英山茗茶生長(zhǎng)發(fā)育最佳氣象條件分析

程定芳，張 翼，李 程，胡海英，胡義元，黃志江

（1.黃岡市氣象局，湖北 黃岡 438000；2.英山縣氣象局，湖北 黃岡 438700；3.英山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北 黃岡 438700；4.湖北志順茶葉股份有限公司，湖北 黃岡 438700）

中國(guó)是茶樹(shù)的原產(chǎn)地，也是世界上茶葉主要生產(chǎn)國(guó)。茶葉生長(zhǎng)與氣象條件密切相關(guān)，茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量受氣象條件的影響較大[1-2]。影響茶葉產(chǎn)量的主要因素是氣象條件，特別是降水量、氣溫、光照等[3]。

高溫、霜凍、干旱等極端天氣會(huì)對(duì)茶樹(shù)生理機(jī)能造成損傷，進(jìn)而對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育造成一定的影響。若遇到更為嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，茶樹(shù)甚至?xí)苯铀劳鯷4-6]。溫度在15 ℃以上，對(duì)茶樹(shù)根系生長(zhǎng)極為有利；溫度在15～20 ℃茶樹(shù)生長(zhǎng)旺盛；當(dāng)日平均氣溫高于30 ℃時(shí)，茶樹(shù)生長(zhǎng)速度減緩；高于35℃，茶樹(shù)易出現(xiàn)焦枯現(xiàn)象，茶葉的質(zhì)量和產(chǎn)量明顯下降[7]。茶樹(shù)在初春的萌芽期對(duì)氣象條件要求較高，初春的茶芽和嫩梢耐低溫能力差，當(dāng)氣溫驟降至4 ℃以下時(shí)，會(huì)導(dǎo)致茶樹(shù)已經(jīng)萌發(fā)的嫩芽苞萎縮脫落。月降水量大于100 mm的月份越多，對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)和茶葉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)越有利[8]。茶樹(shù)對(duì)空氣濕度的要求較高，一般在70%以上，適宜相對(duì)濕度為80%～90%[9]。特殊的小氣候條件是形成茶葉優(yōu)良品質(zhì)的主要因素之一。采收前10～20 d 日平均氣溫為10～15 ℃，特別是采摘前3～5 d 平均氣溫為13～18 ℃時(shí)，茶葉的品質(zhì)較好[10]。茶葉產(chǎn)量的構(gòu)成主要包括茶樹(shù)的嫩芽和幼葉兩部分。如果氣溫保持在22～23 ℃，空氣濕度適宜，茶樹(shù)幼芽生長(zhǎng)激增，能促進(jìn)茶葉產(chǎn)量提升。針對(duì)茶葉生長(zhǎng)季內(nèi)的氣象要素，有研究人員開(kāi)展了廣泛的探索，但對(duì)不同生育階段的氣候特征及與茶葉產(chǎn)量關(guān)系的研究相對(duì)較少。

英山縣位于湖北省東北部，生態(tài)條件優(yōu)越，被評(píng)為湖北省茶葉高產(chǎn)創(chuàng)建示范縣。英山茶葉是中國(guó)十大名茶之一，總產(chǎn)量居湖北之首，是湖北也是全國(guó)重點(diǎn)產(chǎn)茶縣之一。以英山茶葉為對(duì)象，探討氣象因素對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響，為英山茶葉生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 資料與方法

根據(jù)英山縣茶樹(shù)觀測(cè)記錄，將首輪茶、二輪茶、三輪茶分為芽膨大期、魚(yú)葉開(kāi)展期、一葉開(kāi)展期、采摘期4 個(gè)生育階段，同時(shí)搜集了表征茶樹(shù)產(chǎn)量要素?cái)?shù)據(jù)，包括理論鮮葉產(chǎn)量（kg/hm2）、實(shí)際鮮葉產(chǎn)量（kg/hm2）、芽密度（個(gè)/m2）、平均百芽重（g）。

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于英山國(guó)家氣象站（30.73°N，115.67°E）和英山國(guó)營(yíng)長(zhǎng)沖茶廠自動(dòng)站（30.72°N，115.68°E），時(shí)段為2013—2020 年，氣象要素包括平均溫度、降水、平均風(fēng)速、地表溫度、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)。由于長(zhǎng)沖茶廠站2015 年3—7 月數(shù)據(jù)缺測(cè)，利用英山國(guó)家氣象站對(duì)溫度和降水要素進(jìn)行相關(guān)性分析。

根據(jù)英山國(guó)家氣象站和長(zhǎng)沖茶廠站溫度和降水的相關(guān)關(guān)系可以看出（圖1、圖2），3—7 月長(zhǎng)沖茶廠站和英山國(guó)家氣象站溫度、降水的相關(guān)性較高，均通過(guò)了信度0.001 的顯著性檢驗(yàn)，因此，可以利用2015 年3—7月英山國(guó)家氣象站的溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)沖茶廠站的數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)。

圖1 2013—2020 年3—7 月英山國(guó)家氣象站和長(zhǎng)沖茶廠站溫度相關(guān)關(guān)系

圖2 2013—2020 年3—7 月英山國(guó)家氣象站和長(zhǎng)沖茶廠站降水相關(guān)關(guān)系

2 結(jié)果分析

2.1 英山茶葉產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)性分析

表1 列出了2000—2019 年英山縣茶葉產(chǎn)量與生長(zhǎng)關(guān)鍵期氣象要素的實(shí)況。

表1 英山縣2000—2019 年茶葉產(chǎn)量與春季氣候狀況

1）英山茶單產(chǎn)高的年份，必定是氣溫適宜、雨水充沛且時(shí)空分布均勻。如2010 年單產(chǎn)為2 059.70 kg/hm2，3 月內(nèi)有15 d 降水，4 月內(nèi)有10 d 降水，降水量比常年偏多。反之，如3 月降水偏少，盡管溫度較適中，單產(chǎn)還是偏低，如2000 年、2001 年。

2）由于政策支持、種植技術(shù)的推廣、品種的優(yōu)化，2003 年后單產(chǎn)基本保持在1 500 kg/hm2以上。

3）茶葉的單產(chǎn)與氣溫的相關(guān)性不強(qiáng)，這是一個(gè)假象。原因是文中收集的茶葉產(chǎn)量是年總產(chǎn)，含春茶、夏茶、秋茶，僅分析春季氣象要素顯然不夠全面，為做好這方面的工作，在茶廠安裝了氣象觀測(cè)站，與茶廠建立合作關(guān)系，正在積累資料進(jìn)行深入研究。

2.2 生育期時(shí)間特征

首輪茶4 個(gè)關(guān)鍵期始期、盛期、末期的變化時(shí)間見(jiàn)圖3。

圖3 首輪茶4 個(gè)關(guān)鍵期始期、盛期、末期變化時(shí)間

芽膨大期始期最早出現(xiàn)在3 月10 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在3 月28 日（2020 年）；盛期最早出現(xiàn)在3 月14 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在3 月30 日（2020 年）；末期最早出現(xiàn)在3 月18 日（2020年），最晚出現(xiàn)在4 月1 日（2020 年）。芽膨大期持續(xù)時(shí)間最短為4 d（2020 年），最長(zhǎng)為9 d（2013 年、2015—2018年）。2016 年起，芽膨大期始期明顯推遲，最晚年份（2020年）比最早年份（2015 年和2016 年）推遲了18 d，盛期和末期均有類(lèi)似的特點(diǎn)。

魚(yú)葉開(kāi)展期始期最早出現(xiàn)在3 月16 日（2018年），最晚出現(xiàn)在4 月6 日（2020 年）；盛期最早出現(xiàn)在3 月20 日（2018 年），最晚出現(xiàn)在4 月8 日（2020 年）；末期最早出現(xiàn)在3 月24 日（2015 年、2016 年、2018 年），最晚出現(xiàn)在4 月10 日（2020 年）。魚(yú)葉開(kāi)展期持續(xù)時(shí)間大多年份為5 d，最長(zhǎng)出現(xiàn)在2018 年，為9 d。從2018年開(kāi)始，魚(yú)葉開(kāi)展期始期明顯推遲，最晚年份（2020 年）比最早年份（2018 年）推遲了21 d，盛期和末期均有類(lèi)似的特點(diǎn)。

一葉開(kāi)展期始期最早出現(xiàn)在3 月26 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月15 日（2020 年）；盛期最早出現(xiàn)在3 月30 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月17 日（2020 年）；末期最早出現(xiàn)在3 月31 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月20 日（2020 年）。一葉開(kāi)展期持續(xù)時(shí)間最少為5 d（2019 年），最長(zhǎng)出現(xiàn)在2018年，為9 d。從2016 年開(kāi)始，一葉開(kāi)展期始期明顯推遲，最晚年份（2020 年）比最早年份（2015 年、2016 年）推遲了20 d，盛期和末期均有類(lèi)似的特點(diǎn)。

采摘期始期最早出現(xiàn)在3 月30 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月15 日（2020 年）；盛期最早出現(xiàn)在3月31 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月17 日（2020 年）；末期最早出現(xiàn)在4 月3 日（2015 年、2016 年），最晚出現(xiàn)在4 月20 日（2020 年）。采摘期始期持續(xù)時(shí)間一般為5 d，最長(zhǎng)出現(xiàn)在2014 年，為7 d。從2016 年開(kāi)始，采摘期始期明顯推遲，最晚年份（2020 年）比最早年份（2015 年、2016 年）推遲了16 d，盛期和末期均有類(lèi)似的特點(diǎn)。

二輪茶、三輪茶的芽膨大期、魚(yú)葉開(kāi)展期、一葉開(kāi)展期和采摘期的時(shí)間演變與首輪茶的變化比較一致，僅時(shí)間延遲，故不展開(kāi)討論。

2.3 穩(wěn)定通過(guò)10 ℃日期

溫暖無(wú)凍害的氣候條件適宜茶樹(shù)的生長(zhǎng)，當(dāng)春季日平均溫度穩(wěn)定通過(guò)10 ℃左右時(shí)，茶樹(shù)開(kāi)始萌動(dòng)。由圖4長(zhǎng)沖茶廠站2013—2020 年3 月5 d 滑動(dòng)平均溫度曲線可以確定每年穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期，2013—2020年該日期分別為3 月5 日、3 月14 日、3 月10 日、3 月15 日、3 月7 日、3 月11 日、3 月7 日、3 月5 日。由圖4 可知，穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期基本出現(xiàn)在3 月上旬（2013 年、2015 年、2017 年、2019 年、2020 年）、中旬（2014 年、2016年、2018 年）。

圖4 長(zhǎng)沖茶廠站5 d 滑動(dòng)平均溫度變化

對(duì)比不同年份芽膨大期開(kāi)始的時(shí)間可以發(fā)現(xiàn)，平均溫度穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期與首輪茶芽膨大期開(kāi)始的時(shí)間比較接近，其中2015 年穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的日期為3 月10 日，正好是首輪茶芽膨大期的開(kāi)始日期。

2.4 生育期氣候特征

溫度、降水、風(fēng)速數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)沖茶廠自動(dòng)站，地表溫度、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)來(lái)源于英山國(guó)家氣象站。

由圖5 可知，2013—2020 年，芽膨大期平均溫度最低為9.2 ℃，最高為14.4 ℃；降水量最少為0.4 mm，最多為62.1 mm；平均風(fēng)速最小為1.2 m/s，最大為1.7 m/s；平均地面溫度最低為11.4 ℃，最高為16.3 ℃；平均5 cm 地溫最低為10.9 ℃，最高為16.3 ℃；相對(duì)濕度為68.9%～79.3%，日照時(shí)數(shù)為6.3～33.8 h。

圖5 首輪茶芽膨大期氣象要素逐年變化

魚(yú)葉開(kāi)展期平均溫度2018 年最低，為10.2 ℃，2014 年最高，為17.3℃；降水量2016 年最少，為0.2 mm，2018 年最多，為42.1 mm；平均風(fēng)速2014 年最小，為1.0 m/s，2016 年最大，為2.4 m/s；平均地溫2018 年最低，為12.5℃，2020 年最高，為20.0 ℃；平均5 cm 地溫2018 年最低，為12.3 ℃，2020 年最高，為19.3 ℃；相對(duì)濕度2016 年最小，為49.6%，2019 年最大，為78.1%；日照時(shí)數(shù)2019 年最少，為9.6 h，2017 年最多，為36.4 h。

一葉開(kāi)展期平均溫度2016 年最低，為10.5 ℃，2014 年最高，為17.2 ℃；降水量2013 年最少，為0 mm，2017 年最多，為82.3 mm；平均風(fēng)速2016 年最小，為1.0 m/s，2018 年最大，為1.9 m/s；平均地溫2017 年最低，為16.4℃，2018 年最高，為21.0 ℃；平均5 cm 地溫2016 年最低，為13.4 ℃，2018 年最高，為19.4 ℃；相對(duì)濕度2014 年最低，為60.3%，2015 年最高，為77.3%；日照時(shí)數(shù)2019 年最少，為1.2 h，2018 年最多，為65.7 h。

采摘期平均溫度2018 年最低，為12.6 ℃，2015 年最高，為19.3 ℃；降水量2013 年最少，為0 mm，2017年最多，為70.7 mm；平均風(fēng)速2016 年最小，為0.9 m/s，2018 年最大，為2.3 m/s；平均地溫2018 年最低，為14.9 ℃，2019 年最高，為21.7 ℃；平均5 cm 地溫2017 年最低，為14.9 ℃，2019 年最高，為20.3 ℃；相對(duì)濕度2014 年最低，為59.7%，2016 年最高，為86.4%；日照時(shí)數(shù)2019 年最少，為9.4 h，2014 年最多，為47.6 h。

2.5 影響茶葉產(chǎn)量的氣象因子分析

用芽密度、平均百芽重、理論鮮葉產(chǎn)量、實(shí)際鮮葉產(chǎn)量4 個(gè)指標(biāo)表征茶葉特征。由圖6 可知，2013—2020 年，首輪茶芽密度最小為1 200 個(gè)/m2，最大為1 508 個(gè)/m2；平均百芽重最輕為9.9 g，最重為11.9 g；理論鮮葉產(chǎn)量最低為1 147.4 kg/hm2，最高為1 704.8 kg/hm2；實(shí)際鮮葉產(chǎn)量最低為1 155.6 kg/hm2，最高為1 502 kg/hm2。

圖6 首輪茶指標(biāo)特征變化

二輪茶芽密度2014 年最小，為1 220 個(gè)/m2，2017 年最大，為1 836 個(gè)/m2；平均百芽重2014 年最小，為9.9 g，2018 年、2020 年最大，為13.6 g；理論鮮葉產(chǎn)量2014 年最低，為1 147.4 kg/hm2，2017 年最高，為2 162.8 kg/hm2；實(shí)際鮮葉產(chǎn)量2014 年最低，為1 159.6 kg/hm2，2017 年最高，為1 583 kg/hm2。

三輪茶芽密度2019 年最低，為1456 個(gè)/m2，2014 年、2015 年最高，為1 952 個(gè)/m2；平均百芽重2013 年、2017 年最低，為11.6 g，2018 年、2019 年、2020 年最高，為12.8 g；理論鮮葉產(chǎn)量2019 年最低，為1 715.2 kg/hm2，2014 年、2015 年最高，為2 322.9 kg/hm2；實(shí)際鮮葉產(chǎn)量2013 年最低，為1 211 kg/hm2，2014 年、2015 年最高，為1 429 kg/hm2。

結(jié)合氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算2013—2020 年茶樹(shù)生長(zhǎng)季內(nèi)各生育階段的氣象要素值，包括芽膨大期、魚(yú)葉開(kāi)展期、一葉開(kāi)展期、采摘期，與茶葉實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表2 所示。

由表2 可以看出，生育期內(nèi)各階段平均溫度、地面溫度、日照時(shí)數(shù)與茶葉產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系，大部分時(shí)段的相關(guān)關(guān)系通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，可見(jiàn)溫度和熱量條件對(duì)茶葉的影響較大。風(fēng)速、相對(duì)濕度對(duì)茶樹(shù)產(chǎn)量也有一定影響。盡管降水量對(duì)茶樹(shù)產(chǎn)量也有影響，但不同階段的降水與茶樹(shù)產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系差異較大。

表2 茶樹(shù)實(shí)際鮮葉產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)關(guān)系

3 結(jié)論

本研究?jī)H針對(duì)茶葉生育期關(guān)鍵階段的氣候特征開(kāi)展了分析，并探討了相關(guān)氣象因子對(duì)茶樹(shù)實(shí)際鮮葉產(chǎn)量的影響。由于茶葉實(shí)際鮮葉產(chǎn)量數(shù)據(jù)相對(duì)較少，與氣象因子的相關(guān)關(guān)系存在較大的不確定性。由于氣候的多變性，應(yīng)深度挖掘影響茶葉生長(zhǎng)的因素；茶樹(shù)的種植往往會(huì)受到氣象災(zāi)害的影響，需要種植人員采取科學(xué)合理的防范措施，將氣象災(zāi)害對(duì)茶樹(shù)種植的影響降到最低，保證茶樹(shù)種植的經(jīng)濟(jì)效益[11]。此外，氣象災(zāi)害是制約茶葉生產(chǎn)并影響其品質(zhì)的主要因素[12]，應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展茶葉風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究，提高英山茶葉生產(chǎn)氣象服務(wù)保障能力，對(duì)指導(dǎo)茶葉種植生產(chǎn)布局具有重要意義。