酿酒葡萄品种改良岗位

  葡萄与葡萄酒产业飞速发展，逐渐成为国家以及地区经济的重要组成部分。开展气候变化下酿酒葡萄种植区当前和未来的潜在地理分布，了解酿酒葡萄各时期适生区范围以及变化趋势，对于指导酿酒葡萄在黄土高原区域合理种植栽培，因地制宜发展葡萄产业具有重要意义。

  研究选取黄土高原地区酿酒葡萄，应用实地调查和标本平台的物种地理分布数据、气候变量、土壤变量和地形变量，基于GIS技术模拟黄土高原地区酿酒葡萄在当前时期和未来气候背景下潜在地理分布，深入研究气候变化下酿酒葡萄适生区在黄土高原地区的空间迁移变化，分析影响酿酒葡萄地理分布的主要环境因素，潜在分布区的空间分布格局，以期得到酿酒葡萄黄土高原地区的潜在适生区分布，提出酿酒葡萄种植栽培建议。

  1 材料与方法

  1.1 研究区概况

  黄土高原地处中国内陆地区，是面积最小的高原。黄土高原范围囊括河套平原、陕甘晋高原、山西高原、陇中高原以及鄂尔多斯高原；位于中国二级阶梯之上，地势西北高东南低，太行山和日月山作为东西边界，秦岭和长城作为南北界限。黄土高原属于温带大陆性季风气候区，冬季寒冷夏季炎热，昼夜温差大；区域降水资源时空分布不均，夏季降水相对集中，易造成水土流失，是我国水土流失严重地区；从东南向西北逐步减少，黄土高原整体地势高，光照资源丰富，夏季光照时间长，地区蒸发量大；地貌复杂多样，沙漠、平原、丘陵等错综分布。

  1.2 数据来源与处理

  1.2.1 作物地理分布数据

  黄土高原作为我国酿酒葡萄的重要产区之一，由于区域面积大，地形复杂多样，实调研难度大。通过查阅中国葡萄酒资讯网(https://www.winesinfo.com/)、家标本馆NSII(http://www.nsii.org.cn/)、中国数字标本馆CHV(https://www.cvh.ac.cn/) 、全球生物多样性信息网络数据库GBIF(https://www.gbif.org/)、中国植物主题数据库(http://www.plant.csdb.cn/)、中国植物图像库(http://ppbc.iplant.cn/)等植物标本馆，再结合查询相关植物志以及实地调查报告。参照 Local Space Viewer卫星实时影像，筛选葡萄分布点，降低采样偏差，将研究区划分为 10×10km 格网，剔除重复及错误样点，在每个网格中只保留一个分布点，最终得到 151 个分布记录点(图 1)，将物种分布点经纬度坐标整理存储在 Excel，并转换成 CSV 格式，用于后期输入 MaxEnt 模型。

  1.2.2 气象数据

  采用2000～2019 年黄土高原区域内各气象站点逐月数据，包括极端最低气温、平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均日照时数等要素。数据来源于国家气象科学数据中心(http://www.data.cma.cn/)。

  1.2.3 CMIP6 数据

  众多研究基于CMIP5 评估气候模式开展全球和局部区域的气候预测，模拟了各时期气候变化趋势，由于预测气候模型单一，预测结果存在系统误差，增加结果的不稳定性。当前，随着国际耦合模式比较计划已经发展到第六阶段（CMIP6），如表1所示，CMIP6 参与模式多、数据齐全，减少了模型运算导致的系统性误差，此外，CMIP6 模式改善 CMIP5 模式中 RCP 情景不足，引入了共享社会经济路径和代表性浓度路径（SSP-RCP）组合情景。已有研究表明，CMIP6 模式集合效果相较于CMIP5，集合效果更好，提升了结果的准确性，预测结果与观测值更接近。

  2 结果与分析

  2.1 黄图高原产区环境因子分析

  从影响酿酒葡萄分布的环境变量贡献率来看（表2），海拔贡献率为26.09%，年平均温度贡献率为21.03%，最冷季的平均温度贡献率为14.98%，年降水量贡献率为13.00%，最潮湿月份的降水贡献率为11.03%，最干旱月份的降水贡献率为10.40%，最潮湿季的降水贡献率为1.25%，最暖月的最高温度贡献率为0.95%，最冷月的最低温度贡献率为0.46%，这六个环境因子的累计贡献率为97.34%。

  2.2 酿酒葡萄当前地理分布

  运用ArcGIS10.5 软件将MaxEnt 模型预测当前酿酒葡萄在黄土高原的适生区结果ASCⅡ转为栅格，按照酿酒葡萄等级划分为最适生区、高适生区、低适生区和非适生区，如图2所示，可知当前气候条件下，酿酒葡萄的最适生区面积为14.23×105 km2，占研究区面积的22.23%，其主要分布在山西省中部晋中市、太原市以及南部地区运城市等地区，陕西省东南部渭南市等地区，宁夏回族自治区西部石嘴山市等地区，在河南省北部三门峡市等地区也存在小范围分布；高适生区面积为22.53×105 km2，占研究区面积的35.22%；低适生区面积为15.89×105 km2，占研究区面积的24.83%；非适生区面积为11.33×105 km2，占研究区面积的17.71%。

  2.3 基于当前酿酒葡萄潜在适生区下不同时期酿酒葡萄空间格局变化

  在四种社会情景下，将各时期酿酒葡萄适生区面积与当前适生区面积进行对比分析，由表3可知，全球气候变暖情况加剧，酿酒葡萄适生区绝大部分保留着，中等至高强迫情景下的2030s 阶段保留率最低，高强迫情景下的2090s 阶段保留率最高，适生区保留率为92.80%；适生区新增区域主要在中纬度地区，区域位于适生区北部；适生区丧失区域主要在内蒙古自治区南部、山西省北部和东部、陕西省中部区域。

  3 讨论与结论

  在分析当前时期和预测未来时期酿酒葡萄的地理分布时，确定了影响酿酒葡萄地理分布的主导气候因子，根据得到的影响酿酒葡萄地理分布的主导气候因子及其适宜范围，便于实时监测葡萄生长过程中各项指标，及时对葡萄栽培做出调整，从而可有效提高植株存活率，提高葡萄产量和品质，推动当地葡萄酒产业快速发展。

  全球气候变暖在未来时期成为不可避免趋势，酿酒葡萄种植区域呈现不同程度的扩张趋势，地理空间格局也发生了变化。在四种共享社会情景下，酿酒葡萄重心向北移动，适生区区域呈现向中高纬度迁移的趋势。预测结果与之前研究酿酒葡萄历史时期空间格局随着气候变化得到的结论呈现一致性，与有关学者研究得出气候变暖使物种适宜生境往高纬度变迁相符。

  酿酒葡萄的区域分布受到多种因素共同制约，地形、温度、降水是影响葡萄地理空间迁移的关键因素。综合评价酿酒葡萄生长所需的条件，葡萄的适宜区主要分布在纬度33°41′~37°48′，区域主要集中在黄土高原东部地区，因地制宜，在黄土高原适生区域扩大酿酒葡萄种植面积，连片种植形成规模化种植基地，合理布局规划，依托优质葡萄产地建设高标准葡萄酒庄，以酒庄为中心，向四周辐射，发展成种植、加工酿造、旅游观光为一体的特色地区品牌。