山西夏縣釀酒葡萄種植氣候適宜性分析

張茜茹

（運城市氣象局，山西運城044000）

目前，隨著葡萄酒文化的滲透、消費者人均可支配收入逐漸增高，我國葡萄酒市場逐步擴(kuò)大，葡萄酒銷量逐漸增加，隨之而來的葡萄種植產(chǎn)業(yè)需求迅速增長。葡萄酒的品質(zhì)主要取決于釀造原料，即優(yōu)質(zhì)的釀酒葡萄（占70%），同時還受釀造工藝的影響（占30%）[1]。釀酒葡萄品質(zhì)受多種因素影響，包括種植地氣象條件、葡萄品種、栽培技術(shù)和種植園管理水平等，其中，氣象條件的影響占比最大。品種優(yōu)良的釀酒葡萄配合適宜的氣候條件和先進(jìn)、科學(xué)的栽種培育技術(shù)，能充分展示釀酒葡萄本身的優(yōu)良特性，生產(chǎn)出具有獨特風(fēng)格、口感極佳、受消費者喜愛的葡萄酒[2]。

近年來，針對區(qū)域乃至全國范圍的釀酒葡萄種植區(qū)劃已有大量研究。夏縣地區(qū)種植釀酒葡萄已有超過10 a的歷史，其中，種植面積、時間最長的品種為赤霞珠，其屬晚熟品種；此外還有一些其他的品種，如梅爾諾、蛇龍珠、霞多麗等。釀酒葡萄的區(qū)劃研究中，學(xué)者們使用了不同的指標(biāo)，所得結(jié)論存在差異?；鹋d三[3]將無霜期、生長季的干燥度作為指標(biāo)，從宏觀的角度分析認(rèn)為，夏縣適宜晚熟品種釀酒葡萄的栽培；張春同[4]通過建立指標(biāo)體系，研究中國釀酒葡萄氣候區(qū)劃認(rèn)為，夏縣地區(qū)屬于釀酒葡萄的次適宜區(qū)；張曉煜等[5]選擇7—8月水熱系數(shù)、7—9月≥10℃活動積溫、≥10℃年活動積溫、1月份平均氣溫作為適宜性氣候區(qū)劃指標(biāo)，把夏縣地區(qū)劃分為葡萄種植較適宜區(qū)；張磊等[6]選取≥10℃積溫、干燥度、無霜期3個指標(biāo)研究赤霞珠的氣候區(qū)劃，認(rèn)為夏縣區(qū)域?qū)儆谄咸逊N植次適宜區(qū)。由于釀酒葡萄的種植具有很強的地域性，大面積區(qū)劃研究在局部的小地域應(yīng)用上缺乏精細(xì)的指導(dǎo)性。

本研究通過分析山西省夏縣的熱量、水分、光照、水熱與光熱系數(shù)等因素，結(jié)合近年來的釀酒葡萄物候期觀測資料，進(jìn)行釀酒葡萄種植的氣候適宜性分析，旨在及時指導(dǎo)釀酒葡萄種植方案的調(diào)整，提高葡萄品質(zhì)，合理開發(fā)，降低大面積釀酒葡萄生產(chǎn)基地潛在風(fēng)險，為企業(yè)節(jié)能、農(nóng)民增收作出貢獻(xiàn)。

1 材料和方法

1.1 材料來源

資料來源于山西省夏縣氣象局，整理了近30 a（1990—2019年）的日值資料，直接或通過計算獲得所需的氣溫、降水、日照時數(shù)、活動積溫、無霜期、水熱系數(shù)、光熱系數(shù)等。

1.2 研究方法

1.2.1 可種植性分析 葡萄能否正常成熟，選取無霜期、活動積溫2個指標(biāo)；葡萄能否安全過冬，選擇最冷月平均溫度、冬季極端最低溫度2個指標(biāo)[7-9]。

1.2.2 氣候適宜性分析 從溫度、光照、水分等方面選取葡萄生長季不同階段水熱系數(shù)、光熱系數(shù)等指標(biāo)，分析葡萄生長氣候適宜性。水熱系數(shù)（K）[10]與光熱系數(shù)（I（Rt））[11]反映了生長期作物的2個因子的配合程度。

式中，∑Ta表示活動積溫，∑P表示同時期的降水量。

式中，X為日平均氣溫≥10℃期間的溫度總和；H為同時期逐日日照時數(shù)之和。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理；采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候可行性分析

對于釀酒葡萄在華北區(qū)域的種植需滿足的條件為：無霜期大于160 d，氣溫≥10℃的活動積溫在2 800（℃·d）以上，最冷月平均氣溫（1月）高于-15℃，極端最低氣溫高于-35℃（極端最低氣溫在低于-15℃，需埋土越冬）[3，12-13]。

2.1.1 無霜期 由圖1可知，近30 a來夏縣地區(qū)無霜期最長為254 d（2017年），最短為167 d（1991年），平均為203 d，且無霜期天數(shù)呈顯著遞增趨勢，增速為8.9 d/10 a（P＜0.05）；其中，無霜期為160～180 d的4 a，180～200 d的10 a，200～220 d的11 a，大于220 d的5 a。

夏縣地區(qū)的終霜日主要集中在3月下旬到4月中旬，最早出現(xiàn)在3月8日（2017年），最晚出現(xiàn)在5月2日（1991年）；初霜日主要集中在10月中旬到11月上旬，最早出現(xiàn)在10月2日（2004年），最晚出現(xiàn)在11月14日（2013年）（圖2）。

2.1.2積溫 從圖3可以看出，近30 a間，≥10℃積溫最多為4 805.4（℃·d）（2006年），最少為4 058.6（℃·d）（1992年），均值為4 459.8（℃·d）；4—9月的活動積溫在3 691.6～4 230.5（℃·d）。無論是實際生長期的活動積溫還是4—9月活動積溫，二者均遠(yuǎn)大于華北地區(qū)釀酒葡萄種植所需積溫2 800（℃·d）[3，12]的要求，可以滿足晚熟品種對熱量的需求，且都呈明顯增加趨勢，增速分別為123.9℃/10 a（P＜0.05）和68.3℃/10 a（P＜0.05）。從圖4可以看出，1990—2019年夏縣氣溫穩(wěn)定通過10℃初日主要集中在3月下旬至4月上旬，其中，最早出現(xiàn)在3月11日（2008年），最晚出現(xiàn)在4月21日（2013年）；終日主要集中在10月下旬，最早出現(xiàn)在10月14日（2003年），最晚出現(xiàn)在11月7日（2019年）。

2.1.3 最冷月平均氣溫（1月） 近30 a來，夏縣最冷月（1月）平均氣溫-2.1℃，最低-5.6℃（2011年），最高0.4℃（2002、2017年）（圖5）。

2.1.4 極端最低氣溫 從圖5可以看出，近30 a間，極端最低氣溫低于15℃的年份共有18 a，其中最低的年份為1990年（-19.8℃），遠(yuǎn)高于極端最低氣溫（-35℃）的限制，可以通過埋土使葡萄安全越冬。夏縣地區(qū)符合葡萄正常生長所需的溫度條件，可以栽種釀酒葡萄。

2.2 氣候適宜性分析

2.2.1 溫度條件 由表1可知，葡萄的全生育期內(nèi)的氣溫平均為21.7℃，且旬平均氣溫均高于10℃。當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃時，葡萄進(jìn)入萌芽階段；3月下旬、4月上旬的旬平均氣溫分別為10.9、13.5℃，其是葡萄萌芽的最適溫度，但此時夏縣冷暖空氣交替、天氣多變，應(yīng)密切關(guān)注寒潮天氣，防止春季晚霜凍帶來的影響；4月中旬、下旬，夏縣葡萄進(jìn)入新梢生長期，旬平均氣溫分別為15.3、17.5℃，該溫度條件有利于葡萄新梢生長[14-15]；夏縣葡萄在5月上旬進(jìn)入開花期，此時的平均氣溫為19.2℃，溫度條件有利于葡萄開花、授粉、坐果[16]；夏縣釀酒葡萄5月中旬到8月中旬處于漿果生長期，旬平均氣溫在20.3～27.7℃，此階段的氣溫、積溫均是最高的，對漿果的膨大較為有利；8月下旬到9月下旬是夏縣釀酒葡萄的漿果成熟期，旬平均氣溫為18.4～23.9℃，平均氣溫日較差＞10℃，極端最高溫度38.8℃，但近30 a來日最高氣溫超過38℃的天數(shù)僅有5 d，該階段夏縣地區(qū)的溫度條件有利于葡萄的著色、成熟和糖分的積累[17-18]。

表1 夏縣釀酒葡萄生育期歷年平均氣象資料要素

2.2.2 光照條件 從圖6可以看出，夏縣1990—2019年日照時數(shù)年均值為2 276 h，其中，日照時數(shù)最高值為2 717.3 h（1995年），最低值為1 763.1 h（2015年）；葡萄生長期（3月下旬至9月下旬）日照時數(shù)平均值為1 387.0 h，最多為1994年的1 617.8 h，最少為2013年1 124.8 h。溫帶大陸性氣候區(qū)的優(yōu)秀釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)中，法國阿爾薩斯的斯特拉斯堡、勃艮第的里昂、陜西西安、河北懷來4地，年日照時數(shù)多數(shù)在2 000 h以下[18]，夏縣地區(qū)的年日照時數(shù)高于這些產(chǎn)區(qū)，可以滿足葡萄正常生長光照需求，且在熱量充足的地區(qū)，日照時數(shù)通常不是限制葡萄發(fā)展的主要因素之一[19]。夏縣各旬平均日照時數(shù)為72.6 h，其中，7月下旬最多（87.7 h），9月中旬最少（52.7 h），除9月中下旬外旬日照時數(shù)均大于60 h（表1），整個生長期日照時數(shù)有一個增高再降低的過程，這種變化特征有利于葡萄光合物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而影響葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)。近年來，夏縣地區(qū)的日照時數(shù)呈現(xiàn)減少的趨勢，年日照時數(shù)減少速率為178.2 h/10 a（P＜0.05），未來光照時數(shù)的減少可能會對葡萄的種植產(chǎn)生一定的影響。

光熱系數(shù)I（Rt）又稱為日光能系數(shù)，對于不同成熟期的釀酒葡萄品種，正常成熟需要的光熱系數(shù)不盡相同，其中，早熟釀酒葡萄品種要求光熱系數(shù)在2.6～2.8，而晚熟品種正常成熟的光熱系數(shù)要求大于4.5。由圖7可知，夏縣地區(qū)1990—2019年葡萄生長季平均光熱系數(shù)為5.4，最低為3.7（2013年），最高為6.6（1997年），30 a中低于4.5的年份僅有2 a，可以滿足晚熟葡萄生長成熟所需的光熱條件。

2.2.3 水分條件 夏縣1990—2019年降水量年際變化較大，年均值為514.4 mm，其中，最高值為746.5 mm（2003年），最低值為304.7 mm（1997年），葡萄生育期3月下旬至9月下旬的降水量，占年降水量的56.7%～93.9%，平均80.1%，對葡萄的生長較為有利（圖8）。夏縣降水的季節(jié)性分布不均勻，夏、秋2季的降水量占全年降水量的76.4%，其中，夏季占46.1%，且主要集中在7—8月。葡萄萌芽期及新梢生長期對水分的需求較多，這2個階段夏縣的平均降水量分別為17.5、24.6 mm，降水適中，為保證水量的充足，滿足土壤含水量的需求，可以適當(dāng)灌溉；進(jìn)入開花期，葡萄對水分的需求降低，要求適當(dāng)干燥，若此時降水過多會影響受精授粉，導(dǎo)致落花落果，開花期夏縣的平均降水量為17.4 mm，利于葡萄的開花；漿果生長期對水分的要求較高，5月中旬至8月中旬的平均降雨量為23.8 mm，充足的水分條件可以促進(jìn)漿果顆粒的增長，其中7—8月降水較為集中，若水分過多會造成果實腐爛、葡萄品質(zhì)下降，易引發(fā)病害；成熟期要求相對干燥，世界上著名干紅酒葡萄基地的果實成熟期月降水量不超過100 mm或旬降水量不超過30 mm[20]，這個時期若降水量過多，會降低漿果含糖量和含酸量，影響果品品質(zhì)，易發(fā)病害，引起裂果、腐爛，此階段夏縣地區(qū)的月降水量不超過100 mm，總體利于釀酒葡萄優(yōu)質(zhì)品質(zhì)的形成。

有研究表明[11]，7—9月的水熱系數(shù)K值可以在一定程度上反映某地葡萄成熟期的水熱狀況。結(jié)合我國釀酒氣候條件及釀酒葡萄種植狀況，并參考達(dá)維塔雅的觀點，認(rèn)為可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)葡萄酒的釀酒葡萄采收前30～60 d的K值應(yīng)小于1.5[21]。從表2可以看出，夏縣地區(qū)近30 a來，7—9月間的水熱系數(shù)在1.1～1.4，均不超過1.5，表明該地區(qū)具有較好的水熱條件，利于葡萄糖分的積累與優(yōu)良品質(zhì)的形成。

表2 7—9月間水熱系數(shù)（K值）比較

3 結(jié)論與討論

本研究表明，基于釀酒葡萄的整個生長周期，當(dāng)葡萄處于萌芽或新梢生長期時，由于夏縣地區(qū)終霜日集中在3月下旬至4月中旬，晚霜凍頻發(fā)，需引起注意，且此階段對水分需求較高，適當(dāng)灌溉對葡萄的生長較為有利；5月上旬夏縣葡萄進(jìn)入開花期，極端最低氣溫較高，不易發(fā)生花期凍害，且平均氣溫與降水量有利于葡萄開花、授粉、坐果；當(dāng)葡萄處于漿果生長期時，夏縣的旬平均氣溫＞20℃、晝夜溫差大、降水充足，對葡萄的生長發(fā)育較為有利，但此階段容易出現(xiàn)氣溫超過38℃高溫天氣，且在漿果生長后期的7—8月降水較為集中，可能對漿果的發(fā)育、成熟產(chǎn)生不利影響；8月下旬至9月上旬夏縣釀酒葡萄處于成熟期，氣溫日較差＞10℃，超過38℃的高溫天氣較少，月降水量≤100 mm，溫度、水分條件較為有利，但是此階段要求相對干燥，如遇降水需及時疏通。夏縣地區(qū)年日照時數(shù)均值為2 276 h，呈逐年遞減的趨勢，但該地區(qū)熱量資源較為豐富，可以滿足葡萄正常生長所需。當(dāng)?shù)氐男夂驐l件，適宜種植晚熟品種的釀酒葡萄，研究結(jié)果與張磊等[22]研究認(rèn)為，山西夏縣較適宜種植晚熟品種的釀酒葡萄，董志剛等[23]研究認(rèn)為，夏縣適宜發(fā)展中晚熟品種釀酒葡萄的結(jié)論相吻合。

調(diào)查數(shù)據(jù)表明，夏縣地區(qū)無霜期長，冬季氣溫較高，熱量資源豐富且積溫呈逐年上升趨勢，滿足釀酒葡萄種植所需的條件；葡萄采收前30～60 d的水熱系數(shù)小于1.5，近30 a來光熱系數(shù)大于4.5的年份超過90%，具有較好的光熱、水熱條件，總體有利于晚熟品種的釀酒葡萄的生長發(fā)育及優(yōu)良品質(zhì)的形成，可以發(fā)展為晚熟釀酒葡萄的最佳產(chǎn)區(qū)之一。