政和縣茶葉低溫凍害風險區(qū)劃分析

（福建省政和縣氣象局，福建 南平 353600）

政和縣位于福建省東北部，屬于亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫18.8℃，雨熱同期，四季分明，立體氣候明顯，年平均無霜期264天。地勢東高西低，東部處鷲峰山脈北段，千米高峰鱗次櫛比，冬寒夏涼，年極端最低氣溫-7.6℃，西部為高山環(huán)抱的開口盆地，氣候溫暖，光照充足，雨水適宜，東、西部二元地理氣候明顯。改革開放以來，政和縣茶葉發(fā)展迅速，全縣共有茶園面積7520公頃，年產(chǎn)量12280噸，茶葉已成為政和縣經(jīng)濟發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)。2018年4月8日受強冷空氣影響，政和縣城關最低氣溫達2.8℃，高山區(qū)更低，全縣頭春茶茶芽受凍，大部分絕收，直接經(jīng)濟損失92976萬元。低溫凍害已成為政和縣茶葉發(fā)展的重要限制因子。本文基于GIS技術，利用政和縣及其周邊10個區(qū)域自動氣象站資料，將茶葉低溫凍害風險區(qū)劃精確到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級，為縣域茶葉低溫凍害防御提供依據(jù)。

1 茶葉凍害指標

在茶樹的生長過程中，受冬季及早春的低溫影響，當氣溫降至4℃及以下時，茶樹常遭晚霜和早霜的襲擊，受凍的幼芽四周結冰，氣溫上升后，凍害處呈水漬狀，幼芽葉色變淺或皺縮，生長緩慢；若氣溫進一步下降低于0℃時，受凍的葉緣及芽變成黑褐色，葉片失水蜷縮或脫落，嚴重時將出現(xiàn)死條；若氣溫下降到-4℃及以下時，土壤呈凍結狀態(tài)，根部吸水受阻，茶樹樹體逐漸成干燥狀態(tài)而枯死[1]。

2 數(shù)據(jù)資料

（1）氣象數(shù)據(jù)：政和縣及其周邊10個區(qū)域自動氣象站2010年至2019年氣象資料。

（2）地理信息數(shù)據(jù)：政和縣1：25萬GIS數(shù)據(jù)中的DEM數(shù)據(jù)。

（3）社會經(jīng)濟資料：人均GDP、人口密度、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶葉種植面積、非工程性措施等量化指標。

3 政和縣茶葉低溫凍害風險區(qū)劃分析

3.1 致災因子危險性分析

導致氣象災害發(fā)生的直接因子稱為致災因子，對于致災因子危險性的分析主要考慮引發(fā)低溫凍害的強度和頻率[2]。因此，分別統(tǒng)計政和縣及其周邊10個區(qū)域自動氣象站歷年溫度低于4℃的過程次數(shù)，溫度低于0℃的過程次數(shù)，溫度低于-4.0℃的過程次數(shù)，從而得到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同等級低溫凍害發(fā)生的過程次數(shù)，再分別計算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同等級低溫凍害平均活動次數(shù)，即發(fā)生頻率；將不同等級低溫凍害的發(fā)生頻率相加得到致災因子危險性指數(shù)。

利用GIS中自然斷點分級法將致災因子危險性指數(shù)進行區(qū)劃，依次為低危險區(qū)、次低危險區(qū)、中等危險區(qū)、次高危險區(qū)、高危險區(qū)，并繪制致災因子危險性區(qū)劃圖（圖1）。

3.1.1 低溫凍害發(fā)生頻率計算方法

式中：p為低溫凍害頻率；n為某等級低溫凍害發(fā)生次數(shù)；N為資料總年數(shù)，取值為10。

3.1.2 茶葉低溫凍害危險性指數(shù)計算方法

式中：Ic為茶葉低溫凍害危險性指數(shù)；Pi為不同等級低溫凍害發(fā)生的頻率；n為低溫凍害等級總數(shù)。

從圖1可以看出，政和縣域低溫凍害高危險區(qū)位于石屯鎮(zhèn)、熊山街道、星溪鄉(xiāng)、東平鎮(zhèn)東部及鐵山鎮(zhèn)西部地區(qū)。

3.2 孕災環(huán)境敏感性分析

孕災環(huán)境包括地形因子與下墊面因子[3]。政和縣境內均為丘陵地帶，并無大江大河，也無較大的湖泊，下墊面較為均一，因此下墊面因子對孕災環(huán)境敏感性的影響不大。對孕災環(huán)境敏感性分析主要考慮地形因子的影響，眾所周知，海拔每升高100米，氣溫約下降0.6℃，海拔越高，氣溫越低，地形因子影響越大，對低溫凍害的形成越有利。

根據(jù)政和縣的地形地貌特點，從政和縣1：25萬GIS數(shù)據(jù)中提取出高程數(shù)據(jù)，采用25米×25米的網(wǎng)格進行歸一化處理后，得到政和縣孕災環(huán)境敏感性指數(shù)。在GIS中采用自然斷點分級法將孕災環(huán)境敏感性進行區(qū)劃，依次為低敏感區(qū)、次低敏感區(qū)、中敏感區(qū)、次高敏感區(qū)、高敏感區(qū)，得到政和縣孕災環(huán)境敏感性指數(shù)區(qū)劃圖（圖2）。

從圖2可以看出，低溫凍害孕災環(huán)境敏感性的高敏感區(qū)主要分布于：熊山街道、石屯鎮(zhèn)，以及東平鎮(zhèn)、星溪鄉(xiāng)、鐵山鎮(zhèn)、嶺腰鄉(xiāng)、外屯鄉(xiāng)的部分區(qū)域。

3.3 承災體易損性分析

承災體易損性指政和縣境內所有茶葉受到低溫凍害威脅所造成的傷害或損失程度。一個地區(qū)的茶葉種植面積越大，人口密度越高，茶葉的產(chǎn)量就越高，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益就越大，可能遭受的潛在損失就越大，低溫凍害對茶葉造成承災體易損性的危害也越大。由于政和縣農業(yè)經(jīng)濟的主導產(chǎn)業(yè)為茶葉，因此在承災體易損性分析時主要考慮發(fā)生地的茶葉種植面積、人均GDP、人口密度等影響因素[4]。

由于各個影響因素對低溫凍害的相對重要程度不同，從可操作性、合理性及易于定量化的原則出發(fā)，將茶葉種植面積、人均GDP、人口密度三個影響因素進行規(guī)范化處理后，分別賦予權重0.5、0.3、0.2，利用加權綜合法計算承災體易損性指數(shù)。最后在GIS中采用自然斷點分級法分三級將承災體易損性指數(shù)進行區(qū)劃，依次為低易損性區(qū)、中等易損性區(qū)、高易損性區(qū)（圖3）。

從圖3可以看出，政和縣低溫凍害承災體易損性的高易損區(qū)主要分布于：熊山街道、東平鎮(zhèn)、石屯鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)、澄源鄉(xiāng)。

3.4 防災減災能力分析

防災減災能力是指各種用于防御和減輕低溫凍害的各種對策和措施，包括工程性措施和非工程性措施。當?shù)卣慕?jīng)濟支持是工程性措施建設的重要保障，因此將政和縣人均GDP作為一項防災減災因子。非工程性措施主要包括自然災害監(jiān)測、預報預警服務、政府防災減災決策和組織實施水平以及公眾的防災意識和知識等幾方面。

將人均GDP、非工程性措施兩個指標分別賦予權重0.6、0.4，利用加權綜合法計算防災減災能力指數(shù)。在GIS中采用自然斷點分級法分三級將防災減災能力進行區(qū)劃，依次為低抗災能力區(qū)、中等抗災能力區(qū)、高抗災能力區(qū)（圖4）。

從圖4政和縣低溫凍害防災減災能力區(qū)劃圖可以看出，受經(jīng)濟發(fā)展水平和防災減災行政能力等影響，以縣城熊山街道及周邊的星溪鄉(xiāng)、石屯鎮(zhèn)為高抗災能力區(qū)。

3.5 政和茶葉低溫凍害風險區(qū)劃

政和縣茶葉低溫凍害風險區(qū)劃是孕災環(huán)境敏感性、致災因子危險性、承災體易損性和防災減災能力四個因子綜合作用的結果[5]。將四個因子帶入政和縣茶葉低溫凍害風險指數(shù)計算公式中求得低溫凍害風險指數(shù)，根據(jù)低溫凍害風險指數(shù)的大小，在GIS中采用自然斷點分級法分三級將低溫凍害風險指數(shù)進行區(qū)劃，形成政和縣茶葉低溫凍害風險區(qū)劃圖（圖5）。

低溫凍害風險指數(shù)計算公式為：

式中：FDRI為茶葉低溫凍害風險指數(shù)，用于表示風險程度，其值越大，則災害風險程度越大，VE、VH、VS、VR 的值分別表示風險評價模型中的孕災環(huán)境的敏感性、致災因子的危險性、承災體的易損性和防災減災能力各評價因子指數(shù)；we、wh、ws、wr是各評價因子的權重，分別賦予0.5、0.3、0.1、0.1[6]。

從圖5可以看出，政和縣茶葉低溫凍害高風險區(qū)主要分布于：熊山街道、石屯鎮(zhèn)，以及星溪鄉(xiāng)、東平鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)的大部分區(qū)域。

政和縣東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為茶葉低溫凍害的低風險區(qū)，中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中等風險區(qū)，西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為高風險區(qū)。為減小低溫凍害對茶葉造成的傷害，氣象部門應加強對低溫、寒潮的預報、預警和氣象為農服務工作。茶農在低溫、寒潮來臨之前可采取茶園鋪草、覆蓋防寒、熏煙驅霜等相應的防寒措施，減小低溫凍害對茶葉造成的影響。