楊鳴
摘要 主要綜述了中國(guó)茶葉氣象研究進(jìn)展,中國(guó)茶園小氣候研究進(jìn)展,中國(guó)茶葉品質(zhì)與氣候條件研究進(jìn)展,中國(guó)茶樹(shù)氣象災(zāi)害研究進(jìn)展,國(guó)外茶葉氣象研究進(jìn)展,國(guó)外茶園小氣候研究進(jìn)展,國(guó)外茶樹(shù)氣象災(zāi)害研究進(jìn)展。
關(guān)鍵詞 茶葉;氣象;研究進(jìn)展
中圖分類(lèi)號(hào):S571.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2021)06–0126–05
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)。2017年,中國(guó)茶葉產(chǎn)量為255萬(wàn) t,居世界第一,世界上大約80%的綠茶來(lái)自中國(guó)。目前,中國(guó)有20多個(gè)省種植茶樹(shù)。
與其他經(jīng)濟(jì)作物相比,茶樹(shù)適應(yīng)性廣、適應(yīng)山地種植,茶葉耐貯藏、運(yùn)輸方便、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高,茶葉生產(chǎn)已經(jīng)成為山區(qū)農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源之一,開(kāi)展茶葉生產(chǎn)也成為貧困山區(qū)脫貧的主要途徑。茶葉的生長(zhǎng)與氣象條件密切相關(guān),同時(shí)茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量受氣象條件直接影響。
1 中國(guó)茶葉氣象研究進(jìn)展
中國(guó)關(guān)于茶葉氣象的研究比較多,如吳英藩發(fā)表了《茶樹(shù)與氣候》一文,比較全面地概述了氣候與茶樹(shù)的關(guān)系。莊晚芳[1]將全國(guó)劃分為四大茶區(qū):華中北茶區(qū),處于31°~32°N,包括皖北、豫、陜南產(chǎn)茶區(qū),全年平均溫度較低,最低溫度可達(dá)-12℃,降水量也少,是我國(guó)最北茶區(qū);華中南茶區(qū),包括蘇、皖(南)、浙、贛、鄂、湘等省產(chǎn)茶區(qū),這些地區(qū)四季分明,年平均氣溫為16℃~18℃,但局部地區(qū)因低溫侵入,冬季氣溫較低,個(gè)別地區(qū)最低溫可達(dá)-5℃~-10℃,而夏季的氣溫較高,丘陵、平地產(chǎn)茶區(qū)氣溫常在30℃以上,降水量較多,但四季不均衡;四川盆地與云貴高原茶區(qū),在四川盆地內(nèi)酷暑而無(wú)嚴(yán)寒,盆地外則夏季涼爽,冬季溫和,年平均氣溫為17℃~18℃,降水量在1 200 mm以上,云貴高原屬于亞熱帶氣候,冬天低溫一般在4℃以上,云南南部屬于熱帶性氣候,降水量在1 500 mm左右;華南茶區(qū),包括福建、廣東、廣西、湖南南部,屬于亞熱帶及熱帶氣候,茶樹(shù)生長(zhǎng)期均比其他茶區(qū)長(zhǎng),在山麓或平原年平均氣溫為19℃~22℃,降水量在1 500 mm以上。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象室農(nóng)業(yè)氣候組等[2]將極端最低氣溫的多年平均值和極值作為指標(biāo),并輔以年平均氣溫和活動(dòng)積溫,參考年降水量等因素,將中國(guó)茶區(qū)分為茶樹(shù)栽培適宜、次適宜、可能種植及不可能種植4個(gè)氣候區(qū);在適宜氣候區(qū)中,又根據(jù)年活動(dòng)積溫6 000℃·d,年平均氣溫為18℃等條件分為2個(gè)副區(qū);其中,四川盆地和長(zhǎng)江流域等適宜中、小葉種茶樹(shù)生長(zhǎng),而華南副區(qū)適宜大葉種茶樹(shù)生長(zhǎng)。黃壽波[3]指出浙江茶區(qū)茶葉氣候資源優(yōu)越,但冬季受寒潮南下的影響,茶樹(shù)易受凍害,夏秋季水分不足,茶樹(shù)易受旱害。浙江和安徽主要山地適宜茶樹(shù)栽培的上限高度分別為:天目山區(qū)西南坡360 m左右,黃山南坡約為500 m,括蒼山西坡為560 m。超過(guò)此高度雖然也可種茶,但凍害較嚴(yán)重,茶葉產(chǎn)量相對(duì)較低,生產(chǎn)成本較高。而同一座山地不同坡向坡地的茶樹(shù)適栽上限高度也是有區(qū)別的,一般南坡比北坡高50~100 m,而東、西坡介于南坡與北坡之間(黃壽波[4])。謝慶梓[5]根據(jù)福建山地氣候生態(tài)特征和茶樹(shù)的生物學(xué)特性,指出閩南(龍巖-華安-長(zhǎng)泰-廈門(mén)以南)海拔400~500 m以下的山地、閩中(武平-六田-惠安的山腰)海拔200~400 m以下的山地為大葉種茶樹(shù)最適宜種植氣候帶;閩西南(永定-大田北部-惠安以南)海拔600~874 m以下的山地、閩中和閩東北(連城北部-福州西北部-政和東南部-惠安以南)海拔200~600 m以下山地為大葉種茶樹(shù)適宜種植氣候帶;閩西北(連城-政和以北)的山地不適宜種植大葉種茶樹(shù)。閩西南海拔600~874 m以下、閩中和閩東北海拔200~600 m以下山地最適宜種植小葉種茶樹(shù);閩西南海拔1 200 m以下、長(zhǎng)汀以南-南平以北-蒲田以東海拔1 100 m以下的山地、閩西北和閩東北(泰寧-建陽(yáng)北部、福州北部)海拔900 m(部分縣、市海拔600 m)以下山地適宜種植小葉種茶樹(shù);閩西南(永定-大田北部-崇武以南)海拔1 500~1 733 m以下山地、閩中海拔1 200~1 500 m以下山地、閩北(建寧-崇安-政和東部)及閩東北的寧德和羅源以東北海拔950~1 200 m以下的山地為中、小葉種茶樹(shù)次適宜種植氣候帶;閩南海拔1 500~1 733 m以上山地、閩中和閩東海拔1 200~1 500 m以上山地、閩北和閩東北海拔950~1 200 m以上山地為中、小葉種茶樹(shù)不適宜種植氣候帶。
莊雪嵐[6]研究了不同茶季茶樹(shù)的光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn),結(jié)果說(shuō)明盛夏時(shí)的光飽和點(diǎn)較大而春秋季則較小。王利溥[7]指出日照時(shí)間影響茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成及產(chǎn)品質(zhì)量。李倬等[8]指出茶叢表面可將近紅外線(750~1 100 nm)反射掉52%~55%,對(duì)670~400 nm波段反射約為5%;在透射輻射中,有10%~12%的近紅外線可透射到叢下地面20 cm高處,其余波長(zhǎng)僅透射2%~4%;對(duì)藍(lán)紫光(400~480 nm)、橙光(680 nm)吸收率都很高,對(duì)近紅外部分吸收極少;茶叢表面在晴天中午的反射能譜以780 nm波長(zhǎng)為最強(qiáng),波長(zhǎng)小于700 nm的反射率皆小于4%,760~980 nm波段為35%~43%,1 100 nm波長(zhǎng)的反射率高達(dá)52%;茶叢對(duì)光合有效輻射中各波長(zhǎng)的吸收率一般為95%~97%,紫外波段為91%~100%,紅外部分也有35%~60%。
蔣躍林等[9]指出冬季低溫條件是茶樹(shù)栽培北界和垂直高度界限的決定因子。以年極端最低氣溫≤-15℃、≤-5℃低溫出現(xiàn)頻率10%分別作為劃分灌木中小葉型茶樹(shù)和喬木大葉型茶樹(shù)栽培北界的氣候指標(biāo),劃分出茶樹(shù)的栽培北界。灌木中小葉型茶樹(shù)栽培北界位于朝陽(yáng)、蚌埠、信陽(yáng)、商縣、武都、瀘定、德欽、林芝到錯(cuò)那一線;喬木大葉型茶樹(shù)栽培北界位于溫州、龍巖、韶關(guān)、榕江、廣南、昆明到六庫(kù)一線。將年極端最低氣溫多年平均值-10℃和-3℃作為兩種生態(tài)類(lèi)型茶樹(shù)栽培垂直高度界限指標(biāo),推算出茶樹(shù)栽培垂直高度界限在440~2 130 m之間。黃壽波等[10]考慮茶樹(shù)對(duì)低溫的敏感性、活動(dòng)積溫對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響等因素,選擇了4種與氣溫有關(guān)的指標(biāo)作為茶樹(shù)生態(tài)區(qū)劃的依據(jù),并參考了茶樹(shù)氣候區(qū)劃的結(jié)果和地形土壤條件,將中國(guó)劃分為5個(gè)栽培適宜性生態(tài)區(qū),即喬木型大葉類(lèi)品種適宜區(qū)、小喬木或灌木型品種適宜區(qū)、灌木型品種次適宜區(qū)、灌木型品種可能栽培區(qū)和灌木型品種不能栽培區(qū)。
在氣候變化對(duì)茶葉生產(chǎn)影響方面,有研究針對(duì)春季、夏秋季茶葉生產(chǎn)特點(diǎn),使用適合茶葉生產(chǎn)系統(tǒng)的建模技術(shù),建立春季茶葉經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出模型和夏秋季茶葉產(chǎn)量模型,分析了氣候變化對(duì)茶葉產(chǎn)出的影響。
2 中國(guó)茶園小氣候研究進(jìn)展
茶樹(shù)經(jīng)過(guò)人工種植和培育后形成稠密、整齊、光滑、水平形或橢圓形的樹(shù)冠,這是茶園進(jìn)行熱量、水分交換的表面。在茶園范圍及附近地區(qū)靠近地表2 m以下的空氣層和表層土壤中,形成一種獨(dú)特的小范圍氣候。由于茶園所在地的緯度、海拔、地形和所在地特定的大氣候條件不同,茶園小氣候也是在特定的大氣候背景下派生出來(lái)的。
在茶樹(shù)與樹(shù)木間作研究方面,楊清平等[11]研究表明,獼猴桃與茶間作能將茶園的相對(duì)濕度提高3%~5%,茶園日最高氣溫降低2℃~7℃,日平均氣溫降低2℃~5℃,茶蓬面上的光照度降低25%,夏茶和秋茶產(chǎn)量分別提高12.2%和18.6%,夏、秋茶的氨基酸含量明顯增加。翁友德[12]指出,利用果(林)和茶樹(shù)間作,在一定種植密度的情況下,可以改善茶園小氣候條件,調(diào)節(jié)和合理利用光能,提高土壤肥力,但有些間作果(林)樹(shù)種如荔枝、板栗等,由于樹(shù)葉稠密,樹(shù)冠龐大,降低透光率,光強(qiáng)度可減弱60%~70%,不利于茶樹(shù)的同化作用,間作后會(huì)抑制茶樹(shù)生長(zhǎng),漲勢(shì)矮小,芽頭稀疏,百芽重小,對(duì)夾葉多。
適宜的水分供應(yīng)可保證茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)。在長(zhǎng)江中下游茶區(qū),每年“出梅”后7—8月常常會(huì)出現(xiàn)“伏旱”,這是茶園就需要灌溉來(lái)補(bǔ)充水分。在茶園土壤表面鋪草覆蓋可以起到夏季防旱、冬季保暖、調(diào)節(jié)茶園水分的作用。潘根生等[13]指出,茶園噴灌后,土壤和空氣的溫度日變幅明顯減少,土壤和空的氣溫度垂直分布差異緩和,土壤和空氣的濕度增大;噴灌茶園發(fā)揮降溫增濕效應(yīng),噴灌期間比噴灌結(jié)束后明顯,白晝比夜間明顯,晴天比陰天明顯,接近地表的土壤和空氣比遠(yuǎn)離地表的明顯;大田試驗(yàn)噴灌比不噴灌增產(chǎn)11.2%,小區(qū)試驗(yàn)增產(chǎn)4.0%~38.9%,噴灌可使氨基氮增加19.91%~39.51%,水分增加2.1%~4.5%,芽葉纖維素減少0.39%~0.98%。
黃壽波[14]指出,茶園中有兩個(gè)活動(dòng)面,一個(gè)是樹(shù)冠表面(外活動(dòng)面),另一個(gè)是土壤表面(內(nèi)活動(dòng)面)。在密集種植的茶園中,對(duì)茶園小氣候形成起著決定性作用是外活動(dòng)面。外活動(dòng)面是茶園內(nèi)各氣象要素垂直變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),在白晝午后出現(xiàn)最高溫度,夜間或清晨出現(xiàn)最低溫度,因而外活動(dòng)面溫度日變幅最大。應(yīng)根據(jù)這一特點(diǎn)采取相應(yīng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,以達(dá)到趨利避害的目的。茶樹(shù)內(nèi)活動(dòng)面氣層光照弱、風(fēng)速小、無(wú)直射光、空氣濕度大,有利于茶樹(shù)病蟲(chóng)害的傳播與活動(dòng),在生產(chǎn)上應(yīng)注意。茶園內(nèi)各氣象要素的日變化特點(diǎn)與裸地或其他農(nóng)作物相似。但茶樹(shù)基部,由于樹(shù)冠的遮蔽,無(wú)論是光、溫、濕、風(fēng)的日變幅均較裸地或其他作物小。
李倬等[15]指出,茶叢冠層上,晴天清晨常出現(xiàn)有輻射逆溫層,此時(shí)葉溫通常比大氣溫度低4℃~5℃;白天,冠層下面,近地表處,氣溫皆低;茶叢中空氣相對(duì)濕度的分布,不論冬夏,在垂直方向上,皆是下大上小,內(nèi)大外小,二者相差可達(dá)5%~15%;在茶樹(shù)冠層中,光能減弱速度快,在稍密的(LAI=4.3)樹(shù)冠中,陽(yáng)光深人20 cm,即被減弱至3%~20%;茶叢表面,通??蓪⒖傒椛浞瓷涞?1%~25%,個(gè)別可達(dá)28%以上。
關(guān)于塑料大棚茶園的小氣候特征,黃壽波等[16]比較全面地研究了塑料大棚茶園內(nèi)溫、濕度。班昕等[17]探討了山東塑料大棚茶園內(nèi)一些冬季保溫、保濕措施,以調(diào)節(jié)小氣候。此外,儲(chǔ)長(zhǎng)樹(shù)等[18]有關(guān)塑料大棚內(nèi)溫、濕度變化規(guī)律及通風(fēng)效應(yīng)等研究結(jié)果,也值得經(jīng)營(yíng)塑料大棚茶園者參考。
3 中國(guó)茶葉品質(zhì)與氣候條件研究進(jìn)展
影響茶葉品質(zhì)的因素很多,如茶樹(shù)的品種、產(chǎn)地(土壤、生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境)、種植管理水平、采摘制作技術(shù)工藝以及茶葉的收購(gòu)、貯存條件。
優(yōu)質(zhì)綠茶對(duì)地形、栽培條件和茶園氣候條件有較高要求。在高山茶區(qū),相對(duì)低溫、高濕、多云霧氣候,是高山名優(yōu)茶主要的有利氣候生態(tài)環(huán)境條件。
溫度升降的速度與茶葉品質(zhì)有關(guān)。曾經(jīng)一段時(shí)間茶農(nóng)追求茶葉產(chǎn)量,但茶葉產(chǎn)量并不決定茶葉產(chǎn)值。茶葉品質(zhì)主要是由茶葉中的氨基酸決定的,茶葉中的苦味來(lái)自咖啡堿。優(yōu)越的氣候生態(tài)環(huán)境條件能調(diào)節(jié)多酚類(lèi)的生物合成和氮化物分解代謝速度,因此高山優(yōu)質(zhì)茶氨基酸含量高,而多酚類(lèi)濃度相對(duì)低海拔較低。此外,光照條件也影響茶葉品質(zhì),在散射光多的條件下,茶葉品質(zhì)較好,春茶的品質(zhì)明顯高于夏、秋茶,這與光照、溫濕條件有關(guān)。生態(tài)環(huán)境與茶葉品質(zhì)也有相關(guān)性,例如在茶園周?chē)N植護(hù)茶林,適當(dāng)種植茶園遮陰樹(shù)等。
婁偉平等[19]研究表明,氣象因子對(duì)茶葉生化成分的影響可劃分為敏感區(qū)間和不敏感區(qū)間。在敏感區(qū)間內(nèi),生化成分隨氣象因子出現(xiàn)顯著變化;在不敏感區(qū)間,生化成分不隨氣象因子變化而變化。
4 中國(guó)茶葉氣象災(zāi)害研究進(jìn)展
中國(guó)對(duì)茶樹(shù)氣象災(zāi)害及其防御方面的研究,主要集中在茶樹(shù)受低溫冷、凍害及旱、熱害等方面,其他氣象災(zāi)害還有暴雨、大風(fēng)、濕害和冰雹等,其中,低溫凍害和旱、熱害對(duì)茶葉生產(chǎn)影響最大。
茶樹(shù)受低溫危害可分為寒害和凍害兩種,低溫危害稱(chēng)為寒害或冷害的凍結(jié)溫度在0℃以上,而低溫危害稱(chēng)為凍害的凍結(jié)溫度在0℃以下。茶樹(shù)耐低溫的能力因品種、年齡器官、栽培管理水平、季節(jié)和其它因子的配合的不同而不同。例如當(dāng)氣溫降到-2℃時(shí),大部分茶花會(huì)出現(xiàn)死亡。在冬季,茶樹(shù)枝梢耐低溫能力較強(qiáng),大部分品種能耐-8℃~ -16℃的低溫,但南方類(lèi)型如阿薩姆茶樹(shù)只能耐-6℃的低溫。黃壽波[20]指出,我國(guó)茶樹(shù)凍害主要出現(xiàn)在桐柏山-大別山北坡,江淮分水嶺-蘇北總干渠以北各茶區(qū)。大別山區(qū)的凍害對(duì)該地茶葉生產(chǎn)影響較大,浙江茶區(qū)有的年份也有凍害,在閩北茶區(qū)也有凍害,海拔越高凍害越重。謝慶梓[21]調(diào)查指出,1962—1963年冬季,閩北茶區(qū)海拔500 m的茶園受凍程度較輕占30.6%;海拔700 m的茶園受凍程度稍重占88.6%。海拔860~1 170 m高的廬山云霧茶產(chǎn)地,經(jīng)常有凍害發(fā)生,凍害是該地茶產(chǎn)業(yè)的最大威脅。茶樹(shù)受凍程度不僅與低溫強(qiáng)度有關(guān),還與品種及其他氣象要素的配合密切相關(guān)。據(jù)調(diào)查,在茶樹(shù)越冬期,當(dāng)最低氣溫降至-6℃左右,連續(xù)凍結(jié)6 d, 西北風(fēng)每秒6~8 m,嵊縣茶區(qū)的當(dāng)?shù)夭铇?shù)品種嫩梢就會(huì)受到不同程度凍害的影響;當(dāng)最低氣溫降至-8℃,連續(xù)凍結(jié)12 d以上,就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重凍害。春季茶芽萌發(fā)后, 遇到0℃左右的低溫就會(huì)出現(xiàn)凍害。
茶樹(shù)的低溫凍害對(duì)生產(chǎn)影響很大,應(yīng)采取各種方法防御。一般來(lái)說(shuō),選擇有利的地形和小氣候條件種植,在茶園四周種植護(hù)茶林等;選取耐寒品種,加強(qiáng)栽培管理和及時(shí)采摘鮮葉。也有采取覆蓋、培土、熏煙、噴霧等方法防茶葉霜凍。
氣溫過(guò)高會(huì)引起茶樹(shù)熱害,水分不足又缺乏灌溉會(huì)引起茶樹(shù)旱害。在長(zhǎng)江中下游茶區(qū),旱害和熱害基本同時(shí)發(fā)生。高溫日數(shù)多、干旱期又長(zhǎng)的年份茶樹(shù)受害最嚴(yán)重,使夏秋茶、第二年春茶的產(chǎn)量和品質(zhì)都會(huì)下降。杭州茶區(qū)1964年7月平均氣溫為30.3℃,月極端最高氣溫為38.9℃,月降雨量為60 mm,不少茶園的新梢枯死,夏、秋茶產(chǎn)量明顯下降。高溫、干旱往往是伴隨發(fā)生的,干旱嚴(yán)重的年份往往高溫日數(shù)多,高溫日數(shù)多也加重干旱。有的年份雖然旱期長(zhǎng)、無(wú)雨日數(shù)多,但高溫日數(shù)不多,茶樹(shù)受害相對(duì)較輕;而高溫日數(shù)多,旱期又長(zhǎng)的年份則對(duì)茶樹(shù)危害大,使夏秋茶產(chǎn)量下降。
5 國(guó)外茶葉氣象研究進(jìn)展
19世紀(jì)以來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,茶葉氣象的研究在世界范圍內(nèi)亦有長(zhǎng)足發(fā)展。尤其以日本、俄羅斯等國(guó)研究較多。印度、斯里蘭卡、肯尼亞等國(guó)也有不少研究。主要通過(guò)對(duì)比分析茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和天氣氣候條件及一些模擬實(shí)驗(yàn)得出茶樹(shù)生長(zhǎng)的氣象指標(biāo)。
Ko?ppen[22]在研究世界氣候分類(lèi)時(shí)得出多年平均最熱月氣溫為22℃以上,多年平均最冷月氣溫為2℃~18℃之間,氣候溫和但冬季較冷的地區(qū)適宜山茶屬及其他一些亞熱帶植物的生長(zhǎng),典型的代表性植物是茶樹(shù)。他將這種氣候型命名為“茶屬氣候型”。此外,他還提出了多種氣侯型,并以各氣候型中的典型植物命名。威廉·烏克斯[23]也對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)適宜的氣候條件作了簡(jiǎn)要的敘述。
Domro?s[24]分析了斯里蘭卡茶葉產(chǎn)區(qū)的氣候,并在此基礎(chǔ)上作出該國(guó)茶樹(shù)適宜種植的氣候區(qū)劃。他以年平均氣溫為最重要的茶樹(shù)區(qū)劃指標(biāo),將茶區(qū)分為3種:最適宜、適宜和不適宜。最適宜區(qū)的年平均氣溫為18℃~20℃,它位于斯里蘭卡中央高地西坡上海拔為1 150~1 500 m的地段和東坡海拔為1 250~1 625 m之間;適宜區(qū)的指標(biāo)界定在年平均氣溫為25℃,高地上西坡海拔400~1 150 m和東坡海拔1 500~1 900 m的地區(qū);不適宜區(qū)則在海拔1 900 m以上的高山,因氣溫較低而常有霜凍。
Hadfield[25]在阿薩姆邦發(fā)現(xiàn),在空氣溫度為30℃~32℃的環(huán)境下,太陽(yáng)照射下的葉片溫度達(dá)到40℃~45℃,盡管遮蔭導(dǎo)致葉片溫度下降到環(huán)境溫度±2℃,無(wú)遮蔭葉片(阿薩姆邦型)比體型較小、近直立的葉片(中國(guó)型)高2℃~4℃。在實(shí)驗(yàn)室的受控條件下,研究離體葉片發(fā)現(xiàn)兩種類(lèi)型的茶葉的凈光合速率在35℃以下穩(wěn)定上升,然后急劇下降,當(dāng)葉溫達(dá)到39℃~42℃時(shí),呼吸停止。呼吸作用繼續(xù)上升,直到葉子在48℃以上受到不可逆轉(zhuǎn)的損害。
Chang[26]指出,在很多情況下,土壤溫度對(duì)植物生命的生態(tài)意義大于空氣溫度,且有一些證據(jù)表明土壤溫度影響茶葉的生長(zhǎng)速度。Carr[27]指出,在坦桑尼亞南部的寒冷季節(jié),當(dāng)土壤溫度(地表草表面以下0~3 m處)低于19℃~20℃時(shí),茶樹(shù)嫩枝伸展受到限制,當(dāng)土壤溫度達(dá)到17℃~18℃時(shí),枝條完全停止生長(zhǎng),當(dāng)土壤溫度上升到接近20℃時(shí),地上部的伸長(zhǎng)才重新開(kāi)始。地上部生長(zhǎng)量與土壤溫度之間存在極顯著的線性關(guān)系,但與平均氣溫之間不存在這種線性關(guān)系。
生長(zhǎng)在高緯度地區(qū)的茶樹(shù),如印度東北部和巴基斯坦東部(北緯23~27°N)和馬拉維(南緯16°S),在冬季有一段休眠期,或生長(zhǎng)相對(duì)緩慢。僅僅根據(jù)氣溫就可以解釋這種休眠,因?yàn)椴铇?shù)生長(zhǎng)在赤道附近,如錫蘭(7°N),或生長(zhǎng)在赤道(如肯尼亞和烏干達(dá))上,但海拔較高,氣溫相似,有時(shí)更低,但全年仍在生長(zhǎng)。人們提出了各種各樣的解釋?zhuān)坪鯖](méi)有一種解釋具有普遍的適用性。Harler[28]認(rèn)為,當(dāng)1月和7月的日平均氣溫差超過(guò)11℃時(shí),在冬季會(huì)引起休眠。然而,有些茶區(qū)的氣溫年變化幅度遠(yuǎn)低于10℃,但仍處于冬季休眠狀態(tài),如巴基斯坦東部和坦桑尼亞南部。
冬季休眠最有可能的解釋是基于光周期反應(yīng)。這一觀點(diǎn)是由Schoorel提出的,他觀察到,在13°N~13°S之間種植的茶樹(shù)全年都在生長(zhǎng),而22°N和17°S以南四季的影響是顯而易見(jiàn)的。后來(lái),Carr指出,通過(guò)人為地將白天延長(zhǎng)到13 h(黎明前或黃昏后),成功打破了阿薩姆邦茶樹(shù)的冬眠狀態(tài)。補(bǔ)充光照促進(jìn)芽的生長(zhǎng),加速芽的斷裂,抑制了開(kāi)花。在短日照季節(jié)向植物注射赤霉素也具有類(lèi)似的促進(jìn)生長(zhǎng)的作用,這表明短日照是通過(guò)內(nèi)部生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑發(fā)揮作用的。Barua認(rèn)為茶樹(shù)會(huì)經(jīng)歷一段完全休眠期,即冬季白天短于約11 h 15 min的臨界長(zhǎng)度,至少持續(xù)6周,這種休眠發(fā)生在赤道以北或以南的緯度大于16°~18°的地方。在坦桑尼亞南部的Mufindi區(qū),緯度只有8.5°S,海拔1 900 m,即使最短日照時(shí)間不低于11 h 40 min,冬季休眠仍然存在。這時(shí)已經(jīng)可能是土壤溫度較低導(dǎo)致茶樹(shù)休眠。
茶樹(shù)對(duì)水分條件的要求比較嚴(yán)格。Eden[29]指出,茶樹(shù)種植區(qū)年雨量至少需要1 150~1 400 mm,而且要求雨量季節(jié)分配均勻;如果有灌溉水可以利用,那年降水量小于1 100 mm的地區(qū)仍然可以種植茶樹(shù),并獲得產(chǎn)量;提高空氣濕度有利于茶樹(shù)生長(zhǎng),空氣相對(duì)濕度在73%~85%之間有利于提高茶樹(shù)產(chǎn)量和品質(zhì)。目前,還沒(méi)有確定茶葉能夠成功種植的最大年降雨量。在錫蘭年降雨量為5 000 mm的地區(qū),茶樹(shù)生長(zhǎng)良好,因此他認(rèn)為沒(méi)有決定性的上限。Harler認(rèn)為過(guò)多的雨水會(huì)使土壤淹水,減緩茶樹(shù)生長(zhǎng)。這兩種理論不互相排斥,因?yàn)榻涤炅康挠绊戇€取決于其他環(huán)境因素,如日照、土壤排水特性和地下水位高度。
空氣濕度高有利于茶樹(shù)生長(zhǎng)。Lebedev發(fā)現(xiàn),每天中午間歇灑水會(huì)提高茶樹(shù)叢周?chē)臐穸?,降低茶?shù)叢周?chē)目諝鉁囟?。這改善了植物水分的平衡性,并對(duì)所測(cè)的很多生理參數(shù)產(chǎn)生了有利影響,使產(chǎn)量比未灌溉的產(chǎn)量提高了5倍,比每10 d灌溉一次的產(chǎn)量增加了50%。
多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,茶樹(shù)是一種耐陰植物,喜歡散射和漫射光[30]。Hadfield對(duì)葉姿平展型(H型)、直立型(E型)茶樹(shù)及印度東北茶區(qū)夏季高溫與強(qiáng)光照適應(yīng)性的試驗(yàn)研究表明,H型阿薩姆種茶樹(shù)若要獲得最大生長(zhǎng)量則需要遮陰。
Roy等指出氣候變化影響茶葉生長(zhǎng)和產(chǎn)出。在印度東北部,天氣模式發(fā)生了變化:多年來(lái)降雨量減少了約為200 mm,過(guò)去93年平均氣溫上升了約為1.3℃,特別是過(guò)去30年,超過(guò)35℃的高溫日數(shù)明顯增加;年降雨量的減少與月降雨量分布發(fā)生顯著變化,季風(fēng)后期和冬季月降水量較多。另一個(gè)重要方面是大氣中CO2濃度的上升。近年來(lái),阿薩姆邦的CO2含量增加到398 ppm,比過(guò)去10年的CO2含量高了很多倍,2008年CO2含量在364 ppm左右。由于這些氣候變化,近年來(lái)與茶樹(shù)有關(guān)的總體害蟲(chóng)情景已經(jīng)發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變。目前,茶樹(shù)害蟲(chóng)通過(guò)提高繁殖潛力、取食率、分布格局、生育期縮短、年世代數(shù)增多、遷移等途徑對(duì)茶樹(shù)造成更大的危害,并伴有一些次生害蟲(chóng)暴發(fā)。
Duncan 等發(fā)現(xiàn),當(dāng)月平均氣溫高于26.6℃時(shí),變暖會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,茶葉產(chǎn)量隨平均氣溫升高而下降;干旱強(qiáng)度不影響茶葉產(chǎn)量,降水變異性,特別是降水強(qiáng)度,對(duì)茶葉產(chǎn)量有負(fù)面影響。Jayasinghe等發(fā)現(xiàn),在MIROC5和CCSM4全球氣候模式下,2050年和2070年,低海拔地區(qū)的大部分最優(yōu)和中等茶樹(shù)適宜性種植區(qū)域比高海拔地區(qū)減少得更多。就目前和未來(lái)適宜茶種植區(qū)分布的比較顯示,“最佳”“中等”和“邊緣”適宜區(qū)分別下降了約10.5%、17%和8%,這意味著到2050年和2070年,氣候?qū)?duì)斯里蘭卡茶樹(shù)的種植適宜性產(chǎn)生負(fù)面影響。
6 國(guó)外茶園小氣候研究進(jìn)展
茶園小氣候研究,國(guó)外也做了不少研究。Fordham在馬拉維中非茶葉研究進(jìn)行了茶樹(shù)小氣候觀測(cè),測(cè)定內(nèi)容有茶葉氣孔開(kāi)度、太陽(yáng)輻射、氣溫、風(fēng)速等,得出了灌溉茶園的小氣候規(guī)律。俄羅斯學(xué)者曾研究過(guò)不同季節(jié)在不同天氣條件下茶園內(nèi)的葉溫和茶樹(shù)的活動(dòng)面溫度,為茶樹(shù)冬季防凍、夏季防高溫提供了氣候依據(jù)。觀測(cè)表明茶樹(shù)的葉溫與氣溫的差值、季節(jié)、天氣狀況有關(guān)。晴天,夜間葉溫比氣溫低,但變化很小;早晨日出后,葉面溫度增加很快;下午太陽(yáng)輻射減弱后,葉溫也逐漸下降。而陰天,夜間葉溫與氣溫基本相同;白天葉溫比氣溫也只高了1℃~2℃。無(wú)論晴天還是陰天,葉溫與氣溫的差值都是冬季比夏季大。白天葉溫比氣溫高,而夜間葉溫比氣溫低,因此葉溫的日變化比氣溫的日變化幅度大。
Callander等在肯尼亞研究了種植園中茶樹(shù)冠層熱量水分等的傳輸,Kairu也對(duì)成年茶樹(shù)冠層上獨(dú)特的邊界層氣候情況進(jìn)行了較全面的研究。在灌溉茶園小氣候方面,F(xiàn)ordham曾在馬拉維茶區(qū)旱季降水前后定義了它的小氣候并計(jì)算了波文比。觀測(cè)結(jié)果表明,旱季灌溉可改變作物表面能量平衡,使小氣候得到改善。
7 國(guó)外茶葉氣象災(zāi)害研究進(jìn)展
東非、俄羅斯和印度等茶區(qū),受高溫和干旱影響較大,他們主要采用建造防護(hù)林,噴灌和種植遮陰樹(shù)等方法減輕旱熱害。Harler指出,降雨量過(guò)多或排水不暢,會(huì)引起茶樹(shù)濕害,降雨量太少且氣溫太高會(huì)引起茶樹(shù)旱熱害。
Lengerke指出,在印度南部尼基里斯高原,海拔1 800 m以上,茶樹(shù)每年都會(huì)遭受輻射型霜凍。從上一年的10月第3周到第2年4月第2周,近6個(gè)月是潛在霜凍季節(jié),夜間霜凍會(huì)對(duì)茶樹(shù)造成嚴(yán)重的損害和產(chǎn)量損失。噴水防凍是一個(gè)有效的防御方法,但其應(yīng)用僅限于實(shí)際發(fā)生霜凍的夜晚。
國(guó)外對(duì)茶樹(shù)防御寒凍害的方法進(jìn)行了大量的研究。歸納起來(lái)有回避的預(yù)防法、永久的預(yù)防法、抵抗的預(yù)防法、應(yīng)急的預(yù)防法和補(bǔ)救法等?;乇茴A(yù)防法選擇有利的地形等小氣候種植。在茶場(chǎng)四周種植防護(hù)林等是防御寒凍害的永久方法,影響凍害的主要因子是最低氣溫和大風(fēng)。抵抗的預(yù)防法主要是選擇耐寒性強(qiáng)的茶樹(shù)品種,加強(qiáng)栽培管理等手段。高緯度種植茶樹(shù)國(guó)家常常采取適當(dāng)密植、適時(shí)定值、合理修建、合理采摘等措施進(jìn)行防凍。低溫來(lái)臨前,世界各國(guó)采取防霜設(shè)備和防凍材料防御茶樹(shù)寒凍害的方法很多。目前,采取較多的是風(fēng)障法、覆蓋法、噴灌或噴霧法、噴施化學(xué)藥劑法、煙熏法、扇風(fēng)法和加熱法等。當(dāng)茶樹(shù)遭受寒凍害后,各國(guó)也采取一些挽救措施,對(duì)受凍的茶樹(shù)加施氮肥和礦物質(zhì)肥料,促使茶樹(shù)重新生長(zhǎng)新稍。俄羅斯也比較重視受凍茶樹(shù)的修剪和采摘,以迅速恢復(fù)茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)。
在肯尼亞的克里科和南迪山地區(qū),以及巴基斯坦東部和印度東北部,冰雹可能是茶葉減產(chǎn)的主要原因之一。茶樹(shù)芽葉被冰雹砸碎,當(dāng)冰雹伴有強(qiáng)風(fēng)時(shí),會(huì)損壞茶樹(shù)叢部分樹(shù)皮。當(dāng)茶樹(shù)叢正在從嚴(yán)重干旱影響中恢復(fù)時(shí),或從早先冰雹災(zāi)害中恢復(fù)時(shí),這種情況尤其有害。
參考文獻(xiàn)
[1] 莊晚芳.茶作學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社, 1956.
[2] 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)氣象室.中國(guó)茶樹(shù)氣候區(qū)劃[J]. 農(nóng)業(yè)氣象, 1982(1): 1-5.
[3] 黃壽波.浙江茶區(qū)主要?dú)夂蚣稗r(nóng)業(yè)氣候特征分析[J]. 茶葉科學(xué), 1965(1): 54-60.
[4] 黃壽波.浙皖山地主要垂直氣候特征及茶樹(shù)栽培適宜高度的探討[J]. 茶葉, 1982(4): 12-16.
[5] 謝慶梓.福建山地氣候生態(tài)特征及其宜茶氣候帶的劃分[J].山地研究, 1993(1): 43-49.
[6] 莊雪嵐.茶樹(shù)光合作用的基本變化趨勢(shì)[J]. 茶葉科學(xué), 1964(1): 33-37.
[7] 王利溥.光照時(shí)間對(duì)茶葉生產(chǎn)的影響[J].云南熱作科技, 1995(3): 15-18.
[8] 李倬,姚永康,陳平.茶園中太陽(yáng)輻射能譜的研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 1990(3): 38-41.
[9] 蔣躍林,李倬.我國(guó)茶樹(shù)栽培界限的氣候劃分[J]. 生態(tài)農(nóng)業(yè)研究, 2000(1): 89-92.
[10] 黃壽波,姚國(guó)坤.從生態(tài)農(nóng)業(yè)角度試論提高我國(guó)茶葉質(zhì)量的途徑[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 1989(6): 50-58.
[11] 楊清平,毛清黎.獼猴桃與茶間作對(duì)茶園生態(tài)環(huán)境及夏秋茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 52(11): 2566-2568.
[12] 翁友德.茶園間作對(duì)茶葉生長(zhǎng)及生態(tài)的影響[J]. 中國(guó)茶葉, 1988(4): 33-35.
[13] 潘根生,黃壽波,周靜舒.茶園噴灌的小氣候效應(yīng)及對(duì)茶葉產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1981(1): 51-63.
[14] 黃壽波.茶園小氣候特征的研究[J].農(nóng)業(yè)氣象, 1983(4): 35-39.
[15] 李倬,柯泳平.茶樹(shù)群體及單叢小氣候特征[J]. 茶葉通報(bào), 1997(1): 13-14.
[16] 黃壽波,許允文,俞忠偉,等.塑料大棚茶園微氣象特征與龍井茶生產(chǎn)[J]. 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào), 1997(1): 60-61+63+65-68.
[17] 班昕,李圣奎.山東建塑料大棚茶園經(jīng)濟(jì)效益明顯[J]. 中國(guó)茶葉, 1997(5): 20-21.
[18] 儲(chǔ)長(zhǎng)樹(shù),朱軍.塑料大棚內(nèi)空氣溫、濕度變化規(guī)律及通風(fēng)效應(yīng)[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 1992(3): 32-35.
[19] 婁偉平,吉宗偉,溫華偉.龍井43春季茶葉生化成分對(duì)氣象因子的敏感性分析[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2014, 33(2): 328-334.
[20] 黃壽波.我國(guó)茶樹(shù)氣象研究進(jìn)展(綜述)[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版, 1985(1): 89-98.
[21] 謝慶梓.福建山地氣候生態(tài)特征極其適宜茶氣候帶的劃分[J]. 山地學(xué)報(bào), 1993(4): 5-8.
[22] K?ppen W. Versuch einer Klassifikation der Klimate, vorzugsweise nach ihren Beziehungen zur Pflanzenwelt[J]. Geographische Zeitschrift, 1900, 6(11): 593-611.
[23] 威廉·烏克斯.茶葉全書(shū)[M].北京: 東方出版社, 2011.
[24] Domro?s M. Agroclimate of ceylon[M].Wiesbaden: Franz Steiner Verlag, 1974.
[25] Hadfield W. Leaf temperature, leaf pose and productivity of the tea bush[J]. Nature, 1968(14): 282-284.
[26] Chang J. Climate and agriculture[M].Chicago: Aldine Publishing Co, 1968.
[27] Carr M K V. The physiology of tree crops[M]. London:Academic Press, 1970.
[28] Harler C. Tea growing[M]. Longon: Oxford University Press, 1966.
[29] Eden T. Tea[M]. London: Longman group limited, 1974.
[30] H.J. von Lengerke. On the short-term predictability of frost and frost protection: A case study on dunsandle tea estate in the Nilgiris (South India)[J]. Agricultural Meteorology, 1978, 19(1): 1-10.
責(zé)任編輯:黃艷飛
Research Progress of Tea Meteorology
YANG Ming (Xinchang Meteorological Bureau, Xinchang, Zhejiang 312500)
Abstract This paper mainly reviews the research progress of tea meteorology in China; Research progress on microclimate of tea garden in China; Research progress of tea quality and climatic conditions in China; Research progress of tea meteorological disasters in China; Research progress of tea meteorology abroad; Research progress of microclimate in tea garden abroad; Research progress of tea meteorological disasters abroad.
Key words Tea; Meteorological; Resea-rch progress