茶樹春季低溫冷害和霜凍災(zāi)害的區(qū)別

婁偉平，吳利紅，姚益平，陸德彪，楊鳴

1.浙江省新昌縣氣象局，浙江 新昌312500；2.浙江省氣候中心，浙江 杭州310017；3.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州310020

我國茶區(qū)春季茶樹芽葉生長期間，經(jīng)常遭遇“倒春寒”，影響茶樹芽葉生長[1]?！暗勾汉睂Σ铇渖L的影響可分為低溫冷害和霜凍災(zāi)害。

低溫冷害是在農(nóng)作物生育期間，某一時(shí)期或整個(gè)生育期間的氣溫明顯低于作物生長發(fā)育要求，引起農(nóng)作物生育期延遲或生殖器官的生理機(jī)能受到損害，從而造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。按照對作物的危害特點(diǎn)，冷害可分為障礙型冷害、延遲型冷害和混合型冷害。影響茶樹的冷害屬于延遲型冷害，其表現(xiàn)癥狀是茶樹芽葉生長緩慢甚至停止生長，使茶樹芽葉采摘期推遲、茶葉日產(chǎn)量降低。

霜凍災(zāi)害是指農(nóng)作物生長季內(nèi)冷空氣入侵，使土壤表面、植物表面及近地面層的溫度驟降到0℃以下，引起農(nóng)作物植株（莖葉）遭受凍傷或死亡的現(xiàn)象[2]。茶樹霜凍災(zāi)害是春季茶芽萌發(fā)伸長后，溫度降到0℃以下使茶芽遭受凍害的氣象災(zāi)害[3]。由于早春氣溫波動(dòng)大，茶樹霜凍時(shí)有發(fā)生，給茶農(nóng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

溫度是影響茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的主要?dú)庀笠蜃?，但目前還沒有統(tǒng)一的茶樹霜凍災(zāi)害溫度指標(biāo)。黃壽波[4]在總結(jié)上世紀(jì)80年代及以前茶葉氣象研究成果的基礎(chǔ)上，把茶樹受低溫危害分為寒害和凍害2種，在凍結(jié)溫度以上（>0℃）的低溫危害稱為寒害或冷害，而凍結(jié)溫度以下（<0℃）的低溫危害稱為凍害。徐金勤等[5]把浙江省國家氣象站春季日最低氣溫≤4 ℃作為浙江省茶樹春季霜凍的發(fā)生指標(biāo)。茶樹遭遇“倒春寒”后，先是遭受低溫冷害，在溫度降到一定值以下遭受霜凍。由于霜凍指標(biāo)的不一致，影響了“倒春寒”過程茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的判別，從而直接影響茶樹霜凍災(zāi)害防御、損失評估和保險(xiǎn)理賠。本文從茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的表現(xiàn)、機(jī)理等角度出發(fā)，分析二者的區(qū)別，并提出茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的判別指標(biāo)。

一、茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的區(qū)別

1.表現(xiàn)

茶樹遭受低溫冷害后，茶芽停止生長，芽葉表面未見到受害現(xiàn)象。在低溫冷害結(jié)束后，滿足一定的熱量條件后茶芽恢復(fù)生長。從茶芽停止生長到恢復(fù)生長的時(shí)間與低溫冷害強(qiáng)度、影響時(shí)間及低溫冷害結(jié)束后的氣溫有關(guān)。低溫冷害強(qiáng)度越強(qiáng)、影響時(shí)間越長，茶芽恢復(fù)生長所需時(shí)間越長，如低溫冷害結(jié)束后回暖越迅速，茶芽恢復(fù)生長也越快。

如浙江省2月下旬到4月上旬經(jīng)常出現(xiàn)夜間最低氣溫在0.1～4.0 ℃、白天最高氣溫在10～20 ℃的天氣，茶芽在夜間遭遇低溫冷害停止生長，白天氣溫上升后恢復(fù)生長。2020年3月下旬，浙江省新昌縣羅坑山茶場出現(xiàn)了1 次嚴(yán)重的茶樹低溫冷害過程。3月26日到4月1日為連續(xù)陰雨天氣，3月27日21：00 至3月29日22：00間49 h 氣溫低于4 ℃，3月27日23：00 至3月29日21：00 間46 h 氣溫低于3 ℃，3月28日15：00至3月29日7：00 間16 h 氣溫低于1 ℃，其中3月28日22：00 到3月29日7：00 間9 h 最低氣溫在0～0.2 ℃，茶樹頂部葉片最低溫度達(dá)到－1.1 ℃，茶樹遭受嚴(yán)重的低溫冷害。觀測表明，該茶場種植的鳩坑群體種（樹冠未修剪）在3月20日達(dá)到一芽一葉初展，3月27日達(dá)到一芽二葉初展，3月27—29日觀測表明，茶樹芽葉未出現(xiàn)凍害癥狀，但3月28日茶樹芽葉停止生長，由于3月31日至4月6日日平均氣溫維持在6.3～7.7 ℃，4月7日開始日平均氣溫上升到10 ℃以上，4月9日茶樹芽葉恢復(fù)生長，在4月13日達(dá)到一芽二葉，從3月20日至4月13日期間5 ℃以上有效積溫達(dá)120 ℃；而2019年同一茶園在3月28日達(dá)到一芽一葉初展，在4月9日達(dá)到一芽二葉，期間5 ℃以上有效積溫90 ℃，其中3月31日18：00 至4月1日7：00 間13 h 氣溫低于4 ℃，但4月1日天氣晴好，白天最高氣溫上升到14.7 ℃，低溫冷害對茶芽生長影響小。

茶樹遭受霜凍害后，細(xì)胞內(nèi)水分凍結(jié)，原生質(zhì)遭到破壞，使茶汁外溢而紅變，出現(xiàn)“麻點(diǎn)”和芽葉焦灼現(xiàn)象。有的茶樹芽梢生長點(diǎn)及腋芽的基部受霜凍危害后停止萌發(fā)，形成褐變，稱之為“瞎眼”，這種死芽將嚴(yán)重影響當(dāng)年春茶的產(chǎn)量和質(zhì)量。危害嚴(yán)重者造成葉枯、葉落、枝梢萎枯，呈燒焦?fàn)?；特別嚴(yán)重的骨干枝樹皮凍裂、液汁外溢，葉片全部枯死脫落，根系變黑腐爛，整株茶樹死亡[6]。

胡家敏等[7]利用人工氣候箱模擬貴州倒春寒過程對福鼎大白茶的影響，結(jié)果表明在最低溫度為0 ℃時(shí)，茶樹的葉片形態(tài)沒有明顯變化；當(dāng)最低溫度為－1 ℃時(shí)，僅1 d，葉片便出現(xiàn)明顯的焦黑，隨著處理時(shí)間的延長，焦黑現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，經(jīng)過2 d 的處理，50%左右的葉片出現(xiàn)明顯凍害特征，持續(xù)3 d，大部分葉片出現(xiàn)焦黑現(xiàn)象；當(dāng)最低溫度為－2 ℃時(shí)，僅1 d，大部分茶葉葉片出現(xiàn)明顯的焦黑，2 d 后80%左右的葉片出現(xiàn)焦黑現(xiàn)象。

2.機(jī)理

茶樹霜凍災(zāi)害的實(shí)質(zhì)是低溫引起細(xì)胞結(jié)冰[8]。春季溫度上升到茶芽萌動(dòng)起始溫度以上后，茶芽萌動(dòng)，新生長的嫩葉和芽代謝活動(dòng)強(qiáng)，含水量和自由水含量高，可溶性糖含量低。當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)，茶樹嫩芽葉細(xì)胞汁液開始結(jié)冰，隨著溫度繼續(xù)下降，細(xì)胞間隙自由水隨著溫度下降而結(jié)冰導(dǎo)致細(xì)胞收縮，滲透到間隙中的細(xì)胞內(nèi)水分形成的冰塊逐漸增大，冰晶出現(xiàn)于細(xì)胞外并不斷奪取細(xì)胞內(nèi)的水分，造成原生質(zhì)濃度劇增，產(chǎn)生嚴(yán)重的脫水現(xiàn)象。蛋白質(zhì)因脫水過度而變質(zhì)，原生質(zhì)也由于同樣原因不可逆地凝膠化。細(xì)胞因冰晶膨大產(chǎn)生的機(jī)械壓力而變形，雖然細(xì)胞壁在溫度回升冰晶融化后尚具有一定的復(fù)原性，但原生質(zhì)因吸水膨脹緩慢而被撕裂損傷。質(zhì)膜、細(xì)胞襯質(zhì)因胞內(nèi)冰晶的形成、融化而被破壞，作為高度精密結(jié)構(gòu)的原生質(zhì)因此受到致命的損傷，茶汁外溢與空氣相遇，氧化紅變、焦枯，形成茶樹芽葉外觀上的葉層水漬、水燙等癥狀[9]。

茶樹遭受霜凍害除了與低溫和茶樹本身抗霜凍的能力有關(guān)外，還與茶樹莖葉上附生的冰核細(xì)菌密切相關(guān)。冰核細(xì)菌具有很高的冰核活性，冰核形成的平均溫度為－2.7 ℃，冰核一旦形成就快速蔓延，誘發(fā)葉片凍害，使茶樹遭受霜凍[10-11]。相反，如茶樹上無冰核細(xì)菌存在，能耐受－8～－7 ℃的低溫而不發(fā)生霜凍[12]。

Hao 等[13-14]利用人工氣候室模擬茶樹冷馴化、脫馴化和“倒春寒”冷脅迫的發(fā)生條件，對龍井43 不同發(fā)育時(shí)期的新梢比較轉(zhuǎn)錄組分析和代謝組分析，提出4 ℃是茶園“倒春寒”發(fā)生的溫度閾值，即4 ℃是茶樹開始遭受低溫冷害的溫度閾值。相關(guān)研究表明[15-16]，茶樹遭受低溫冷害后（最低溫度0～4 ℃），茶樹葉片葉綠素含量下降率一般不到50%，茶樹遭受霜凍后（最低溫度0 ℃以下），茶樹葉片葉綠素含量下降率一般在50%以上；茶樹遭受低溫冷害后，茶樹葉片氣孔限制值隨最低溫度降低而增加，而遭受霜凍后氣孔限制值增加較為平緩；茶樹遭受低溫冷害后，茶樹葉片過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性均呈現(xiàn)大幅度的增強(qiáng)趨勢，而茶樹遭受霜凍后，3種保護(hù)酶活性表現(xiàn)為不同幅度的突然下降趨勢，且隨著凍害強(qiáng)度的加大及凍害持續(xù)時(shí)間的延長而進(jìn)一步下降，后期下降幅度逐漸趨于平緩；茶樹遭受低溫冷害后，其芽葉的膜系統(tǒng)未受到破壞，而遭受霜凍后，茶樹芽葉的膜系統(tǒng)受到不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

3.經(jīng)濟(jì)價(jià)值影響

茶樹遭受低溫冷害后，芽葉停止生長，在溫度回升后，恢復(fù)正常生長。由于芽葉沒有受損，能用于制茶，不影響芽葉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前春季茶葉的采摘還是依靠人工采摘，在茶葉旺采期間，低溫冷害延緩了茶葉生長，延長了高檔茶采摘時(shí)間，在一定程度上有利于提高茶葉經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。茶樹遭受霜凍后，芽葉受損，在溫度回升后，受損嚴(yán)重的芽葉不能恢復(fù)正常生長，不適合制茶，失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二、茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的溫度判別指標(biāo)

婁偉平等[17]研究表明，春季晴朗無風(fēng)的早晨，茶樹冠層上部葉片比離地1.5 m 處的氣溫低2.0 ℃以上；陰雨天氣時(shí)，茶樹冠層上部葉片比離地1.5 m 處的氣溫低0.5～1.0 ℃。我國茶樹春季霜凍災(zāi)害主要由輻射型霜凍造成，常出現(xiàn)于地面冷高壓過境，晴朗無風(fēng)的早晨，由于輻射降溫使茶樹冠層溫度降到－2.0 ℃以下而引發(fā)茶樹霜凍災(zāi)害。統(tǒng)計(jì)表明，日最低氣溫0 ℃時(shí)，氣溫小于4 ℃持續(xù)時(shí)數(shù)可達(dá)5 h 以上；出現(xiàn)平流型霜凍時(shí)，日最低氣溫也在0 ℃以下。這也表明了在茶樹霜凍災(zāi)害發(fā)生時(shí)，茶園百葉箱氣溫（離地1.5 m處）≤0 ℃。

低溫冷害發(fā)生時(shí)，往往伴隨著陰雨天氣，日最低氣溫在0 ℃以上，茶樹冠層溫度在－1.0 ℃以上，不會造成茶樹芽葉細(xì)胞結(jié)冰。因此，可以最低氣溫0 ℃作為茶樹低溫冷害和霜凍災(zāi)害的溫度判別臨界指標(biāo)，即以≤0 ℃作為茶樹遭受霜凍災(zāi)害的指標(biāo)。

王學(xué)林[15]、李慶會等[18]研究表明，4 ℃低溫脅迫12 h 會造成茶樹葉片的光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PSⅡ潛在活性(Fv/F0)顯著低于對照，且隨脅迫時(shí)間的延長而下降。李仁忠等[16]研究表明，3 ℃低溫脅迫4 h 會造成茶樹葉片的生理生化指標(biāo)明顯變化，且隨低溫強(qiáng)度的增加而變化加大。因此，在最低氣溫>0 ℃情況下，≤4 ℃低溫持續(xù)12 h 以上，或≤3 ℃低溫持續(xù)4 h 以上，或≤2 ℃低溫持續(xù)2 h 以上，或≤1 ℃低溫持續(xù)1 h以上作為茶樹遭受低溫冷害的指標(biāo)。

目前，氣象部門發(fā)布的最低氣溫預(yù)報(bào)是指國家氣象觀測站所在地的最低氣溫。茶樹多種植于山區(qū)，茶園和國家氣象觀測站所在地的最低氣溫差可達(dá)3～5 ℃，甚至更高。因此，各地在開展茶樹春季霜凍防御工作時(shí)，要根據(jù)天氣預(yù)報(bào)結(jié)合茶園地形、天氣狀況，修訂得到茶園的最低氣溫，判別茶園霜凍情況。