麗水低溫霜凍的氣候變化特征及其對(duì)春茶始采日的影響

強(qiáng)玉華，智協(xié)飛，姜燕敏

(1.南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京210044； 2.麗水市氣象局，浙江 麗水 323000)

麗水低溫霜凍的氣候變化特征及其對(duì)春茶始采日的影響

強(qiáng)玉華1,2，智協(xié)飛1*，姜燕敏2

(1.南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京210044； 2.麗水市氣象局，浙江 麗水 323000)

利用1954—2015年麗水冬季、春季逐日氣溫觀測(cè)資料以及2001—2015年麗水市農(nóng)業(yè)局茶葉站資料，根據(jù)茶葉低溫凍害的氣象災(zāi)害指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)麗水茶葉低溫凍害的發(fā)生發(fā)展情況，并采用多尺度趨勢(shì)等方法分別從年、月尺度分析低溫凍害的氣候變化特征，利用相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法研究麗水低溫凍害對(duì)春茶始采日的影響。結(jié)果表明：近62 a來，1月發(fā)生冬季凍害的頻次最高；2月發(fā)生早春霜凍的概率最高，2月茶葉發(fā)生輕度、中度和重度早春霜凍的年平均日數(shù)分別達(dá)到4.8 d、3.9 d和3.9 d。早春霜凍日數(shù)呈顯著遞減趨勢(shì)，氣候傾向率為每10 a減少1.3 d；極端最低氣溫呈增加趨勢(shì)，約每10 a升高0.3 ℃。3種早春霜凍等級(jí)，以輕度霜凍為主，占霜凍總?cè)諗?shù)的53.8%，中度霜凍和重度霜凍日數(shù)分別只占霜凍總?cè)諗?shù)的27.4%和18.8%。低溫霜凍對(duì)春茶采摘的影響，主要以早春霜凍為主，且以輕度霜凍對(duì)始采日的影響最顯著，霜凍日數(shù)與春茶始采日呈正相關(guān)，極端最低氣溫與始采日呈負(fù)相關(guān)，即霜凍日數(shù)越多，氣溫越低，春茶達(dá)到萌芽的時(shí)間越長(zhǎng)，始采日也相應(yīng)推遲。

應(yīng)用氣象學(xué)； 低溫霜凍； 春茶始采日； 麗水

浙江麗水是中國綠茶一類適生區(qū)，該地的春茶主要表現(xiàn)為時(shí)間早、無污染、品質(zhì)優(yōu)三大自然優(yōu)勢(shì)；茶葉是麗水的一大特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)[1-2]。隨著全球氣候變暖，近60 a來麗水氣溫上升了1.0 ℃[3]，氣溫上升導(dǎo)致春季起始日期有所提前[4]，利于早春茶芽的萌動(dòng)和生長(zhǎng)，所以，近年來浙南春茶茶葉發(fā)芽時(shí)間早、采摘早，成為麗水茶葉生產(chǎn)的一大優(yōu)勢(shì)。但冬、春季是低溫霜凍的高發(fā)季節(jié)，而且近年來低溫霜凍等氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，常給茶葉生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響[5-9]。研究表明，低溫是影響茶樹霜凍的主要因素，溫度越低，霜凍越重[10-11]; 冰核活性細(xì)菌是誘發(fā)茶樹霜凍的重要因子[12-13]。一些學(xué)者對(duì)茶樹霜凍做了相關(guān)研究，許映蓮等[14]基于霜凍氣候條件分析了江蘇省晚霜凍時(shí)空演變特征；王世斌[15]依據(jù)南京地區(qū)的氣候特點(diǎn)，針對(duì)不同品種和地勢(shì)分析了早春霜凍對(duì)茶葉造成的災(zāi)害并提出了防御補(bǔ)救措施。麗水位于浙閩結(jié)合部位，具大陸氣候回春早的特點(diǎn)，春茶采摘時(shí)間更早[16]，更易受霜凍的影響。鑒于此，分析了麗水低溫霜凍的氣候變化特征及其對(duì)春茶始采日的影響，以便及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，提高茶葉品質(zhì)與產(chǎn)量。

1 材料和方法

1.1 資料來源和霜凍指標(biāo)

以麗水市國家氣象觀測(cè)站1954—2015年上年12月至當(dāng)年4月逐日氣溫資料(最低氣溫)和2001—2015年麗水市農(nóng)業(yè)局茶葉站資料為分析對(duì)象。根據(jù)以往的研究成果[6,9]，結(jié)合麗水既屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候又具大陸氣候回春早的特點(diǎn)，對(duì)浙江省茶葉氣象災(zāi)害指標(biāo)稍作調(diào)整，把茶葉冬季凍害氣象指標(biāo)定義為上年12月—當(dāng)年2月最低氣溫≤-5 ℃，把茶葉早春霜凍氣象指標(biāo)定義為2—4月日最低氣溫≤4 ℃，具體氣象指標(biāo)劃分參見表1。

1.2 方法

根據(jù)茶葉低溫霜凍的劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)麗水近62 a逐日最低氣溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別從月、年時(shí)間尺度分析冬、春季茶葉低溫霜凍的氣候變化特征。

由于春茶始采日是日期，無法與氣象要素進(jìn)行相關(guān)分析，首先將春茶始采日轉(zhuǎn)換成日序(統(tǒng)計(jì)值)，以1月1日=1，1月2日=2，依次類推。將日序分別與冬季凍害、早春霜凍的頻次(日數(shù))和強(qiáng)度(極端最低氣溫)進(jìn)行相關(guān)分析[17-19]，篩選對(duì)茶葉始采日影響最大的氣象因子，研究低溫霜凍對(duì)春茶始采日的影響。

表1 茶葉低溫凍害的主要?dú)庀鬄?zāi)害指標(biāo)

注：Tmin(12—2)為上年12月—當(dāng)年2月的日最低氣溫，Tmin(2—4)為當(dāng)年2—4月的日最低氣溫。

相關(guān)系數(shù)是描述2個(gè)要素線性相關(guān)的統(tǒng)計(jì)量。相關(guān)系數(shù)是按積差方法計(jì)算，同樣以兩變量與各自平均值的離差為基礎(chǔ)，通過2個(gè)離差相乘來反映兩變量之間的相關(guān)程度。對(duì)變量x和y，如果都取n個(gè)資料樣本，則相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 麗水茶葉低溫霜凍的氣候變化特征

2.1.1 月變化特征 根據(jù)表1茶葉發(fā)生凍害的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，分別統(tǒng)計(jì)冬季(上年12月及當(dāng)年1、2月)≤-5 ℃和早春(2、3、4月)≤4 ℃的冬季凍害和早春霜凍的天數(shù)以及極端最低氣溫，如圖1所示。從麗水山區(qū)冬、春季茶葉低溫霜凍變化趨勢(shì)來看，霜凍日數(shù)和最低氣溫變化趨勢(shì)都呈“單峰型”分布，其中低溫霜凍出現(xiàn)在上年10月—當(dāng)年4月，且主要集中在上年12月—當(dāng)年2月。冬季低溫霜凍(上年12月—當(dāng)年2月)1月份發(fā)生的概率最高，最低氣溫同樣出現(xiàn)在1月份(極端最低氣溫和≤4 ℃低溫日平均最低氣溫分別為-7.7 ℃和0.1 ℃)。早春霜凍(2—4月)則是2月份發(fā)生概率最高，但3—4月常有倒春寒天氣發(fā)生，此時(shí)正處春茶萌芽始采日，如有霜凍發(fā)生，影響較大，損失最為嚴(yán)重。

從茶葉發(fā)生氣象災(zāi)害的時(shí)段劃分來看，冬季凍害發(fā)生的概率較低，近62 a來上年12月—當(dāng)年2月發(fā)生≤-5 ℃冰凍天數(shù)共49 d，年平均日數(shù)0.8 d，其中1月發(fā)生頻次最高(0.5 d，近62 a共32 d)，其次是12月(0.2 d)，2月最少(年均0.1 d)，但茶葉在2月仍有可能遭受低溫凍害的影響。茶葉早春霜凍發(fā)生的概率比冬季凍害明顯增多，尤其是2月，茶葉發(fā)生輕度、中度和重度早春霜凍的年平均日數(shù)分別達(dá)到4.8 d、3.9 d和3.9 d(圖1)；3月和4月發(fā)生早春霜凍的概率明顯遞減，特別是4月，近62 a來只出現(xiàn)過輕度凍害(0.2 d/a)，而3月輕度、中度、重度3種等級(jí)的霜凍都有可能發(fā)生，其中發(fā)生輕度霜凍的概率(2.3 d/a)相對(duì)中度霜凍(1.1 d/a)和重度霜凍(0.5 d/a)偏多。

圖1 麗水茶葉低溫霜凍的逐月分布特征

2.1.2 年變化特征 根據(jù)圖2，從茶葉發(fā)生冬季凍害(上年12—當(dāng)年2月Tmin≤-5 ℃)的天數(shù)來看，62 a來只有22 a出現(xiàn)Tmin≤-5 ℃，且程度較輕，都屬于輕度凍害，其中冬季凍害主要集中在20世紀(jì)50—60年代，Tmin≤-5 ℃的天數(shù)達(dá)到29 d，占冬季凍害總?cè)諗?shù)(49 d)的59.2%，其中以1955年凍害日數(shù)最多(7 d)，其次是1963年，達(dá)到凍害標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)也有6 d。其他年代出現(xiàn)冬季凍害的次數(shù)明顯減少，平均每個(gè)年代只有2～3 a出現(xiàn)冬季凍害，特別是21世紀(jì)初，只有2005年和2009年出現(xiàn)凍害，且都只有1 d。一元線性擬合也驗(yàn)證了冬季凍害日數(shù)呈極顯著減少的趨勢(shì)。

從≤4 ℃的早春霜凍日數(shù)隨時(shí)間的變化來看，大致可分為3個(gè)階段。第1階段為波動(dòng)變化期，主要表現(xiàn)為1954年和1956—1958年的多霜凍日，以及1955、1959—1961年的少霜凍日。第2階段為1962—1996年的多霜凍時(shí)期，這35 a間霜凍日數(shù)高于62 a平均水平(16.7 d)的達(dá)到22 a，其中以1968年和1986年霜凍日數(shù)最多，都達(dá)到30 d，較平均水平多13.3 d；而霜凍日數(shù)偏少的年份只有13 a，其中1973年早春霜凍日數(shù)最少，只有6 d，較平均霜凍日數(shù)少10.7 d。第3階段是1997年開始的少霜凍時(shí)期，只有2005、2008、2011、2012年霜凍日數(shù)較平均水平偏多，其他年份霜凍日數(shù)都表現(xiàn)為偏少，尤其是2009年霜凍日數(shù)只有3 d，較平均水平少13.7 d。早春霜凍日數(shù)的氣候傾向率為每10 a減少1.3 d，且達(dá)到了0.01顯著性水平，即近62 a來早春霜凍日數(shù)減少了8.06 d。

圖2 麗水茶葉低溫霜凍的年變化特征

極端最低氣溫的氣候變化趨勢(shì)基本與低溫霜凍日數(shù)的變化趨勢(shì)相反，62 a來極端最低氣溫與冬季凍害日數(shù)和早春霜凍日數(shù)均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.722和-0.366，即低溫霜凍日數(shù)較多的年份，極端最低氣溫也低；霜凍日數(shù)較少的年份，極端最低氣溫則偏高。極端最低氣溫的變化趨勢(shì)以90年代中期為劃分點(diǎn)，1954—1995年極端最低氣溫以負(fù)距平居多，有19 a出現(xiàn)低于-5 ℃以下的低溫，其中有7 a最低氣溫甚至低于-7 ℃；1996年開始，極端最低氣溫以正距平居多，只有3 a出現(xiàn)低于-5 ℃以下的低溫，分別是2000、2005、2009年。線性趨勢(shì)也顯示，極端最低氣溫呈增加趨勢(shì)，約每10 a提高0.3 ℃，且達(dá)到0.01顯著性水平。從三者一元線性擬合的變化趨勢(shì)來看，冬季凍害日數(shù)和早春霜凍日數(shù)均呈極顯著下降趨勢(shì)，而極端最低氣溫則呈明顯增加趨勢(shì)，表明在氣候變暖的大背景下，麗水山區(qū)冬、春季茶葉出現(xiàn)低溫凍害的可能性減小。

2.2 麗水低溫霜凍對(duì)茶葉始采日的影響

按照采摘時(shí)間的先后，選取麗水的烏牛早、龍井43和鳩坑3個(gè)春茶主栽品種的始采日，分析低溫霜凍對(duì)春茶始采日的影響。由表2可以看出，麗水3個(gè)春茶主栽品種，以烏牛早的采摘時(shí)間最早(2001—2015年平均始采日為2月16日)；其次是龍井43(3月1日)；最后是鳩坑(3月20日)，且相關(guān)分析表明，三者始采日之間的相關(guān)系數(shù)較高，分別達(dá)到0.858、0.786、0.892，都達(dá)到0.01顯著性水平，即春茶始采日的提前或者延后具有一致性，采摘早的年份整體偏早，而采摘偏遲的年份同樣偏晚。由表2、3可見，對(duì)春茶始采日有影響的主要是早春霜凍。冬季凍害日數(shù)明顯偏少以及強(qiáng)度明顯偏弱，近15 a來，只有2005年和2009年1月份出現(xiàn)冬季凍害，但極端最低溫度僅有-5.1 ℃和-5.3 ℃，其他年份均未出現(xiàn)冬季凍害，且冬季凍害對(duì)春茶始采日影響不顯著；早春霜凍出現(xiàn)的日數(shù)以及強(qiáng)度都較明顯，尤其是2005、2008、2011、2012年，≤4 ℃霜凍日數(shù)達(dá)到21、23、17、19 d，對(duì)應(yīng)的春茶始采日也明顯偏晚，分別較平均始采日偏晚20、8、12、14 d。其中，以2008年的低溫霜凍最為嚴(yán)重，輕度、中度、重度霜凍日數(shù)分別達(dá)到8、7、8 d，為50 a一遇，給茶葉帶來了嚴(yán)重的損失，麗水受災(zāi)茶園面積1.437萬hm2，占茶園總面積的60%以上，在經(jīng)濟(jì)作物中損失最為嚴(yán)重[20]。

3種早春霜凍等級(jí)，以2 ℃

表2 2001—2015年麗水春茶始采日和低溫霜凍日數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析

表3 2001—2015年麗水春茶主栽品種始采日與低溫霜凍數(shù)日數(shù)的相關(guān)系數(shù)

注：*為相關(guān)系數(shù)達(dá)0.05顯著性水平，**為相關(guān)系數(shù)達(dá)0.01顯著性水平。

3 結(jié)論與討論

麗水茶葉冬季凍害發(fā)生的概率較低，且冬季凍害日數(shù)呈極顯著減少趨勢(shì)；早春霜凍發(fā)生的概率較高，但62 a來早春霜凍日數(shù)也顯著遞減，氣候傾向率為每10 a減少1.3 d；極端最低氣溫呈增加趨勢(shì)，約每10 a升高0.3 ℃。在氣候變暖的大背景下，麗水冬、春季茶葉出現(xiàn)低溫凍害的可能性減小。強(qiáng)玉華等[21]也指出，近60 a麗水市冬季氣溫存在明顯的增加趨勢(shì)，其中極端最低氣溫的上升趨勢(shì)較為顯著，且冬季各月中，2月的氣溫上升速度最快，2月氣溫與冬季氣溫關(guān)系最密切，對(duì)整個(gè)冬季增溫的貢獻(xiàn)最大。這與本研究結(jié)論一致。

近15 a，麗水春茶采摘的先后順序，以烏牛早最早，其次是龍井43，鳩坑最晚。對(duì)春茶始采日有影響的主要是早春霜凍，且以輕度霜凍對(duì)始采日的影響最顯著，冬季凍害的影響則較小。霜凍總?cè)諗?shù)與春茶始采日呈顯著正相關(guān)，極端最低氣溫與始采日呈負(fù)相關(guān)，即霜凍日數(shù)越多，氣溫越低，春茶達(dá)到萌芽的時(shí)間越長(zhǎng)，始采日也相應(yīng)推遲。這與姜燕敏等[16]研究浙南春茶開采前后氣象條件分析及開采期預(yù)報(bào)的結(jié)論一致，即春茶始采期與1—2月的月平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，1—2月氣溫越高，春茶始采期提前越明顯。

名優(yōu)茶生產(chǎn)是當(dāng)前山區(qū)農(nóng)民收入的主要來源，但名優(yōu)茶以早為貴的商品特點(diǎn)與山區(qū)茶園易受凍害的情況存在矛盾。生產(chǎn)上可以從品種選擇、培肥管理、茶樹修剪等方面探討茶樹凍害的應(yīng)對(duì)措施：大力推廣抗寒性強(qiáng)的無性系茶樹良種；采用大棚栽培技術(shù)；加強(qiáng)培肥管理，增強(qiáng)樹勢(shì)，提高茶樹抗寒能力；選擇合適的修剪時(shí)間，掌握好留葉量；秋季茶園鋪草；重視寒潮預(yù)報(bào)，早春茶樹萌芽時(shí)應(yīng)特別注意天氣預(yù)報(bào)，在強(qiáng)冷空氣來臨之前，集中人力搶采幼嫩芽葉，或者在茶樹上方覆蓋稻草、茅草、遮陽網(wǎng)、薄膜等，以起到保溫防凍的作用，天氣轉(zhuǎn)晴時(shí)馬上揭去覆蓋物。

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Climatic Change Characteristic of Low Temperature and Frost and Its Impact on First Plucking Date of Spring Tea in Lishui

QIANG Yuhua1,2，ZHI Xiefei1*，JIANG Yanmin2

(1.College of Atmospheric Science,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China; 2.Lishui Meteorological Bureau,Lishui 323000,China)

Based on the meteorological observation data such as daily temperature from Lishui Meteorological Bureau in winter and spring from 1953 to 2015 and the data of Tea Station of Lishui Agricultural Bureau from 2001 to 2015,according to the meteorological disaster indexes of low temperature and frost,the mathematical statistical methods such as multi-scale trend and correlation analysis were used to analyze the climatic change characteristics of low temperature and frost,and the impact of low temperature and frost on spring tea first plucking date in Lishui.The results showed that the probability of winter freezing damage was the highest in January; the early spring frosts was highest in February,the annual average number of days of mild,moderate and severe spring frosts in February reached 4.8 d,3.9 d and 3.9 d ,nearly 62 years.The number of frost days in early spring was significantly decreasing,the climate tendency rate was -1.3 d every 10 years,and the extreme minimum temperature was increasing,which was about 0.3 ℃ every 10 years.In the three early spring frost level,the mild frost was the main one,which was accounting for 53.8%,the moderate frost and severe frost respectively accounted for 27.4% and 18.8%.The impact of low temperature and frost to spring tea first plucking date was mainly in early spring,especially the light frost.Spring tea first plucking date was in a significant positive correlation with the number of frost days,while it was in a negative correlation with the extreme minimum temperature,namely the more the frost days,the lower the temperature,the time which spring tea need to reach the budding was longer,the first plucking date was corresponding postponed.

applied meteorology; low temperature and frost; the first plucking date of spring tea; Lishui

2016-08-16

浙江省氣象科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016YB04)；麗水氣候生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2015-1-1,2015-1-2)

強(qiáng)玉華(1981-)，女，內(nèi)蒙通遼人，工程師，本科，主要從事天氣氣候、應(yīng)用氣象研究工作。 E-mail:qyh200808@163.com

*通訊作者：智協(xié)飛(1965-)，男，江蘇濱海人，教授，主要從事數(shù)值預(yù)報(bào)、季風(fēng)動(dòng)力學(xué)、短期氣候預(yù)測(cè)研究。 E-mail:zhi@nuist.edu.cn

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1004-3268(2017)02-0033-05