青稞是世界上最古老的作物之一，是西藏地区种植面积最大、最具优势的特色粮食作物，青稞产业则是西藏农牧业的支柱产业。青稞产业的发展，对于西藏自治区农业发展、人民生活水平提高、社会稳定具有深远的影响。但是，当前西藏青稞初加工产品多、产品单一、同质化突出，缺乏高附加值产品，尚未形成可带动青稞产业发展的具有西藏特色的优质产业[1]。
白酒作为传统粮食深加工产业，附加值高，易形成区域特色。在西藏发展青稞白酒将对青稞产业的发展带来巨大的推动作用。
白酒作为一种传统生态产品，生产过程处于开放或半开放状态，酿造环境是影响其风格与品质的关键因素之一。如贵州茅台的酱香型白酒、四川地区的浓香型白酒、山西汾阳地区的清香型白酒，青海互助县也结合其酿造气候特点形成了独特的清蒸清烧、4次发酵工艺的青稞白酒[2]。目前，关于气候与酿酒之间关系的研究日益受到行业重视[3-6]，但是尚未见从白酒酿造的角度，对西藏青稞白酒产区的气候条件进行分析的研究报道。因此，从酿造角度分析西藏气候条件，对设计开发西藏特色青稞白酒具有十分重要的现实意义。
本研究以西藏青稞白酒主产区和人口聚集地区拉萨的气候条件为研究对象，从白酒酿造的角度，采用对比分析的方法，分析西藏拉萨地区与清香型、浓香型、酱香型中国白酒3大基础香型典型产区，以及青稞白酒产区气候条件的差异，明确西藏青稞白酒主产区酿酒气候特点。为西藏青稞白酒酿造的工艺设计、设备选型、风格确定提供参考依据。
1 数据来源与分析方法
1.1 数据来源及气象站点目录
本研究依据各香型白酒生产工艺成熟、气候条件稳定、同时兼顾数据易获取性的原则，进行酿酒气候特性研究。具体数据来源为：中国地面气候标准值月值数据集(1981—2010年)，数据时间1981年1月1日—2010年12月31日。按照优选与产地相近气象站的原则，各香型选用气象站如表1。由于泸州与宜宾距离、海拔较近，气候条件基本一致[6]，选定宜宾作为浓香型白酒的典型产区进行分析。西藏·拉萨与不同类型白酒典型产区气象站点信息见表1。
1.2 分析方法
采用对比分析的方法，以酿酒气候条件为研究对象，分析西藏·拉萨与清香型、浓香型、酱香型白酒及青稞白酒产区的气候因素的逐月变化情况。主要选择与白酒生产密切相关的气候因素，包括海拔、温度、湿度、风速、降水量、气压等。
表1 西藏·拉萨与不同类型白酒典型产区气象站点信息
Table 1 Meteorological station information of Tibet Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
类型典型代表站名区站号纬度经度海拔高度/m清香型汾酒汾阳 53 76937°15′N114°47′E747.7浓香型泸州老窖/五粮液宜宾 56 49228°48′N104°36′E340.8酱香型茅台仁怀 57 71027°48′N106°24′E890.3青稞白酒天佑德互助 52 86336°49′N101°57′E2 480.0西藏拉萨-墨竹工卡55 59329°85′N91°73′E3 804.3
注：“-”表示西藏拉萨还未有形成公认的区域代表品牌
2 结果与分析
2.1 海拔及其影响分析
高海拔是西藏与其他白酒香型典型产区最为显著的差异之一，海拔对气候条件具有重要的影响，随着海拔高度的增加，气温逐渐降低、大气压逐渐减少、大气O2含量降低，这均对白酒生产具有重要的影响。白酒生产主要包含发酵过程和蒸馏过程，其中发酵过程包含制曲发酵和酿酒发酵。温度和O2含量对制曲原料青稞中的微生物种类结构[7]，以及微生物代谢产生重要影响。大气压的降低对蒸馏过程的气液平衡产生重要影响[8]。因此，明确西藏拉萨地区与不同香型白酒典型产区的海拔高度及其带来的潜在环境条件差异，对西藏青稞白酒的生产设计具有重要意义。
图1对比分析了西藏拉萨地区与不同类型白酒典型产区的海拔高度差异。拉萨海拔3 804.3 m，分别高出清香型、浓香型、酱香型及青稞白酒产区3 056.6、3 463.5、2 914、1 324.3 m。海拔影响大气压，进而导致O2含量差异。
图1 拉萨地区与不同类型白酒典型产区海拔对比
Fig.1 Altitude comparison of Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
如图2所示，清香型、浓香型、酱香型及青稞白酒产区大气中O2含量分别为19.11%、20.07%、18.79%、15.44%，而西藏拉萨地区O2含量为13.04%，分别为以上产区的68.22%、64.97%、69.41%、84.44%(图3)。O2是微生物生长代谢及发酵过程重要调控因子[9]，白酒贮存过程的O2也是重要的参与因子[10]。因此在进行西藏青稞白酒的生产工艺设计时要充分考虑O2含量的影响。
图2 海拔与大气压及氧含量对应关系
Fig.2 Relationship between altitude, atmospheric pressure and oxygen content
图3 拉萨地区与不同类型白酒典型产区氧气 含量及占比情况
Fig.3 Oxygen content and proportion of Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
2.2 气温及其影响分析
白酒生产内部系统与外部自然环境能量交互作用的形式主要是热量传递。对于白酒生产而言，热量传递由白酒生产内部系统与外部自然环境的温度高低所决定，进而影响白酒生产内部系统的温度。温度是影响微生物生长代谢的关键因素，制曲过程和发酵过程是微生物的生长代谢过程[11-14]，因此温度对白酒生产至关重要。
图4显示了拉萨地区与不同类型白酒典型产区气温对比情况。拉萨平均气温明显低于浓香型和酱香型白酒典型产区，全年各月平均气温要较浓香型白酒典型产区低10.3～13.5 ℃，较酱香型白酒典型产区低7.5～11.4 ℃；4～10月，平均气温接近于青稞白酒产区，1～3、11～12月平均气温接近于清香型白酒典型产区(图4-a)。从累年月平均气温日较差来看，拉萨的气温日较差明显高于浓香型和酱香型白酒的典型产区，平均高8 ℃以上，与清香型和青稞白酒产区较为接近(图4-b)。从累年月平均最高气温来看，拉萨4～9月份与青稞白酒产区较为接近，但明显低于清香型、浓香型、酱香型白酒典型产区，1～3、10～12月则明显高于青稞白酒产区(图4-c)。从累年月平均最低气温来看，拉萨整年明显低于浓香型、酱香型白酒典型产区，3～10月与青稞白酒产区较为接近，1～2、12月则高于青稞白酒产区，与清香型白酒典型产区相吻合(图4-d)。从累年月日最高气温≥30.0 ℃日数来看，拉萨与青稞白酒产区较为一致，累年月最高气温很少出现≥30.0 ℃的情况，清香型、浓香型、酱香型白酒典型产区则较为类似，累年月最高气温≥30.0 ℃的日数主要集中在5～9月，尤其是6～8月，而这段时间是传统制曲月份，可见较高气温是传统制曲的关键因素之一(图5-e)。从累年月日最低气温≤0.0 ℃日数来看，拉萨与青稞白酒产区的趋势基本一致，而与浓香型和酱香型白酒典型产区具有明显差距，尤其是1～3、11～12月，拉萨的累年月日最低气温≤0.0 ℃日数接近于30 d(图4-f)。整体而言，拉萨呈现低气温、高温差的特点。
a-累年月平均气温；b-累年月平均气温日较差；c-累年月平均最高气温；d-累年月平均最低气温； e-累年月日最低气温≤0.0 ℃时间；f-累年月日最高气温≥30.0 ℃时间
图4 拉萨地区与不同类型白酒典型产区气温对比情况
Fig.4 Comparison of air temperature between Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
从制曲角度看，低温将是拉萨进行制曲的重要环境制约因素，在拉萨进行制曲对温度的调控和保持是必要的。制曲主要是对原料及环境中微生物进行定向培育的过程，较高的环境温度对制曲有决定性影响，传统制曲时间主要集中在6～9月，在此期间中国白酒3大典型产区的气温均明显高于其他月份，平均气温在20 ℃左右，最高气温均超过25 ℃，且每月有将近一半时间的最高气温超过30 ℃；尤其是浓香型和酱香型白酒的中温曲和高温曲，6～9月最低气温也在15 ℃以上。而对于拉萨的6～9月，无论从累年月平均气温、累年月平均气温日较差、累年月平均最高气温、累年月日最高气温≥30.0 ℃日数均明显低于中国白酒3大基础香型的典型产区。因此，在拉萨进行制曲，需要对制曲的环境温度进行适当调控[15-16]。
从发酵角度看，低温环境有助于在拉萨进行青稞白酒的全年生产。白酒采用固态低温长时缓慢发酵，为了保证品质，要求发酵酒醅从较低的温度开始发酵，即低温入池(或入缸)[17]，这要求较低的环境温度，所以中国白酒3大基础香型的典型产区到6～9月份气温较高时，就停止投料，即“压排”。而对于拉萨，其全年气温基本在25 ℃以下，因此，不存在“压排”的必要，可以实现全年生产。同时，低温环境也使发酵过程进行缓慢，因此，酒体将更加纯正、洁净[13]。
从贮存角度看，低温环境会使酒体老熟缓慢，贮存时间延长。老熟过程是酒体成分间，以及酒体与贮存容器和环境间交互作用的过程，包含复杂的物理化学变化，而温度是影响这种交互作用的关键因素，温度影响主要体现在两个方面，一方面温度越高越有利于物理化学交互作用的进行，因此低温需要更久的贮存时间；另一方面温度差异也影响物理化学交互作用的种类和方向，进而影响酒体的物理结构和化学组成[18-20]，而天然低温可能使得西藏青稞白酒贮存过程中形成更具西藏特色的酒体。
因此，在拉萨进行青稞白酒开发时，要充分考虑气温对制曲、发酵、贮存的影响因素。
2.3 降水量及其影响分析
降水量对地区的生态环境有重要的影响，不仅影响环境的相对湿度，还影响环境中微生物组成和结构，而这些与白酒生产均密切相关[2-5]。图5对比分析了西藏·拉萨与不同类型白酒典型产区的累年平均月降水量和累年月日降水量≥0.1 mm时间。
a-累年平均月降水量；b-累年月日降水量≥0.1 mm时间
图5 拉萨与不同类型白酒典型产区降水量对比情况
Fig.5 Comparison of precipitation between Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
由降水量来看(图5-a)，拉萨的降水主要集中在6～9月，在此期间，拉萨的降水量明显高于清香型白酒和青稞白酒产区，但与浓香型和酱香型白酒典型产区相比，降水量有一定的差距(图5)。而1～5、10～12月降水量明显低于浓香型和酱香型白酒典型产区，接近甚至低于青稞白酒和清香型白酒典型产区。
从降水日数来看(图5-b)，拉萨累年月日降水量≥0.1 mm日数超过10 d的月份主要集中在6～9月份，而浓香型和酱香型白酒典型产区全年的累年月日降水量≥0.1 mm日数均超过10 d。其余月份年月日降水量≥0.1 mm日数则迅速降低，呈现出明显的雨季和旱季的特点。
2.4 风速及其影响分析
风可以加强白酒生产过程的内部体系与外部环境的交互作用，加速物质和能量传递、促进微生物的传播。因此，对制曲和发酵过程具有一定的影响。图6显示了拉萨与不同类型白酒典型产区累年月平均风速对比结果。拉萨累年各月平均风速主要在2.0 m/s以上，除在个别月份与清香型白酒典型产区相接近外，其余时间均明显高于清香型、浓香型、酱香型白酒及青稞白酒产区。较高风速不利于环境湿度的保持，影响微生物的繁殖和培育，从而对制曲造成不利影响[16,21-22]。
图6 拉萨与不同类型白酒典型产区累年月 平均风速对比情况
Fig.6 Comparison of monthly average wind speed between Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
环境湿度降低容易造成发酵体系中水分的散失，尤其是对浓香型白酒而言，窖泥水分的保持对产品的品质具有至关重要的作用，水分流失过快，将使窖泥丧失活性，产品品质也急剧下降[23-24]。因此，无论从制曲还是发酵的角度，保持水分将是拉萨青稞白酒生产的关键问题之一。
2.5 相对湿度及其影响分析
空气相对湿度对白酒生产至关重要，影响制曲、发酵、贮存3个关键环节[12,16-17,21-24]。图7显示了拉萨与不同类型白酒典型产区累年各月平均相对湿度的对比分析结果。拉萨的累年各月平均相对湿度明显低于中国白酒3大基础香型典型产区。与青稞白酒产区相比，除4～7月较为接近外，其余各月均明显较低，整年低于70%。而浓香型、酱香型白酒典型产区的相对湿度常年高于70%，清香型白酒和青稞白酒产区6～9月制曲季节的相对湿度也接近或大于70%。
图7 拉萨与不同类型白酒典型产区累年各月 平均相对湿度
Fig.7 Comparison of monthly average relative humidity between Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
从制曲角度来看，白酒酒曲采用固态发酵的方法进行定向微生物的培育，培育过程环境湿度在90%以上。环境相对湿度的降低，则会加速酒曲与环境湿度的交换速率，加速酒曲水分的流失，不利于微生物的生长代谢繁殖，从而不利于制曲[21-22]，因此，在制曲过程应注意酒曲与外界环境的物质交换，合理调控制曲环境的相对湿度。
从发酵过程来看，由于白酒发酵采用半开放方式，发酵容器或体系与空气直接接触，环境相对湿度高，有利于发酵体系水分的保持，从而减弱窖泥的老化。环境相对湿度低，会加速发酵体系水分的流失，从而使窖泥板结老化，从而影响产品品质[23-24]，因此，在西藏进行白酒发酵时，应该采用对环境相对湿度依赖较小的石窖或地缸等密闭性较好的发酵容器，而不是采用窖泥等对环境相对湿度要求较高的发酵容器。
从贮存角度来看，环境湿度低可加速白酒贮存过程的挥发速率，这虽然在一定程度上可以加速老熟，但也增加了酒损。环境湿度越高，有利于降低白酒贮存过程中的挥发速率，进而降低酒损。因此，在西藏进行白酒贮存，应适当减少酒库与外界环境的物质交换，如适当减少通风等。
综上可知，相对干燥的环境对生产过程有一定的消极影响，但对生产环境也有一定的积极影响。拉萨相对湿度较低，这不利于生产环境中有害微生物的滋生，给生产过程杂菌污染起到天然的屏蔽作用。
2.6 气压及其影响分析
气压低是拉萨气候的重要特点之一，图8显示了拉萨与中国白酒3大香型及青稞白酒传统产区对比分析结果。拉萨的累年各月平均气压在650 hPa以下，而清香型、浓香型、酱香型白酒典型产区的气压均在900 hPa以上，拉萨的气压要明显低于中国白酒3大香型典型产区的气压。相对于青稞白酒产区平均770 hPa左右的气压，拉萨也明显更低。
图8 拉萨与不同类型白酒典型产区 累年各月平均气压
Fig.8 Comparison of monthly average air pressure between Lhasa and the typical producing areas of different types of Baijiu
气压影响水分沸点，从而影响粮食的蒸煮[25]。气压对白酒蒸馏具有重要的影响，通过影响不同组分的气液平衡常数，进而影响白酒组分[26-27]。低气压对白酒生产的影响主要有以下3个方面：
(1)低气压降低原料青稞蒸煮效率、增加原料的含水量。较低气压对常压下水蒸汽温度造成影响，进而影响原料的蒸煮效率[25]，经测定拉萨常压固态蒸煮青稞的最高温度为86 ℃，不利于青稞糊化，因此，建议增加浸泡，进行加压蒸煮，适当延长蒸煮时间。此外，较低气压使得青稞在糊化膨胀时受到的外界阻力更小，从而加大青稞的吸水率，增加了入池青稞含水量，而且青稞支链淀粉含量明显高于高粱，使得其含水量进一步提高，采用固态发酵，高含水量对发酵和后期蒸馏是不利的。因此，在西藏·拉萨进行青稞白酒的生产要充分考虑水分含量对生产过程及产品品质的影响。
(2)低气压影响白酒的风味组成，进而影响产品的风格特点。白酒作为蒸馏酒，蒸馏是其关键核心步骤之一，而蒸馏主要是通过气液平衡来达到风味物质提取的效果，进而形成中国白酒独特的酒体[26-27]。气压的降低将改变白酒中不同风味物质的气液平衡常数，进而改变不同风味物质的提取效率，从而改变蒸馏白酒中风味物质的组成[8]，这一方面可能使拉萨蒸馏白酒的酒体更加纯净，另一方面使得拉萨的青稞白酒相对于其他香型白酒和当前青稞白酒产区更具西藏特色。
(3)低气压增加贮存老熟过程中的酒损。外部压力的减少，降低了外界环境对酒体中分子的束缚，使其更容易逸出，增加挥发速率。挥发速率的增加带来主要后果是酒损增加，当然挥发速率的增加同时也在一定程度上加速了老熟，缩短了老熟时间。
3 结论
拉萨地区的酿酒气候条件具有“两高四低一显”的特点，即高海拔、高风速，低气压、低氧含量，低气温、低相对湿度，雨季旱季明显。
从制曲角度，低气温、低相对湿度、高风速等特点均不利制曲。因此，在制曲时，建议减少制曲车间与外环境的物质能量交换，并适当增加制曲车间的控温控湿装置。
从蒸煮角度，低气压使得在拉萨进行常压固态蒸煮青稞的最高温度为86 ℃，不利于青稞糊化。因此，蒸煮青稞时建议进行加压蒸煮，增加浸泡，适当延长蒸煮时间，以及充分考虑水分含量对生产过程及产品品质的影响。
从发酵角度，低温环境是白酒采用固态低温长时缓慢发酵的工艺条件，从此角度考虑，拉萨不存在目前白酒生产过程中“压排”现象，可以实现全年生产。此外，低温使得发酵过程进行缓慢，酒体呈现更加纯净的特点。
从蒸馏角度，独特的低压环境是中国白酒其他产区所不具备的天然独特资源，这将赋予西藏青稞白酒独有的风格特点与西藏特色。
从贮存角度，高风速、低气压将加速西藏青稞白酒的老熟，但同时也加大酒损，建议前期可以加大酒库与外界环境的交互作用，后期减少酒库与外界环境的交互作用，从而到达加速老熟，避免长时间贮存酒损增加的情况。
西藏具有独特的气候条件，白酒企业需要在工艺设计、设备先型、厂房设计上充分考虑环境因素，才能开发出具有当地特色的青稞白酒产品。
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