普洱市不同产地咖啡品质的气候背景分析

高 敏，张茂松，王莉娜，李学会

(普洱市气象局，云南 普洱665000）

“橘生淮南为橘，生于淮北为枳”，咖啡也同样如此，不同产区的咖啡具有不同的特点，如埃塞俄比亚咖啡有柑橘香，肯尼亚咖啡有强烈水果味，哥伦比亚咖啡有莓果香和丰富的甜感。为了提高云南咖啡品质和风味，有许多专家已做过相关研究，何红艳［2-3］等分析了云南咖啡品质的影响因素；黄家雄［6］等研究普洱、保山、德宏3 个地方咖啡豆的外观及化学指标，分析不同海拔高度对咖啡品质的影响；高敏［4］等研究了低温霜冻天气对咖啡杯品的影响；莫丽珍［5］等提出种植园选地和规划方法，但云南省不同产区的气候对咖啡品质影响的研究尚未见相关报道。

普洱作为中国咖啡之都，自1988 年开始商业化种植以来，种植面积逐年递增，截止到2018 年采季，全市咖啡种植面积达5.26 万hm2，产量5.76万t，面积与产量占云南省的一半左右，其中思茅、宁洱、墨江、孟连、澜沧的种植面积已超过或接近6 666.67 hm2。普洱境内群山起伏，沟壑纵横，山地面积占总面积的98.3%，因此有必要以普洱市为试点，探索研究造成咖啡品质差异的气候背景，为云南精品咖啡的种植和产业规划提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验设计

在普洱市的思茅区、宁洱县、澜沧县、孟连县等产区，按不同海拔、不同区域、不同初加工方式，从2018 年12 月至2019 年2 月采摘加工的一级豆中，随机抽样，共计17 个样品（表1），每个样品3 kg。在试验采集区内，大部分咖啡品种为卡蒂姆。各个采样点均具有咖啡种植10 年以上的历史，生产管理措施、鲜果采摘标准严格按照《普洱小粒咖啡综合标准》进行。

（1）内成分检测：委托普洱市质量技术监督综合检测中心，按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.139—2016、GB/T 5009.7—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016，对水分、灰分、咖啡因、总糖、蛋白质、脂肪共6 项指标进行检测。

（2）咖啡杯品检测：由3 名具有Q-Grader 资质证的专业人员，采用美国特种咖啡协会的评分标准及杯品记录表，评定干香、风味、后味、干净度、厚实度、甜味、酸味、一致性、平衡感、总评共10项指标，最后取3 人的平均值做为该样本的杯品得分。

1.2 采样点气象数据处理

（1）采样点周边30 km 内有气象站点的，选用该站点的气象观测数据，按照《地面气象观测规范》进行日、月、年统计；若两地海拔高差超过100 m，则将温度进行海拔订正，降水不做订正。

（2）采样点周边30 km 内无气象站点的，选取周边至少3 个相近的气象监测点，利用反距离插值法，得到采样点的温度与降水。

（3）采用气候资料订正延长常用的比值法，订正采样点的气候值。

2 普洱市不同咖啡产区的气候背景

普洱市位于世界咖啡种植的“金腰带”上，山地对光、温、水的再分配，形成了复杂多样的气候类型。按地理位置，全市咖啡种植区大体可分为三类：第一类，低海拔河谷种植区，主要分布在把边江、小黑江、曼老江、澜沧江、者干河、阿墨江等河流两岸海拔850～1 100 m 区域，如宁洱把边江西村、思茅区曼中田；第二类，中低海拔山地种植区，主要分布在全市海拔900～1 400 m 的中低山坡地，如南岛河、天生桥、帕当、宁洱镇、勐浪镇等区域；第三类，高海拔山地种植区，主要集中在孟连、澜沧、西盟、思茅等海拔1 400 m 以上中高山地，如富岩、芒弄和芒保等产区。

表1 样品信息

2.1 低海拔河谷种植区

普洱市低海拔河谷种植区的年均温20～24℃，最冷月均温在12℃以上，出现低温霜冻的概率极低。以澜沧江河谷的思茅区那澜站（海拔758 m）为例，2013-2018 年的月均温16.3～26.1℃（图1）；其中2-10 月白天气温超过30℃，极端最高气温38.2℃，气候炎热；11 月至次年1 月白天气温在25～30℃，气候温和，极端最低气温为4.5℃，没有监测到霜的出现。气温日变化剧烈，平均日温差9.1～18℃，其中11 月至次年5 月的日温差高达12～18℃，其他时段减小至9～11℃，远大于国内同纬度的东部沿海地区，也大于富岩和孟连、宁洱站（图2）。年降水量为1 135.3 mm，有明显的雨季与干季之分，其中7-9 月降水量最多，月降水量可达到150～270 mm，而1-6 月、11-12 月，一年之中共有8 个月的月降水量小于100 mm（图1），气象干旱的发生概率较高。

对于咖啡种植而言，该区域春季降水少，空气湿度低至60%以下，不利于咖啡开花座果；夏季气温高、降水量多，有利于果实的快速膨大，但高温高湿也容易造成病害的发生与蔓延；秋季≥20℃积温超过1 100℃·d，“高温催熟”导致果实成熟较早，多在11 月上旬即进入开采季；冬季气温在16℃以上，天牛、蝉等虫卵能安全越冬，次年春末夏初虫害极易爆发，危害咖啡树，影响咖啡产量和品质。

图1 那澜与富岩站2013-2018 年平均气温与降水量月际变化图

图2 那澜、富岩、孟连、宁洱站2013-2018 年平均温差变化图

2.2 中低海拔种植区

普洱市中低海拔种植区的年均温18～20℃，最冷 月 均 温 10～12℃，常年出现低温霜冻的概率低。全市大部分咖啡种植区均属此范围，以孟连县气 象 站（ 海 拔950 m）和宁洱县气 象 站（ 海 拔1 320 m）为 例。中海拔的宁洱县站 月 均 温 12～23℃（图3）、极端最高温33.9℃，比孟连站约低1.5℃；宁洱和孟连6-9 月气温日变化小，平均温差小于9℃，且宁洱与孟连的温差基本相同，其他时间日温差大于10℃。

图3 孟连与宁洱县站气温与降水量多年平均值

两地的年降水量为1 362.7～1 483.1 mm（图3），其中5-10 月降水多，月降水量在120～310 mm。年内大部分时段，宁洱站的降水量接近孟连站，两地年降水量仅相差约120 mm，每个月降水量的差距仅为5～25 mm。可见，普洱市中低海拔地区累积降水量随海拔高度变化小，而温度随海拔高度变化大。孟连站和宁洱站与低海拔河谷区的那澜站相比，气温略偏低、降水稍偏多。

以孟连、宁洱县站为代表的中低海拔山地种植区，春季气温适宜，降水比河谷地区偏多，空气湿度在65%～75%，小雨以上的降水就能增加空气湿度到80%，有利于咖啡开花座果；夏季降水量多，空气湿度在85%～90%，有利于果实的膨大，但白天气温在28～34℃，高温高湿也容易造成病害的发生与蔓延；秋季≥20℃积温在700～1 100℃·d，果实成熟期比低海拔河谷较晚10～15 d，多在11 月中下旬即进入开采季；日温差大、光照充足，有利于干物质成分的积累。

常年情况下，冬季孟连站有1～2 d 轻霜，宁洱站有1～5 d 轻霜，且持续时间1～2 h，出现霜冻的概率小，但在1999、2013 年2 次强冷空气入侵云南时，1999 年孟连站极端最低气温为-0.7℃、连续3 d 最低气温低于0℃，宁洱站最低气温降至-1.4℃，连续5 d 最低气温低于0℃，导致两地大部分咖啡植株树冠全枯，甚至地上部分全部枯死，需进行截干处理，两地咖啡均因霜或霜冻而受灾。

2.3 高海拔种植区

普洱市咖啡高海拔种植区的年均温17～19℃，最冷月均温10～12℃，常年出现低温霜冻的概率中。以孟连县富岩站（海拔1 502 m）为例，2013-2018 年的平均温13～21.3℃（图1），其中4-9 月平均温在20～21℃小幅波动，极端最高温31.4℃，气候温和。气温的日变化也较小，仅为4～14℃，比中低海拔山地与河谷地区小2～4℃。富岩年降水量为1 868.4 mm，其中6-9 月的降水量大于200 mm，7 月和8 月更是超过440 mm，无论是年降水量还是干季降水量，均大于中低海拔山地和河谷地区，冬春气象干旱的概率略偏低。

以富岩为代表的高海拔种植区，春季的4-5月气温稳定在15℃上，降水量适宜，有利于咖啡开花坐果；夏季降水量丰富，空气湿度可达到85%以上，但由于气温较低，不利于病菌的发生蔓延，但有利于咖啡树生长与果实膨大；秋季≥20℃积温为600～700℃，植株生长速度放缓，果实多在12 月上旬才进入开采季，比低海拔河谷区晚25～35 d，极有利于果实中干物质的积累；虽然日温差较小，但高海拔地区所接收的太阳光中的短波辐射更多，有利于芳香物质的形成。

虽然海拔较高，但因山地逆温效应，冬季常年平均温在10℃以上；1 月、2 月、3 月、12 月的最低气温反而比低海拔的孟连站高0.5～1.5℃，常年出现低温霜冻的概率中等偏低，但有强冷空气侵袭时，易受灾，低温灾害风险为中等偏高，2013 年12 月中下旬的低温霜冻天气过程中，富岩站极端最低温为0℃，连续2 d 气温低于1℃，连续10 d 气温低于5℃，啡植株树冠嫩叶受冻，部分鲜果冻伤，造成减产与品质降低。

3 不同产地咖啡的内成分及杯品结果

3.1 咖啡因

咖啡因是生豆中最主要的植物碱，咖啡豆中的咖啡因含量极大程度上依赖于其品种，一般来说，小粒种咖啡中的咖啡因含量占豆重的1.1%～1.4%，中粒种占2.4%以上。17 个样品中，咖啡因含量为0.81%～1.37%，平均1.01%（图4）。

年均温高的咖啡产区，咖啡因含量相对较高。如宁洱江西村年均温比宁洱县气象局咖啡地约高2℃，其水洗豆咖啡因含量也随之高0.1%；孟连帕当年均温为19.9℃，比芒掌产区高0.2℃、富岩产区高1.7℃，水洗豆中咖啡因含量也比两地高0.2%；不同产地的日晒豆，温度与其咖啡因含量之间也有相类似的关系。低海拔河谷区和低海拔山地种植区，咖啡因含量相对较高；高海拔产区，咖啡因含量相对较低。

3.2 总糖

咖啡豆中的总糖经烘焙后大部分会转化为焦糖，产生甜味。一般小粒种咖啡中总糖含量为6%～9%，是中粒种咖啡的2 倍左右。此次采集的17 个样品，总糖含量为6.3～8.5 g/100 g（图4），平均7.8 g/100 g。

一般认为，平均日温差对水果品质的形成有重要作用，特别是成熟前期温差越大，有利于含糖量增加，普洱市低海拔河谷区和中高海拔山地11 月至翌年1 月温差大于11℃，水洗豆中总糖含量相对较高，如孟连中低海拔的芒掌12 月和1 月平均温差分别比高海拔山地的富岩高2.8℃、4.7℃，水洗豆中的总糖含量相应多0.7 g/100 g，其他地方和日晒豆之间也有相似的结论。可见，高海拔山区总糖含量略偏少。

图4 17 个样品咖啡因、总糖、蛋白质、脂肪的离散图

3.3 蛋白质

本次采集的17 个样品蛋白质含量为11.7～14.6 g/100 g，平均为12.92 g/100 g（图4）。温度对蛋白质形成有影响，但不是温度越高、海拔越低，蛋白质含量就高。如中低海拔山地的帕当与高海拔山地的富岩点相比较，其年平均气温高约2℃，水洗豆中蛋白质含量也随之高2.2 g/100 g；低海拔河谷的宁洱江西村气温比中低海拔山地的宁洱县气象局试验地高约2℃，其水洗豆总糖含量却低0.7 g/100 g；日晒豆也有相似的特点。可见，河谷和高海拔产区生豆中蛋白质的含量略低于中低海拔区。

3.4 脂肪

咖啡内含的脂肪在风味上占了极为重要的角色。本次采集的17 个样品脂肪含量为5.8～9.0 g/100 g， 平 均7.37 g/100 g。一般认为，降水量、日照时数与咖啡豆脂肪的形成有关，那澜、帕当等秋季降水少、光照充足，其生豆中脂肪含量略偏高，如中低海拔山地的帕当点10-12 月的累积降水量比高海拔富岩点少50 mm，相应的日照时数更多，其水洗豆中脂肪含量也高1.8 g/100 g。可见，中低海拔山地和河谷地区所产的咖啡豆，脂肪含量略高于高海拔山地。

3.5 杯品

咖啡烘焙时发生复杂多变的物理与化学变化，产生了混合香、苦、甜、酸等各种味道，咖啡业界多引用美国咖啡协会的规定，从干香、风味、后味、干净度、厚实度、甜味、酸味、一致性、平衡感、总评等方面对咖啡豆进行评估。综合得分在60～70 分 的“good（好）”；70～79 分 的“very good（非常好）”；80～89 分的“excellent（优秀）”；90 分的“outstanding（杰出、突出）”；本次采集的样品综合得分为76.25～83.75，有3 个低于80 分、14 个在80～84 分（图5），可见，普洱咖啡的品质非常好。

17 个咖啡“甜味”项都获得了10 分，在“干香”、“风 味”、“后味”、“厚实 度”、“酸味”、“平衡感”、“总评”项的样本方差在0.02～0.06，表明样本之间的差异较小；而在“一致性”、“干净度”项上，样本方差为0.24，比其他项的稍偏大，但总体来讲，17 个咖啡最后得分相近，如高海拔的富岩水洗豆得82 分，比中低海拔的芒掌高1.3 分、帕当高2 分；低海拔河谷的宁洱江西村得79.1 分，比中低海拔的县气象局试验地也低1.7 分。可见，高海拔山地的咖啡风味更丰富，综合得分略高于中低海拔山地，稍高于河谷地区。

图5 17 个样品咖啡杯测得分图

4 结论

对普洱市不同气候背景条件下所产咖啡的咖啡因、脂肪、蛋白质、总糖含量和风味等进行检测比较，样品的咖啡因、脂肪、蛋白质含量均高于咖啡质量的最低标准，多数咖啡杯品能达至“优秀”等级，不同海拔、不同地形产区的含量指标和风味相异。

普洱市低海拔河谷区，冬季气温高，低温灾害风险极低；有效积温多，咖啡果实的生长周期较短，白天温度较高，有利于咖啡因、总糖、脂肪的形成。中低海拔山地种植区，常年冬季气温较高，低温灾害内险低；秋冬季日温差较大，有利于总糖、蛋白质的积累。高海拔山地种植区，夏季气温适宜，不利于病害的发生蔓延；白天气温较低不利于咖啡因的形成；秋冬季≥20℃·d 有效积温少，咖啡果实生长周期较长，多在12 月上旬才进入开采季，比中低海拔和河谷种植区晚20 d 以上，有利于干物质的积累，咖啡杯品优于低海拔河谷和中低海拔山地种植区。

由于本次试验仅采集17 个样品，而且每个样品均只有一年的资料，数据序列短，因此上述结论还有待进一步检验和完善。