基于主导因子法的北方酿酒葡萄气候适宜性区划研究

基于主导因子法的北方酿酒葡萄气候适宜性区划研究

葡萄酒的质量对葡萄酒的质量起着决定性的作用。只有在最合适的原材料中才能生产最佳葡萄酒，从而决定生态条件对原料的质量起着决定性作用。只有在良好的生态条件下，葡萄糖原料才能表现出平衡的良好品质，如糖和酸的平衡，以及充分的味道。这是葡萄育种和栽培专家的共识。因此,世界葡萄酒生产大国都很重视酿酒葡萄种植的生态区划和优质酿酒葡萄生态条件的研究工作。生态条件主要包括气候和土壤两个方面,其中气候条件是极为重要的,在生态因子中起主导作用;而土壤条件对葡萄酒品质形成也有重要作用,葡萄酒中高雅典型的细腻度和特殊香味是特殊土壤条件给予的,土壤对酒质的特异性确实起着不可忽视的作用。近年来应酿酒葡萄产业迅速发展需要,国内一些研究者针对不同区域先后提出过酿酒葡萄生态区划方案[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11],根据气候相似或生态环境相似理论,分析酿酒葡萄的气候背景下的品种分区和不同气候背景下酿酒葡萄气候适宜性。受区域气候条件的影响,所选择的区划方案、指标、方法差异较大,区划结果也不尽相同。确定适宜酿酒葡萄气候区划指标,尤其在气候分区指标及标准上还主要沿用国外的一些指标和标准。为此,笔者在参考世界主要葡萄生产国和国内学者提出的区划指标基础上,结合张晓煜等2004-2006年酿酒葡萄与气象条件关系分析结果,以酿酒葡萄生产规模最大、生产基地最集中的中国北方为研究对象,拟确定能更好反映中国北方各产区中晚熟酿酒葡萄品质的气候区划指标,在此基础上对中国北方酿酒葡萄进行气候适宜性分区。根据分区结果,提出各区域酿酒葡萄发展的限制条件和生产建议,为今后中国酿酒葡萄产业的发展和生产规划提供理论参考。1学习方法1.1地面气候区划中国北方是根据地理划分,以秦岭-淮河一线作为南北方分界线,区域包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河南(信阳虽在淮河以南但仍划为北方)、山西、山东、陕西的关中和陕北、宁夏、甘肃、青海、新疆、江苏和安徽的淮河以北地区(即淮海地区:包括徐州、连云港、宿迁、淮安、盐城、宿州、淮北、蚌埠、亳州、阜阳、淮南,盐城、蚌埠等),收集中国北方183个气象台站连续30年(1971-2000)的地面气候资料进行整理,通过计算获得全年≥10℃活动积温(∑Ty)、最冷月1月平均气温(T1)、7～8月水热系数K7～8(K=10P/∑T,P为降水量,T为阶段积温)、7～9月≥10℃活动积温(∑T7～9)等酿酒葡萄气候区划指标。1.2酿酒葡萄栽培的限制因子气候指标的选择是进行合理区划的关键,国内外酿酒葡萄气候区划采用的指标主要有:布氏光热指数、于氏指数、康氏指数、纬度温度指数、生长季有效积温或活动积温,最热月平均气温、成熟期水热系数、成熟期昼夜温差、成熟期的降水量、≥10℃活动积温持续的天数、年平均温度和日光能系数等。这些指标主要集中在热量、降水、气温日较差、光照时间上。考虑到中国北方光照资源丰富,4～9月日照时数普遍大于1250小时,光照不是酿酒葡萄栽培的限制因子。温度日较差对酿酒的糖份积累重要作用。据研究,随气温日较差的增大,酿酒葡萄糖份含量增加,中国北方4～9月气温日较差普遍大于10℃,完全能满足优质酿酒葡萄生产所需要的温差。因此,气温日较差也不是酿酒葡萄栽培的限制因子。热量和降水是酿酒葡萄栽培的主导因子,最热月平均气温、高温持续天数、光热指数等与热量和降水量有交互作用,北方主要酿酒葡萄产区葡萄采样化验研究结果表明:果实膨大～成熟期(7～9月)是影响酿酒葡萄品质的关键时期;7～8月水热系数、7～9月≥10℃积温对酿酒葡萄品质影响最大,因此,将7～8月水热系数作为一级区划指标,将7～9月≥10℃有效积温作为二级指标进行中国北方酿酒葡萄气候适宜性区划。考虑到热量过高或水热系数过低也导致酿酒葡萄的糖分积累过高、糖酸比不能很好地协调,致使葡萄酒品质下降,参照国内区划指标,将满足一、二级区划指标条件的,但年≥10℃活动积温超过4200℃·d的区域划定为适宜区;将K7～8小于0.1或1.6<K7～8≤2.5作为划分适宜区和次适宜区的指标之一。另外,热量条件太差,年≥10℃活动积温小于2800℃·d的地区,不宜种植酿酒葡萄,因此将≥10℃活动积温小于2800℃·d作为划分不适宜区的指标之一;K7～8水热系数过大,酿酒葡萄果实总酸含量过高,糖酸比不能很好协调,因此,将K7～8>2.5作为不适宜区的指标之一。除此之外,还要考虑酿酒葡萄越冬冻害,根据国内实践经验,酿酒葡萄能耐受-17℃低温,低于界限温度的地区气候风险加大,越冬期易发生果树冻害,而且埋土越冬会加大成本,一般情况下,这些地区热量条件有限,不适宜栽培酿酒葡萄,因此把一月份平均气温作为辅助区划指标。综合以上分析,结合笔者近期研究结果,制订了中国北方地区酿酒葡萄适宜性气候区划指标及标准(表1)。1.3主导因子法的计算现有区划方法主要有主导因子法和综合评判法[15,16,17,18,19,20],本文采用主导因子法,将年活动积温和最冷月月平均气温作为辅助因子,将满足表1中最优区、适宜区、次适宜区一、二级指标的区域分别划为最优区、适宜区、次适宜区;将满足一、二级指标,但不满足辅助指标1的降级处理;根据生态学最小因子定律,将满足表1中不适宜区任何一个条件的区域划为不适宜区。2结果分析2.1适宜区、适宜区、不适宜区根据以上指标和区划方法,将中国北方酿酒葡萄划分为4类区域,即最优区、适宜区、次适宜区和不适宜区。考虑地形和地貌影响,用MCAPS系统图形分析功能,采用等值线方法将每个站点的气候分区评价结果插值到面上,得到中国北方酿酒葡萄气候区划图(图1)。2.2区域评估2.2.1酿酒葡萄的一般特性包括新疆天山南北麓两侧的库车、阿克苏、伊宁、乌恰、喀什;甘肃河西走廊的敦煌、酒泉、张掖、武威;内蒙古的阿拉善右旗;宁夏的银川、中宁。该区酿酒葡萄生长季热量适中,年≥10℃活动积温2890～4150℃·d,≥10℃生长期为172～212d,7～9月份积温1660～2130℃·d,一般中晚熟酿酒品种均可以充分成熟。光照充分,昼夜温差大,葡萄成熟期降水量少,7～8月水热系数0.1～0.67,有利于糖份积累。酿酒葡萄病虫害发生轻,果实农药污染少,是理想的优质酿酒葡萄气候生态区。由于这些地区年降水量小于300mm,需要有良好的灌溉条件以保证酿酒葡萄生产。2.2.2夜切果酒的灌溉主要包括甘肃兰州、白银、武都;宁夏盐池,山西的忻水、离石、太原、介休;河北的张家口;河南的卢氏。该区的年≥10℃活动积温3000～3950℃·d,7～9月份积温1740～2260℃·d,昼夜温差较大。第二类是兰州、盐池、忻水太原、张家口等地,年≥10℃C积温3000～4000℃·d,热量充足,光照条件好,昼夜温差大,年降水量250～450mm,果实成熟期降水量少,生产的酿酒葡萄品质较好,适宜发展,种植酿酒葡萄需要补充灌溉。另外,新疆的库尔勒、巴楚、若羌、莎车7～8月水热系数0.1～0.3,7～9月份活动积温1660～2260℃·d,均满足优质区指标条件,但这些地区年≥10℃积温均超过4200℃·d,因此这些地区被划为适宜区。年降水量小于200mm,光照充足,昼夜温差大,果实成熟期的水热系数小于0.1,适合晚熟品种栽培,这些地区发展酿酒葡萄需要良好的灌溉条件。2.2.3酿酒葡萄的水热系数对葡萄酒品质的影响主要包括新疆的吐鲁番、和田、且末;陕西的宝鸡、西安、渭南;山西的临汾、运城;北京、天津、河北的邯郸、保定、沧州、衡水、邢台;山东的德州、烟台、聊城、济南、泰安、潍坊、青岛、荷泽、济宁;河南的信阳、商丘、驻马店、固始、郑州、许昌、孟津、安阳、新乡等。与适宜区气候条件不同的是:该区7～8月水热系数较高或太低,如新疆的吐鲁番等地年降水量小于100mm,昼夜温差大,果实成熟期的水热系数小于0.1,但该区过高的温度和昼夜温差太大导致酿酒葡萄的糖分积累过多,糖酸比偏高,致使葡萄酒品质下降。陕西和华北地区7～8月水热系数为1.6～2.5,只能生产中度质量的酿酒葡萄。这里生产的酿酒葡萄果实含酸量高,含糖量偏低,糖酸比不能很好协调,尤其是多雨年份,生产的酿酒原料质量差于西北地区。而且因降水量大,易感染葡萄灰霉、霜霉等病害,造成产量损失,果实品质下降。但这里天然降水基本能满足葡萄生长,浅埋土就可保障酿酒葡萄越冬,生产成本低,可以大面积发展酿酒葡萄。2.2.4夏季最冷温度低主要包括新疆北部、东北三省、内蒙古大部分地区、安徽、江苏、甘南、宁夏南部山区等广大地区,年活动积温小于2800℃,或7～8月份水热系数>2.5,或北部省区冬季最冷月平均气温低于-10℃,这些地区要么水分过多,要么热量条件不足,要么冬季极端温度很低,不利于酿酒葡萄正常生长和果实品质形成。在这些地区种植酿酒葡萄,气候风险很大,冬季越冬困难,容易受到冻害、冷害和热害的影响,而且葡萄生产中易受病虫害的影响,这一带生产的酿酒葡萄产量低,含糖或酸量太高,不宜种植酿酒葡萄。3选择主导因子法的有利点采用主导因子法进行区划,因指标少,气候因子间交互作用小,区划结果比较完整连续,指标标准容易确定,适合大范围气候区划,被国内外学者普遍采用;其缺点是考虑气候因子不够全面,忽略了其它气候因子的作用。综合因子法考虑的因子全面,但综合评判结果是各类因子贡献的合计,往往在综合指标的划分上没有可参考的标准,因此区划结果仍然受人为因素影响,而且区划没有考虑生态最小因子律。鉴于此,本文选择主导因子法比较有利一些。从区划结果看,酿酒葡萄优质区主要集中在西北地区,新疆产区优质区较集中,主要分布在伊犁河谷,天山南北麓的两侧,阿克苏、喀什一带,这与新疆目前酿酒葡萄栽培分布基本一致,其它优质区分布在甘肃河西走廊的张掖、武威、酒泉、敦煌,另外还有贺兰山东麓的银川、中宁和内蒙古的阿拉善右旗,这与李华、刘效义、李宏伟等的许多研究结果比较一致。而现在大面发展酿酒葡萄的河北、山东、天津等地,则由于酿酒葡萄成熟期降水量大,生产的酿酒葡萄品质一般。从区划结果看,虽与其他学者采用的方法和选择指标不尽相同,但区划结果比较一致。因此,我们依据全国采样和田间试验