酿酒葡萄气候区划指标研究方法及其应用现状

王珊，魏彦锋*，赵艳侠，胡文效

（山东省葡萄研究院/山东省葡萄栽培与精深加工工程技术研究中心，山东济南 250100）

气候条件是决定一个地区能否栽培葡萄的首要因素，同时也是影响葡萄酒风格的重要外界因素。不同地区的气候条件差异很大，即使同一个葡萄品种栽培在不同的气候条件下，酿造的葡萄酒也会有不同的风格，即具有该产地独一无二的风土特征，如霞多丽在冷凉地区栽培会形成清新的、花香表现突出的风格，而在炎热地区栽培会表现较为浓郁的果香和肥硕或油腻的风格。在相近的气候条件下栽培，即使在不同的地区，同一个葡萄品种，则会表现出相似的风格特点，因此，对酿酒葡萄的气候区划研究非常重要。

酿酒葡萄栽培面积发展迅速，国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）在2016年10月第39届世界葡萄与葡萄酒大会指出，2015年世界葡萄栽培面积达到750万 hm2，葡萄产量为7600万 t，葡萄酒消费量约为2400万千升；2016年世界葡萄酒产量预计为2590万千升[1]。但是相较于世界其他酿酒葡萄优良栽培地区，我国的气候正好相反，属于大陆性季风气候区。冬天寒冷干旱，北方很多地方需要埋土防寒，还常常出现冻害。春季干燥多风，枝条容易抽干。而夏秋高温多雨，连阴天光照不足，葡萄果实病害比较多，病虫害防治任务艰巨。风土条件对于葡萄酒的影响得到关注，气候区划可把相似气候特征的地区规划为一类，或者是可归纳某些地区的气候特征。既可以为酿酒葡萄栽培地区的选取提供依据，又可以为研究气候与葡萄酒风格特征的关系做参考。

近年来，气候变化明显，很多葡萄酒产区的气候区划研究已经不能满足当前的实际需求。且酿酒葡萄栽培面积的扩大，使得气候区划的范围、选取的指标及研究的技术方法在实践与应用中也有很大的发展和突破，也越来越接近实际情况。尤其是近些年，交叉学科的发展，如地理信息系统的发展，气候数值计算方法的进步，逐渐被很多学者引用到对酿酒葡萄的气候区划研究中[2-3]。酿酒葡萄可适性栽培地区的选取及品质有显著的影响，同时对于可栽培葡萄的地区的气候研究迫在眉睫，对于酿酒葡萄气候区划的研究。

1 我国葡萄气候区划的研究概况

我国葡萄气候区划的探索工作始于20世纪80年代，黄辉白[4]在1980年以生长季积温为主要指标将我国北方地区划分为五类，彭宜本等[5]在1994年根据热量指标，在新疆范围内划分出5个葡萄栽培气候区。1996年之后，国内各地主要酿酒葡萄产区相继开展产地适应性评价和区划工作。如山东、陕西、河西走廊、新疆等产区均有研究报道。赵新节等[6]依据地貌、土壤、水热系数等自然因素及不同地区试验观察点部分葡萄品种的初步表现将山东省大致分为4个区域。李记明等[7]在1999年将陕西92个县（市）按照气候条件分为5个区，每区又分为半干亚区、半湿亚区、湿润亚区。2006年，刘明春等[8]通过各种气候指标将河西走廊地区干红、干白葡萄气候区域化，将河西划分为5个气候区。张晓煜等[8]根据宁夏各气象站1960—2005年的气候资料和宁夏1∶25万地理信息数据，对各种资源空间数据进行多种处理，制作出250 m空间分辨率的宁夏酿酒葡萄气候区划图。火兴三[10]以中国气象局气象信息中心资料室提供的具有代表性的722个气象站点的气象资料为材料，按照我国的气候特点和酿酒葡萄的生长习性，对影响酿酒葡萄的气候因素作了分析，提出了我国酿酒葡萄气候区域化指标体系及方案。汪慧[11]根据新疆102个气象站点连续30年（1979—2008）的各气象因素的数值，以热量指标中的无霜期和水分指标中的生长季的干燥度作为区划指标对新疆产区进行了酿酒葡萄气候区划。

除此之外，不同的区域范围如华北、京津唐、乃至全国范围的气候区划，都有学者利用不同的气候区划指标在研究。罗国光等[12]根据对96个华北地区气象站连续30年气候资料的分析，对华北的气候特点和葡萄适栽气候范围进行了评估。李华等[13]利用1979—2008年50个京津唐地区气象站点的气象资料，建立该地区酿酒葡萄气候区划的指标体系。张春同[14]基于全国604个气象站观测数据，对比分析各种气候指标的适用性，对我国栽培区进行酿酒葡萄品种区划。王蕾等[15]以1982—2011年全国2294个气象站点平均气象数据，绘制了中国酿酒葡萄的气候区划图。

2 我国酿酒葡萄气候区划指标的研究

气候区划研究，首先需明确酿酒葡萄与气候条件之间的关系，并以此指标为特定区域的气候条件进行酿酒葡萄适应性的区划，气候区划为栽培地点的选取提供实际的指导意义，因此需要更贴合实际情况，需要选取与酿酒葡萄关系最密切的气象要素作为区划指标，所选取的指标体系决定了区划的实用性。

1937年前苏联气象学家谢良尼诺夫提出水热系数并由达维塔雅应用于葡萄品种和葡萄酒种的区域化，取得了比较好的效果[16]。目前不同国家的学者利用各种气候指标对酿酒葡萄的栽培气候区划做了大量研究[17-19]。

目前，中国主要应用的葡萄栽培气候区划指标，有热量指标：活动积温、有效积温[20-22]、光热系数、光热指数[23]、无霜期[24]、年均温、最低气温[25]等；水分指标：降水量、干燥度[26]；其他埋土防寒线[27]、水热系数[28]等。

2.1 活动积温、有效积温

活动积温即作物某时段或某生长季节内逐日活动温度的总和，是表征某个地区的热量资源，作物生长发育对热量要求的主要指标。通常把≥10 ℃持续期内的日平均气温累加起来，得到的气温总和，叫做活动积温。有效积温为生长期＞10 ℃的日平均气温减去10 ℃差值之和。李世泰等[29]以1971—2000年气象因素平均值为基础，根据原苏联达维塔雅的研究，以≥10 ℃的活动积温为指标，按照极早熟品种要求2100～2500 ℃；早熟品种2500～2900 ℃；中熟品种2900～3300 ℃；晚熟品种3300～3700 ℃；极晚熟品种需要3700 ℃以上的活动积温，将烟台市10个市（县）地区进行了酿酒葡萄栽培品种划分。

2.2 光热系数、光热指数

综合温度和光照对于葡萄的影响一般用光热系数I(Rt)和光热指数IH表示。日光能系数I(Rt)＝X·H×10-6，其中X为葡萄生长周期的活动积温，H为同期的日照时数。IH＞4.5时，能满足早、中、晚各成熟期葡萄品种的光能条件，赵新节等[30]以山东各区域不同观测点1981—1990年10年平均气候资料计算得出，山东各地的日光能系数均大于4.5。

光热指数IH＝∑｛［(Tmj-10)+(Txj-10)］÷2｝×K，其中Tmj为大于10 ℃的日均温，Txj为同时期的日最高温，K为日长系数（纬度在40～50°，则K值为 1.02～1.06）。王艳君[31]以1951—2000年全国722个基本和基准气象站点的气象资料以及1982—2001年甘肃一般气象站点的月平均地面气象数据为基础，按照甘肃的气候特点和酿酒葡萄的生长习性，以光热指数作为甘肃酿酒葡萄品种区域化的主要指标之一，按照IH值的划分范围为1500～1900及1900以上将甘肃酿酒葡萄品种进行了区域化。

2.3 无霜期

无霜期（F）指春天的最后一次0 ℃出现到秋天第一次0 ℃出现的间隔时间。其决定了葡萄能否种植和成熟。葡萄的正常生长期至少需150 d左右，晚熟品种所需生长天数更长。宋华红[32]在对山东酿酒葡萄进行区划时用到无霜期指标的划分范围：F＜160 d的地区，热量条件不能满足经济栽培酿酒葡萄；160 d＜F＜180 d的地区，基本满足栽培酿酒葡萄的生长热量条件，但某些地区伴有霜冻；180 d＜F＜200 d的地区，具有非常适宜酿酒葡萄生长的热量条件；F＞220 d的地区，虽然其完全符合酿酒葡萄生长所需的热量条件，但由于夏季过于炎热致使酿酒葡萄品质受到影响。

2.4 水热系数

在酿酒葡萄的气候区划中，一般选用水热系数K来确定某一区域的水分条件对葡萄栽培适宜度的影响。水热系数K＝(P×10)／(∑t)，其中，P为给定时间的降水量，∑t为给定时间≥10 ℃积温总和。根据水热系数理论，在葡萄成熟期，即采收前一个月内降水量不大于100 mm，成熟前两个月内的K＜1.5时，可酿制品质极好的葡萄酒；K值在1.5～2.0之间时，可酿制优良的葡萄酒；K值在2.1～2.5时，可进行一般葡萄酒的酿制；K＞2.5时，不宜种植酿酒葡萄。张晓煜等[33]以7～8月水热系数为一级指标，按照0.1≤K7-8≤0.8、0.8≤K7-8≤1.6、K7-8＜0.1或1.6≤K7-8≤2.5、K7-8＞2.5的划分范围，结合活动积温等指标将我们北方酿酒葡萄进行了划分。

2.5 生长季干燥度

水分对于葡萄的生长发育至关重要，尤其是在果实膨大期，水分缺少会严重影响葡萄的产量，而在葡萄成熟期，过度的水分会使葡萄病害严重。作为气候区划的水分指标，按葡萄正常生长发育所需水分进行确定，需考虑葡萄实际所能利用的水分与该地区的实际降水量的关系。

生长季干燥度为葡萄在生长季的蒸发蒸腾量（实际需水量）与降水量的比值。干燥度的表达式为：DI＝ETC／P，ETC＝KC×ET0，其中，DI为生长季干燥度，ETC为葡萄生长季节的蒸散量，P为同时期的降水量，KC为作物系数，ET0为参考作物蒸散量，按Penman-Monteith方法计算[34]。干燥度表示了一个地区的降水量是否满足葡萄的生长需要，DI＝1表示降水量与葡萄生长需水量恰好相等。王华等[35]在为山东酿酒葡萄做气候区划时，利用到生长季干燥度为水分指标时的划分范围是，DI＜1.0的地区，由于降水量太多为不适宜种植区；1≤DI≤1.6的地区为一般种植区；1.6＜DI≤3.5的地区为适宜栽培区；DI＞3.5的地区若有灌溉条件，可以获得较好的葡萄品质。

3 指标的研究方法发展现状

从上世纪80年代开始，酿酒葡萄气候区划的研究方法在不断的发生变化。最初只是对气象数据利用Excel进行简单的单一处理，如ET0的算法，得出评价的指标。近年来，不同学者运用各种计算公式，还有各种方法如多因素模糊评价法、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、高程数字模型等等。王蕾等[36]以中国全境90 m分辨率数字高程模型数据为基础，在ArcGIS平台支持下，利用多元逐步回归法、普通克里金法、反距离权重法等绘制高精度的中国酿酒葡萄气候区划图。从仅是某一项指标或几项指标结合进行人为评价，到近年来，很多学者从不同程度进行评价，如多因素共同作用得出评判系数，按照指标的重要程度按级进行气候划分的研究等，酿酒葡萄的气候区划研究一直在不断的科学化。

3.1 数学统计方法

近年来，应用到酿酒葡萄气候区划领域的数学分析评价方法主要有主成分分析法、模糊综合评价法等[37-38]。主成分分析是多元统计分析的一个分支。模糊综合评价法以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。其基本思想是将多个指标转化为一个能够反映综合情况的指标来进行评价。

葡萄栽培受多种因素的影响。各种气候要素都在不同程度的影响着葡萄的生长发育，因此利用多种数学统计方法来评价、划分酿酒葡萄栽培地区的适宜性是非常有必要的。张晓煜等[33]以中国北方地区183个气象台站逐旬气象数据，采用主导因子法，以水热系数、活动积温、平均气温等将中国北方酿酒葡萄适宜区划分为4级。

另外，还有很多处理数据时用到的数学模型，如多元逐步回归法、普通克里金法、反距离权重法等等也逐渐被很多学者应用到酿酒葡萄气候区划方面。

3.2 GIS

GIS是能提供存储、显示、分析地理数据功能的软件。主要包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作以及数据显示和输出等。常用的GIS软件有ArcGIS、MapInfo、SuperMap、Geoconcept，等等。GIS是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、空间科学及相关学科等为一体的学科，其作为分析、预测、模拟工具，为农业气候资源开发与区划提供了更科学的手段与方法。在气候资源分析领域的应用主要是可以通过GIS将不同的气候要素值内插或推算到某个空间分辨率的细网格点上，可清晰的表现出气候要素的空间分布特征[39]。GIS的应用可以很好的解决观测站点稀疏的地区，靠气象站不能全面完整的反映整个地区的气候状况问题，尤其是对于酿酒葡萄气候区划方面，因为近年来酿酒葡萄栽培面积的扩大，且栽培区域地处偏僻，气象站不能很好的满足人民对于气候资料的掌控，而利用GIS则尽可能的多了解及掌握葡萄栽培区域的气候特征。

目前，GIS在酿酒葡萄气候区划方面也有很多学者在使用。李红英等[40]以在葡萄酒中占主导地位的干红酒用葡萄品种为研究对象，综合运用模糊数学、集优法和逐步分区法，借助GIS小网格推算技术、空间分析和图层运算等功能，完成中国北方干红酒用葡萄品种生态区划。王艳君[31]、王蕾等[41]分别利用ArcGIS软件对甘肃省和黄河故道的酿酒葡萄栽培区域作了区划图，可以直观的、清晰的表明这些地区酿酒葡萄栽培的适宜性。

4 问题与展望

虽然很多学者从区划范围、区划手段以及区划结果等方面，对酿酒葡萄气候区划做了大量的研究工作。但是关于酿酒葡萄栽培的气候区划仍存在很多的问题。大多没有考虑地理因素对各气候因子时空变化的影响，区划的精细化程度较低；很多的研究使用的区划因子在部分地区与生产实际不符，如葡萄生长季的大量降水、大风天气等都是影响部分地区葡萄生产的主要气象灾害，还有酿酒葡萄的区划一直在理论到理论的圈中转，没能全面深入到实际对其实用性进行验证[42]。

近年来，酿酒葡萄栽培地区多为山地丘陵地区。地形、地貌复杂多样，尤其是丘陵北坡，形成局部的小气候较多，可能会找到很多适合葡萄栽培的小地形，但是这些地区因为气象观测条件的限制和站点分布的限制，多年气象数据不易得到，在气候因素上只会体现大气候的特点，小气候的因素没有体现，因此导致气候区划的不精细，在一定范围内致使气候区划不准确。如鲁中南山区在很多气候区划研究结果中划为不适宜酿酒葡萄栽培区[32,35]，但近几年陆续建立几家酒庄，如济南平阴的卓雅轩葡萄酒庄园、日照五莲的太阳城葡萄酒庄园和济南历城的山东凤凰谷瑞邦葡萄酒庄园等，因为地形地貌的原因形成的微环境比较适宜酿酒葡萄栽培，虽然这些酒庄出产的酒比较年轻，需要经过时间的检验，但从葡萄的长势和果实理化指标来看是有发展潜力的[43-44]。

我国大多数酿酒葡萄栽培气候区划应该考虑自身的自然气候地理特点结合气候条件进行区划研究。同时除运用Excel等基本的软件计算外，还根据实际地形条件获得实地小环境气象条件，或者利用多种数学统计分析方法、GIS等先进的手段或技术进行精细的气候区域划分。

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