石帥，趙珊珊，艾婉秀

1.國家氣候中心，北京 100081；2.中國氣象局氣候研究開放實驗室，北京 100081

茶樹是一種多年生常綠木本植物，在我國南方地區(qū)廣泛種植。根據(jù)生態(tài)條件、茶樹類型等，我國茶葉產區(qū)可分為江南、西南、華南和江北茶區(qū)[1]。江南茶區(qū)盛產綠茶，茶葉產量占全國茶葉總產量的65%以上，是我國發(fā)展名優(yōu)茶的適宜區(qū)域。浙江建德苞茶產區(qū)即位于江南茶區(qū)，屬亞熱帶季風氣候。建德市夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，水熱條件良好。同時，受山地氣候和新安江、富春江、蘭江的影響，亞熱帶季風氣候與丘陵山地氣候疊加，造就了建德苞茶產區(qū)獨特的氣候條件。

茶樹生長及茶葉品質與自然環(huán)境的關系非常密切。茶樹喜光怕曬，喜暖怕寒、喜濕怕澇、喜酸怕堿[2]。江南茶區(qū)年平均氣溫15～20 ℃，≥10 ℃活動積溫4 500～6 500 ℃，年降水量1 000～1 600 mm，年平均相對濕度70%～80%，年日照時數(shù)1 500～1 900 h，是綠茶生產的氣候適宜區(qū)域[3]。浙江省茶葉生長季內氣候適宜度高，尤其是溫度適宜度最高，其次是降水，日照適宜度略低[4]。氣候條件如溫、光、水是決定茶葉產量和品質的關鍵因素[5]。根據(jù)氣象條件對茶葉品質形成的影響，金志鳳等[6]提出了影響茶葉品質的3個氣候指標，建立了茶葉氣候品質評價模型。

建德苞茶創(chuàng)制于清同治年間（1862—1874），品質優(yōu)異，多次被評為浙江省、杭州市一類名茶，在1991年的杭州國際茶文化節(jié)上，榮獲“中國文化名茶”稱號，同年獲得北京茶葉博覽會金獎[7]。建德現(xiàn)有茶園面積4 200 hm2，采摘面積3 900 hm2，茶葉總產量約2 800 t，其中綠茶超2 700 t，產值近3 億元。建德市政府將“建德苞茶”作為建德市茶葉區(qū)域公用品牌，通過名優(yōu)茶開發(fā)策略，大力發(fā)展茶葉種植[8]。因此，通過研究建德市氣候條件與建德苞茶生長發(fā)育的關系，定量評價建德苞茶產區(qū)的氣候適宜性，同時開展氣象災害風險研究，有助于趨利避害，充分發(fā)揮生態(tài)資源優(yōu)勢，指導茶葉生產種植。

1 資料與方法

1.1 資料

本文所用的1961—2020年建德市氣象臺站觀測資料來自國家氣象信息中心，包括逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、相對濕度、日照時數(shù)等氣象要素。

1.2 方法

1.2.1 建德苞茶種植氣候適宜性指標

影響茶樹生長的氣候條件主要包括光、熱量、水分等[9]。年平均氣溫、降水量、相對濕度、日照時數(shù)、≥10 ℃活動積溫等是茶樹生長發(fā)育的關鍵氣象因子[10]。

綜合前人對江南茶區(qū)茶葉種植氣候適宜性指標的研究和分析[4,11-14]，構建了影響建德苞茶種植氣候適宜性評價指標，并列出各指標適宜和最適宜范圍（表1）。

表1 建德苞茶種植氣候適宜性指標及范圍

1.2.2 建德苞茶春梢期氣候適宜性指標

建德苞茶以采制春茶為主，春茶品質好，產量也較高。3月下旬至5月上旬為建德苞茶的春梢生長期。茶葉品質是品種遺傳特性、環(huán)境條件以及加工技藝等綜合作用的結果[15]。在一定遺傳基礎上，環(huán)境因子作用至關重要。日平均氣溫、相對濕度、日照時數(shù)和降水量是影響茶葉初級產品品質的重要氣候條件[16]。有研究指出，在春茶正常萌芽和生長期內，采收前10～20 d 內的日平均氣溫在10～15 ℃范圍內，春茶品質優(yōu)良；特別是采摘前的3～5 d 的日平均氣溫在13～18 ℃范圍時，春茶品質最優(yōu)。當日平均氣溫穩(wěn)定在20～30 ℃范圍時，茶芽生長最快，產量最高，但易老化，氨基酸含量顯著減少，茶多酚含量顯著增加，春茶品質下降[17-18]?；诖?，構建了建德苞茶春梢期的生產氣候適宜性指標，并列出各指標的適宜和最適宜范圍（表2）。

表2 建德苞茶春梢期氣候適宜性指標及范圍

1.2.3 建德苞茶生產氣象災害風險指數(shù)

茶樹生長發(fā)育過程中，經(jīng)常會遭受氣象災害影響，輕則抑制生長，重則受災死亡[19]。江南茶區(qū)茶葉的主要氣象災害包括早春霜凍、夏季高溫熱害和冬季凍害[20]。

決定茶樹能否正常生長的限制因子是低溫凍害。凍害越輕，茶樹生長越好，產量也越高。茶樹凍害按生物學時間可分為越冬期凍害和霜凍害[21]。越冬期凍害指茶樹在休眠期遭遇寒潮，氣溫驟降到-5 ℃以下，葉片內細胞結冰失去活性而危害茶樹越冬的一種氣象災害。霜凍害指當日最低氣溫低于4 ℃時，茶樹新芽生長將受到霜凍害影響；當日平均氣溫降至0 ℃以下，茶樹嫩梢將遭受霜凍危害[21]。因此將年日最低氣溫≤-5 ℃日數(shù)作為越冬期凍害評價指標，將春梢期日最低氣溫≤4 ℃日數(shù)以及日平均氣溫≤0 ℃日數(shù)作為霜凍害評價指標。

當日最高氣溫≥35 ℃時，茶樹的葉綠素被破壞，影響物質的積累，茶葉品質受到嚴重影響[22]。如果日平均氣溫長期在30 ℃以上或者日最高氣溫高于35 ℃時，茶樹生長緩慢或停止生長，若持續(xù)多天且溫度高將導致茶樹受害[23]。江南地區(qū)盛夏受西太平洋副熱帶高壓控制，易出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣。結合前人的研究成果[24]，將日平均氣溫≥30 ℃，日最高氣溫≥35 ℃且日平均相對濕度≤60%連續(xù)3 d 以上，作為高溫熱害評價指標。

1.2.4 建德苞茶生產適宜性綜合評價方法

根據(jù)世界氣象組織規(guī)定，將最近的3 個年代的平均值作為氣候值，即將1991—2020年作為氣候常年。利用1991—2020年建德市逐日氣象觀測資料，基于建德苞茶種植和春梢期氣候適宜性指標，統(tǒng)計常年建德苞茶種植和春梢期各指標在適宜和最適宜范圍內出現(xiàn)的頻率，定量評價建德苞茶生產的氣候適宜性；進而根據(jù)建德苞茶生產的氣象災害風險指標，研究氣象災害對建德苞茶生產的不利影響，并綜合評價建德市氣候條件對建德苞茶生產的影響。

此外，還利用1961—2020年建德市逐日氣象觀測資料，分析了全球氣候變暖背景下建德苞茶生產適宜性的趨勢變化特征。利用最小二乘法計算氣象要素及相關指標的長期變化趨勢，采用Mann-Kendall 方法對趨勢進行顯著性水平為0.05的顯著性檢驗[25]。

2 建德苞茶種植氣候適宜性分析

2.1 氣溫

氣溫是影響茶樹生長發(fā)育最為突出的氣象因子，決定茶葉年生育期的長短和發(fā)育輪次的早晚，影響茶葉的生育速度、產量和品質[9]。1961—2020年，建德年平均氣溫呈上升趨勢，升溫幅度為每10年0.12 ℃（圖1）。年平均氣溫最高為18.1 ℃（2016年），最低為16.0 ℃（1984年），近25年平均氣溫沒有低于16.5 ℃。1991—2020年，建德年平均氣溫17.3 ℃，每年的年平均氣溫均在最適宜范圍內。

圖1 1961—2020年建德市年平均氣溫變化

1961—2020年，建德年極端最低氣溫呈升高趨勢，僅1967年、1973年、1977年和2016年的年最低氣溫小于-8 ℃，其余56年均處于建德苞茶種植的適宜范圍內（圖2）。1991—2020年，建德年極端最低氣溫≥-8 ℃的年份有29年，僅在2016年達-8.4 ℃；年極端氣溫≥-5 ℃的年份有19年，即年極端最低氣溫在適宜和最適宜范圍的出現(xiàn)概率分別為96.7%和63.3%。建德極端最低氣溫有所上升，茶葉遭受低溫凍害的可能性降低，有利于茶葉種植。

圖2 1961—2020年建德市極端最低氣溫變化

1961—2020年，建德≥10 ℃活動積溫每年都在5 000 ℃以上，≥10 ℃活動積溫呈顯著增加趨勢，升幅為每10年上升50.0 ℃。1991—2020年，建德≥10 ℃活動積溫平均值為5 761.3 ℃，每年均處于最適宜范圍（≥5 000 ℃）內（圖3），說明建德熱量條件十分適宜茶樹生長。活動積溫的多少，對茶葉單產的高低和變化起著頗為重要的作用，建德苞茶平均單產隨≥10 ℃積溫增高而遞增[26]，故隨著建德≥10 ℃活動積溫的增高有利于建德苞茶單產的提高。

圖3 1961—2020年建德市≥10 ℃活動積溫變化

2.2 水分

茶樹喜濕，降水量關系到茶葉的產量和品質。1961—2020年，建德年降水量年際變化較大，最多年（2 280.7 mm，1973年）是最少年（1 076.9 mm，1978年） 的2.1 倍。除1963年、1964年、1978年、1979年和2005年的年降水量少于1 200 mm外，其他年份降水量均超過1 200 mm，并且年降水量呈增加趨勢（圖4）。1991—2020年，建德平均年降水量為1 662.8 mm，除了2005年外各年降水量均在1 200 mm以上，有20年超過1 500 mm，即建德年降水量處于適宜和最適宜范圍的年份分別占總年份的96.7%和66.7%。

圖4 1961—2020年建德年降水量變化

相對濕度反映了空氣的干濕狀況，茶樹生長一般要求相對濕度在70%以上，≥80%為最佳[9,27]。1961—2020年，建德年平均相對濕度均在70%以上（圖5）。近30年，建德年平均相對濕度為78.1%，歷年平均相對濕度在73.2%～83.2%之間，均處于適宜范圍內，其中年平均相對濕度在80%以上的出現(xiàn)概率為27%。相對濕度較高時，可增加漫射光，能夠加快茶葉的有機物合成，茶葉持嫩性好且葉質柔軟，有助于提高建德苞茶產量和品質。

圖5 1961—2020年建德年平均相對濕度變化

干燥度表示水分供應的余缺，在一定程度上反映了茶樹生育期內所需水量與降水量的綜合情況。1961—2020年，建德年平均干燥度在0.27～0.70 之間，有減小趨勢（圖6）。近30年，建德年平均干燥度為0.41，每年的干燥度均處于最適宜范圍內。

圖6 1961—2020年建德干燥度歷年變化

2.3 光照

茶樹喜光，生長發(fā)育過程中的90%～95%干物質通過光合作用獲得。適宜的光照不僅可以提高茶葉產量，還對茶葉品質有重要影響。日照時間短，可抑制茶多酚的生成，從而去除茶湯中的苦澀味，增加口感舒適度。日照百分率≤45%是優(yōu)質茶葉形成的主要氣象因子，并且日照百分率≤40%為最佳。

1961—2020年，建德多年平均日照百分率為40.3%，年平均日照百分率≤43%和≤40%的發(fā)生概率分別為76.7%和53.3%。建德年平均日照百分率呈降低趨勢，1963年日照百分率最高為52.8%，2015年最低為28.8%（圖7）。1991—2020年，建德年平均日照百分率為38.4%，年平均日照百分率≤43%和≤40%的發(fā)生概率分別為93.3%和70.0%，這十分有利于優(yōu)質茶的生產。

圖7 1961—2020年建德年平均日照百分率變化

3 建德苞茶春梢期氣候適宜性分析

1961—2020年春梢期，建德的平均氣溫一般在13.5～18.7 ℃之間，呈升高趨勢（圖8）。近30年春梢期，建德平均氣溫為16.6 ℃，最高年18.7 ℃（1998年）、最低年13.5 ℃（1996年），即每年均處于最適宜（11～20 ℃）范圍內。

圖8 1961—2020年建德苞茶春梢期平均氣溫變化

1961—2020年春梢期，建德降水量在95.5～602.9 mm 之間，沒有顯著的長期變化趨勢（圖9）。近30年春梢期，建德平均降水量為307.6 mm，歷年春梢期降水量均處于適宜范圍內，除了2000年和2011年外，其余各年降水量均處于最適宜范圍。從春季各月降水分布來看，3—5月建德月降水量分別為166.2 mm、179.5 mm 和191.6 mm，均在160 mm 以上，屬于最適宜范圍，有利于春茶的生長。

圖9 1961—2020年建德苞茶春梢期降水量變化

1961—2020年春梢期，建德平均相對濕度在67.8%～85.9%之間，其中平均相對濕度小于70%僅出現(xiàn)2年（圖10）。建德平均相對濕度呈減小趨勢。1991—2020年春梢期，建德平均相對濕度76.8%，其中相對濕度≥60%和≥70%日數(shù)占總日數(shù)比例分別為100%和93.3%。適宜的相對濕度對建德春茶的產量和品質有利。

圖10 1961—2020年建德苞茶春梢期相對濕度變化

1961—2020年春梢期，建德平均每天日照時數(shù)在2.6～6.3 h之間，處于最適宜范圍內，日照時數(shù)呈長期增加趨勢，但增加趨勢不明顯（圖11）。近30年，建德春梢期平均每天日照時數(shù)為4.6 h，最多為6.3 h（2009年），最少為2.6 h（1991年）均在建德苞茶生長最適宜范圍?？梢?，春梢期適宜的光照有利于建德生產量多質優(yōu)的春茶。

圖11 1961—2020年建德苞茶春梢期平均每天日照時數(shù)變化

4 主要氣象災害風險分析

建德氣象災害種類較多，有低溫冰凍、雨澇、干旱、高溫、臺風、雪災、冰雹、酸雨等。對苞茶種植生產影響較大的氣象災害有高溫熱害和低溫凍害，其中低溫凍害包括霜凍害和越冬期凍害。

4.1 高溫熱害

當日最高氣溫≥35 ℃時，茶樹生長速度減慢，甚至葉片枯萎而脫落，茶葉品質受到嚴重影響[22-24]。1961—2020年，建德年高溫（日最高氣溫≥35 ℃）日數(shù)一般在12～75 d 之間，呈減少趨勢，但減少趨勢不明顯（圖12）。近30年，建德高溫日數(shù)多年平均為39.6 d，最多達60 d（2003年），最少只有16 d（1999年）。

圖12 1961—2020年建德高溫日數(shù)變化

建德高溫熱害一般發(fā)生在盛夏時節(jié)（7—8月）。1961—2020年，建德發(fā)生了11 次高溫熱害，高溫熱害天數(shù)為75 d，平均每年1.3 d，其中1967年高溫熱害持續(xù)時間最長為14 d。近30年，建德僅發(fā)生了4 次高溫熱害，高溫日數(shù)天數(shù)僅為21 d。

4.2 霜凍害

1961—2020年，建德多年平均低溫（日最低氣溫≤4 ℃）日數(shù)為68.2 d，1996年最多有91 d，2020年最少有32 d（圖13）。建德年低溫日數(shù)呈明顯減少趨勢，近30年平均年低溫日數(shù)為60.3 d。1961—2020年，建德多年平均嚴寒（日平均氣溫≤0 ℃）日數(shù)為3 d，有11年沒有出現(xiàn)嚴寒日，1984年嚴寒日最多，有16 d（圖14）。建德嚴寒日數(shù)總體呈明顯減少趨勢，近30年平均嚴寒日數(shù)為1.9 d，有7年無嚴寒日（圖14）。建德嚴寒日數(shù)在杭州7 縣（市、區(qū)）中排名第二少?？梢?，在建德苞茶品質形成的關鍵時期內，低溫風險相對較低，且近年來呈現(xiàn)頻次下降、程度減輕的趨勢。

圖13 1961—2020年建德低溫日數(shù)變化

圖14 1961—2020年建德年嚴寒日數(shù)變化

4.3 越冬期凍害

1961—2020年，建德多年平均日最低氣溫≤-5 ℃日數(shù)為1.4 d，呈明顯減少趨勢，1963 最多為8 d（圖15）。近30年建德年平均日最低氣溫≤-5 ℃日數(shù)為0.67 d，有21年沒有出現(xiàn)過日最低氣溫≤-5 ℃。1961—2020年，建德極端最低氣溫在-8.5～-1.8 ℃之間，呈明顯升高趨勢；近30年建德極端最低氣溫平均值為-5.3 ℃（圖16）。建德極端最低氣溫最低值為-8.5 ℃。建德日低溫≤-5 ℃日數(shù)減少趨勢以及年極端最低氣溫提高趨勢有利于苞茶生產。

圖15 1961—2020年建德年日最低氣溫≤-5 ℃日數(shù)變化

圖16 1961—2020年建德年極端最低氣溫變化

盡管建德低溫凍害風險總體不高，但有的年份發(fā)生極端低溫凍害事件的影響較重。2008年初我國南方發(fā)生百年一遇的低溫雨雪冰凍災害，給建德茶葉造成嚴重影響。2008年1月13日至2月5日，浙江省出現(xiàn)了5 次明顯的降雪過程。連續(xù)陰雨（雪）使空氣處于高濕狀態(tài)，出現(xiàn)凍雨現(xiàn)象，致使茶園遭受凍害，高山上新栽植的茶樹大部分受凍死亡，海拔200～400 m 處的茶樹受凍后葉片變黃枯萎、卷曲。由于氣溫持續(xù)偏低，2008年茶芽萌動推遲，春茶開采期比上年推遲15 d以上。

5 小結與討論

利用1961—2020年建德逐日氣象臺站觀測資料，分析了與建德苞茶生產密切相關的氣溫、降水、濕度和日照等氣象條件以及氣象災害風險。

5.1 氣溫

常年建德年平均氣溫17.3 ℃，≥10 ℃積溫5 761.3 ℃。年平均氣溫和≥10 ℃積溫均處于最適宜范圍，極端最低氣溫在適宜和最適宜范圍的出現(xiàn)概率為96.7%和63.3%。春梢期，建德常年平均氣溫為16.6 ℃，每年均處于最適宜（11～20 ℃）范圍內，有利于春茶的生長和品質形成。

5.2 降水

建德常年降水量1 662.8 mm。1991—2020年，建德年降水量除了2005年外均處于適宜范圍，其中有20年處于最適宜范圍。春梢期，建德各月降水量均在160 mm 以上，屬于最適宜范圍，有利于春茶的生長。

5.3 相對濕度

常年建德年平均相對濕度為78.1%，適宜和最適宜范圍出現(xiàn)概率為100%和27%。1991—2020年春梢期，建德平均相對濕度為76.8%，僅有兩年出現(xiàn)平均相對濕度小于70.0%，平均相對濕度均處于適宜范圍。建德常年干燥度平均為0.41，每年的干燥度均處于最適范圍。建德空氣濕潤利于茶葉產量和品質的形成。

5.4 光照

建德常年日照百分率為38.4%，年平均日照百分率在適宜和最適宜范圍的發(fā)生概率分別為93.3%和70.0%。1991—2020年春梢期平均每天日照時數(shù)4.6 h，日照時數(shù)均在建德苞茶生長最適宜范圍。

5.5 氣象災害

對建德苞茶有影響的氣象災害主要有高溫熱害和低溫凍害。氣象災害風險總體相對較低。在全球氣候變化影響下，建德降水增多，低溫日數(shù)減少，極端最低氣溫升高，近30年建德的高溫熱害和低溫凍害風險均呈減少態(tài)勢，對苞茶的生產影響相對減弱。

總的來看，建德的熱量、水分和光照條件非常適宜茶樹生長，有利于高品質茶葉的形成。氣候風險總體相對較低，并且氣象災害風險呈減弱趨勢。建德當?shù)貞敵浞滞诰颡毺氐臍夂騼?yōu)勢，針對高溫、嚴寒等災害性天氣，科學地采取防護措施，如選擇優(yōu)良品種、加強茶園管理和基礎設施建設、注意防凍抗旱、構建茶園立體生態(tài)系統(tǒng)等，降低氣象災害的不利影響，從而實現(xiàn)促進農民增收、區(qū)域經(jīng)濟迅速發(fā)展的目的。