.5 降水量 葡萄是耐旱植物，喜干燥氣候，生長期降水量過多會降低其產(chǎn)量和品質(zhì)。由圖1f可以看出，開花期降水量少，后又逐漸增多，在結(jié)果期降水量達(dá)到高峰，而后降低，且堿堿湖開發(fā)區(qū)降水量遠(yuǎn)小于常樂基地，生育期內(nèi)降水量堿堿湖開發(fā)區(qū)為26.3 mm，常樂基地為202.8 mm，其中，7—8月降水量堿堿湖開發(fā)區(qū)為6.4 mm、常樂基地為70.1 mm，均在適宜的范圍內(nèi)，對糖分累積影響不大[6]，沙漠邊緣降水量更少。

2.1.6 光照 葡萄是喜光植物，對光照有著較高的需求，其生長相對光的反應(yīng)也很敏感，光照充足時，果實產(chǎn)量和品質(zhì)提高，色香味增進(jìn)。光照不足時，果實著色差或不著色，品質(zhì)變劣。光照直接影響糖分積累和單寧合成。整個生育期堿堿湖開發(fā)區(qū)日照時數(shù)為1 495.8 h，常樂基地日照時數(shù)為1 485.3 h，兩地光照條件良好，滿足優(yōu)質(zhì)葡萄的需求，因均在沙坡頭區(qū)，故日照時數(shù)差異不大。

通過對兩地生育期內(nèi)氣象要素分析可以看出，兩地氣象條件均適宜釀酒葡萄的栽培，除空氣濕度和降水量相差較大，其他氣象要素相差不大，沙漠邊緣小氣候具有降水量少、濕度小、晝夜溫差大等特點，適合優(yōu)質(zhì)葡萄的種植。

2.2 成熟果實品質(zhì)分析評價

釀酒葡萄品質(zhì)的主要評價指標(biāo)包括總糖、糖酸比、pH值和單寧含量。總糖是釀酒葡萄最重要的品質(zhì)因子，含糖量與葡萄酒質(zhì)量成正比[10]，含糖量達(dá)到170g/L以上才能釀造出高品質(zhì)的葡萄酒[11]。糖酸比（S/A）反映釀酒葡萄糖和酸的平衡，得分高的葡萄酒與適宜的糖酸比相對應(yīng)[10]。S/A 太高或太低均不易釀造出好的葡萄酒，合適的糖酸比應(yīng)為32 左右，最好在35～45[11]。單寧是酚類物質(zhì)之一，是葡萄果實的重要品質(zhì)成分之一，單寧與葡萄的澀味、抗氧化性能有關(guān)[12]，在葡萄酒中有沉淀蛋白質(zhì)、提高結(jié)構(gòu)感、穩(wěn)定色素、抗氧化、抗自由基、抗菌，防止還原味和光味等作用[13]。pH值是與含酸量密切相關(guān)的一個指標(biāo)，決定于釀酒葡萄汁液中酒石酸、酒石酸氫鉀、酒石酸鉀的含量和比例及蘋果酸的含量，適宜的pH值應(yīng)在3.00～3.60[12]。

筆者主要對上述4個因子進(jìn)行綜合評價，因量綱不盡相同，需進(jìn)行歸一化處理，其結(jié)果見表1。為消除大于適宜值范圍評價因子的負(fù)面影響，對S/A＞45，pH值＞3.5的歸一化值乘以一個系數(shù)[3]。

由表1可知，沙坡頭區(qū)的氣象條件適宜優(yōu)質(zhì)葡萄的種植，兩地釀酒葡萄品質(zhì)優(yōu)良。其中，不同產(chǎn)區(qū)，相同葡萄品種之間品質(zhì)存在差異，從含糖量上看，常樂基地的葡萄含糖量更高；從酚類物質(zhì)上看，堿堿湖開發(fā)區(qū)的葡萄酚類物質(zhì)更豐富。此外，赤霞珠得分堿堿湖開發(fā)區(qū)高于常樂基地，品質(zhì)更好，而美樂在常樂基地得分較高，品質(zhì)更好；其次，同一葡萄產(chǎn)區(qū)，不同品種之間也存在差異，兩地赤霞珠和美樂之間糖酸比及單寧含量差異較大，堿堿湖開發(fā)區(qū)赤霞珠得分高于美樂，而常樂基地美樂得分則高于赤霞珠?？梢?，堿堿湖開發(fā)區(qū)更適合種植赤霞珠，常樂基地更適合種植美樂。

表1 樣點釀酒葡萄品質(zhì)因子量值及評價結(jié)果

2.3 差異的成因分析

釀酒葡萄的生態(tài)適應(yīng)性與溫度、光照、夏季降雨量等氣象要素密不可分，但2019年沙坡頭區(qū)夏季涼爽、高溫日數(shù)少、降雨偏多、日照時數(shù)偏少，且汛期先后出現(xiàn)了大風(fēng)、冰雹、暴雨洪澇等災(zāi)害性天氣，故不能很好地體現(xiàn)出沙漠邊緣小氣候?qū)︶劸破咸哑焚|(zhì)的優(yōu)勢。其次，土壤類型不同，葡萄最適宜的土壤類型為砂礫土和沙壤土，并且在礫質(zhì)土上生產(chǎn)的葡萄釀造的酒質(zhì)量最好[14-15]。堿堿湖開發(fā)區(qū)是沙壤土，常樂基地是砂礫土，兩地土壤微生物及有機質(zhì)含量不同，且常樂基地土壤質(zhì)地近似于賀蘭山東麓地區(qū)土壤。此外，滴灌水源不同，堿堿湖開發(fā)區(qū)用地下水，常樂基地用黃河水；種植面積也不同，堿堿湖開發(fā)區(qū)種植面積更大，枝葉密度更大；樹齡不同，不是同一年生，堿堿湖開發(fā)區(qū)的樹為老樹，酚類物質(zhì)更豐富；地理位置不同，堿堿湖開發(fā)區(qū)靠近沙漠，常樂基地依山傍水。

3 結(jié)論與討論

釀酒葡萄展葉期到成熟期間，堿堿湖開發(fā)區(qū)最高氣溫22.0～31.2℃，最低氣溫9.3～16.4℃，有效積溫1 762.5℃，20～40 cm 地溫在20.0～25.0℃，日照時數(shù)1 495.8 h，降水量26.3 mm，空氣濕度44.4%，且該產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄含糖量高，單寧含量豐富，綜合得分高?？梢姡称骂^區(qū)沙漠邊緣小氣候具有晝夜溫差大、熱量充足、降水量少、濕度小等特點，利于葡萄糖分積累及酚類物質(zhì)含量的提升，適合優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄的種植。

釀酒葡萄品質(zhì)是品種、氣候、土壤、栽培管理等多種因素相互作用的體現(xiàn)，同一品種在不同生態(tài)條件下品質(zhì)存在差異，不同品種在相同生態(tài)條件下品質(zhì)也存在差異。因此，應(yīng)因地制宜，結(jié)合沙坡頭區(qū)沙漠邊緣小氣候特點，種植適宜的優(yōu)質(zhì)品種，以提高生產(chǎn)效益。

因為條件限制，本試驗只進(jìn)行了一年，觀測時間短且資料不全；兩地土壤類型不同且釀酒葡萄不是同一年生，堿堿湖開發(fā)區(qū)不同品種葡萄混種在一起，加之2019年沙坡頭區(qū)氣候的影響，故所得到的結(jié)論是初步的。摸清沙坡頭區(qū)沙漠邊緣小氣候及對葡萄品質(zhì)的影響，揭示其影響機制尚有大量的工作需要補充。