曹 強(qiáng)， 李 琪 ， 董世杰 ， 李華宇

1. 南京信息工程大學(xué)， 江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210044 2. 六安市氣象局, 安徽 六安 237011

0 引 言

農(nóng)作物氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)是指氣候條件對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)影響優(yōu)劣等級(jí)的評(píng)定，而茶葉品質(zhì)的形成與氣象條件密切相關(guān)(金志鳳等，2015)。近年來(lái)，已有部分專家學(xué)者對(duì)影響茶葉品質(zhì)的氣候因子及其氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。金志鳳等(2015)應(yīng)用加權(quán)指數(shù)求和法，結(jié)合茶葉品質(zhì)生化指標(biāo)，創(chuàng)新性地提出了茶葉氣候品質(zhì)的概念，指出茶葉鮮葉采摘前15 d的平均氣溫、平均相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)為影響茶葉品質(zhì)的主要?dú)庀笾笜?biāo)，并建立了定量評(píng)價(jià)模型。劉瑞娜等(2019)基于安徽省茶葉主產(chǎn)區(qū)多年氣象數(shù)據(jù)、茶樹生育期觀測(cè)資料和已有的茶葉生理氣候閾值，建立了由溫度指數(shù)、相對(duì)濕度指數(shù)和日照指數(shù)構(gòu)成的茶葉品質(zhì)綜合氣候指數(shù)評(píng)價(jià)模型,并以此對(duì)安徽省茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)分布特征進(jìn)行了分析。陶瑤等(2020)運(yùn)用氣候傾向率方法分析了1961—2019年修水縣主要?dú)庀笠?、春霜凍?zāi)害和基于氣候品質(zhì)指數(shù)的春茶氣候品質(zhì)等級(jí)的變化趨勢(shì)，并認(rèn)為氣候變暖有利于修水縣春茶品質(zhì)趨好。

霍山縣屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。氣候溫和季風(fēng)顯著，氣候區(qū)域差異和垂直變化大，光、熱、水等氣候資源豐富。優(yōu)越的氣候條件非常適宜茶樹生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)形成?！盎羯近S芽”茶葉是國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品，全縣綠色有機(jī)無(wú)公害茶園約1.01×104hm2。茶葉生長(zhǎng)、采摘期間不同的天氣條件會(huì)造成品質(zhì)上的差異(陸文淵等，2012)，開展茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)，利用氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)茶葉及其產(chǎn)地進(jìn)行標(biāo)識(shí)，可提升茶葉附加值。此外，對(duì)茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)劃分結(jié)果進(jìn)行反向分析，以此確定茶葉最佳采摘期，可為調(diào)整茶葉采摘進(jìn)度及提升優(yōu)質(zhì)茶葉比重提供科學(xué)指導(dǎo)。文中根據(jù)已有的科研成果，采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法，對(duì)2020年安徽省霍山縣黃芽春茶的氣候品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定最佳采摘期，旨在為當(dāng)?shù)夭枞~的采摘和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資 料

文中使用的氣象數(shù)據(jù)包括2020年1月10日—5月10日六安市國(guó)家觀測(cè)站和區(qū)域自動(dòng)站的逐日平均氣溫、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等數(shù)據(jù)。其中，霍山縣茶葉生產(chǎn)基地的平均溫度和相對(duì)濕度是利用六安市國(guó)家觀測(cè)站和區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金插值得到，日照時(shí)數(shù)是利用六安市國(guó)家觀測(cè)站的日照百分率數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金插值得到。災(zāi)害性天氣的觀測(cè)數(shù)據(jù)主要采用霍山縣國(guó)家觀測(cè)站數(shù)據(jù)，并輔以實(shí)地調(diào)查資料。文中霍山縣茶葉生產(chǎn)基地是指霍山縣太陽(yáng)鄉(xiāng)金竹坪村境內(nèi)的茶葉種植基地。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 定性評(píng)價(jià)

基于“一地多年種植的農(nóng)作物品質(zhì)由當(dāng)?shù)囟嗄隁夂蚱骄鶙l件決定”的理論，通過(guò)對(duì)比分析2020年與歷史常年(1981—2010年)茶葉品質(zhì)形成關(guān)鍵期內(nèi)光、溫、水等氣象條件，定性分析評(píng)估氣象條件對(duì)茶葉品質(zhì)形成的影響。若2020年度氣象條件與常年值接近或偏好，即可定性判定2020年霍山黃芽春茶氣候品質(zhì)為“優(yōu)”級(jí)以上。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料(陸文淵等，2012；金志鳳等，2015)選取茶樹越冬期、萌發(fā)期及采摘期三個(gè)生育階段進(jìn)行氣象條件分析，日平均氣溫小于5 ℃茶樹處于越冬期，大于等于5 ℃茶樹進(jìn)入萌發(fā)期，茶葉開始采摘到采摘結(jié)束為采摘期。三個(gè)階段的劃分以當(dāng)年評(píng)價(jià)地區(qū)的5 d滑動(dòng)平均氣溫為依據(jù)，即第1個(gè)連續(xù)5 d的平均氣溫小于5 ℃的時(shí)段內(nèi)最后日平均氣溫小于5 ℃的日期為越冬開始的日期；第1個(gè)連續(xù)5 d的平均氣溫大于等于5 ℃的時(shí)段內(nèi)最后日平均氣溫小于5 ℃的日期為越冬結(jié)束的日期；越冬結(jié)束日期的次日即為萌發(fā)期。2020年霍山黃芽生育期如表1所列。根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的采摘期，對(duì)4月1日—5月10日時(shí)段內(nèi)采摘的霍山黃芽的氣候品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 2020年霍山縣黃芽茶葉品質(zhì)形成關(guān)鍵生育期Table 1 The key growth period of Huangya tea quality formation in Huoshan county, 2020

關(guān)鍵生育期內(nèi)影響茶葉品質(zhì)的氣象因子的指標(biāo)范圍(趙輝等，2012；孫秀邦等，2017；陶瑤等，2019)如下:

1) 越冬期：初冬時(shí)節(jié)遇-5—-7 ℃，隆冬時(shí)節(jié)遇小于-10 ℃的日最低氣溫，茶樹受凍。

2) 萌發(fā)期：3月上半月日最低氣溫小于等于0 ℃，3月下半月日最低氣溫小于等于1 ℃易發(fā)生春霜凍；茶樹生長(zhǎng)期月雨量需求在100 mm左右，當(dāng)月降水量小于50 mm時(shí)茶葉質(zhì)量受損。

3) 采摘期：日最高氣溫在25 ℃以下、最低氣溫大于13 ℃的連續(xù)晴天開采茶葉，品質(zhì)較優(yōu)。4月上半月日最低氣溫小于等于2 ℃，4月下半月日最低氣溫小于等于4 ℃易發(fā)生春霜凍。春季茶樹遇持續(xù)低溫陰雨寡照天氣時(shí)，往往造成土壤過(guò)濕，肥料流失，不僅會(huì)延緩茶葉萌發(fā)生長(zhǎng)，推遲采摘期，也一定程度影響茶葉的品質(zhì)。

1.2.2 定量評(píng)價(jià)

文中評(píng)價(jià)方法采用安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心研發(fā)的基于氣候指數(shù)的安徽省茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型(劉瑞娜等，2019)?；诓铇涞纳飳W(xué)特性，結(jié)合氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》(中國(guó)氣象局，2017)，確定鮮葉采摘前15 d的平均氣溫、平均相對(duì)濕度和平均日照百分率為影響茶葉的關(guān)鍵氣候因子。使用ArcGIS軟件對(duì)平均氣溫、相對(duì)濕度和日照百分率等數(shù)據(jù)進(jìn)行插值分析(朱暉等，2012；李曉俊等，2013)，根據(jù)加權(quán)求和法及柵格計(jì)算(吉志紅等，2015)，得出全區(qū)域內(nèi)氣候指數(shù)分布圖，最終提取茶葉種植基地的氣候指數(shù)精確值，以此對(duì)霍山黃芽氣候品質(zhì)進(jìn)行等級(jí)劃分。

1) 溫度指數(shù)(FT)：

(1)

式中，T為鮮葉采收前15 d的平均氣溫；T1和T2分別為茶葉品質(zhì)形成最適宜溫度的下限值和上限值，依據(jù)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》(中國(guó)氣象局，2017)，T1和T2分別取12 ℃和18 ℃；b1和b2為常數(shù)，依據(jù)婁偉平(2014)的茶葉生化成分與氣溫的關(guān)系曲線圖，擬合確定b1=2，b2=6。

2) 相對(duì)濕度指數(shù)(FH)：

(2)

式中，H為鮮葉采收前15 d的平均相對(duì)濕度；H0為茶葉品質(zhì)形成最適宜相對(duì)濕度的下限值，Hmin為茶葉生長(zhǎng)的相對(duì)濕度下限值，H0和Hmin分別取80%和45%(張瑋瑋等，2011)。

3)日照指數(shù)(FS)：

(3)

式中，S為鮮葉采收前15 d的平均日照百分率；S1和S2為茶葉品質(zhì)形成最適宜日照百分率的下限和上限值，依據(jù)我國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》(中國(guó)氣象局，2017)，S1和S2分別取25%和50%；b3和b4是常數(shù)，參照婁偉平(2014)的茶葉生化成分與日照百分率的關(guān)系曲線，擬合確定b3=3，b4=4。

4) 氣候指數(shù)(IC)：

IC=c1FT+c2FH+c3FS

(4)

式中，F(xiàn)T、FH、FS分別為溫度指數(shù)、相對(duì)濕度指數(shù)和日照指數(shù)；c1、c2、c3為其對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)的確定參考我國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)》(中國(guó)氣象局，2017)，分別取0.6、0.2、0.2。

安徽省茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一劃分為4個(gè)等級(jí)(劉瑞娜等，2019)，分別為特優(yōu)、優(yōu)、良和一般(表2)。

表2 安徽省茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)劃分表Table 2 Climate quality classification of tea in Anhui province

2 關(guān)鍵生育期氣象條件影響評(píng)價(jià)

2.1 越冬期

2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地越冬期(1月10日—2月1日)的總體氣候特征是越冬期較短、氣溫偏高、降水偏多、日照偏少。平均氣溫為3.8 ℃，比常年同期略偏高1.4 ℃；降水量71.6 mm，比常年同期多26.6 mm；日照時(shí)數(shù)62.8 h，比常年同期偏少2成(16 h)；極端最低氣溫僅-2.3 ℃，而且低溫持續(xù)時(shí)間較短，茶樹越冬期間未發(fā)生明顯凍害(圖1)。連陰雨天氣是當(dāng)年冬季最顯著的氣候特征。

圖1 2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地茶葉越冬期關(guān)鍵氣象因子變化Fig.1 Variation of key meteorological factors during overwintering period in Huangya tea planting base of Huoshan county in 2020

2.2 萌發(fā)期

2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地茶葉萌發(fā)期(2月2日—3月31日)平均氣溫10.8 ℃，比常年同期略偏高1.2 ℃；降水量200.7 mm，比常年同期偏多近2成(30.4 mm)；平均相對(duì)濕度74%，比常年同期偏低1%；日照時(shí)數(shù)268.4 h，比常年同期偏多近2成(38.5 h)(圖2)。整個(gè)發(fā)育期氣溫變化基本平穩(wěn)，僅2月中下旬和3月末出現(xiàn)了短暫的低溫過(guò)程，持續(xù)時(shí)間較短，茶葉嫩梢受凍，但氣溫回升較快，光照條件適宜，以過(guò)程性降水為主，無(wú)連陰雨和強(qiáng)降水發(fā)生，總體有利于茶芽萌發(fā)和品質(zhì)提升。

圖2 2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地茶葉萌發(fā)期關(guān)鍵氣象因子變化Fig. 2 Variation of key meteorological factors during tea germination in Huangya tea planting base of Huoshan County in 2020

2.3 采摘期

2020年受越冬期偏短、氣溫略偏高影響，霍山黃芽于3月下旬陸續(xù)開園采摘，由于茶葉基地海拔較高，茶葉物候進(jìn)程推遲，評(píng)價(jià)采摘期為4月1日—5月10日。采摘期內(nèi)平均氣溫18.6 ℃，比常年偏高1.4 ℃，除5月2—4日外未出現(xiàn)日平均氣溫大于等于25 ℃的高溫日；降水量87.2 mm，比常年同期偏少逾4成；相對(duì)濕度66%，比常年同期偏少9%；日照時(shí)數(shù)258.0 h，比常年同期偏多逾2成(圖3)。整體氣象條件有利于茶葉采摘，部分時(shí)段由于日照過(guò)多，相對(duì)濕度偏低對(duì)茶葉品質(zhì)造成一定不利影響。

圖3 2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地茶葉采摘期關(guān)鍵氣象因子變化Fig. 3 Variation of key meteorological factors during tea picking period in Huangya tea planting base of Huoshan county in 2020

2.4 氣象條件影響總體評(píng)價(jià)

2020年茶葉進(jìn)入越冬期以后，光溫適宜，濕度較大，未發(fā)生低溫凍害；茶葉萌發(fā)期間氣溫偏高，光照充足，相對(duì)濕度適宜，無(wú)連陰雨和強(qiáng)降水發(fā)生，其中2月15—18日降溫過(guò)程中部分山區(qū)出現(xiàn)了短時(shí)冰粒，最低氣溫接近-3.3 ℃，但茶樹處于萌發(fā)初期，后期溫度回升較快，萌發(fā)期氣象條件總體有利于茶樹恢復(fù)生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)形成。采摘期氣溫與常年接近，降水偏少，日照偏多，相對(duì)濕度略偏低，個(gè)別時(shí)段采摘的茶葉品質(zhì)受到日照和相對(duì)濕度造成的不利影響，大部分時(shí)段天氣適宜茶葉采摘。

3 最佳采摘期分析

以2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地采摘期4月24日為例(圖4)，溫度指數(shù)為1，相對(duì)濕度指數(shù)為0.75，日照指數(shù)為1，得出綜合氣候指數(shù)Ic為0.95，則當(dāng)日采摘的茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)為“特優(yōu)”。

圖4 2020年4月24日六安市采摘茶葉氣候指數(shù)分布Fig.4 Climate index distribution of tea picking in Liu’an on April 24, 2020

2020年4月5—13日采摘的茶葉在其采摘前15 d內(nèi)平均相對(duì)濕度指數(shù)和日照指數(shù)均較適宜，但平均氣溫低于最適下限溫度(12 ℃)，5月4—10日采摘的茶葉在其采摘前15 d內(nèi)平均氣溫指數(shù)均較適宜，但平均相對(duì)濕度均小于等于70%且日照百分率大于等于55%，致使以上時(shí)段采摘茶葉氣候品質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)為“良”。

結(jié)合模型計(jì)算結(jié)果與氣象條件分析，將2020年茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為“特優(yōu)”的采摘時(shí)段，即4月20日—5月3日，確定為2020年霍山縣黃芽茶葉種植基地最佳采摘期。

4 小結(jié)與討論

根據(jù)2020年1月10日—5月10日霍山縣黃芽茶葉種植基地茶樹生長(zhǎng)發(fā)育氣候?qū)崨r，計(jì)算茶葉氣候指數(shù)，基于安徽省茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，對(duì)黃芽茶葉氣候品質(zhì)進(jìn)行等級(jí)劃分。評(píng)價(jià)結(jié)果為，霍山縣太陽(yáng)鄉(xiāng)金竹坪村境內(nèi)的茶葉種植基地于2020年4月20日—5月3日采摘的霍山黃芽茶葉鮮葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為“特優(yōu)”；4月1—4日、14—19日采摘的霍山黃芽茶葉鮮葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”；其余時(shí)段采摘的霍山黃芽茶葉鮮葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為“良”。

未來(lái)研究可側(cè)重于將短期氣候預(yù)測(cè)與最佳采摘期的確定相結(jié)合，開展茶葉最佳采摘期預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)。選取短期氣候預(yù)測(cè)中的平均氣溫、平均相對(duì)濕度和平均日照百分率，代入茶葉氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)模型中，根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果預(yù)測(cè)最佳采摘期，用以指導(dǎo)茶農(nóng)合理安排采摘進(jìn)程，提高優(yōu)質(zhì)茶葉生產(chǎn)比重。

致謝:感謝中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心生態(tài)環(huán)境觀測(cè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提供資助,安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心提供技術(shù)指導(dǎo)。