陶 瑤，楊?lèi)?ài)萍，汪建軍，林志堅(jiān)，張 坤，章毅之*

(1.江西省上饒市氣象局，江西 上饒 334000；2.江西省農(nóng)業(yè)氣象中心，江西 南昌 330096)

近100年來(lái)，全球氣候正經(jīng)歷顯著的變暖趨勢(shì)[1]，平均氣溫逐漸波動(dòng)上升[2]，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于氣候條件，對(duì)氣候變化極為敏感。大量研究表明，在目前的氣候變化背景下，光、溫、水等農(nóng)業(yè)氣候資源已經(jīng)發(fā)生了明顯的變化[3-4]，使各地農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育周期、產(chǎn)量和品質(zhì)發(fā)生了變化[5-7]。氣候變化將改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間布局，如降低小麥、玉米、水稻等主要作物的產(chǎn)量，減弱區(qū)域糧食供給能力，致使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的脆弱性更趨嚴(yán)重[8]。穆佳等[9]分析認(rèn)為，氣候變暖導(dǎo)致東北春玉米發(fā)育期發(fā)生了變化。隨著氣候變暖，江西省雙季稻高溫逼熟的頻次呈明顯上升狀態(tài)，寒露風(fēng)出現(xiàn)的概率越來(lái)越小[10]。車(chē)向軍等[11]研究表明，氣候變化對(duì)隴東地區(qū)蘋(píng)果生長(zhǎng)利大于弊。茶葉是世界三大飲料之一，茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)與溫度、日照、濕度等氣象要素的關(guān)系十分密切[12-14]。因此，研究茶葉生產(chǎn)對(duì)氣候變化的響應(yīng)規(guī)律，對(duì)于充分認(rèn)識(shí)和掌握氣候變化對(duì)茶葉生產(chǎn)的影響，以及提高茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

針對(duì)氣候變化對(duì)茶葉生產(chǎn)的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的研究。早在20世紀(jì)90年代，郁家成等[15]研究表明：皖東茶區(qū)1952～1989年的農(nóng)業(yè)氣候條件變化對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育和茶葉品質(zhì)的提高十分有利。21世紀(jì)后，榮東紅等[16]發(fā)現(xiàn)2002～2011年氣候變化對(duì)寧紅茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響總體來(lái)說(shuō)利大于弊。婁偉平等[17]研究表明，在氣候變化背景下，烏牛早春季霜凍風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)不明顯，但霜凍災(zāi)害造成的茶葉經(jīng)濟(jì)損失率呈減少趨勢(shì)。徐金勤[18]和李仁忠[19]等分別分析了浙江省茶葉春霜凍害和茶葉生長(zhǎng)氣候資源空間分布的變化特征。Larson等[20]研究表明，當(dāng)氣候發(fā)生變化或出現(xiàn)明顯波動(dòng)時(shí)，茶葉中功能性成分的含量也會(huì)發(fā)生明顯的變化，這將影響茶葉的口感和保健效果。林楊海等[21]研究了氣候變化對(duì)英德茶樹(shù)茶圓赤星病的影響。阮惠瑾等[22]分析認(rèn)為，光、溫、水等氣候條件變化有利于福建省周寧縣茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，但也容易引發(fā)病蟲(chóng)害多發(fā)、水土流失、干旱等一些問(wèn)題。

在氣候變暖背景下，農(nóng)業(yè)氣候變化對(duì)茶葉品質(zhì)有著極為重要的影響[23-24]。為建立基于氣象因子的茶葉品質(zhì)定量化評(píng)價(jià)技術(shù)，金志鳳等[6]應(yīng)用加權(quán)指數(shù)求和法建立了茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。中國(guó)氣象局[25]2017年發(fā)布了中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》，規(guī)定了茶葉氣候品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法。江西省修水縣是我國(guó)著名茶區(qū)之一，產(chǎn)茶歷史悠久，是“寧紅”“雙井”茶原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)。2019年修水縣茶園面積達(dá)1.2萬(wàn)hm2，九江市提出計(jì)劃2020年發(fā)展到2萬(wàn)hm2規(guī)模[26]。修水主要以生產(chǎn)春茶為主，春霜凍是影響春茶生長(zhǎng)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。因此，本研究以修水縣春茶為例，運(yùn)用氣候傾向率方法分析了1961～2019年不同采摘期春茶的春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)的變化趨勢(shì)，旨在揭示氣候變化對(duì)不同采摘期春茶品質(zhì)的影響，為當(dāng)?shù)夭枞~生產(chǎn)應(yīng)對(duì)氣候變化提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于江西省修水縣國(guó)家氣象觀測(cè)站，為修水縣1961～2019年逐年春茶采摘期間逐日平均氣溫、最低氣溫、平均相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)資料，資料按中國(guó)氣象局制定的業(yè)務(wù)規(guī)范進(jìn)行了質(zhì)量控制。

1.2 春茶氣候品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法

依據(jù)修水縣春茶生產(chǎn)實(shí)際情況，將春茶生長(zhǎng)期劃分為早春茶(3月1日～3月20日)、明前茶(3月21日～4月4日)、雨前茶(4月5日～19日)和晚春茶(4月20日～5月10日)。

根據(jù)中國(guó)氣象局[27]發(fā)布的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶樹(shù)霜凍害等級(jí)》，采用春茶期間日最低氣溫(Tmin)≤4 ℃作為春霜凍的氣象指標(biāo)。當(dāng)春茶采摘前15 d出現(xiàn)霜凍災(zāi)害時(shí)，則認(rèn)為該春茶不符合氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)的條件，將不對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)；當(dāng)春茶采摘前15 d未出現(xiàn)霜凍災(zāi)害時(shí)，則利用氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》[25]來(lái)計(jì)算春茶氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)。春茶氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)方法采用茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，具體見(jiàn)公式(1)。

(1)

式(1)中：I為茶葉氣候品質(zhì)指數(shù)；ai為茶葉采收前15 d的平均氣溫、平均相對(duì)濕度、平均日照時(shí)數(shù)的權(quán)重系數(shù)，分別取0.6、0.2、0.2；Mi茶葉采收前15 d平均氣溫、平均相對(duì)濕度、平均日照時(shí)數(shù)的分級(jí)值(表1)。

表1 茶葉氣候品質(zhì)指數(shù)模型中氣象指標(biāo)的分級(jí)賦值方法

按茶葉氣候品質(zhì)指數(shù)，將茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)劃分為特優(yōu)、優(yōu)、良和一般共4個(gè)等級(jí)，具體見(jiàn)表2。

表2 茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)和標(biāo)志等級(jí)的劃分

不同采摘期春霜凍災(zāi)害和春茶氣候品質(zhì)逐年變化特征采用氣候傾向率方法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 早春茶春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)的逐年變化趨勢(shì)

根據(jù)《茶樹(shù)霜凍害等級(jí)》氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算了修水縣1961～2019年早春茶期間逐日春霜凍災(zāi)害等級(jí)，統(tǒng)計(jì)了逐年春霜日數(shù)，并計(jì)算了年變化率(圖1)。早春茶期間年平均春霜日數(shù)為5.9 d，占比為30%，總體表現(xiàn)為減少的趨勢(shì)，近59 a平均春霜日數(shù)減少了2.1 d，其氣候傾向率為-0.4 d/10 a。20世紀(jì)60年代的平均春霜日數(shù)為6.8 d，70年代比60年代減少了1 d，80年代又增加到了6.8 d，其中1988年的春霜日數(shù)最多，為13 d，20世紀(jì)90年代減少到5.3 d，尤其是1996年過(guò)渡至1997年時(shí)，霜凍日數(shù)出現(xiàn)了急劇下降的現(xiàn)象。21世紀(jì)后平均春霜日數(shù)增加到5.4 d，其中2005年和2009年的平均春霜日數(shù)達(dá)到11 d，2009年后明顯下降。以上結(jié)果表明，近59 a早春茶期間春霜日數(shù)呈震蕩式減少趨勢(shì)，年際間變化趨勢(shì)不明顯。

根據(jù)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算了修水縣近59 a早春茶期間春茶氣候品質(zhì)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)了春茶氣候品質(zhì)特優(yōu)率，并計(jì)算了年變化率(圖1)，結(jié)果表明：早春茶的平均特優(yōu)率為0.8%，總體呈增加趨勢(shì)，增加速率為0.4%/10 a，其中除了1968、1997、2007、2008、2013和2019年的平均特優(yōu)率為5%～15%，其余年份的平均特優(yōu)率均為0。早春茶的平均特優(yōu)率最低，分析其原因主要有2個(gè)：一是若采摘前15 d發(fā)生了春霜凍災(zāi)害，則沒(méi)有氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)，而早春茶期間春霜日數(shù)最多，因此特優(yōu)率較低；二是雖然采摘前15 d沒(méi)有發(fā)生春霜凍災(zāi)害，但是由于早春氣溫較低，平均氣溫低于12 ℃的日數(shù)較多，不在最適宜的平均溫度范圍(12～18 ℃)內(nèi)，導(dǎo)致達(dá)不到特優(yōu)等級(jí)的日數(shù)較多。

2.2 明前茶春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)的逐年變化趨勢(shì)

1961～2019年修水縣明前茶春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)特優(yōu)率逐年變化特征見(jiàn)圖2，結(jié)果表明：明前茶期間的年平均春霜日數(shù)為1.5 d，占比為10%，比早春茶平均每年減少了4.4 d。明前茶春霜日數(shù)在顯著減少，并通過(guò)了0.05的顯著性檢驗(yàn)，近59 a的平均春霜日數(shù)減少了1.5 d，其氣候傾向率為-0.3 d/10 a。其中20世紀(jì)60年代的平均春霜日數(shù)最多，年平均2.1 d；70年代開(kāi)始總體呈減少的變化趨勢(shì)，70～90年代間的平均春霜日數(shù)為1.5～2.0 d，21世紀(jì)后顯著減少到0.7 d。明前茶的平均特優(yōu)率為17%，比早春茶增加了16.2%，其中2008、2013和2019年的平均特優(yōu)率為100%，近59 a總體表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，增加速率為4.7%/10 a，并通過(guò)了0.05的顯著性檢驗(yàn)。以上分析結(jié)果說(shuō)明，在氣候變化的背景下，明前茶期間春霜日數(shù)在顯著減少，采摘的春茶氣候品質(zhì)為特優(yōu)的概率在顯著增加，說(shuō)明氣候變暖有利于修水縣明前茶生長(zhǎng)和特優(yōu)品質(zhì)的形成。

2.3 雨前茶春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)的逐年變化趨勢(shì)

1961～2019年修水縣雨前茶春霜日數(shù)和氣候品質(zhì)特優(yōu)率逐年變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3，結(jié)果表明：雨前茶期間的年平均春霜日數(shù)為0.2 d，占比為1%，比早春茶和明前茶平均每年分別減少了5.7和1.3 d。雨前茶春霜日數(shù)總體呈減少的變化趨勢(shì)，近59 a減少了0.2 d，其氣候傾向率為-0.03 d/10 a。20世紀(jì)60年代的平均春霜日數(shù)最多，年平均0.4 d；70年代開(kāi)始減少，年代間平均春霜日數(shù)為0～0.2 d，其中除了1963、1969、1972、1982、2010、2013和2015年平均春霜日數(shù)為1～2 d，其余年份均沒(méi)有發(fā)生春霜凍災(zāi)害。雨前茶的平均特優(yōu)率為52%，比明前茶增加了35%，近59 a總體呈增加趨勢(shì)，增加速率為4.8%/10 a。其中20世紀(jì)60年代的平均特優(yōu)率最低，為33%，70、80年代分別增加到49%和54%，90年代又下降到51%，進(jìn)入21世紀(jì)后增加到62%。上述分析表明，雨前茶期間春霜日數(shù)比早春茶和明前茶明顯偏少，平均特優(yōu)率明顯偏高，并且近59 a春霜日數(shù)在下降，平均特優(yōu)率在增加，說(shuō)明4月5～19日的氣象條件有利于雨前茶生長(zhǎng)和品質(zhì)的形成。

2.4 晚春茶氣候品質(zhì)逐年變化趨勢(shì)

1961～2019年修水縣晚春茶生長(zhǎng)期間未發(fā)生春霜凍災(zāi)害，修水縣晚春茶氣候品質(zhì)特優(yōu)率逐年變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。結(jié)果表明，晚春茶的平均特優(yōu)率為47%，比雨前茶偏少5%，近59 a總體呈顯著減少趨勢(shì)，減少速率為6.3%/10 a，并通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。其中20世紀(jì)60～90年代之間晚春茶的平均特優(yōu)率變化幅度不大，為51%～57%，21世紀(jì)后顯著下降到30%。分析其原因，發(fā)現(xiàn)在氣候變暖背景下，近59 a修水縣晚春茶采摘前15 d平均氣溫高于18 ℃的日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，其中20世紀(jì)60～90年代采摘前15 d平均氣溫高于18 ℃的日數(shù)年平均為9 d，21世紀(jì)后顯著增加到13 d，尤其是2004、2009、2016和2019年晚春茶采摘前15 d平均氣溫均高于18 ℃，所以春茶氣候品質(zhì)等級(jí)以優(yōu)為主。以上結(jié)果表明：氣候變暖不利于晚春茶特優(yōu)品質(zhì)的形成。

3 討論與結(jié)論

(1)在氣候變暖背景下，江西省修水縣春茶采摘期遭受霜凍的可能性在逐漸減小，修水春茶的春霜危害呈減輕趨勢(shì)。春霜凍災(zāi)害主要發(fā)生在早春茶和明前茶生長(zhǎng)期間，發(fā)生概率依次為早春茶>明前茶>雨前茶，并且春霜日數(shù)都呈現(xiàn)出減少的變化趨勢(shì)，其中明前茶春霜日數(shù)減少最為明顯，而晚春茶期間近59 a均沒(méi)有發(fā)生過(guò)春霜凍災(zāi)害。

(2)近59 a各采摘時(shí)段春茶氣候品質(zhì)平均特優(yōu)率總體表現(xiàn)為雨前茶>晚春茶>明前茶>早春茶，早春茶、明前茶和雨前茶的特優(yōu)率呈不同程度的增加趨勢(shì)，其中明前茶的增加趨勢(shì)最為明顯，晚春茶的特優(yōu)率呈顯著減少的變化趨勢(shì)。說(shuō)明雨前茶的品質(zhì)最好，氣候變暖有利于早春茶、明前茶和雨前茶的品質(zhì)趨好，但不利于晚春茶品質(zhì)形成。

(3)雖然在修水縣春茶生長(zhǎng)期間春霜日數(shù)在減少，但在氣候變暖背景下，未來(lái)完全可能出現(xiàn)嚴(yán)重霜凍，而極短時(shí)間的霜凍就能對(duì)作物造成極大的危害，因此在春茶生產(chǎn)上依然要重視對(duì)春霜凍災(zāi)害的預(yù)防。氣候變暖有利于提高修水縣早春茶、明前茶和雨前茶的品質(zhì)，而明顯降低了晚春茶的品質(zhì)，建議新建茶園或改造茶園時(shí)宜根據(jù)茶葉生長(zhǎng)的氣候適宜性，合理搭配早、中、晚生茶樹(shù)品種，將茶葉生產(chǎn)區(qū)適當(dāng)向高海拔地區(qū)拓展，充分利用好氣候資源，盡可能提高優(yōu)質(zhì)春茶的產(chǎn)量。