高 敏，張茂松，王莉娜，李學(xué)會(huì)

(普洱市氣象局，云南 普洱665000）

“橘生淮南為橘，生于淮北為枳”，咖啡也同樣如此，不同產(chǎn)區(qū)的咖啡具有不同的特點(diǎn)，如埃塞俄比亞咖啡有柑橘香，肯尼亞咖啡有強(qiáng)烈水果味，哥倫比亞咖啡有莓果香和豐富的甜感。為了提高云南咖啡品質(zhì)和風(fēng)味，有許多專家已做過(guò)相關(guān)研究，何紅艷［2-3］等分析了云南咖啡品質(zhì)的影響因素；黃家雄［6］等研究普洱、保山、德宏3 個(gè)地方咖啡豆的外觀及化學(xué)指標(biāo)，分析不同海拔高度對(duì)咖啡品質(zhì)的影響；高敏［4］等研究了低溫霜凍天氣對(duì)咖啡杯品的影響；莫麗珍［5］等提出種植園選地和規(guī)劃方法，但云南省不同產(chǎn)區(qū)的氣候?qū)Х绕焚|(zhì)影響的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。

普洱作為中國(guó)咖啡之都，自1988 年開始商業(yè)化種植以來(lái)，種植面積逐年遞增，截止到2018 年采季，全市咖啡種植面積達(dá)5.26 萬(wàn)hm2，產(chǎn)量5.76萬(wàn)t，面積與產(chǎn)量占云南省的一半左右，其中思茅、寧洱、墨江、孟連、瀾滄的種植面積已超過(guò)或接近6 666.67 hm2。普洱境內(nèi)群山起伏，溝壑縱橫，山地面積占總面積的98.3%，因此有必要以普洱市為試點(diǎn)，探索研究造成咖啡品質(zhì)差異的氣候背景，為云南精品咖啡的種植和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在普洱市的思茅區(qū)、寧洱縣、瀾滄縣、孟連縣等產(chǎn)區(qū)，按不同海拔、不同區(qū)域、不同初加工方式，從2018 年12 月至2019 年2 月采摘加工的一級(jí)豆中，隨機(jī)抽樣，共計(jì)17 個(gè)樣品（表1），每個(gè)樣品3 kg。在試驗(yàn)采集區(qū)內(nèi)，大部分咖啡品種為卡蒂姆。各個(gè)采樣點(diǎn)均具有咖啡種植10 年以上的歷史，生產(chǎn)管理措施、鮮果采摘標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照《普洱小?？Х染C合標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

（1）內(nèi)成分檢測(cè)：委托普洱市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.139—2016、GB/T 5009.7—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016，對(duì)水分、灰分、咖啡因、總糖、蛋白質(zhì)、脂肪共6 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

（2）咖啡杯品檢測(cè)：由3 名具有Q-Grader 資質(zhì)證的專業(yè)人員，采用美國(guó)特種咖啡協(xié)會(huì)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及杯品記錄表，評(píng)定干香、風(fēng)味、后味、干凈度、厚實(shí)度、甜味、酸味、一致性、平衡感、總評(píng)共10項(xiàng)指標(biāo)，最后取3 人的平均值做為該樣本的杯品得分。

1.2 采樣點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)處理

（1）采樣點(diǎn)周邊30 km 內(nèi)有氣象站點(diǎn)的，選用該站點(diǎn)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，按照《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》進(jìn)行日、月、年統(tǒng)計(jì)；若兩地海拔高差超過(guò)100 m，則將溫度進(jìn)行海拔訂正，降水不做訂正。

（2）采樣點(diǎn)周邊30 km 內(nèi)無(wú)氣象站點(diǎn)的，選取周邊至少3 個(gè)相近的氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用反距離插值法，得到采樣點(diǎn)的溫度與降水。

（3）采用氣候資料訂正延長(zhǎng)常用的比值法，訂正采樣點(diǎn)的氣候值。

2 普洱市不同咖啡產(chǎn)區(qū)的氣候背景

普洱市位于世界咖啡種植的“金腰帶”上，山地對(duì)光、溫、水的再分配，形成了復(fù)雜多樣的氣候類型。按地理位置，全市咖啡種植區(qū)大體可分為三類：第一類，低海拔河谷種植區(qū)，主要分布在把邊江、小黑江、曼老江、瀾滄江、者干河、阿墨江等河流兩岸海拔850～1 100 m 區(qū)域，如寧洱把邊江西村、思茅區(qū)曼中田；第二類，中低海拔山地種植區(qū)，主要分布在全市海拔900～1 400 m 的中低山坡地，如南島河、天生橋、帕當(dāng)、寧洱鎮(zhèn)、勐浪鎮(zhèn)等區(qū)域；第三類，高海拔山地種植區(qū)，主要集中在孟連、瀾滄、西盟、思茅等海拔1 400 m 以上中高山地，如富巖、芒弄和芒保等產(chǎn)區(qū)。

表1 樣品信息

2.1 低海拔河谷種植區(qū)

普洱市低海拔河谷種植區(qū)的年均溫20～24℃，最冷月均溫在12℃以上，出現(xiàn)低溫霜凍的概率極低。以瀾滄江河谷的思茅區(qū)那瀾站（海拔758 m）為例，2013-2018 年的月均溫16.3～26.1℃（圖1）；其中2-10 月白天氣溫超過(guò)30℃，極端最高氣溫38.2℃，氣候炎熱；11 月至次年1 月白天氣溫在25～30℃，氣候溫和，極端最低氣溫為4.5℃，沒(méi)有監(jiān)測(cè)到霜的出現(xiàn)。氣溫日變化劇烈，平均日溫差9.1～18℃，其中11 月至次年5 月的日溫差高達(dá)12～18℃，其他時(shí)段減小至9～11℃，遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)同緯度的東部沿海地區(qū)，也大于富巖和孟連、寧洱站（圖2）。年降水量為1 135.3 mm，有明顯的雨季與干季之分，其中7-9 月降水量最多，月降水量可達(dá)到150～270 mm，而1-6 月、11-12 月，一年之中共有8 個(gè)月的月降水量小于100 mm（圖1），氣象干旱的發(fā)生概率較高。

對(duì)于咖啡種植而言，該區(qū)域春季降水少，空氣濕度低至60%以下，不利于咖啡開花座果；夏季氣溫高、降水量多，有利于果實(shí)的快速膨大，但高溫高濕也容易造成病害的發(fā)生與蔓延；秋季≥20℃積溫超過(guò)1 100℃·d，“高溫催熟”導(dǎo)致果實(shí)成熟較早，多在11 月上旬即進(jìn)入開采季；冬季氣溫在16℃以上，天牛、蟬等蟲卵能安全越冬，次年春末夏初蟲害極易爆發(fā)，危害咖啡樹，影響咖啡產(chǎn)量和品質(zhì)。

圖1 那瀾與富巖站2013-2018 年平均氣溫與降水量月際變化圖

圖2 那瀾、富巖、孟連、寧洱站2013-2018 年平均溫差變化圖

2.2 中低海拔種植區(qū)

普洱市中低海拔種植區(qū)的年均溫18～20℃，最冷 月 均 溫 10～12℃，常年出現(xiàn)低溫霜凍的概率低。全市大部分咖啡種植區(qū)均屬此范圍，以孟連縣氣 象 站（ 海 拔950 m）和寧洱縣氣 象 站（ 海 拔1 320 m）為 例。中海拔的寧洱縣站 月 均 溫 12～23℃（圖3）、極端最高溫33.9℃，比孟連站約低1.5℃；寧洱和孟連6-9 月氣溫日變化小，平均溫差小于9℃，且寧洱與孟連的溫差基本相同，其他時(shí)間日溫差大于10℃。

圖3 孟連與寧洱縣站氣溫與降水量多年平均值

兩地的年降水量為1 362.7～1 483.1 mm（圖3），其中5-10 月降水多，月降水量在120～310 mm。年內(nèi)大部分時(shí)段，寧洱站的降水量接近孟連站，兩地年降水量?jī)H相差約120 mm，每個(gè)月降水量的差距僅為5～25 mm?？梢?，普洱市中低海拔地區(qū)累積降水量隨海拔高度變化小，而溫度隨海拔高度變化大。孟連站和寧洱站與低海拔河谷區(qū)的那瀾站相比，氣溫略偏低、降水稍偏多。

以孟連、寧洱縣站為代表的中低海拔山地種植區(qū)，春季氣溫適宜，降水比河谷地區(qū)偏多，空氣濕度在65%～75%，小雨以上的降水就能增加空氣濕度到80%，有利于咖啡開花座果；夏季降水量多，空氣濕度在85%～90%，有利于果實(shí)的膨大，但白天氣溫在28～34℃，高溫高濕也容易造成病害的發(fā)生與蔓延；秋季≥20℃積溫在700～1 100℃·d，果實(shí)成熟期比低海拔河谷較晚10～15 d，多在11 月中下旬即進(jìn)入開采季；日溫差大、光照充足，有利于干物質(zhì)成分的積累。

常年情況下，冬季孟連站有1～2 d 輕霜，寧洱站有1～5 d 輕霜，且持續(xù)時(shí)間1～2 h，出現(xiàn)霜凍的概率小，但在1999、2013 年2 次強(qiáng)冷空氣入侵云南時(shí)，1999 年孟連站極端最低氣溫為-0.7℃、連續(xù)3 d 最低氣溫低于0℃，寧洱站最低氣溫降至-1.4℃，連續(xù)5 d 最低氣溫低于0℃，導(dǎo)致兩地大部分咖啡植株樹冠全枯，甚至地上部分全部枯死，需進(jìn)行截干處理，兩地咖啡均因霜或霜凍而受災(zāi)。

2.3 高海拔種植區(qū)

普洱市咖啡高海拔種植區(qū)的年均溫17～19℃，最冷月均溫10～12℃，常年出現(xiàn)低溫霜凍的概率中。以孟連縣富巖站（海拔1 502 m）為例，2013-2018 年的平均溫13～21.3℃（圖1），其中4-9 月平均溫在20～21℃小幅波動(dòng)，極端最高溫31.4℃，氣候溫和。氣溫的日變化也較小，僅為4～14℃，比中低海拔山地與河谷地區(qū)小2～4℃。富巖年降水量為1 868.4 mm，其中6-9 月的降水量大于200 mm，7 月和8 月更是超過(guò)440 mm，無(wú)論是年降水量還是干季降水量，均大于中低海拔山地和河谷地區(qū)，冬春氣象干旱的概率略偏低。

以富巖為代表的高海拔種植區(qū)，春季的4-5月氣溫穩(wěn)定在15℃上，降水量適宜，有利于咖啡開花坐果；夏季降水量豐富，空氣濕度可達(dá)到85%以上，但由于氣溫較低，不利于病菌的發(fā)生蔓延，但有利于咖啡樹生長(zhǎng)與果實(shí)膨大；秋季≥20℃積溫為600～700℃，植株生長(zhǎng)速度放緩，果實(shí)多在12 月上旬才進(jìn)入開采季，比低海拔河谷區(qū)晚25～35 d，極有利于果實(shí)中干物質(zhì)的積累；雖然日溫差較小，但高海拔地區(qū)所接收的太陽(yáng)光中的短波輻射更多，有利于芳香物質(zhì)的形成。

雖然海拔較高，但因山地逆溫效應(yīng)，冬季常年平均溫在10℃以上；1 月、2 月、3 月、12 月的最低氣溫反而比低海拔的孟連站高0.5～1.5℃，常年出現(xiàn)低溫霜凍的概率中等偏低，但有強(qiáng)冷空氣侵襲時(shí)，易受災(zāi)，低溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)為中等偏高，2013 年12 月中下旬的低溫霜凍天氣過(guò)程中，富巖站極端最低溫為0℃，連續(xù)2 d 氣溫低于1℃，連續(xù)10 d 氣溫低于5℃，啡植株樹冠嫩葉受凍，部分鮮果凍傷，造成減產(chǎn)與品質(zhì)降低。

3 不同產(chǎn)地咖啡的內(nèi)成分及杯品結(jié)果

3.1 咖啡因

咖啡因是生豆中最主要的植物堿，咖啡豆中的咖啡因含量極大程度上依賴于其品種，一般來(lái)說(shuō)，小粒種咖啡中的咖啡因含量占豆重的1.1%～1.4%，中粒種占2.4%以上。17 個(gè)樣品中，咖啡因含量為0.81%～1.37%，平均1.01%（圖4）。

年均溫高的咖啡產(chǎn)區(qū)，咖啡因含量相對(duì)較高。如寧洱江西村年均溫比寧洱縣氣象局咖啡地約高2℃，其水洗豆咖啡因含量也隨之高0.1%；孟連帕當(dāng)年均溫為19.9℃，比芒掌產(chǎn)區(qū)高0.2℃、富巖產(chǎn)區(qū)高1.7℃，水洗豆中咖啡因含量也比兩地高0.2%；不同產(chǎn)地的日曬豆，溫度與其咖啡因含量之間也有相類似的關(guān)系。低海拔河谷區(qū)和低海拔山地種植區(qū)，咖啡因含量相對(duì)較高；高海拔產(chǎn)區(qū)，咖啡因含量相對(duì)較低。

3.2 總糖

咖啡豆中的總糖經(jīng)烘焙后大部分會(huì)轉(zhuǎn)化為焦糖，產(chǎn)生甜味。一般小粒種咖啡中總糖含量為6%～9%，是中粒種咖啡的2 倍左右。此次采集的17 個(gè)樣品，總糖含量為6.3～8.5 g/100 g（圖4），平均7.8 g/100 g。

一般認(rèn)為，平均日溫差對(duì)水果品質(zhì)的形成有重要作用，特別是成熟前期溫差越大，有利于含糖量增加，普洱市低海拔河谷區(qū)和中高海拔山地11 月至翌年1 月溫差大于11℃，水洗豆中總糖含量相對(duì)較高，如孟連中低海拔的芒掌12 月和1 月平均溫差分別比高海拔山地的富巖高2.8℃、4.7℃，水洗豆中的總糖含量相應(yīng)多0.7 g/100 g，其他地方和日曬豆之間也有相似的結(jié)論?？梢姡吆０紊絽^(qū)總糖含量略偏少。

圖4 17 個(gè)樣品咖啡因、總糖、蛋白質(zhì)、脂肪的離散圖

3.3 蛋白質(zhì)

本次采集的17 個(gè)樣品蛋白質(zhì)含量為11.7～14.6 g/100 g，平均為12.92 g/100 g（圖4）。溫度對(duì)蛋白質(zhì)形成有影響，但不是溫度越高、海拔越低，蛋白質(zhì)含量就高。如中低海拔山地的帕當(dāng)與高海拔山地的富巖點(diǎn)相比較，其年平均氣溫高約2℃，水洗豆中蛋白質(zhì)含量也隨之高2.2 g/100 g；低海拔河谷的寧洱江西村氣溫比中低海拔山地的寧洱縣氣象局試驗(yàn)地高約2℃，其水洗豆總糖含量卻低0.7 g/100 g；日曬豆也有相似的特點(diǎn)?？梢?，河谷和高海拔產(chǎn)區(qū)生豆中蛋白質(zhì)的含量略低于中低海拔區(qū)。

3.4 脂肪

咖啡內(nèi)含的脂肪在風(fēng)味上占了極為重要的角色。本次采集的17 個(gè)樣品脂肪含量為5.8～9.0 g/100 g， 平 均7.37 g/100 g。一般認(rèn)為，降水量、日照時(shí)數(shù)與咖啡豆脂肪的形成有關(guān)，那瀾、帕當(dāng)?shù)惹锛窘邓?、光照充足，其生豆中脂肪含量略偏高，如中低海拔山地的帕?dāng)點(diǎn)10-12 月的累積降水量比高海拔富巖點(diǎn)少50 mm，相應(yīng)的日照時(shí)數(shù)更多，其水洗豆中脂肪含量也高1.8 g/100 g?？梢?，中低海拔山地和河谷地區(qū)所產(chǎn)的咖啡豆，脂肪含量略高于高海拔山地。

3.5 杯品

咖啡烘焙時(shí)發(fā)生復(fù)雜多變的物理與化學(xué)變化，產(chǎn)生了混合香、苦、甜、酸等各種味道，咖啡業(yè)界多引用美國(guó)咖啡協(xié)會(huì)的規(guī)定，從干香、風(fēng)味、后味、干凈度、厚實(shí)度、甜味、酸味、一致性、平衡感、總評(píng)等方面對(duì)咖啡豆進(jìn)行評(píng)估。綜合得分在60～70 分 的“good（好）”；70～79 分 的“very good（非常好）”；80～89 分的“excellent（優(yōu)秀）”；90 分的“outstanding（杰出、突出）”；本次采集的樣品綜合得分為76.25～83.75，有3 個(gè)低于80 分、14 個(gè)在80～84 分（圖5），可見，普洱咖啡的品質(zhì)非常好。

17 個(gè)咖啡“甜味”項(xiàng)都獲得了10 分，在“干香”、“風(fēng) 味”、“后味”、“厚實(shí) 度”、“酸味”、“平衡感”、“總評(píng)”項(xiàng)的樣本方差在0.02～0.06，表明樣本之間的差異較小；而在“一致性”、“干凈度”項(xiàng)上，樣本方差為0.24，比其他項(xiàng)的稍偏大，但總體來(lái)講，17 個(gè)咖啡最后得分相近，如高海拔的富巖水洗豆得82 分，比中低海拔的芒掌高1.3 分、帕當(dāng)高2 分；低海拔河谷的寧洱江西村得79.1 分，比中低海拔的縣氣象局試驗(yàn)地也低1.7 分?？梢姡吆０紊降氐目Х蕊L(fēng)味更豐富，綜合得分略高于中低海拔山地，稍高于河谷地區(qū)。

圖5 17 個(gè)樣品咖啡杯測(cè)得分圖

4 結(jié)論

對(duì)普洱市不同氣候背景條件下所產(chǎn)咖啡的咖啡因、脂肪、蛋白質(zhì)、總糖含量和風(fēng)味等進(jìn)行檢測(cè)比較，樣品的咖啡因、脂肪、蛋白質(zhì)含量均高于咖啡質(zhì)量的最低標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)咖啡杯品能達(dá)至“優(yōu)秀”等級(jí)，不同海拔、不同地形產(chǎn)區(qū)的含量指標(biāo)和風(fēng)味相異。

普洱市低海拔河谷區(qū)，冬季氣溫高，低溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)極低；有效積溫多，咖啡果實(shí)的生長(zhǎng)周期較短，白天溫度較高，有利于咖啡因、總糖、脂肪的形成。中低海拔山地種植區(qū)，常年冬季氣溫較高，低溫災(zāi)害內(nèi)險(xiǎn)低；秋冬季日溫差較大，有利于總糖、蛋白質(zhì)的積累。高海拔山地種植區(qū)，夏季氣溫適宜，不利于病害的發(fā)生蔓延；白天氣溫較低不利于咖啡因的形成；秋冬季≥20℃·d 有效積溫少，咖啡果實(shí)生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，多在12 月上旬才進(jìn)入開采季，比中低海拔和河谷種植區(qū)晚20 d 以上，有利于干物質(zhì)的積累，咖啡杯品優(yōu)于低海拔河谷和中低海拔山地種植區(qū)。

由于本次試驗(yàn)僅采集17 個(gè)樣品，而且每個(gè)樣品均只有一年的資料，數(shù)據(jù)序列短，因此上述結(jié)論還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)和完善。