基于酸度模型的气候变化下干旱指数与葡萄酸度关联研究

《AUSTRALIAN JOURNAL OF GRAPE AND WINE RESEARCH》：An Acidity-Based Model Linking the Dryness Index to Grapevine Acidity Under Climate Change

本文构建了基于酸度的气候关联模型，首次提出平衡酸度干旱指数（DI_ACBal）和最优水分需求（OWD）概念，通过线性回归量化了7个欧亚葡萄（Vitis vinifera）品种对气候干旱的酸度响应。研究表明，低OWD品种（如Lemberger）在干旱条件下仍能维持酸度平衡，而高OWD品种（如Néró）需更高水分支持。未来气候情景下，平衡酸度发生概率将下降约44%，研究为品种选育与精准灌溉提供了理论依据。

　　

1. 引言

气候变化预计将使全球超过50%的传统葡萄酒产区面临适栽性下降，其中葡萄酸度作为决定葡萄酒感官平衡、微生物稳定性和市场价值的关键指标，对升温与干旱尤为敏感。葡萄中的酒石酸、苹果酸和柠檬酸受温度与水分可利用性显著影响，高温加速苹果酸降解，而水分亏缺通过减少冠层冷却作用加剧这一过程。研究表明，转色期前的水分胁迫与酸度降低密切相关，而半干旱区的调控亏水灌溉（RDI）和部分根区干燥（PRD）等策略可平衡产量与果实成分。本研究以酸度为核心适应性指标，探讨干旱指数（DI）与可滴定酸度（TA）的品种特异性关系，为气候变暖下的葡萄栽培提供适应性策略。

2. 材料与方法

2.1. 研究区域与葡萄品种

研究在匈牙利埃格尔葡萄酒产区进行，该区域为喀尔巴阡盆地气候敏感带。试验地种植7个葡萄品种（Cabernet Franc、Cabernet Sauvignon、Bianka、Welschriesling、Lemberger、Leányka和Néró），砧木为Teleki-Fuhr SO4，采用垂直枝蔓定位（VSP）系统，土壤为流纹岩凝灰岩上的棕色森林土（Cambisol），全程雨养管理。

2.2. 气象数据与气候情景

DI计算基于FORESEE数据库，整合10个区域气候模型（RCM）数据，参照IPCC A1B排放情景，分析1986–2005（基准期）、2016–2035（近期未来）和2081–2100（远期未来）三个时段。DI模型纳入初始土壤储水量（W₀=200 mm）、月降水量（P）、作物蒸散量（ET_c=Kc×ET₀）和土壤蒸发量（E_s），其中作物系数（Kc）按物候期设定（4月0.1、5月0.3、6–9月0.5）。

2.3. 酸度测量

每年采收期测定葡萄可滴定酸度（TA），采用Rebelein法（OIV-MA-AS313-01）以酒石酸当量（g/L）表示。每品种随机取样100果粒，3次重复，同步监测糖度与pH值。

2.4. 干旱指数计算与生理解读

DI为生长季（4–9月）水分收支的累加值，公式为：

$DI\; =\; W$₀+ Σ(P_t- ETc_t- E_s,t)

正DI表示水分盈余，利于酸度保持；负DI指示水分亏缺，加速苹果酸呼吸导致TA下降。DI_ACBal定义为回归模型中TA趋势偏差为零时的DI值，代表品种特异性酸度平衡的干旱阈值。

2.5. 统计分析

采用线性回归分析DI与TA偏差的关系，以回归线x轴截距计算DI_ACBal。使用Mann-Kendall检验和Sen’s斜率评估酸度时间趋势，并通过Shapiro-Wilk和Breusch-Pagan检验验证模型残差正态性与方差齐性。

3. 结果

3.1. 酸度时序变化

所有品种TA均呈下降趋势（Sen’s斜率-0.042至-0.104 g/L/年），其中Leányka、Lemberger和Néró下降显著（p<0.01），Cabernet Franc和Cabernet Sauvignon下降幅度较小且不显著。品种间TA变异系数为15.5%–24.2%，反映气候干旱的差异化影响。

3.2. DI_ACBal阈值与品种特异性

线性回归显示DI与TA偏差显著相关（R²=0.65–0.81）。DI_ACBal值范围表明：Lemberger（低OWD）在DI≈0时即可维持酸度平衡，而Néró（高OWD）需DI≥40 mm。品种按OWD分类为：

• •
  低OWD（DI<10 mm）：Cabernet Franc、Bianka、Lemberger
• •
  中OWD（10≤DI<40 mm）：Leányka、Welschriesling
• •
  高OWD（40≤DI<70 mm）：Cabernet Sauvignon、Néró

3.3. 气候情景下的酸度平衡概率

相较于基准期，近期未来平衡酸度概率平均下降38%，远期未来下降44%。高OWD品种概率降幅最大（Néró远期下降63.8%），而Bianka和Lemberger稳定性最高。概率分布离散度随时间增加，远期相对标准差达35.3%，表明年际波动加剧。

3.4. 灌溉情景模拟

设定最小DI≥10 mm的灌溉策略后，中OWD品种（如Leányka）在远期概率提升至8.4%，但高OWD品种（如Cabernet Sauvignon）仅靠灌溉难以抵消气候干旱效应。模拟显示，适度水分盈余（DI=25 mm）对多数品种最优，过度灌溉（DI=55 mm）反而不利于酸度保持。

4. 讨论

葡萄酸度与水分供需平衡紧密关联，DI_ACBal模型将气候干旱量化为可操作的栽培指标。与传统干旱指数（如CWSI、RDI）相比，该框架直接关联长期气候干旱与果实成分，为品种区划和灌溉调度提供新思路。本研究的局限性在于未显式考虑土壤水力特性与根系动态，未来需结合田间试验验证DI阈值跨区域的普适性。

5. 结论

低OWD品种（如Lemberger、Bianka）具备先天抗旱优势，适于未来干旱加剧区域；而高OWD品种需通过精准灌溉维持酸度。DI_ACBal与OWD概念可整合至气候智慧型葡萄栽培体系，通过品种更替与水分调控应对气候变化挑战。

6. 启示与展望

建议将DI_ACBal纳入葡萄园决策支持系统，结合冠层管理与根stock选配构建多层次适应策略。育种应聚焦低OWD种质创新，同时开展跨区域联合试验以完善模型在异质环境下的预测能力。