氣象因子在宣城茶葉區(qū)劃中的應(yīng)用

汪大林 訾中福 王俊等

摘要根據(jù)宣城地區(qū)1981～2010年茶葉產(chǎn)量與氣象、土壤和地形因子的相關(guān)分析，結(jié)合宣城全市區(qū)域站2012～2013年的逐日氣溫和降水資料，篩選出茶葉區(qū)劃指標(biāo)為6個氣象因子（≥10 ℃有效積溫、3～4月份降水量、3～4月份平均氣溫、夏季低云量、冬季總云量和干燥度）、3個地形因子（海拔高度及坡度、坡向）和2個土壤因子（土壤質(zhì)地和土壤pH），采用加權(quán)指數(shù)求和法，建立宣城地區(qū)茶葉綜合區(qū)劃評估模型，借助GIS技術(shù)，將宣城地區(qū)茶產(chǎn)區(qū)劃分為最適宜區(qū)、適宜區(qū)、一般適宜區(qū)和不適宜區(qū)。結(jié)果表明，宣城地區(qū)茶樹最適宜區(qū)面積61.7 km2，約占宣城地域面積的0.5%，主要集中海拔高度在193～401 m的山區(qū)；茶樹適宜區(qū)面積6 694.7 km2，約占宣城地域面積的54.2%；茶樹一般適宜區(qū)面積5 593.4 km2，約占宣城地域面積的45.3%。

關(guān)鍵詞氣象因子；茶葉；區(qū)劃；宣城

中圖分類號S161文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）23-07931-03

基金項目宣城市氣象局2013年度科研基金資助項目（KY201305）。

作者簡介汪大林（1986- ），男，安徽績溪人，助理工程師，碩士，從事農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)研究。

收稿日期20140707宣城地區(qū)處于皖南山區(qū)，土壤和氣候條件優(yōu)越，適宜于優(yōu)質(zhì)綠茶的種植。茶葉已成為帶動全市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。至2011年底，全市共有茶山2.1萬hm2，占宣城地區(qū)總面積的1.7%，干茶年產(chǎn)量2.65萬t，居安徽省第一位，全市茶產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)9.7億元。2008年遭受罕見的冰雪天氣，導(dǎo)致全區(qū)大面積茶園受凍，茶區(qū)開園期比常年推遲7～15 d，春茶價格較往年下跌15%～20%。品質(zhì)下降，產(chǎn)值降低，對茶農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入造成不利影響[1-3]。因此，茶樹的防災(zāi)減災(zāi)研究和農(nóng)業(yè)災(zāi)害防御受到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)主管部門的高度重視。

近年來，GIS技術(shù)在農(nóng)作物種植氣候規(guī)劃以及氣象災(zāi)害風(fēng)險評估等方面得到了較為廣泛的應(yīng)用[4-8]，其優(yōu)點(diǎn)是使區(qū)劃和評估的結(jié)果精度大幅度的提高；同時隨著“十二五”現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系建設(shè)規(guī)劃以及實現(xiàn)氣象現(xiàn)代化建設(shè)的深入，區(qū)域自動氣象站在氣象災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)報預(yù)測以及預(yù)警信息發(fā)布等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[9-13]。筆者在此通過對宣城地區(qū)茶產(chǎn)區(qū)氣候資源進(jìn)行分析評價，以全市自動站和區(qū)域站的氣象資料作為重要的評價因子，結(jié)合自然地理和生態(tài)環(huán)境等因子，利用GIS技術(shù)對宣城茶葉種植氣候區(qū)劃進(jìn)行研究，對于因地制宜地開發(fā)利用氣候資源、生態(tài)資源優(yōu)勢以及合理規(guī)劃茶區(qū)布局、提高宣城地區(qū)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要的現(xiàn)實意義。

1資料與方法

1.1資料來源氣象資料為宣城地區(qū)7個縣市站的逐日氣象要素數(shù)據(jù)（1981～2010年）、宣城地區(qū)區(qū)域站數(shù)據(jù)（2012～2013年的逐日氣溫、降水資料）；地理信息數(shù)據(jù)采用國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1∶5萬宣城地區(qū)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；土壤數(shù)據(jù)選用HWSD（全球土壤數(shù)據(jù)庫），分辨率為1 km，表層0～30 cm的數(shù)據(jù)；地形數(shù)據(jù)源于SRTM（國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺）；茶葉產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于1981～2010年宣城市統(tǒng)計局。

1.2宣城區(qū)域站分布宣城地區(qū)下屬一區(qū)一市五縣，全市總面積12 340 km2，區(qū)域站總數(shù)為254個，平均48.6 km2/個，在之前宣城地區(qū)僅有7個站點(diǎn)，平均站點(diǎn)密度為1 762.8 km2/個。區(qū)域站的存在改變了以往在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

宣城地區(qū)區(qū)域站分布時采用以單個站點(diǎn)的數(shù)據(jù)代表整個縣域的不利狀況，極大地提高區(qū)劃和評估的精確度。

1.2研究方法

1.2.1茶樹種植的氣候區(qū)劃指標(biāo)篩選。選取宣城地區(qū)1981～2010年的茶葉產(chǎn)量、茶場面積資料與同期氣象要素進(jìn)行相關(guān)分析，經(jīng)F檢驗，除年平均氣溫通過置信度α=0.10的檢驗（相關(guān)系數(shù)為0.337 6）外，≥10 ℃有效積溫、3～4月份降水量、3～4月份平均氣溫、夏季低云量、冬季總云量、干燥度均通過了α=0.01的檢驗，其相關(guān)系數(shù)分別為0.643 9、0.547 8、0.677 1、-0.599 7、0.663 4、-0.654 6，表明這些氣象因子和茶葉產(chǎn)量之間存在密切關(guān)系。

1.2.2地形因子和土壤因子的篩選。影響茶葉生長的地形因子有海拔高度及坡度、坡向；土壤是茶樹生長的載體，土壤條件的好壞直接影響茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，土壤因子包括土壤質(zhì)地和土壤的pH。

1.2.3茶樹適宜性區(qū)劃的評價指標(biāo)。茶樹是一種喜溫、喜濕、喜漫射光、喜酸性土壤的多年生亞熱帶植物，茶葉生長氣候條件一般要求年平均氣溫在13 ℃以上，年≥10 ℃的積溫在4 000 ℃·d以上，年降水量1 300 mm以上，冬季氣溫低于-13 ℃會出現(xiàn)嚴(yán)重凍害，夏季若出現(xiàn)35 ℃以上的高溫生長就會受到抑制。綜合前人對茶樹研究成果[14-18]，確定各個因子指標(biāo)等級化標(biāo)準(zhǔn)，劃分最適宜、適宜、一般適宜和不適宜4個等級。

1.2.4建立綜合區(qū)劃評估模型。采用加權(quán)指數(shù)求和法建立茶樹栽培的綜合區(qū)劃評估模型[19]，其公式是Yi=mj=1PjXij（i=1，2，3，…，n為評價條件；j=1，2，3，…，m為評價因子），式中，Yi為評價因子的得分；Pj為第j個評價因子的權(quán)重；Xij為評價因子i在評價條件上的評價值；n為條件數(shù)，m為評價因子的指標(biāo)數(shù)，m=11。 考慮到氣候、土壤和地形因子對茶樹栽培的影響是相互制約又相互補(bǔ)充，在此選用層次分析法（AHP）[20]來給定各評價因子的權(quán)重。

2結(jié)果與分析

利用GIS技術(shù)的空間分析模塊，對氣象因子、地形因子和土壤因子條件進(jìn)行疊加計算，得到宣城地區(qū)茶樹適宜性區(qū)劃圖。

宣城地區(qū)茶樹適宜性區(qū)劃2.1宣城地區(qū)茶樹最適宜區(qū)面積61.7 km2，約占宣城地域面積的0.5%。主要集中在郎溪伍牙山，廣德的茅田，寧國的陽山、潘子坑，旌德的俞村、版書和朱旺，績溪的上莊、板橋頭、長安、伏嶺和障山，位于海拔高度在193～401 m的山區(qū)。這些山區(qū)具有相對低溫、高濕和多云霧、晝夜溫差大的氣候特征，促使了茶葉優(yōu)異品質(zhì)的形成，而相對低溫有利于高濃度的可溶性氮化物的積累，有利于氨基酸和香氣物質(zhì)的生成。多云霧和高濕的天氣除了能抑制纖維素的合成，保持葉芽柔嫩，同時有利于散射輻射和蘭紫光增多，增強(qiáng)了漫射效應(yīng)，有利于芳香物質(zhì)的形成。較大的晝夜溫差有助于光合產(chǎn)物的積累，使得蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素含量增加。這些山區(qū)的土壤主要以山地黃棕壤和山地棕壤為主，土壤土層厚度和肥力水平較高，同時又遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)和公路，空氣清新，大氣、水質(zhì)均未受污染，有利于茶葉品質(zhì)的提高。這些山區(qū)最適宜建立規(guī)模經(jīng)營的優(yōu)質(zhì)茶葉基地，可以充分體現(xiàn)茶樹品質(zhì)優(yōu)勢的特有條件和環(huán)境污染少等優(yōu)勢，做好名優(yōu)綠茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.2宣城地區(qū)茶樹適宜區(qū)面積6 694.7 km2，約占宣城地域面積的54.2%。主要分布在宣州區(qū)的南部山區(qū)，郎溪的北部和南部山區(qū)，廣德的北部和東南山區(qū)，旌德和績溪的平均海拔低于800 m的山區(qū)，寧國的東南和西部丘陵和低山區(qū)，涇縣的琴溪鎮(zhèn)-太園鄉(xiāng)-丁家橋鎮(zhèn)-中村鄉(xiāng)以南山區(qū)。宣郎廣的這些山區(qū)的土壤主要是紅壤土，表層土薄，肥力一般，在保水保肥性能上較差。但積溫、生長期內(nèi)的降水和其他氣象條件方面能完全滿足茶樹生長的需要，這些適宜區(qū)是宣城地區(qū)茶葉的主要生產(chǎn)區(qū)。

2.3宣城地區(qū)茶樹一般適宜區(qū)面積5 593.4 km2，約占宣城地域面積的45.3%。主要分布在宣州區(qū)、郎溪縣和廣德縣的平原地區(qū)，涇縣的北部、寧國和績溪縣800 m以上的高海拔地區(qū)。宣郎廣平原地區(qū)的茶葉易受冬季寒潮、低溫以及倒春寒天氣的影響，導(dǎo)致茶葉品質(zhì)下降和產(chǎn)量不穩(wěn)定；同時夏季易受伏旱和高溫天氣的影響，茶葉的生長受到抑制，品質(zhì)和產(chǎn)量會明顯下降。而涇縣、寧國和績溪的高海拔地區(qū)因為海拔過高，熱量資源不足，常年易受低溫冰凍的危害，嚴(yán)重威脅茶葉的生長，這些地區(qū)不宜發(fā)展茶葉種植生產(chǎn)。

3結(jié)論和討論

3.1結(jié)論

（1）利用宣城全市區(qū)域站站點(diǎn)密集、分布廣等特點(diǎn)，解決了以單個站點(diǎn)代表整個縣域的不利影響，大大提高了茶樹氣候區(qū)劃的精確度，由以前的平均站點(diǎn)密度為1 762.8 km2/個提升至48.6 km2/個。

（2）依據(jù)茶樹的生長習(xí)性，綜合前人對茶樹研究成果，在進(jìn)行宣城地區(qū)茶樹種植的氣候區(qū)劃指標(biāo)篩選中，選取了≥10 ℃有效積溫、3～4月份降水量、3～4月份平均氣溫、夏季低云量、冬季總云量、干燥度作為氣象的評價因子，利用GIS技術(shù)劃分最適宜、適宜、一般適應(yīng)和不適宜4個等級，實現(xiàn)了宣城茶樹區(qū)劃分布的鄉(xiāng)鎮(zhèn)化。

（3）宣城地區(qū)茶樹最適宜區(qū)面積61.7 km2，約占宣城地域面積的0.5%，主要集中海拔高度在193～401 m的山區(qū)，這些山區(qū)最適宜建立規(guī)模經(jīng)營的優(yōu)質(zhì)茶葉基地；宣城地區(qū)茶樹適宜區(qū)面積6 694.7 km2，約占宣城地域面積的54.2%；宣城地區(qū)茶樹一般適宜區(qū)面積5 593.4 km2，約占宣城地域面積的45.3%。

3.2討論

（1）由于宣城市區(qū)域站是“十二五”氣象規(guī)劃后才逐步發(fā)展完善，全市254個區(qū)域站點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)只有2012～2013年完整的逐日溫度和降水資料，相對于1981～2010年的氣象資料而言，資料時間序列太短；加之有些區(qū)域站遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)和農(nóng)村，出現(xiàn)故障時維修起來比較困難，資料的完整性有待完善。

（2）筆者在進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)處理時沒有結(jié)合土地利用現(xiàn)狀對一些還不能種植茶葉的區(qū)域進(jìn)行屏蔽，但從區(qū)劃的結(jié)果上看整體符合茶樹種植的現(xiàn)狀，區(qū)劃的指標(biāo)和細(xì)節(jié)還需要在以后的實際應(yīng)用中不斷的改進(jìn)和完善，使得茶葉區(qū)劃結(jié)果更加合理、實用。

42卷23期汪大林等氣象因子在宣城茶葉區(qū)劃中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)

[1] 楊書運(yùn).茶樹凍害防控方法的研究[D].合肥：安徽大學(xué)，2012.

[2] 吳洪顏，高蘋，趙凱.春季連陰雨對江蘇省夏收作物產(chǎn)量的影響[J].災(zāi)害學(xué)，2003，18（3）：47-49.

[3] 曾維英，張艷梅.倒春寒天氣對六枝小麥產(chǎn)量的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（9）：72-74.

[4] 周治國，曹衛(wèi)星，朱艷.基于GIS的作物生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（1）：114-118.

[5] 魏麗，殷劍敏，王懷清.GIS支持下的江西省優(yōu)質(zhì)早稻種植氣候區(qū)劃[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2002，23（2）：27-31.

[6] 金志風(fēng)，尚華勤.GIS技術(shù)在常山縣胡柚種植氣候區(qū)劃中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003，19（3）：153-155.

[7] 蘇永秀，丁美花，李政.GIS在廣西龍眼種植優(yōu)化布局中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（12）：145-149.

[8] 盛紹學(xué)，霍治國，石磊.江淮地區(qū)小麥澇漬災(zāi)害風(fēng)險評估與區(qū)劃[J].生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（5）：985-990.

[9] 田玲.區(qū)域自動站運(yùn)行有效性及評價方法設(shè)計[J].陜西氣象，2011（6）：16-18.

[10] 趙煜飛，任芝花，張強(qiáng).適用于全國氣象自動站正點(diǎn)相對濕度資料的質(zhì)量控制方法[J].氣象科學(xué)，2011，31（6）：687-693.

[11] 李嫦，聞春華，黃玲.江西省區(qū)域自動氣象站監(jiān)控軟件的設(shè)計與應(yīng)用[J].氣象水文海洋儀器，2012（4）：93-96.

[12] 陳皎，江麗.重慶市山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程項目建設(shè)管理與思考[J].貴州氣象，2013，37（4）：58-62.

[13] 陳皎.關(guān)于重慶市區(qū)域自動氣象站社會化保障的思考[J].貴州氣象，2013，37（1）：53-55.

[14] 汪春園.茶葉品質(zhì)與海拔高度及其生態(tài)因子的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)雜志，1996，15（1）：57-60.

[15] 張瑋瑋.湖北省茶樹氣候區(qū)劃及其干旱風(fēng)險評價[D].