气候变化对中国酿酒葡萄生产的影响

张沁之，唐艳鸿

（北京大学 城市与环境学院，北京 100871）

中国葡萄种植面积、产量和葡萄酒产量都居世界前列：葡萄产量多年来居世界第一，种植面积世界第二，葡萄酒产量稳居前十。2019年我国葡萄栽培面积达72.6万hm2，产量约1 420万t，其中酿酒葡萄的栽培面积与产量分别约占18%和10%[1]。

葡萄酒生产受酿酒葡萄生产的影响。酿酒葡萄的生长繁殖过程对温度和降水变化十分敏感。随着全球变暖，酿酒葡萄的生产及葡萄酒产业会受到哪些影响深受关注。过去的研究已表明，气温上升，CO2浓度升高，降水变率增大，极端气候等都可能对酿酒葡萄产量和质量（如糖含量、总酸、pH值、花色苷、香气成分等）产生影响[2]。但是，关于气候变化对中国酿酒葡萄产量和成分的潜在影响尚不十分清楚，有关研究报告比较分散，缺乏系统整理。了解气候变化对酿酒葡萄产量和品质影响，有利于合理规划生产，提高酿酒葡萄和葡萄酒品质。本文概述了我国主要酿酒葡萄产区的生产和气候变化，对提高酿酒葡萄的产量和品质意义重大。

1 中国酿酒葡萄生产基本情况

除南方水分充沛的地区以外，酿酒葡萄与其他葡萄的种植区域高度重叠，酿酒葡萄生产的许多基本情况多可以从其他葡萄种植的基本情况得到启发，所以有必要了解我国葡萄生产的基本情况。根据《中国统计年鉴2020》，2019年新疆、河北和山东的葡萄产量均超过100万t，河南、辽宁、陕西等省年产量都在50万t以上，总葡萄栽培面积从2000年到2015年约增加2.8倍，产量约增长4倍。新疆、陕西、河北、云南栽培面积较大，新疆、河北、山东、云南产量较高，基本保持平稳。

各个葡萄产区的气候、土壤等条件、栽培历史和现状差异较大。新疆、山东、云南、京津冀、河南、陕西、甘肃河西走廊、山西都是历史悠久的酿酒葡萄产区，赤霞珠和霞多丽为主要酿酒葡萄品种，以露地栽培为主。

至今为止，我国酿酒葡萄种植面积缺乏详细统计分析。从收集的资料看，我国酿酒葡萄大约占总葡萄种植面积的1/5，根据近期各个产区研究估计，酿酒葡萄通常占总葡萄种植面积的17%～18%。尽管范围很广，但主要产区在新疆、宁夏、山东、河北、甘肃、云南、山西等地区，如2019年新疆酿酒葡萄面积在4万hm2以上[3]。

2 葡萄产区的气候变化

有大量预测气候变化的模型[4-5]，通常的研究是基于这些模型的平均值。但是，在探讨气候变化对酿酒葡萄生产影响的研究中，不同研究由于侧重的气候变量不同，所基于的具体气候预测值也不一样，多数研究常常只基于过去区域气候的变化作简单的趋势分析[6-7]。目前比较一致的观点是，各省温度总体将呈上升趋势，而干湿趋势区域差异较大，日照时数呈减少趋势，如新疆、河北、河南、云南、山东等地近年来日照时数整体减少[7-11]。各地的气候变化研究主要集中在温度和降水，关于光照和灾害性天气等研究较少。

2.1 温度变化

《中国气候变化蓝皮书》（2020）指出，中国升温率高于全球同期水平，近70年来平均升速为0.24 ℃/10年，西部、北部增温分别大于东部、南部[12]。WU J等[4]预测西部、北部极端高温频率和强度将增加。BAI H等[5]预测华北极端高温频率和强度将增加，将对农作物生产带来考验。中国主要葡萄产区温度变化概况见表1，结果表明各地升温速率有所不同。

表1 中国主要酿酒葡萄产区温度变化概况Table 1 Temperature change in major wine grape producing regions in China

2.2 降水变化

《中国气候变化蓝皮书》（2020）指出，中国华北、西北降水量波动上升，东北降水年际波动增大[12]。WU J等[4]预测全国降雨强度将增加，北方雨日将增加，南方雨日减少。LENG G等[19]预测未来30年除华北和东北部分地区外，农业干旱将更加严重频繁。差异可能来源于排放情景、时段和选取的具体指标等。具体各产区预测结果见表2。云南、河南降水有增加趋势，辽宁、河北、宁夏、山东、山西有减小趋势，甘肃和陕西波动较大。

表2 中国主要酿酒葡萄产区降水变化概况Table 2 Precipitation change in major wine grape producing regions in China

2.3 灾害天气变化

中国主要葡萄产区灾害性天气变化如表3所示，各产区旱涝、霜冻、冻害等灾害风险差异显著。

表3 中国主要酿酒葡萄产区灾害性天气变化概况Table 3 Disastrous weather change in major wine grape producing regions in China

3 气候变化对中国各地区酿酒葡萄生产的影响

葡萄光合速率、果实大小、含糖量、含酸量、酚类和香气物质代谢都会受到温度、光照、水分和CO2浓度影响，尽管光温的效应往往难以分离[25]。产量方面，积温增加、光照充足有利于提高产量和成熟度，另一方面，日温过高葡萄光合作用受抑制，日照时数超出生长需求，形成日灼，也会降低产量。萌芽期和成熟期降水过多，影响果枝数、花芽质量和葡萄受精，降低产量。苏占胜[26]研究发现，宁夏葡萄产量与生长期累计日照负相关系数达0.7。气候对酿酒葡萄品质的可能影响见表4，结果表明，温度、水分、日照等主要气象因素对酿酒葡萄品质影响较大。马力文等[27]认为宁夏赤霞珠总糖、糖酸比、可溶性固形物、单宁与有效积温、日照显著正相关系数达0.6，与最高、最低气温负相关系数达0.3；这些结果差异可能与品种、不同升温幅度下初级和次生代谢的合成与分解有关，如花青素和糖在高温下解耦合[28]。

表4 气候对酿酒葡萄品质的可能影响Table 4 Possible effects of climate on the quality of wine grape

对各酿酒葡萄产区可能受到的气候变化影响整理分析见表5。结果表明，各类酿酒葡萄适宜区都在不同程度地北扩，尤其是新疆、辽宁、宁夏、京津冀、山东、陕北、甘南等主要葡萄酒产区[29]。因降水变率大，辽宁葡萄产量可能不稳定，京津冀优质区可能北移或减小。考虑到酿酒葡萄品种和气象因子的互相作用，还需要更多野外实验对各变化气象因子对葡萄产量、质量的影响进行研究，为各个产区采取适应性措施提供依据。

表5 气候变化对中国酿酒葡萄栽培范围、品种、产量与质量等的可能影响Table 5 Possible effects of climate change on the growing area,variety,productivity and quality of wine grape in China

续表

3.1 增温的影响

气候变暖有利于扩大种植面积。升温为酿酒葡萄生长发育提供了更充足热量资源，生长季增长，有利于在北方寒冷气候条件下增加晚熟和极晚熟栽培品种，提高单位面积产量和总产量[7]。由于葡萄无霜期和生长期增长，京南、冀南、津、鲁绝大部分地区可种植所有酿酒葡萄品种，辽东半岛可种植中晚熟品种[31]。

升温也会导致一系列问题，如病虫害率增加，土壤有机物分解速度会加快，肥力下降，产量下降等。高温胁迫下葡萄叶片和果实更易日灼、超过35 ℃的高温会导致浆果灼烧、褐变和50%的浆果损失[34]。这可能是因为光系统Ⅱ活性和光合碳同化响应高温叶片羧化效率降低[35]。

酿酒葡萄酚类、香气物质的合成受温度影响较为复杂。部分香气物质合成酶在升温下活性下降，可能存在转录后、翻译后机制调控花青素、类黄酮代谢途径[36]。温度升高，葡萄花青素与糖分的比例降低[37]，花青素的浓度、颜色强度、可滴定酸降低[38]，己糖和氨基酸积累[39]。夜间低温会加速可溶性糖、花色苷和类黄酮的积累，提高醛类、萜烯类和脂类化合物的相对含量，夜间高温显著降低果实总酚，香气物质的种类数减少[40]。葡萄成熟期（6～8月）的温度与浆果可滴定酸、花青素等呈负相关，与pH值和潜在酒精浓度呈正相关，在较温暖地区浆果质量和可滴定酸有降低趋势，在较冷地区则相反[41]。

3.2 降水的影响

降水量和降水时期的不同都会影响葡萄品质，降水影响还因品种、树龄、湿度等存在差异[41]。降水量较小的变化就会引起水分亏缺的增加[42]。

春夏强降水增多趋势，对葡萄生长、成熟可能有不利影响，如成熟期集中降雨，对葡萄含糖量、着色、风味物质含量有不利影响，病害风险较高，进而影响葡萄和葡萄酒品质。转色期后适度干旱可调节葡萄营养生长，利于风味物质积累，如提高还原糖、可溶性固形物含量等[40]。因此可选择成熟期避开雨季的品种。

3.3 其他影响

CO2浓度升高可能使光合产物增加，根、叶的生物量增加最大，产量及产量相关性状无明显变化[34]；即使可能导致较高的产量，也不影响每株葡萄的平均产量或葡萄醪含糖量[43]。葡萄对CO2浓度升高和升温的响应还受到处理时间和生长阶段等影响，CO2浓度升高、升温、干旱共同作用可降低葡萄苹果酸含量，影响葡萄酒的酸度和风味[34]。CO2浓度升高与升温可能降低葡萄氨基酸含量[44]。葡萄生育期极端天气、冰雹冻害等灾害性天气更频发，都易造成葡萄减产或品质降低。

4 葡萄生产如何应对气候变化

针对升温适当选种晚熟、极晚熟品种；针对降水变率大、生育季降水集中，适当增加简易避雨等设施栽培；针对病虫害风险增大，加强品种改良，在保证酿酒特性基础上提高抗病性；针对升温导致的产量质量风险，通过适应性栽培措施，调整酿造工艺，实现葡萄酒的稳产提质。

4.1 增加温室栽培和植物工厂建设，减少自然环境下的气候变化影响

在控制条件下栽培植物是应对未来气候变化尤其是不确定性气候变化如极端气候的重要措施。葡萄是藤本植物，具有较长温室栽培历史，且酿酒葡萄栽培面积相对小，因此需重视控制条件下酿酒葡萄的栽培研究和实践。如ARRIZABALAGA-ARRIAZU M等[28]研究发现，在温室中升高日、夜温度，葡萄成熟加速，但花青素浓度、颜色强度和可滴定酸下降，升高的CO2浓度有助于缓解由升温导致的花青素/糖比率下降[44]。

4.2 加强品种改良研究

暖化趋势可能对现在的主流酿酒葡萄风味产生变化。如使晚熟品种如赤霞珠、梅洛等在较凉爽区域由于积温增加成熟度提高，单宁、酚类物质增加，风味更浓郁；对于喜凉品种如雷司令等可能不利其香气典型性；对于适应性更广的霞多丽可能由于升温，其温带果香减弱，热带果香增加。关注不同品种的生化差异，有助于评估适应高温的潜力，如GREER H D[45]的模拟结果显示，梅洛的饱和CO2浓度和所有叶温下的光合速率均比霞多丽高。考虑到未来普遍升温、主产区暖干化，病虫害风险增大，应选育更耐夏季高温、需水量更小、病虫害抗性更高的品种，且在颜色、糖酸含量、风味物质等酿酒特性与其他国际品种接近甚至更优。

4.3 其他应对措施

针对产量不稳定，可以通过修剪、叶幕管理调控。针对干旱化，采取调亏灌溉，在保证产量前提下对葡萄品质产生积极影响，轻微的水分胁迫通常与较高含量的果皮成分（如单宁和花青素）相关[46]。调控土壤性质在适应干旱化中也有一定潜力，如黏性土壤有助于缓解干旱导致的苹果酸浓度降低[47]。调整酿造工艺，如使用不同的浸渍方式改善葡萄酒色泽[48]，优选非酿酒酵母混合发酵缓解升温可能引发的葡萄酒酒精度过高、风味不足等问题[49]。气象灾害的空间分布差异使得精细化的葡萄区划与栽培措施尤为重要，如根据冻害风险变化调整冬季埋土深度。

5 结论与展望

中国气候类型多样，各葡萄产区规模、主栽品种、栽培措施、发展策略各异。虽然气候变化总体趋向干热化，但各产区的影响仍可能存在很大的差异。该文通过回顾现有的各产区气候变化、葡萄栽培、葡萄产量研究，发现气候变化对各产区影响多样，时空差异使各产区面临不同挑战机遇，如新疆、东北、宁夏、山东、甘肃尽管病虫害风险增大，但适宜生产区、优质区有望扩大，京津冀优质生产区或因温暖化北移减少，但也可能因干旱化扩大。升温有利于更多晚熟品种栽培，埋土防寒区北移降雨变率大可能导致东北等地葡萄产量不稳定。日照时数减少，可能不利于着色、可溶性固形物积累。气温、降水、CO2浓度等对糖酸比、花色苷、风味物质影响显著，但CO2浓度继续增加的综合影响不明。由于葡萄生产的气候依赖性高，仍需更多的实验性研究才可能更精细地预测和规划未来的酿酒葡萄生产。