2020年賀蘭山東麓產區釀酒葡萄氣象條件分析及氣候品質評價

胡宏遠， 張磊， 李紅英， 王靜， 楊洋， 南學軍

(中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室 寧夏氣象科研所，寧夏 銀川 750002)

寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄產區位居賀蘭山沖積扇地區，具備土壤沙化貧瘠、引黃灌溉便利、光照資源豐富、熱量條件適宜、干旱少雨、晝夜溫差大等優勢，是業界公認的最適合種植釀酒葡萄和生產高端葡萄酒的黃金地帶之一，近年來受到廣泛關注[1]。該區域獨特的氣候資源對漿果糖酸平衡、色素及酚類物質積累十分有利，為生產優質葡萄酒提供了良好的基礎條件。但在全球氣候變化背景下，該地區晚霜凍頻繁發生，加之風害、枝蔓抽干、根系越冬凍害等氣象災害也時常出現，制約著葡萄產量提高和品質提升[2]。

釀酒葡萄及葡萄酒質量因生長季氣象條件差異而不同，通常氣候較冷凉年份出現熱量資源不充足、漿果成熟度不一致、生青果和紅果比率增加、漿果含糖量降低及糖酸比不平衡的現象。在氣候比較炎熱的年份，由于熱量資源充足，則漿果成熟過快，含糖量過高，酸度下降過快，酚類物質積累不夠，導致釀酒葡萄品質出現年際間差異，而該現象的產生與當年釀酒葡萄生長季立地氣象條件密不可分。釀酒葡萄生長發育必不可少的光、熱、水、氣等氣象條件是一種極為重要的資源，更是“風土”構成因素的重要組成部分[3]。因此，正確認識立地氣候資源特征規律、科學合理評價生長季氣象條件顯得尤為重要。

釀酒葡萄生長季氣象條件制約著漿果的成熟度，不僅影響漿果品質，而且對原酒色澤、香氣、口感、陳釀潛力及市場價值等均產生重要的影響。近年來，圍繞釀酒葡萄生長季氣象條件已開展了大量研究。李瑞盈等[4]研究了河北昌黎地區釀酒葡萄霜霉病的發生與氣象條件之間的關系，建立了病害發生預測模型，為釀酒葡萄霜霉病的預測預警提供了技術支持；蘇占勝等[5]通過研究闡明了寧夏釀酒葡萄的產量與氣象條件的關系；李燕等[6]系統闡述了氣象條件對釀酒葡萄的生長發育及品質的影響。有關釀酒葡萄氣候品質評價方面的研究相對較少;杜樂等[7]基于風土環境開發釀酒葡萄產地評價系統，對釀酒葡萄產地名稱及對應的氣候、地理和土壤信息等因子進行了系統評價，但針對賀蘭山東麓產區釀酒葡萄年份氣象條件分析及氣候品質評價等方面的研究鮮有報道；張曉煜等[8]基于多年的研究成果，結合賀蘭山東麓釀酒葡萄的生產實踐，選取賀蘭山東麓釀酒葡萄生長季的水熱值、有效積溫、日照時數、采前30 d降水量及采前30 d平均氣溫等關鍵氣象指標，系統構建了釀酒葡萄氣候品質評價模型，形成氣象行業標準《農產品氣候品質評價 釀酒葡萄》，為釀酒葡萄氣候品質提供了系統科學的評價方法。

本文利用15套葡萄園小氣候站生長期氣象資料，結合釀酒葡萄生物學特性，對比分析了2020年賀蘭山東麓產區各地的年份氣象條件差異，采用氣象行業標準《農產品氣候品質評價 釀酒葡萄》(QX/T 557—2020)[8]的評價方法，對2020年賀蘭山東麓產區釀酒葡萄氣候品質進行評價，為賀蘭山東麓地區葡萄酒產業良性發展提供技術支撐。

1 材料與方法

氣象資料來源于2020年全區15套葡萄園小氣候站(因個別氣候站數據未上傳，故部分氣象要素以實況數據為主，下同)。小氣候站及編號：石嘴山產區SZSH01，賀蘭產區YCH01，銀川產區YCH02和YCH03，永寧產區YN01、YN02、YN03和YN04，青銅峽產區QTX01、QTX02、QTX03、QTX04，紅寺堡產區HSP01、HSP02和HSP03。根據逐日氣象資料，按照氣象統計方法，分別統計≥10 ℃積溫、平均氣溫、降水量、日照時間、最低溫及日較差等氣象要素。參考氣象行業標準《農產品氣候品質評價 釀酒葡萄》(QX/T 557—2020)，進行氣候品質評價。

2 結果與分析

2.1 全生育期氣象條件

2020年賀蘭山東麓產區釀酒全生育期≥10 ℃有效積溫1 560～1 984 ℃·d，其中，早熟品種霞多麗全生育期≥10 ℃有效積溫1 560～1 836 ℃·d，中熟品種美樂全生育期≥10 ℃有效積溫1 590～1 899 ℃·d，晚熟品種赤霞珠全生育期≥10 ℃有效積溫1 603～1 984 ℃·d。由圖1可知，全生育期各月平均氣溫呈先增后降的趨勢，7月達最高值。日平均氣溫最高為29.8 ℃，出現在7月底賀蘭金山試驗示范區。圖2表明，全生育期月降水量整體呈“雙拋物線”趨勢，分別在6月和8月出現“雙峰”。其中，6月以石嘴山降水量最大，為36.9 mm，8月以紅寺堡降水量最大，為147.7 mm，全生育期降水量最大為228.0 mm，出現在紅寺堡肖家窯示范園區。圖3表明，全生育期日照時數在4—6月較大，7月永寧的日照時數最大，為353.3 h。

圖1 賀蘭山東麓產區全生育期月平均氣溫變化

圖2 賀蘭山東麓產區全生育期月降水量變化

圖3 賀蘭山東麓產區全生育期月日照時數變化

2.2 關鍵發育期氣象條件

2.2.1 越冬休眠期氣象條件

圖4表明，2019年12月1日至2020年3月31日，賀蘭山東麓釀酒葡萄產區，越冬期間20 cm極端最低地溫在-2.7～0.6 ℃。其中，紅寺堡在-2.7～-1.1 ℃，永寧在-2.6～0 ℃，銀川在-1.4～0.6 ℃，石嘴山在-0.4 ℃左右，青銅峽在-0.4～0.1 ℃。越冬期日最低20 cm地溫低于0 ℃的時段集中在1月，紅寺堡部分地區持續到2月。

圖4 2019—2020年賀蘭山東麓產區越冬期極端最低地溫變化

2.2.2 出土至開花前氣象條件

由圖5可知，2020年賀蘭山東麓釀酒葡萄自3月下旬陸續開始出土，直至4月25日前，有多個時段的日最低氣溫低于0 ℃，呈波動狀況，最低氣溫達-6.7 ℃，出現在紅寺堡產區，其后各產區日最低氣溫均在零度以上。

圖5 賀蘭山東麓產區出土至開花前日最低氣溫變化

2.2.3 開花至漿果膨大期氣象條件分析

賀蘭山東麓釀酒葡萄于5月中旬陸續進入開花期。圖6可知，不同熟性品種(早熟品種霞多麗，中熟品種美樂，晚熟品種赤霞珠)開花至漿果膨大期，日均氣溫分別為22.1～22.8、22.5～23.1和22.4～23.1 ℃，≥10 ℃有效積溫分別為712～755、726～808和696～820 ℃·d。

圖6 賀蘭山東麓產區開花至漿果膨大期不同品種≥10 ℃有效積溫變化

圖7可知，在漿果膨大期出現多次降水過程，且主要集中在6月中旬至7月下旬。其中，石嘴山產區累計降水量為43.7 mm，賀蘭產區為41.1 mm，銀川產區為36.6～55.3 mm，永寧產區為9.5～54.4 mm，青銅峽產區為49.1～57.5 mm，紅寺堡產區為14.3～33.4 mm。

圖7 賀蘭山東麓產區開花至漿果膨大期降水量變化

2.2.4 轉色至成熟期氣象條件分析

圖8可知，賀蘭山東麓產區采收前30 d產區間降水量差異較大，其中，紅寺堡產區降水量最多(126.2 mm)，其次為永寧、石嘴山、銀川和賀蘭產區，青銅峽產區降水量最少。采收前30 d降水量在區域和品種間差異都較大。其中，霞多麗葡萄最多，最大值出現在紅寺堡；其次為美樂，最大值出現在紅寺堡；赤霞珠葡萄最少，最大值出現在銀川產區。

圖8 釀酒葡萄成熟采收前30 d累計降水

2.3 年份氣候品質評價

按照氣象行業標準《農產品氣候品質評價 釀酒葡萄》(QX/T 557—2020)，選取2020年賀蘭山東麓釀酒葡萄生長季水熱值、有效積溫、日照時數、采前30 d降水量及采前30 d平均氣溫等關鍵氣象指標，采用釀酒葡萄氣候品質評價模型，分別計算本年度各產區釀酒葡萄氣候品質評價指數。將氣候品質劃分為特優、優、良、一般4個等級(表1)。從產區來看，石嘴山產區釀酒葡萄氣候品質等級均為良，賀蘭產區為良→特優，銀川產區為良→優，永寧產區為良→特優，青銅峽產區為良→特優，紅寺堡產區為一般→優等級。從品種來看，霞多麗葡萄氣候品質等級為一般→特優，且以良→優為主；美樂葡萄氣候品質等級為一般→特優，且以良→特優為主；赤霞珠葡萄氣候品質等級為良→特優，且以優→特優等級為主。

表1 2020年賀蘭山東麓釀酒葡萄氣候品質評價等級

3 討論

越冬根系及冬芽凍害是賀蘭山東麓產區釀酒葡萄產量下降及品質提升的主要限制因子，也是葡萄及葡萄酒產業轉型發展中面臨的最大自然災害之一。通常歐亞種葡萄成熟芽眼可耐受-15 ℃左右的低溫，該溫度也是埋土防寒區枝蔓安全越冬的臨界溫度[9]。賀蘭山東麓釀酒葡萄產區生產上栽培的葡萄品種絕大多數為歐亞種，根系在-3～-5 ℃時即可受凍，因此，越冬凍害主要表現在根系受凍[10]。20 cm土層內葡萄根系極易受到傷害，而40 cm以下土壤溫度，無論是平均地溫還是最低地溫，對葡萄根系越冬都是安全的[11]。2020年賀蘭山東麓各產區20 cm極端最低地溫均在-3 ℃以上，未達到根系越冬受凍指標，表明釀酒葡萄越冬休眠期間氣象條件較好，各園區釀酒葡萄均能安全越冬。

釀酒葡萄出土萌芽后對外界低溫敏感度開始增加，通常絨球期和未萌動嫩梢可忍耐-1.9 ℃低溫，而處于綠尖期時可忍耐-0.7 ℃低溫，花器官在0 ℃以下時普遍遭遇凍害損傷[12]。已萌發的主芽受凍后萎蔫，新梢花序受凍后，前期表現為水漬狀萎蔫，后期出現褐變，下垂折斷直至干枯死亡，不僅影響植株生長、發育狀況，對產量及品質造成影響，而且對樹體養分儲藏、安全越冬及翌年生長狀況產生重要影響。4月1日以來，寧夏賀蘭山東麓產區霜凍過程頻繁，低溫強度大，持續時間長，影響范圍廣，累計發生4次霜凍天氣過程，分別為4月2—3日、10—12日、16—17日及20—25日，共計13個霜凍日。其中，前2次霜凍過程，大部分基地釀酒葡萄處于出土階段，部分出土的還未萌芽，并未造成危害。4月16—17日霜凍過程大部分釀酒葡萄種植基地最低氣溫在0 ℃以上，個別處于低洼或沿山風口區域的釀酒葡萄遭遇輕至中度受凍。而4月20—25日霜凍過程中，以24日最為嚴重，極端日最低氣溫達到-6.7～-4.0 ℃，局地田間實測最低氣溫達-7～-8 ℃，致使處于絨球期至展葉期的釀酒葡萄遭受中至重度凍害，部分地區輕度受凍，個別地區一年生枝條也遭遇受凍。據不完全統計，此次霜凍天氣全區釀酒葡萄受災程度較重，面積達1.67萬hm2，占釀酒葡萄種植總面積的46%左右。其中，吳忠市為0.84萬hm2，銀川市為0.53萬hm2左右，農墾集團為0.27萬hm2左右，受凍區域預計減產幅度在30%～60%[13]。

釀酒葡萄膨大期，細胞體積和數目開始增加，此階段溫度、日照時間及降水量對漿果膨大、根系生長及花芽分化等均有重要影響。研究表明，膨大期降水量在80～150 mm[14]，3 a生赤霞珠葡萄每株灌水233.31 L，有助于漿果品質提升，而干旱則顯著降低產量[15]。漿果成熟期雨水過多，營養生長過旺，出現漿果果粒偏大、著色差、紅果率增加、糖酸比失衡、風味變淡、pH增加等現象。此外，過多雨水還會導致裂果增加，病蟲害流行[16-17]。而采前20 d降水量是造成地區間含糖量、糖酸比差異的主要氣象因素，采前45 d降水量是造成含酸量差異的主要原因[18]。2020年賀蘭山東麓各葡萄產區6月出現多次降水過程，持續時間長，有效補充了土壤水分，減少了產區灌溉量，促進了漿果膨大。整體上開花至果實膨大期，陰雨天氣多，日照偏少，花期出現大風天氣，對釀酒葡萄開花坐果有不利影響。賀蘭山東麓產區采收前30 d降水量超過30 mm，對釀酒葡萄品質形成有不利影響。2020年銀川以北產區，赤霞珠葡萄采前30 d降水量超過30 mm，美樂葡萄大部分產區超過30 mm，霞多麗葡萄大部分產區超過30 mm，紅寺堡產區最大降水量達126.2 mm，對釀酒葡萄優質品質形成極其不利。不同品種間收獲期降水量差異較大，其中，影響最大的為霞多麗，其次為美樂，而赤霞珠最小。由此可知，2020年釀酒葡萄收獲期降水量主要集中在8—9月，10月降水量對釀酒葡萄品質影響有限，為后期適當晚采提供了基本氣象保障。

釀酒葡萄品質形成與光、溫、水、氣等氣象條件密不可分且相互影響，生育期內單一氣象要素變化不能更好地說明整體年份氣象情況，因此，科學合理的綜合品質評價體系顯得極其重要。李燕等[6]認為，7—8月的降水量和水熱系數對西北地區釀酒葡萄糖分積累的影響最大，Gouveia等[19]用葡萄牙春夏季最高氣溫、降水量和霜日建立了年份酒氣候評價方法，從氣象角度科學全面評價了年份酒質優劣；馬力文等[20]采用總糖、總酸、糖酸比和單寧建立了賀蘭山東麓赤霞珠葡萄品質氣象評價指標和模型，為評價賀蘭山東麓釀酒葡萄品質提供了一套可行的方法。

4 小結

2020年賀蘭山東麓產區未發生越冬凍害，各產區釀酒葡萄均能安全越冬。萌芽至開花期霜凍過程頻繁，低溫強度大，持續時間長，影響范圍廣，造成多數地區釀酒葡萄受凍減產，漿果膨大期陰雨天氣多、日照偏少，開花期出現了大風天氣，對釀酒葡萄開花坐果產生不利影響。本文采用行業標準《農產品氣候品質評價 釀酒葡萄》(QX/T 557—2020)，選取生長季水熱值、有效積溫、日照時數、采收前30 d降水量及采收前3 d平均氣溫等關鍵氣象指標，利用氣候品質評價模型對2020年賀蘭山東麓各產區釀酒葡萄氣候品質進行了系統評價。結果表明，從產區來看，石嘴山產區釀酒葡萄氣候品質等級均為良，賀蘭產區為良→特優，銀川產區為良→優，永寧產區為良→特優，青銅峽產區為良→特優，紅寺堡產區為一般→優等級。從品種來看，霞多麗葡萄氣候品質等級為一般→特優，且以良→優為主；美樂葡萄氣候品質等級為一般→特優，且以良→特優為主；赤霞珠葡萄氣候品質等級為良→特優，且以優→特優等級為主。

氣象因子是決定葡萄品質和葡萄酒生產的主要影響因素之一，釀酒葡萄生理生態過程、發育節律、品質優劣與產地氣候息息相關，尤其是在全球氣候變暖的大背景條件下，氣候的不確定性增加，對作物的生長環境產生明顯擾動，霜凍、連陰雨及暴雨等極端天氣氣候事件發生頻率和強度正在增加，釀酒葡萄生產的不穩定因素隨之增加。因此，在全球變暖的大背景下，順應氣候自然規律，充分挖掘局地氣候資源優勢，摸清區域釀酒葡萄生長發育規律，努力營造葡萄園良好的小氣候生態，最大化利用局地氣候優勢，趨利避害，揚長避短，因地制宜開展釀酒葡萄生產顯得尤為重要。