搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目播出的第157期,邀请到云南大学农学院的何飞飞教授展开对话。
何飞飞教授简介:
她目前身兼云南大学农学院教授之职,同时也是云南省精品咖啡学会的理事。她的研究领域主要集中在咖啡在逆境下的生理反应、咖啡园土壤的改良技术,以及咖啡副产物的价值提升等方面。
核心观点提炼:
1. 气候变迁是影响阿拉比卡咖啡生长的最大因素,这类咖啡需要稳定且湿润的无霜气候,极端气候会显著阻碍其生长。
2. 野生咖啡的濒危状况将严重削弱种质库建设,对未来新品种培育构成重大挑战。此外,阿拉比卡咖啡的减产还可能推高市场价,波及消费者。
3. 尽管卡蒂姆品种目前在云南占据主导地位,但单一品种的种植格局已有改善迹象。铁皮卡、德热系列、瑰夏等精品咖啡品种的种植比例已增至13.6%。
4. 咖啡拥有挥发性的香气物质,如花香、果香等,在研磨和冲泡过程中容易散失,而苦味的分子属于水溶性,因此会出现"闻香不见味"的现象。
出品丨搜狐科技
执笔丨周锦童
每日早晨的咖啡饮用,已成为许多人的习惯性选择。然而,由于气候变迁的加剧,这份习以为常的咖啡香,未来或面临严峻考验。
早在2019年,英国皇家植物园的研究团队便对全球124种咖啡品种进行了首次全面系统的评估。研究结论显示,高达60%的野生咖啡种类正面临灭绝风险,备受青睐的阿拉比卡咖啡也被正式列作"濒危"物种。
这不是空穴来风的消息。气候变迁、森林砍伐和病虫害这三重困境,正步步紧逼野生咖啡的生存空间。全球咖啡产业高度依赖阿拉比卡和罗布斯塔两个品种,一旦野生咖啡的基因库遭受破坏,未来品种抗逆性的改良将无从谈起,进而影响超1亿人的生计。
咖啡产业的前景究竟如何?我们还能继续享用心仪的咖啡吗?作为中国咖啡主产区的云南,在这场危机中又将如何应对?带着这些疑问,搜狐科技特别对话了何飞飞教授。
多重因素威胁野生咖啡的生存
何飞飞教授分析,野生咖啡面临的困境并非新问题,早在十几年前就已出现相关预警。气候异常、森林破坏和病虫害确实是导致野生咖啡生存环境急剧缩小的主因。
"气候变迁是最关键的因素,阿拉比卡咖啡对气候条件极为敏感,需要稳定、湿润且无霜的气候环境,如果气候发生极端变化,它们的生长将受到严重影响。"何飞飞解释道,"森林砍伐则直接剥夺了野生咖啡的栖息地,造成生境破碎化,进一步削弱了它们的生存能力。"
关于病虫害问题,何飞飞提到阿拉比卡是异源四倍体品种,抗病能力较弱,因为它将大部分资源用于形成独特风味,在产量和抗病性上做出了妥协。相比之下,罗布斯塔品种产量高、抗病性强,但风味表现可能欠佳。
除上述显性问题外,市场过度种植、种植方式粗放、种质资源保护落后等隐性问题也为野生咖啡的生存雪上加霜。
何飞飞指出,国内外情况存在差异。在许多发展中国家,农民因生计压力不得不牺牲森林种植经济作物,这确实涉及到"生存"与"生态"的两难选择。同时,部分国家的土地资源受外国资本控制,种植决策还会受到政治经济因素影响。
"不过,在我们国家,法制体系完善,非法砍伐森林种植农作物将受到法律惩罚,这类现象已经基本杜绝。"何飞飞补充说明。
在种质资源保护方面,何飞飞强调即便已有保护措施,仍存在滞后与疏漏之处。"以哥斯达黎加为例,2019年曾报告丧失了80份咖啡种质资源,证明'被保护'并不等于'绝对安全'。"
作为人们偏爱的阿拉比卡咖啡,由于天然杂交起源,遗传背景极为狭窄,对环境变化极为敏感,无论是就地保护还是迁地保护都面临挑战。迁地保护可能影响品种的自然进化,整体保护难度同样巨大。
"因此,为了应对阿拉比卡这一脆弱物种面临的长期挑战,我们必须在现有技术条件下,寻求创新的应对方案和保护策略。"何飞飞建议。
谈及影响时,何飞飞表示野生咖啡濒危将严重削弱种质资源库,为未来新品种选育带来难以逾越的障碍。同时,阿拉比卡减产可能导致价格飙升,对市场和消费者产生连锁反应。
她提出两条可行路径:一是加快培育抗病性强的新品种;二是借助合成生物学技术模拟咖啡风味,开发不含咖啡因的替代品。
云南咖啡品种的转型之路
阿拉比卡咖啡对生长环境要求苛刻,原产于热带雨林下层,需要弱光、湿润、温暖且无霜的稳定气候。因此,在云南,只有西双版纳、普洱、临沧、德宏及保山的怒江干热河谷等地区适合种植。
以保山为例,咖啡种植在怒江流域沿岸的潞江坝,距离保山城区约60公里,若在城区附近种植,咖啡的花期会延迟,产量也会大幅减少。
中国并非咖啡的原产地,本土野生咖啡资源有限,现种植的品种大多源自国外引进。云南作为中国咖啡主产区,主栽品种是卡蒂姆,这一单一结构确实引发关注。
何飞飞解释:"云南咖啡品种单一并非个案,而是全球咖啡种植的普遍现象。阿拉比卡咖啡最初仅通过铁皮卡和波旁两个品种传播到全世界。"
云南自20世纪50年代开始规模化种植咖啡,虽然经历了动乱时期的面积缩减,但改革开放后迅速恢复。不过,长期种植的铁皮卡容易感染锈病导致减产。
"为解决这一问题,引入了带有罗布斯塔基因的卡蒂姆品种,虽然风味稍逊,但产量高且抗锈病能力强。市面上的'云南小粒咖啡'多数属于卡蒂姆系列。"何飞飞介绍道。
尽管卡蒂姆目前仍主导云南咖啡种植,但品种单一的局面已有改观。根据2022年云南省政府关于精品咖啡种植的政策文件及最新产业报告显示,铁皮卡、德热系列、瑰夏等精品咖啡品种的种植比例已达13.6%,种植方式也转向分散的庄园模式,标志着云南咖啡产业正迈向多元化和精品化。
何飞飞分享了她正在进行的土壤适应性研究工作。研究发现,云南咖啡种植面临的最大气候压力来自冬季低温和春季干旱。低温因素中,最冷月均温是决定种植成败的关键指标,一旦遭遇寒害可能导致减产甚至植株死亡。
春季正值花期,若降雨不足,会减少开花数量,导致咖啡果实变小、内部空瘪率增加,从而降低整体产量。
关于病虫害,锈病可通过抗病品种控制,但"天牛"是咖啡种植面临的毁灭性难题。这种害虫的幼虫能钻入咖啡茎干蛀空植株,目前尚无有效防治方法。因此,咖啡种植正向高海拔阳坡迁移,相对温和的环境能显著降低天牛发生频率。
"高海拔迁移虽然能有效避免天牛为害,且因昼夜温差大、生长周期延长,有利于糖分积累,从而显著改善咖啡风味,但也增加了低温越冬的风险。此外,春季干旱会损害烘焙后带来花果香味的挥发物质。"何飞飞说明道。
何飞飞团队正在采用转基因和基因编辑等分子生物学技术,针对小粒种咖啡建立技术操作指南,重点验证抗旱和耐寒基因的功能。
同时,她还负责咖啡园土壤改良工作,针对长期过量使用化肥、忽视有机肥导致的土壤酸化、板结及"次生盐渍化"等问题,采用施用有机肥、微生物菌剂和土壤改良剂的综合方案调节土壤环境。
但她也坦诚地指出当前的技术瓶颈:"咖啡作为木本植物,组织培养和遗传转化都十分缓慢,转入基因后难以形成完整植株,我们已摸索两年仍未能突破,目前仅能做到让外源基因在咖啡根部表达并维持约5个月。"
虽然云南不是咖啡的原产地,但何飞飞提到云南省德宏热带农业科学研究所已建成国内规模最大的咖啡种质资源圃,保存逾千份资源,此外保山、普洱、西双版纳等地也有资源圃。
"这些资源是育种工作的宝贵财富,我们省内已经基于这些资源培育出了德热系列、云咖系列等自主知识产权的主推品种。"何飞飞自豪地介绍。
此外,针对咖啡园过量施用化肥导致的土壤酸化、板结问题,何飞飞主张可持续种植模式。例如推广咖啡与坚果、芒果的立体种植,并在行间种植豆科绿肥翻压入田,配合使用有机肥和微生物菌剂,既能活化土壤,又能减少化肥使用,改善根系生长环境。
在初加工环节,何飞飞团队针对传统水洗脱胶工艺产生的废水污染问题,筛选出高效的脱胶菌株,能在5℃低温条件下8小时内完成脱胶,既避免物理损伤又保留咖啡风味。咖啡果皮还可以加工成果皮茶或制成育苗基质,实现废弃物资源化利用。
面对市场上一众冻干、速溶、挂耳、手冲等咖啡产品,何飞飞建议消费者根据实际场景选择咖啡。
速溶咖啡因加工过程可能导致风味损失较大,冻干咖啡因低温萃取能保留更多风味,挂耳和手冲咖啡则更适合居家冲泡场景,冲泡过程本身也能带来放松体验。
"因此选择何种咖啡并无绝对优劣之分,比如我在办公室可能会选择挂耳咖啡,时间充裕时再手冲,外出时会选冻干或即饮咖啡,更方便携带。"何飞飞举例说明。
关于咖啡豆,何飞飞建议烘焙后的咖啡豆需要"养豆"1-2周再研磨冲泡口感更佳。如冲煮时热水注入后形成"大泡",则说明豆子新鲜。
谈及咖啡风味的形成,大家常问为何闻起来香气浓郁,但喝起来却很苦。何飞飞解释:"像花香、果香等都是挥发性的香气物质,在研磨和冲泡过程中会散失;而苦味则是水溶性的,我们会直接感受到。"








