沙漠边缘小气候对沙坡头区酿酒葡萄品质的影响

张泽瑾，杨 豫，李芳红，冯 蕊

（1.中国气象局 旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏 银川 750002；2.中卫市气象局，宁夏 中卫 755000；3.宁夏大学，宁夏 银川 750021）

葡萄的品质易受品种特性、地理条件、气象条件等因素影响，优良的葡萄品种只有在与之完全适应的生态条件和栽培技术条件下才能充分体现其优良特性[1]。气象条件对酿酒葡萄的生长发育起着重要作用，是决定酿造原料品质的关键[2]，其中温度、降水、光照和湿度等对酿酒葡萄的产量、品质起着决定性作用。

酿酒葡萄品质与气象条件关系方面，国内的研究大多集中在宁夏、河西走廊、新疆，而宁夏以往的研究多针对芦花台、玉泉营、青铜峡等地区的酿酒葡萄，沙漠边缘小气候对酿酒葡萄品质影响研究还比较薄弱。

沙坡头区地处宁夏中西部，西北部紧贴腾格里沙漠，属于具有沙漠性特征的温带大陆性气候。其气候干燥、日照充足、昼夜温差大、土壤矿物质丰富、引黄灌溉条件得天独厚，是宁夏酿酒葡萄种植的优质地区之一。因此，对沙坡头区主栽葡萄品质的评价就显得很重要。而对于同一葡萄品种，在不同的地理条件和气候条件下其生长发育特点及品质表现也不同。为此，笔者在前人研究的基础上，通过对沙坡头区酿酒葡萄园葡萄采样化验资料，结合两地小气候观测资料，运用主成分分析法、因子分析法对酿酒葡萄的综合品质进行评价，在综合评价的基础上，探讨沙漠边缘小气候对沙坡头区酿酒葡萄综合品质因子的影响，旨在为沙地和沙漠边缘酿酒葡萄引种栽培、田间管理、产量及品质的提高提供理论依据。

1 材料和方法

试验选取中卫市沙坡头区沙漠边缘碱碱湖开发区固定田块酿酒葡萄与正常背景下常乐基地固定田块酿酒葡萄为研究对象，采样品种为赤霞珠和美乐，架型为单臂架整形，常规管理。取样地点为碱碱湖开发区和常乐基地，取样时间赤霞珠为2019年10月2日，美乐为2019年9月28日。

气象资料取自田间设备和附近自动站，以2019年两地生长发育期（4月上旬至9月下旬）的气象观测资料为依据，通过对气温、积温、湿度等主要气象要素的数据整理分析，阐述其对葡萄品质的影响；同时对比分析两地赤霞珠与美乐总糖、糖酸比、pH值等品质要素的变化，定量评价其品质。研究方法主要是主成分分析法和因子分析法[3]。

样品由国家认证的专业机构宁夏物理研究所化验。总糖（以葡萄糖计）采用斐林试剂热滴定法（GB/T1 5038—2006）测定，可滴定酸（以酒石酸计）采用酸碱滴定法（GB/T 15038—2006）测定，果单宁（以单宁酸计）采用Folin-Denis（福林丹尼斯）试剂显色法[4]测定，pH值用笔式电子pH 计（KedidGT-6023）测定。

2 结果与分析

2.1 生育时期气象要素分析

温度、降水和空气湿度等气象要素对酿酒葡萄的生长、发育、产量和品质形成起着决定性的作用。

2.1.1 气温 葡萄属于喜温植物，气温是影响酿酒葡萄生长发育及产量品质的重要因子，在气象要素中起主导作用。由图1a、图1b可以看出，葡萄展叶期碱碱湖开发区平均气温为15.8℃，日最高气温平均为22.0℃，日最低气温平均为9.3℃；常乐基地平均气温为15.6℃，日最高气温平均为22.3℃，日最低气温平均为9.1℃，两地均符合高品质葡萄对该时段的温度要求[3，5]。开花期碱碱湖开发区最高气温27.3℃，最低气温14.7℃；常乐基地日最高气温28.0℃，最低气温12.6℃。结果期碱碱湖开发区最高气温27.2℃，最低气温16.4℃，常乐基地日最高气温29.3℃，最低气温15.4℃，符合该时期葡萄生长的气候条件，两地葡萄均能正常开花和授粉受精。转色期碱碱湖开发区平均气温为23.5℃，常乐基地平均气温为25.1℃，可使葡萄着色良好。成熟期碱碱湖开发区日平均气温为19.0℃，常乐基地日平均气温为20.1℃，可以满足果实成熟的需要[6]，且成熟期碱碱湖开发区日最高气温为26.5℃，日最低气温为11.9℃，常乐基地日最高气温为28.0℃，日最低气温为12.8℃，两地白天温度较高而夜间温度较低，可提高葡萄含糖量和品质。

图1 碱碱湖开发区和常乐基地葡萄生长季节气象要素变化对比

由图1a、图1b可以看出，两地气温变化相差不大，两地温度从展叶期到转色期呈上升趋势，成熟期气温略有下降。最高气温转色期达到极值，转色期至成熟期最高气温碱碱湖开发区在26.5～31.2℃，常乐基地在23.0～33.7℃，平均气温碱碱湖开发区在19.0～23.5℃，常乐基地在20.1～25.1℃。温度条件非常适合葡萄糖分积累[5]，且转色后气温越低，日照越少，单宁含量越高[7]。

由图2可以看出，两地晴天日变化趋势一致，且温度相差不大，6：00 温度最低，为12.0℃，15：00 温度最高，在28.0～29.0℃，日较差碱碱湖开发区为15.3℃，常乐基地为16.8℃。两地高低温满足葡萄生长发育的气候条件，且昼夜温差大，干物质积累多，有利于生产优质葡萄。

图2 碱碱湖开发区和常乐基地葡萄生长季节气象要素晴天日变化

2.1.2 地温 酿造葡萄枝条和果实生长期间，地温是主要影响因素之一[8]。葡萄根系发达，是深根系树种，多集中于20～40 cm。当地温（20～30 cm土层）在7℃以上时，根系开始活动；地温（20～40 cm土层）达到12～14℃时，根系开始吸收水肥，进入生长阶段；地温（20～40 cm土层）达到20～24℃时，根系进入旺盛生长期。由图1c、图1d可以看出，生育期内两地20～40 cm 地温在20～25℃，主要呈上升趋势，转色期达到极值。

由图2可以看出，两地晴天日变化趋势一致，夜间地温高于白天，为19～24℃。两地地温相差不大，热量条件适合葡萄生长。

2.1.3 积温 葡萄生长的有效积温与浆果的含糖量及成熟期密切相关。有效积温不足，浆果含糖量减少，酸多、皮厚、品质低。酿酒葡萄需求适宜≥10℃的积温为2 800～3800℃，生育期为120～180 d[9]。两地葡萄生育期为177 d，且整个生育期碱碱湖开发区活动积温为3 462.5℃，有效积温为1 762.5℃，常乐基地活动积温为3 585.3℃，有效积温为1 835.3℃，皆符合高品质葡萄对积温的要求。

2.1.4 湿度 在葡萄生长过程中，适宜的空气湿度有利于糖分的积累和浆果的成熟，对其品质也能产生较大的影响。由图1e可以看出，两地的空气湿度适宜，展叶开花期空气湿度偏小，结果至成熟期空气湿度增加。由图2可以看出，两地晴天日变化趋势一致，中午到下午时间段内湿度减小，但无论是生长季节变化还是晴天日变化，碱碱湖开发区空气湿度均低于常乐基地，整个生育期碱碱湖开发区空气湿度为44.4%，常乐基地为53.9%，沙漠边缘空气湿度更小。

2.1.5 降水量 葡萄是耐旱植物，喜干燥气候，生长期降水量过多会降低其产量和品质。由图1f可以看出，开花期降水量少，后又逐渐增多，在结果期降水量达到高峰，而后降低，且碱碱湖开发区降水量远小于常乐基地，生育期内降水量碱碱湖开发区为26.3 mm，常乐基地为202.8 mm，其中，7—8月降水量碱碱湖开发区为6.4 mm、常乐基地为70.1 mm，均在适宜的范围内，对糖分累积影响不大[6]，沙漠边缘降水量更少。

2.1.6 光照 葡萄是喜光植物，对光照有着较高的需求，其生长相对光的反应也很敏感，光照充足时，果实产量和品质提高，色香味增进。光照不足时，果实着色差或不着色，品质变劣。光照直接影响糖分积累和单宁合成。整个生育期碱碱湖开发区日照时数为1 495.8 h，常乐基地日照时数为1 485.3 h，两地光照条件良好，满足优质葡萄的需求，因均在沙坡头区，故日照时数差异不大。

通过对两地生育期内气象要素分析可以看出，两地气象条件均适宜酿酒葡萄的栽培，除空气湿度和降水量相差较大，其他气象要素相差不大，沙漠边缘小气候具有降水量少、湿度小、昼夜温差大等特点，适合优质葡萄的种植。

2.2 成熟果实品质分析评价

酿酒葡萄品质的主要评价指标包括总糖、糖酸比、pH值和单宁含量。总糖是酿酒葡萄最重要的品质因子，含糖量与葡萄酒质量成正比[10]，含糖量达到170g/L以上才能酿造出高品质的葡萄酒[11]。糖酸比（S/A）反映酿酒葡萄糖和酸的平衡，得分高的葡萄酒与适宜的糖酸比相对应[10]。S/A 太高或太低均不易酿造出好的葡萄酒，合适的糖酸比应为32 左右，最好在35～45[11]。单宁是酚类物质之一，是葡萄果实的重要品质成分之一，单宁与葡萄的涩味、抗氧化性能有关[12]，在葡萄酒中有沉淀蛋白质、提高结构感、稳定色素、抗氧化、抗自由基、抗菌，防止还原味和光味等作用[13]。pH值是与含酸量密切相关的一个指标，决定于酿酒葡萄汁液中酒石酸、酒石酸氢钾、酒石酸钾的含量和比例及苹果酸的含量，适宜的pH值应在3.00～3.60[12]。

笔者主要对上述4个因子进行综合评价，因量纲不尽相同，需进行归一化处理，其结果见表1。为消除大于适宜值范围评价因子的负面影响，对S/A＞45，pH值＞3.5的归一化值乘以一个系数[3]。

由表1可知，沙坡头区的气象条件适宜优质葡萄的种植，两地酿酒葡萄品质优良。其中，不同产区，相同葡萄品种之间品质存在差异，从含糖量上看，常乐基地的葡萄含糖量更高；从酚类物质上看，碱碱湖开发区的葡萄酚类物质更丰富。此外，赤霞珠得分碱碱湖开发区高于常乐基地，品质更好，而美乐在常乐基地得分较高，品质更好；其次，同一葡萄产区，不同品种之间也存在差异，两地赤霞珠和美乐之间糖酸比及单宁含量差异较大，碱碱湖开发区赤霞珠得分高于美乐，而常乐基地美乐得分则高于赤霞珠。可见，碱碱湖开发区更适合种植赤霞珠，常乐基地更适合种植美乐。

表1 样点酿酒葡萄品质因子量值及评价结果

2.3 差异的成因分析

酿酒葡萄的生态适应性与温度、光照、夏季降雨量等气象要素密不可分，但2019年沙坡头区夏季凉爽、高温日数少、降雨偏多、日照时数偏少，且汛期先后出现了大风、冰雹、暴雨洪涝等灾害性天气，故不能很好地体现出沙漠边缘小气候对酿酒葡萄品质的优势。其次，土壤类型不同，葡萄最适宜的土壤类型为砂砾土和沙壤土，并且在砾质土上生产的葡萄酿造的酒质量最好[14-15]。碱碱湖开发区是沙壤土，常乐基地是砂砾土，两地土壤微生物及有机质含量不同，且常乐基地土壤质地近似于贺兰山东麓地区土壤。此外，滴灌水源不同，碱碱湖开发区用地下水，常乐基地用黄河水；种植面积也不同，碱碱湖开发区种植面积更大，枝叶密度更大；树龄不同，不是同一年生，碱碱湖开发区的树为老树，酚类物质更丰富；地理位置不同，碱碱湖开发区靠近沙漠，常乐基地依山傍水。

3 结论与讨论

酿酒葡萄展叶期到成熟期间，碱碱湖开发区最高气温22.0～31.2℃，最低气温9.3～16.4℃，有效积温1 762.5℃，20～40 cm 地温在20.0～25.0℃，日照时数1 495.8 h，降水量26.3 mm，空气湿度44.4%，且该产区酿酒葡萄含糖量高，单宁含量丰富，综合得分高。可见，沙坡头区沙漠边缘小气候具有昼夜温差大、热量充足、降水量少、湿度小等特点，利于葡萄糖分积累及酚类物质含量的提升，适合优质酿酒葡萄的种植。

酿酒葡萄品质是品种、气候、土壤、栽培管理等多种因素相互作用的体现，同一品种在不同生态条件下品质存在差异，不同品种在相同生态条件下品质也存在差异。因此，应因地制宜，结合沙坡头区沙漠边缘小气候特点，种植适宜的优质品种，以提高生产效益。

因为条件限制，本试验只进行了一年，观测时间短且资料不全；两地土壤类型不同且酿酒葡萄不是同一年生，碱碱湖开发区不同品种葡萄混种在一起，加之2019年沙坡头区气候的影响，故所得到的结论是初步的。摸清沙坡头区沙漠边缘小气候及对葡萄品质的影响，揭示其影响机制尚有大量的工作需要补充。