景邁山氣候條件對茶葉生產(chǎn)的影響分析

朱世龍，龔紅梅，高 敏

（1.瀾滄縣氣象局，云南 瀾滄 665699；2.孟連縣氣象局，云南 孟連 665800；3.普洱市咖啡氣象服務(wù)中心，云南 普洱 665000）

景邁山地處云南省普洱市瀾滄縣惠民鎮(zhèn)東南部，分屬景邁、芒景兩個(gè)行政村［1］，這里生產(chǎn)的普洱茶以獨(dú)特的蘭花蜜香聞名于世界。據(jù)芒景緬寺木塔石碑傣文記載，景邁山的古茶樹約種植于傣歷57年，至今已有上千年的歷史，自元代起，景邁山茶葉即銷往緬甸、泰國等東南亞各國。景邁山古茶林既是自然遺產(chǎn)也是文化遺產(chǎn)，景邁山具有目前世界上所發(fā)現(xiàn)的數(shù)量最多、面積最大、茶樹個(gè)體年齡相對較長及保存比較完整的栽培型古茶林，即是人與自然良性互動(dòng)和可持續(xù)發(fā)展的典范［2］。

氣候?qū)Σ枞~的影響至關(guān)重要，具體體現(xiàn)在種植管理、產(chǎn)量、品質(zhì)、產(chǎn)業(yè)布局等方面。如徐桂妹研究了氣象因子對武夷巖茶品質(zhì)的影響［3］，龍振熙研究了氣溫對茶葉品質(zhì)和采摘時(shí)期的影響［4］，都表明茶葉品質(zhì)與茶樹生長環(huán)境、氣溫、降水、日照等密不可分，其中氣溫是決定茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因子。景邁山歷代茶農(nóng)在低緯高原季風(fēng)區(qū)［5］探索出種茶經(jīng)驗(yàn)一些林下茶種植技術(shù)，但相關(guān)研究缺少氣象數(shù)據(jù)的支撐。本文基于ArcGis 系統(tǒng)和氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立景邁山氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)的空間分布模型，分析研究景邁山的氣候特征及對茶葉生長的影響，從氣象角度，揭示了景邁山古茶林種植模式的科學(xué)性，研究結(jié)果有利于各個(gè)茶區(qū)借鑒景邁山的種茶經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)本地氣候特點(diǎn)制定茶樹管理措施，改善茶樹生長的小氣候環(huán)境，提升茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，助力鄉(xiāng)村振興。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

（1）本項(xiàng)目使用中國氣象局下發(fā)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，提取并重新整理景邁山周邊邊界，所屬鄉(xiāng)、村駐地，河流水系，數(shù)字高程（DEM），坡向和坡度等數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)格式為Shp，柵格數(shù)據(jù)格式為ESRI GRID；地 理 投 影 系 統(tǒng) 采 用 WGS_1984_UTM_ZONE 47N，其中坡度和坡向數(shù)據(jù)的提取基于瀾滄縣DEM 數(shù)據(jù)，利用ArcGis 的空間分析工具生成。

（2）景邁山茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源于瀾滄縣統(tǒng)計(jì)局、瀾滄縣茶葉特色產(chǎn)業(yè)局、普洱市茶葉咖啡產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心。

（3）景邁山周邊氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于云南省氣象局。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

由于景邁山茶葉氣象站沒有長序列的監(jiān)測數(shù)據(jù)，首先需要進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)的插值處理。復(fù)雜地形下影響氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)的因素較多，包括經(jīng)度、緯度、海拔、坡度、坡向，周邊山脈走向、森林、大水體、土壤類型、大氣環(huán)流、氣溶膠含量等等，局地條件下，地理位置對氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)等氣象因子的影響明顯［6-7］。按照世界氣象組織的規(guī)定，選取了景邁山周邊的瀾滄、勐海、孟連、西盟、景洪、勐臘、思茅、墨江、江城、景谷、雙江、耿馬、滄源、臨翔、景東、鎮(zhèn)沅等大監(jiān)站1991—2020年的平均氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量、最高氣溫、最低氣溫、相對濕度等數(shù)據(jù)，利用ArcGis 工具建立氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)的空間分布模型，并用景邁山茶葉氣象站2021—2022年的數(shù)據(jù)對這些模型進(jìn)行檢驗(yàn)和訂正。

（1）氣溫：按照氣候分析方法［6］，在一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)，平均氣溫的氣候?qū)W方程可以看成是地理因子（緯度、經(jīng)度、海拔）的函數(shù)，即T=T（φ,λ,h）。以景邁山周邊各個(gè)氣象站點(diǎn)資料為基礎(chǔ)，采用多元回歸方法，給定置信度為0.95，建立景邁山平均氣溫空間分布模型（表1）。

表1 景邁山平均氣溫空間分布模型

（2）降水量：由于地勢差異，降水量分布與地形關(guān)系較為密切，且并不遵從一致的經(jīng)緯度和海拔變化規(guī)律。根據(jù)氣象日常業(yè)務(wù)和氣候分析對降水量時(shí)空分布及精度的要求，本項(xiàng)目對反比距離加權(quán)法進(jìn)行改進(jìn)，即對于任一欲插值的格點(diǎn)J，搜索與其距離最近、影響最大的N個(gè)（本項(xiàng)目取15）測站作為信息來源，以海拔、經(jīng)緯度、方位因子等作為環(huán)境參數(shù)，建立海拔與降水量之間的回歸方程，同時(shí)引入距離、方位權(quán)重，依托地理信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)并完成降水的空間插值處理，建立景邁山降水量的空間分布模型。

（3）日照時(shí)數(shù)：受季節(jié)、云量、海拔、坡度和坡向等地形因子以及周圍地形相互遮蔽的影響，導(dǎo)致日照時(shí)數(shù)的時(shí)空變異顯著。本項(xiàng)目采用半球視域算法，基于景邁山每個(gè)格點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、海拔、坡向、坡度等數(shù)據(jù)，依次計(jì)算出其1—12月的地理可照時(shí)數(shù)；再利用附近大監(jiān)站日照時(shí)數(shù)，建立實(shí)際可照時(shí)數(shù)與地理可照時(shí)數(shù)的估算方法；最終推算出各個(gè)格點(diǎn)的日照時(shí)數(shù)，建立景邁山日照時(shí)數(shù)的空間分布模型。

景邁山茶葉站2021—2022年實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)與推算值進(jìn)行比較，年平均氣溫誤差0.44℃、年日照時(shí)數(shù)誤差為57 h、年降水量誤差83 mm，表明建立的氣溫、日照、降水模型達(dá)到氣候分析的要求，具有一定的可信度。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫

一般而言，氣溫隨著海拔高度的升高而降低，山地對溫度的再分配使得山谷炎熱、山頂涼爽［7］。景邁山氣溫的空間分布模型顯示：景邁山山頂及其周邊的年平均氣溫為16～17℃（圖1），為本區(qū)域氣溫相對較低的地區(qū)；糯崗、景邁大寨、芒景上寨、芒景下寨、勐本、芒埂、甕洼東部等中高海拔地區(qū)年平均氣溫為17～19℃，老酒房東部和南部、芒洪西部、翁洼西部、芒景下寨西部等中低海拔地區(qū)年平均氣溫為19～20℃；景邁山腳下的河谷和箐溝兩岸年年平均氣溫在20～22℃，為本區(qū)域氣溫較高的地方。

圖1 景邁山年平均氣溫（左）、降水量（右）分布圖（局部）

溫度是支配茶樹能否生長、生長期長短的主要因子，茶樹在年平均氣溫14～27℃的地區(qū)都能生長［8］，但是不同品種茶樹萌動(dòng)、生長所需的溫度不盡相同。如小葉種茶樹可耐-10℃以下的低溫，而大葉種茶不耐低溫，當(dāng)氣溫降到-3.5℃，茶樹開始出現(xiàn)凍害。當(dāng)日平均氣溫超過13℃，大葉種茶開始生長，當(dāng)溫度在15～25℃時(shí)，最適宜其生長［9］。云南南部茶區(qū)包括景邁山、惠民、瀾滄縣城在內(nèi)的大部分地區(qū)年平均氣溫大于16℃，極端最低氣溫在0℃以上，溫度條件適宜大葉種茶樹生長。

（1）春、夏、秋三季溫度適宜，有利于茶葉中干物質(zhì)生成和積累。

景邁茶葉站（海拔1 627 m）、惠民鄉(xiāng)鎮(zhèn)站（海拔1 060 m）、瀾滄大監(jiān)站（海拔1 054 m）等地區(qū)12月至次年1月平均氣溫相對較低，為13～14℃（圖2），是一年之中最冷的時(shí)段，這一時(shí)期茶樹處于休眠期，不萌發(fā)長葉，茶樹低溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)低。

圖2 景邁山、惠民、瀾滄站2021-2022年氣溫的月際變化

自2月開始，景邁山、惠民、瀾滄站氣溫穩(wěn)定在15℃以上，越冬芽開始萌發(fā)伸展。春季，景邁山氣溫在19.5℃附近，比惠民、瀾滄站低，茶樹生長在一較低溫度范疇內(nèi)，越冬茶萌發(fā)和生長速度也隨之較慢，從魚葉期至一芽兩葉所需時(shí)間比惠民和瀾滄等中低海拔茶區(qū)多7～10 d，避免了高溫催長的現(xiàn)象，有利于春茶高品質(zhì)的形成。夏季，景邁山平均氣溫比惠民、瀾滄站低2～4℃，沒有明顯的高溫天氣，抑制了茶多酚的形成，有利于降低茶葉中的苦澀味。因此，景邁山站3—9月連續(xù)7 個(gè)月的平均氣溫在19.4～20.8℃小幅波動(dòng)，正好處于大葉種茶樹最適宜的生長溫度范圍內(nèi)，有利于茶葉中干物質(zhì)生成和積累，造就了本區(qū)域茶葉的高品質(zhì)，使得景邁山地區(qū)的茶葉品質(zhì)總體要比惠民、瀾滄等周邊地區(qū)的好。

（2）白天溫度較低，有利于茶葉高品質(zhì)的形成。

包括景邁山、惠民、瀾滄在內(nèi)的滇南茶區(qū)，四季氣溫變化不明顯，但氣溫的日變化較大，2—4月平均溫差超過12℃，遠(yuǎn)大于氣溫年較差。從2022年3月景邁山、惠民、瀾滄站逐小時(shí)氣溫變化來看（圖3），3 個(gè)站的最低氣溫多出現(xiàn)在上午8 時(shí)左右，最高氣溫多出現(xiàn)在15—16 時(shí)，平均日溫差為12.2～15.8℃。

圖3 景邁山、惠民、瀾滄站2022年3月逐小時(shí)氣溫變化

白天，在陽光照射下，茶樹光合作用較強(qiáng)。上午8 時(shí)到下午18 時(shí)的大部分時(shí)段內(nèi)，景邁山氣溫在15～25℃變化，非常有利于茶葉生長和芳香物質(zhì)的積累；而惠民、瀾滄站從正午13 時(shí)到18 時(shí)的平均氣溫大于25℃，超過茶樹生長所需的最適宜溫度范圍，致茶樹的營養(yǎng)生長受阻。因此，雖然景邁山、惠民、瀾滄夜間溫度均較低，有利于減少茶樹呼吸消耗，但是景邁山白天氣溫比惠民、瀾滄偏低，提高了茶樹光合作用的有效性，更利于茶葉高品質(zhì)的形成。

2.2 水分

包括景邁山在內(nèi)的云南西南部，地處西南暖濕氣流進(jìn)入中國的大通道上，山地對水汽的抬升易成云致雨，降水量多寡與地形密切相關(guān)。景邁山降水量的空間分布模型顯示：景邁山及其周邊地區(qū)年降水量豐富，其中景邁大寨及其西部、芒景上寨和下寨東部、甕洼東部等中高海拔地區(qū)年降水量多為1 600 ～1 800 mm，局部地區(qū)超過2 000 mm（圖1），為景邁山降水最為豐富的地區(qū)；糯崗、老酒房、勐本、芒埂、芒洪、翁洼中部和西部年降水量多為1 400～1 600 mm；山腳下河谷和箐溝兩岸年降水量為1 200 ～1 400 mm，為景邁山地區(qū)年降水量較少的地區(qū)。

（1）夏秋兩季降水多，自然降水滿足茶樹生長所需。

雖然景邁山年降水量豐富，但同瀾滄、惠民站一樣有明顯的雨季和干季之分，雨季累積降水量占年降水總量的85%以上。以2021—2022年為例，景邁山站平均年降水量為1 699.8 mm，比惠民和瀾滄站偏多；3 個(gè)站均是自5月開始，連續(xù)7 個(gè)月的月降水量超過100 mm，其中6—8月降水量超過300 mm（圖4）。

圖4 景邁山、惠民、瀾滄站2021—2022年降水量的月際變化

景邁山夏秋兩季不僅降水多，而且還多小雨日數(shù)，平均降雨日132 d，其中暴雨日只有2 d、大雨日14 d，小雨天氣116 d，單日極端最大降水量為67.3 mm（出現(xiàn)在2021年6月14日），降水強(qiáng)度相對較小，降水有效性高，自然降水可滿足茶樹生長所需。

（2）冬季霧和露增加空氣濕度，有利于越冬芽生長。

隨著雨季結(jié)束，自然降雨減少，景邁山12月至次年1月的月降水總量不足50 mm。但是由于周圍均為森林，加之雨季剛結(jié)束，樹木和土壤含水量大，蒸騰作用導(dǎo)致景邁山及其周邊地區(qū)空中水汽充沛，尤其到了夜間和凌晨，隨著溫度降低，相對濕度高達(dá)90%以上，幾乎每天均凝結(jié)有露和濃霧，濃霧直至上午9 時(shí)左右才消散。露和霧使得景邁山冬季的平均相對濕度在78%以上，僅比夏季豐雨期略偏少，造成景邁山一年之中相對濕度的變化較?。▓D5）。

圖5 景邁山、瀾滄站2022年相對濕度的月際變化

與瀾滄站相比，除3月外，其他月份景邁山站濕度更大，山上溫度較低，更有利于露和霧的形成與維持，這一方面為茶樹根系生長提供了必需的水分，另一方面也抑制了溫度的升高［6］，減緩越冬芽的萌動(dòng)和生長，增加了茶樹林中漫射光和散射光，有利于越冬芽營養(yǎng)物質(zhì)的形成和積累，對后期春茶品質(zhì)的形成更有利。

（3）春季降水少、濕度低，有利于形成茶葉的高品質(zhì)。

2—4月是春茶生長季，也是全年降水相對較少的時(shí)期，景邁山大部分地區(qū)的累積降水量不足100 mm。以2021—2022年為例，景邁山2—4月的累積降水量僅為85 mm，占年降水總量的5%左右；同時(shí)由于氣溫回升，相對濕度明顯下降，3月的平均濕度僅為62.5%，為全年濕度最小的時(shí)段。因?yàn)榻邓?、濕度較低，茶葉中水分含量不高，極有利于春茶香氣和滋味的形成。

2.3 日照時(shí)數(shù)

受降雨、云量、緯度、坡向、坡度以及周圍地形相互遮蔽等影響，日照時(shí)數(shù)的時(shí)空變異顯著，景邁山日照時(shí)數(shù)的空間分布模型顯示：景邁山年日照時(shí)數(shù)為963.23～2 579.86 h，其中景邁山主峰及周邊的年日照時(shí)數(shù)超過2 100 h，為本區(qū)域日照最為豐富的地區(qū)；景邁大寨中部和西部、糯崗大部、勐本及其西部年日照時(shí)數(shù)為1 800～2 100 h；芒景上下寨、芒洪、芒埂、翁洼東部附近山脊上年日照時(shí)數(shù)為1 700～1 900 h，老酒房、芒洪、翁洼中部和西部等地年日照時(shí)數(shù)為1 500～1 800 h；山腳下河谷和箐溝及其支流兩岸、糯崗東部、老酒房南部、芒景東部等地年日照時(shí)數(shù)少于1 200 h，為本地區(qū)光照時(shí)間較少的區(qū)域（圖6）。

圖6 景邁山日照時(shí)數(shù)的分布圖（局部）

（1）年光照豐富，有利于茶樹對紫光、藍(lán)光的吸收。

茶樹和所有植物一樣依賴于太陽光進(jìn)行光合作用來維持一切生命活動(dòng)和進(jìn)行干香物質(zhì)的積累。相關(guān)研究表明，成年茶樹的光飽和點(diǎn)約為5 000 lx，紫光對茶葉氮代謝和蛋白質(zhì)的形成，特別是滋味成分如氨基酸、維生素、香氣物質(zhì)等的形成具有關(guān)鍵性的作用［9］。張順高［10］等研究表明：茶樹對太陽總輻射的吸收幾乎隨海拔高度的升高而增強(qiáng)，對紫光、藍(lán)光的吸收在海拔1 400～1 500 m 附近出現(xiàn)一個(gè)峰值。景邁、芒景、糯崗、勐本、芒埂、老酒房、芒洪、翁洼等茶區(qū)正好位于這一峰值附近，比惠民、瀾滄站附近茶區(qū)更有利于茶樹吸收太陽光中紫光和藍(lán)光，形成更豐富的滋味成分，茶葉品質(zhì)更佳。

（2）冬、春季光照偏多，應(yīng)注意設(shè)置遮蔭樹。

景邁山地處低緯度地區(qū)，太陽直射光較強(qiáng)，日照時(shí)數(shù)較豐富，1—5月每個(gè)月的日照時(shí)數(shù)均超過200 h（圖7），其中3—4月平均每天光照時(shí)間超過8 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于茶樹生長所需。因此，應(yīng)在茶園內(nèi)設(shè)置遮蔭樹，人工營造透光率60%～70%的環(huán)境［7］，特別是在陽坡面應(yīng)種植大葉類遮蔭樹，在減少光照時(shí)間的同時(shí)增加茶樹林中漫射光和散射光，抑制葉面溫度的增加。

圖7 景邁山日照時(shí)數(shù)的時(shí)間分布圖

（3）夏季光照偏少，注意防范病害。

每年的6—8月，景邁山及周邊地區(qū)降水最為集中，云雨導(dǎo)致光照時(shí)間隨之減少，特別是7月，平均每天的光照時(shí)間為3 h。加上這一時(shí)期降雨多，空氣濕度長時(shí)間保持在85%以上，高濕、少光為煤煙病、炭疽病等茶葉病害的發(fā)生提供了條件，特別是古茶樹歷經(jīng)千年，樹體逐年老化，對病蟲害的防御能力降低，更易發(fā)生病害，此時(shí)期應(yīng)加強(qiáng)茶園管養(yǎng)和日常巡查。

3 結(jié)論及建議

（1）景邁山茶區(qū)年平均氣溫17～21℃，常年最冷時(shí)段最低氣溫在4℃以上，茶樹低溫霜凍的風(fēng)險(xiǎn)較低；春季氣溫變化較為平緩，避免了“高溫催長”的現(xiàn)象，有利于春茶高品質(zhì)的形成；夏季沒有明顯的高溫天氣，抑制了茶葉中茶多酚的形成，降低茶葉中苦澀味，茶葉品質(zhì)總體比中低海拔茶區(qū)的好。

（2）景邁山茶區(qū)冬春季降水少，但是早晚多霧和露，一方面基本滿足越冬芽生長和持嫩性所需，另一方面增加了漫射光和散射光，有利于茶葉芳香物質(zhì)的形成和積累。夏季隨著降水增加，空氣濕度也隨之增加至85%以上，為病菌的發(fā)生蔓延提供了條件，應(yīng)注意加強(qiáng)對茶樹日常管護(hù)和巡查。此外，2—4月降水偏少，極有利于茶葉中干香物質(zhì)的積累，宜側(cè)重提高茶葉初加工水平，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)茶葉。

（3）景邁山海拔在1 400～1 650 m，處于茶樹吸收太陽光中藍(lán)光和紫光的最佳海拔高度。景邁山茶區(qū)2—4月光照充足，白天氣溫高，應(yīng)適當(dāng)增加大葉類的蔭敝樹，減少太陽光直射，改善茶樹小區(qū)域氣候條件，以提高干香物質(zhì)的積累。