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搜狐科技《思想大爆炸——對話科學家》欄目第157期,對話云南大學農學院教授何飛飛。
嘉賓簡介:
何飛飛,云南大學農學院教授,云南省精品咖啡學會理事。主要從事咖啡逆境生理、咖啡園土壤改良、咖啡副產物高值化利用等研究。
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氣候變化是最主要的推動力,因為阿拉比卡咖啡對穩定、濕潤、無霜的氣候條件要求非常高,氣候極端化會嚴重影響它們的生長。
野生咖啡瀕危首先會嚴重削弱種質資源庫,給未來新品種選育帶來根本性的障礙。同時,阿拉比卡的減產也可能推高價格,對市場和消費者產生影響。
盡管卡蒂姆現在仍然占云南咖啡種植的主導地位,但品種單一化的局面已經有所改善了。鐵皮卡、德熱系列、瑰夏等精品咖啡品種的種植面積占比已經達到13.6%。
花香、果香等香氣是揮發性的,磨豆沖泡時就散發了,而苦味分子則是水溶性的,所以咖啡“聞著香、喝著苦”。
出品|搜狐科技
作者|周錦童
早上喝一杯咖啡,是許多朋友的日常標配。不過,由于氣候變化,杯中這份習以為常的醇香,未來可能會逐漸消失。
早在2019年,英國皇家植物園的科學家就對全球已知的124種咖啡品種進行了首次全面評估。研究顯示,高達60%的野生咖啡物種面臨滅絕風險,像大家愛喝的阿拉比卡咖啡,已經被正式列為“瀕危”物種。
這并不是危言聳聽。氣候變化、森林砍伐和病害蟲害三大威脅疊加,正在把野生咖啡逼向絕境。而全球咖啡產業卻高度依賴阿拉比卡和羅布斯塔兩個物種,野生咖啡基因庫的喪失,也將嚴重威脅未來品種的抗逆性培育,進而影響全球超1億人的生計。
咖啡的未來究竟會怎樣?我們還能喝到好喝的咖啡嗎?云南作為中國咖啡的主產區,在這場危機中扮演著什么角色?帶著這些問題,搜狐科技對話了云南大學農學院何飛飛教授。
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多重威脅擠壓野生咖啡的生存空間
在何飛飛看來,這個問題并不是現在才有的,早在十幾年前就已經有相關報道了。氣候變化、森林砍伐、病蟲害這三大威脅確實讓野生咖啡的生存空間越來越小。
“氣候變化是最主要的推動力,因為阿拉比卡咖啡對穩定、濕潤、無霜的氣候條件要求非常高,氣候極端化會嚴重影響它們的生長;而森林砍伐則直接剝奪了野生咖啡的棲息地,導致生存空間破碎化,加劇了脆弱性。”
“至于病蟲害問題,阿拉比卡是異源四倍體,抗病性弱,因為它把大部分物質能量投入到了‘風味’上,因此在產量和抗病性上就會被‘犧牲’,與之相對應的是羅布斯塔種,產量高、抗病性強,但風味可能差一點,苦澀味重。”何飛飛解釋道。
除此之外,市場的過度種植、種植模式粗放、種質資源保護滯后等隱性問題也會加劇野生咖啡的消亡。
何飛飛指出,國內外國情是存在差異的。國外的咖啡種植國,大多是發展中國家,農民迫于生存壓力不得不砍伐森林種植經濟作物,這確實會涉及“生存”與“環保”的現實矛盾。而且部分國家的土地資源被外國資本掌控,種植決策會受到政治經濟因素的左右。
“不過,在我們國家,法制健全,砍伐森林種植農作物會觸犯法律,這類現象基本是不存在的。”何飛飛如是說。
在種質資源保護方面,何飛飛稱即便已經納入保護體系也存在著滯后與疏漏,“比如哥斯達黎加2019年曾報告資源庫中丟失了80份咖啡種質,這說明‘被保護’也不等于‘絕對安全’。”
而大家愛喝的阿拉比卡咖啡因為天然雜交起源,遺傳背景極為狹窄,對環境變化高度敏感,無論是“就地保護”還是“遷地保護”都存在著一些局限性,遷地可能會影響進化,而整體保護難度又很大。
“因此,為了應對阿拉比卡這一脆弱物種面臨的長期挑戰,我們要做的就是在現有的技術條件下,想新的應對辦法和保護策略。”
談及影響時,何飛飛表示,野生咖啡瀕危首先會嚴重削弱種質資源庫,給未來新品種選育帶來根本性的障礙。同時,阿拉比卡的減產也可能推高價格,對市場和消費者產生影響。
針對這一困境,她也提出了兩條值得探索的道路:一是用加快選育抗病性強的品種進行替代;二是借助合成生物學技術模擬咖啡風味,開發“非咖啡”飲品。
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云南咖啡品種的“破局之路”
阿拉比卡種對生長環境要求嚴苛,它原產于熱帶雨林下層,需要弱光、濕潤、溫暖且無霜凍的穩定微氣候。因此,在云南,也只有像西雙版納、普洱、臨滄、德宏及保山的怒江干熱河谷等熱區才能正常開花結果。
“比如保山,咖啡種植在怒江流域沿岸的潞江壩,與保山城區距離60公里左右,但咖啡若種植在保山城區周圍,花期會延后、產量明顯衰退。”何飛飛補充道。
中國并不是咖啡的原產地,只有少量的野生咖啡資源,現有的品種大多都是國外引進,在此基礎上選育。而云南作為中國咖啡主產區,主栽品種為卡蒂姆,這種單一的結構也讓網友們感到擔心。
對此,何飛飛表示:“云南咖啡品種單一并非個例,而是全球咖啡種植的普遍現象。阿拉比卡咖啡起源于埃塞俄比亞,最初僅以‘鐵皮卡’和‘波旁’兩個品種通過歐洲殖民擴張傳播到全球。”
云南自20世紀50年代起開始規模化種植,雖然曾經因為動蕩時期種植面積銳減,但改革開放后恢復了種植。不過,“鐵皮卡”雖然風味優異,但是不抗銹病,長期種植容易導致減產。
“為了解決這個問題,引入了帶有羅布斯塔基因的‘卡蒂姆’系列,雖然風味略遜色,但產量高、抗銹病能力強。大家在市面上喝到的許多云南咖啡,尤其是‘云南小粒咖啡’,大多數都是卡蒂姆的品種。”何飛飛講述道。
盡管卡蒂姆現在仍然占云南咖啡種植的主導地位,但品種單一化的局面已經有所改善了。根據2022年云南省政府推進精品咖啡種植的政策及最新產業報告來看,鐵皮卡、德熱系列、瑰夏等精品咖啡品種的種植面積占比已經達到13.6%了,雖然分布較為分散,多為莊園式種植,但這也表明云南咖啡產業正在向多元化、精品化方向轉型。
何飛飛還分享了她目前在進行的一項工作,就是對云南咖啡的土壤適應性進行評價。
她們發現云南咖啡種植面臨的最大氣候壓力就是冬季低溫和春季干旱。像低溫因素,比如最冷月均溫是決定種植區域生死的限制因子,一旦遭遇寒害將直接導致減產甚至植株死亡。
而春季正值花期,若降雨不足,就會讓開花的數量減少,并且導致咖啡果實變小、內部空癟率增高,從而拉低產量。
至于病蟲害,銹病可以通過抗病品種進行控制,但“天牛”是毀滅性且目前無解的難題,因為其幼蟲能鉆入莖稈蛀空植株。為此,咖啡種植向高海拔的陽坡遷移,其相對溫和的環境能顯著抑制天牛的發病率。
“高海拔遷移雖然能規避天牛,且因為晝夜溫差大、生長周期拉長,有利于糖分累積從而顯著改善咖啡風味,但這同時也增加了低溫越冬的風險。此外,春季干旱加劇也會損害烘焙后帶來花果香味的揮發性物質。”何飛飛如是說。
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場景化選擇咖啡,避開糖和植脂末
何飛飛團隊目前正在利用轉基因和基因編輯等分子生物學技術,針對小粒種咖啡建立技術操作手冊,并重點驗證抗旱和耐寒基因的功能。
不僅如此,她還負責咖啡園土壤改良工作,針對咖啡種植中長期過量施用化肥、忽視有機肥導致的土壤酸化、板結及“次生鹽漬化”等問題,通過施用有機肥、微生物菌劑和土壤改良劑來調節土壤環境。
不過,她也很坦誠地指出了目前面臨的技術瓶頸,“咖啡作為木本植物,組織培養和遺傳轉化都比較緩慢,轉入基因后難以分化成完整的植株,對此我們已經摸索了兩年,但還沒突破,目前僅能做到讓外源基因在咖啡根部表達并維持約5個月。”
雖然云南不是咖啡的原產地,但何飛飛稱,我們現在已經在云南省德宏熱帶農業科學研究所建成了國內最大的咖啡種質資源圃,保存逾千份資源,此外保山、普洱、西雙版納等地也有資源圃。
“這些資源是育種工作者的‘命根子’,我們省內已經基于這些培育成了具有自主知識產權的‘德熱’系列、‘云咖’系列等主推品種。”何飛飛介紹道。
此外,針對咖啡園長期過量施用化肥導致的土壤酸化、板結等問題,何飛飛倡導可持續種植,“比如我們現在推廣了咖啡與堅果、芒果的立體種植,并在行間種植豆科綠肥翻壓入田,配合施用有機肥和微生物菌劑,能活化土壤,減少化肥用量,改善根系生長環境。”
在初加工環節,何飛飛團隊還針對傳統水洗脫膠產生廢水污染的問題,篩選出了高效的脫膠菌株,能夠在5℃低溫條件下8小時內脫膠,既避免物理損傷又保留風味。“還可以將咖啡果皮加工成果皮茶或制成育苗基質,實現廢棄物資源化。”
市面上凍干、速溶、掛耳、手沖等各式咖啡品類繁多,談及該如何挑選咖啡時,何飛飛稱這件事“見仁見智”。
速溶咖啡的風味可能會有較大損失,凍干咖啡則因為低溫萃取保留了更多風味,掛耳和手沖咖啡則更適合室內有杯具的場景,并且沖泡的過程本身也是一種放松。
“所以選擇哪種是沒有絕對好壞的,比如我在辦公室的時候可能會選擇掛耳咖啡,時間充裕還可以手沖,有時候外出可能會喝凍干或者即飲咖啡,更便于攜帶。”何飛飛舉例道。
至于咖啡豆,何飛飛稱烘焙后需要“養豆”,1-2周再研磨沖煮口感更好。如果沖咖啡時,熱水注入后膨脹起“大泡”,則說明豆子很新鮮。
談到這,大家不免會問:為什么咖啡有時候聞起來很香,但是喝著卻很苦呢?
對此,何飛飛解釋道:“那是因為像花香、果香等香氣是揮發性的,磨豆沖泡時就散發了,而喝到嘴里的苦、澀味則是水溶性的。”
對話最后,何飛飛也談到了大家擔心的咖啡因問題。她表示:“適量的咖啡因是對健康有益的,但我們很多人喝的其實是加了大量糖和奶的咖啡飲品,真正的問題并不是咖啡因過量,而是攝入過量糖和植脂末這類無法被身體代謝的人工添加物。”
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運營編輯 | 曹倩 審核|孟莎莎
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