贵州茶树生长季热量资源的时空分布特征研究

田 月，赵 孟，李 勇，易俊莲，左 晋

(1. 贵州省气象局科技与预报处，贵州 贵阳 550002；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200；3. 贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002)

贵州茶树生长季热量资源的时空分布特征研究

田 月1，赵 孟2，李 勇3，易俊莲3，左 晋3

(1. 贵州省气象局科技与预报处，贵州 贵阳 550002；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200；3. 贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002)

该研究根据贵州省1961—2010年茶树生育期内积温的气象观测资料，分析了贵州春、夏、秋茶季内热量资源的时空变化特征。结果表明：研究区茶树生育期热量资源最充足的是夏茶季，其次是秋茶季，最少的则是春茶季；春茶季、夏茶季及秋茶季热量资源的空间分布特征相似，都是由西到东逐渐增加；而且3个茶季生育期的热量资源从1961—2010年期间都呈增加趋势；春茶季、夏茶季、秋茶季热量资源呈现减少趋势的站点占研究区域总站点数的比例分别为9.9%、46%、12.3%。春茶季、夏茶季、秋茶季热量资源的地区间差异均呈现缩小的趋势。

贵州；茶树；生育期；热量资源；变化规律

1 引言

茶叶是一种温暖喜湿的作物，它适合种植在丘陵地形为主，排水条件较好的地方，降水充沛、年温差小、日夜温差大、无霜期长、光照条件好，这样的气候条件适宜各种类型的茶树生长。贵州茶叶原料较嫩；水溶性灰分的含量大；茶叶矿质元素丰富，且有益营养元素多，茶叶品质好[2]。贵州省境内多山多雾植被也较丰富，土壤和气候适宜于茶树生长，茶树广泛分布于山区、丘陵、河畔和盆地[1]；其气候也是四季分明，春暖风和，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，多云寡照，湿度较大。茶树种植区域随地形和气候而变化，主要分布在黔中山原丘陵区、黔东低山丘陵盆地区、黔南低山河谷区、黔北中山峡谷区和黔西高原中山区[1]。

全球气候在不断的变暖，贵州的气候也在发生明显的改变。气候变化要比原来认识到的更加严重，而且有95%以上的人认为气候变化是人类的行为造成的。气候变暖是非常明确的，且从1950年代以来的气候变化是千年以来所未见的。从有详细气象记录以来的1850年代开始，刚刚过去的3个10 a每一个都刷新了气温最高的纪录；从1983—2012年这30 a可能是北半球自1 400年以来最热的30 a。1880—2012年，全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势，升高了0.85℃；2003—2012年平均温度比1850—1900年平均温度上升了0.78℃[3]。全球气候变暖改变了各地的热量资源[4]，对农业的影响将极有可能不平衡地分布于各地区[5]。在气候变化背景下，研究指出：近50 a来贵州秋、冬季及年平均气温呈上升趋势，春、夏气温呈下降趋势[6]。随之而影响了茶树的正常生理代谢[7]。温度是茶树生命活动的必要因子之一。它影响着茶树的地理分布，制约着茶树生育速度。只有在一定的温度条件下，茶树才能正常地进行一切生理生化活动。茶树通常在10～35℃之间，可以正常生长，在15～25℃范围内，生长迅速，尤其是在20～25℃时，新梢生长最快。气温达30℃以上时，茶树生长速度显著减慢。35℃以上高温，将破坏酶促反应，新梢生长将渐停止[8]。

贵州是茶树原产地之一，省内平均海拔在1 000 m以上的地区，占总面积的56.1%，由于山高多雾，茶叶自然品质较好，鲜叶主要化学成分含量丰富，且成分比率协调[9]。贵州茶叶种植范围最广、品种多，对气候变化比较敏感，加上贵州夏秋季节的干旱使得茶园土壤物理性状向着不良方向发展，这必然影响到茶叶生化成分的合成，从而导致茶叶的品质下降[7]。

因此，在全球气候变暖的背景下，摸清气候变化背景下贵州茶树生育期热量资源空间变化规律，充分掌握茶树的热量资源的时空分布特征，基于茶树的农业气候指标，结合贵州复杂地形的气候特征和贵州茶树的主要品种特性，构建气候变化背景下贵州茶树气候适宜性的评价指标；基于茶树的农业气候指标以及贵州茶树的品种特性，定量化评估贵州茶树生长季内关键气象因子对气候变化的响应；解析气候变化对贵州复杂地形茶树气候适宜性的影响，对贵州茶树的合理栽培布局，提高气候资源利用率，对相关部门正确决策，主动采取各种有效措施减缓和适应气候变化具有重要的意义。

2 数据和方法

2.1 数据来源

本研究所用数据为贵州省82个地面气象台站的1961—2010年逐日气象资料，主要包括：最高气温、最低气温和平均气温、≥10℃积温、10～15℃积温、≥10℃积温起始日等。

2.2 不同茶季时段的确定

形成茶叶产量的热量指标用≥10℃积温来表示[10]，按采制时间及不同生育期对温度要求的相关资料，本文将茶叶生育期划分为春、夏、秋三季茶(表1)。春茶季时间定义为3月—5月15日；夏茶季为5月16日—7月；秋茶季为8—10月；越冬期为11月—次年2月[11～13]。

表1 不同茶季的时段划分

2.3 气候倾向率

数理统计上用Xi表示样本量为n的某一气候变量，用t表示Xi所对应的时间，建立Xi与t之间的一元线性回归方程：

Xi=a+btii=1，2，……，n

(1)

式中，a为回归常数，b为回归系数，a和b可以用最小二乘法计算，以b的10倍作为气候要素的气候倾向率[14]。

2.4 变差系数

变差系数又叫变异系数，为均方差与均值的比值，可用来比较研究区域不同站点某要素离差程度的大小。n个站点某要素的变差系数Cv可以按式(2)、(3)计算[15]。

(2)

(3)

式中，S为均方差，xi为i站的某要素值，x′为该要素的区域平均值。变差系数越大，说明地区间该要素的差异越大，越不稳定；变差系数越小，说明研究区域该要素的地区间差异越小，越稳定。

2.5 反距离权重插值方法

反距离权重(IDW Inverse Distance Weighted)插值法是基于相近相似的原理：即两个物体离得近，它们的性质就越相似，反之，离得越远则相似性越小。它以插值点与样本点之间的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大[16-18]。

反距离加权插值法的一般公式如下：

(4)

本文主要对贵州省82个气象站点1961—2010年间的热量资源指标(≥10℃积温)气候倾向率的大小进行分析，并用反距离权重插值方法分别对春茶季、夏茶季、秋茶季通过ACRGIS制图软件做各茶季热量资源指标(≥10℃积温)气候倾向率图，分析贵州省不同茶季茶树生育期热量资源在时间上的变异程度。用变差系数[15]比较研究区域不同站点某要素离差程度的大小，得出贵州省不同茶季茶树生育期热量资源在空间上的变化程度，根据逐年的变差系数分析其倾向率[14]，评估气候变化背景下不同茶季热量资源地区间差异的变化趋势。

3 结果与分析

3.1 春茶季热量资源的变化规律

从春茶季平均积温图(图1a)中可以看出：研究区域春茶季平均积温由西北部向东部和南部逐步递增的趋势；全区春茶季平均积温在640～1 490℃·d；高值区主要分布在黔东南、黔南、黔西南一带，尤其是在赤水、册亨、望谟、罗甸等大部分站点平均积温基本都在1 320℃·d以上；而在威宁、毕节、大方、习水、开阳、水城等地的平均积温都在640～810℃·d之间。茶树喜欢温暖的气候条件，对温度和热量有一定的要求。在适当的温度条件下，茶树才能生长良好。在春季一般日平均气温稳定在8～14℃时，茶树的越冬芽开始萌发。一般情况下，一年之中≥10℃的活动积温越多，茶树的生长时期就越长。茶树每萌发一轮所需的≥10℃的活动积温为760～1 060℃·d。从分析来看，贵州种植面积较大的茶区包括湄潭、凤冈、印江、石阡、雷山、黎平等地[19]，其平均积温完全能够满足春茶对热量资源的要求。

图1 1961—2010年贵州茶树生育期平均积温分布(单位：℃) (a.春茶季；b.夏茶季；c.秋茶季)

从春茶季≥10℃积温气候倾向率图(图2a)中可以看出：1961—2010年，贵州春茶季积温气候倾向率在-25～30℃·d/(10a)，整体表现为增加趋势；研究区域春茶季积温除了赫章、盘县、赤水、仁怀、余庆、纳雍、贵阳、兴义等8个站点呈减少趋势之外，其余站点的气候倾向率均为正值，占区域总站数的86%。

3.2 夏茶季平均积温的变化规律

从夏茶季平均积温图(图1b)中可以看出：夏茶季平均积温总体表现为从西北部向东北、东南部逐渐增加的趋势，与春茶季分布区间没有太明显的差异，平均积温高值区(≥1 700℃·d)位于赤水、册亨、望谟、罗甸、三都、铜仁、黔东南、遵义、黔南等地区，最大值达2 000℃·d；而低值区(≤1 400℃·d)位于毕节、大方、水城、普安一带，最小值只有1 250℃·d(威宁)。茶树喜欢温暖、潮湿、荫蔽的生长环境，需要适当的温度、水分、光照和土壤条件。温度对于茶树生长发育的快慢、采摘期的迟早和长短、鲜叶的产量以及成茶的品质，都有密切关系。茶树生长最适宜的平均温度在18～25℃之间，低于5℃时，茶树停止生长，高于40℃时容易死亡。而且，在降水保证的情况下，茶叶生长期内活动积温愈多，茶叶采摘次数愈多，茶叶产量也就越高。从分析中可以看出研究区夏茶季的平均积温可以满足该时段茶树的生长需求。

从夏季茶≥10℃积温的气候倾向率的图(图2b)中可以看出：1961—2010年，贵州夏茶季积温气候倾向率在-27～23℃·d/(10a)，总体表现为增长趋势，表现为减少趋势的站点占总站点数的46%。

3.3 秋茶季平均积温的变化规律

秋茶季平均积温的空间分布跟夏茶季相似(图1c)，都是呈从西北部向东北、东南部逐渐增加的趋势；最大值达2 200℃·d，最小值为1 200℃·d，区域平均为1 868℃·d；积温高值区(≥1 800℃·d)主要分布在赤水、册亨、望谟、罗甸、铜仁、黔东南、遵义等地区；而积温低值区(≤1 400℃·d)主要分布在威宁、毕节、大方、水城等地区。影响茶树的生殖生长因素有很多，光照时间对茶树生殖生长的影响是比较明显的，适当延长光照，生殖生长就加强；夏秋季光照时间比较长，积温比较大，对于茶树的生长也是有益的，如果光照较少，或者采取遮荫措施，则会减少茶产量。

从秋季茶≥10℃积温的气候倾向率图(图2c)中可以看出：1961—2010年，贵州秋茶季积温气候倾向率在-20～30℃·d/(10a)，跟春茶季没有特别大的区别，全区总体呈增加趋势；减少趋势主要位于盘县、仁怀、贵阳、雷山、剑河、余庆、施秉、镇远、凤冈、印江、松桃等地，其中盘县与仁怀的减少趋势最大。

图2 1961—2010年贵州茶树生育期气候倾向率分布(单位：℃) (a.春茶季；b.夏茶季；c.秋茶季)

从以上分析可以看出，在不同茶季，热量资源最丰富的是夏茶季，其次是秋茶季，最小则是春茶季，不过3个茶季的高低值中心区在空间分布上的茶季都比较小，特别是夏茶季和秋茶季。从时间变化规律来看，气候变化背景下，研究区域的积温只有夏茶季增加的比较少，而春茶季和秋茶季增加都比较明显；春茶季、夏茶季、秋茶季呈现减少趋势的站点占研究区域总站数的比例分别为9.9%、46%、12.3%。

3.4 不同茶季热量资源地区间差异的变化规律

从表2中可以看出，研究区域春茶季、夏茶季、秋茶季热量资源的地区间变差系数平均值分别为0.17、0.09、0.10，表明春季茶热量资源的地区间变化差异最大，秋季茶其次，夏季茶最小。其1961—2010年贵州不同茶季热量资源地区间变差系数的倾向率分别为-0.006/(10a)、-0.007/(10a)和-0.006/(10a)，其值均为负数，由此说明，气候变化背景下，春茶季、夏茶季、秋茶季热量资源的地区间差异均呈现缩小的趋势。因此，贵州省茶树目前存在的地区间差异性布局宜进行相应调整。

表2 1961—2010年贵州不同茶季热量资源地区间变差系数

4 结论与讨论

① 贵州不同茶季热量资源最大的是夏茶季，其次是秋茶季，最小的是春茶季；夏茶季、秋茶季和春茶季热量资源空间分布都比较相似，从西北部向东北、东南部逐渐增加的趋势。由此可见贵州东北、东南部的热量资源相对较为充足，更能够给茶树生长提供足够的热量资源。

② 1961—2010年，研究区域不同茶季平均积温只有夏茶季增加趋势较小，春茶季、秋茶季增加的趋势较大；春茶季、夏茶季、秋茶季平均积温呈现减少趋势的站点占研究区域总站数的比例分别为9.9%、46%、12.3%。因此，春茶季、秋茶季平均积温的逐渐增长，为茶叶的种植所需的热量资源提供了更加良好的条件，也为贵州省茶产业的发展提供了进一步的优势。

③ 气候变化背景下，春茶季、夏茶季、秋茶季热量资源的地区间差异均呈现缩小的趋势。地区间差异的逐步减小，给茶叶的种植也带来了更大的区域优势，可以随着地区间热量资源差异的减小，从而根据各个地区条件的符合性来扩大茶叶种植面积、增长茶叶产量。

④ 在全球气候变暖的背景下，温度持续走高，极端气候事件发生频率及强度等均发生了变化，尤其是夏旱频率强度的变化等，对茶叶的生长发育极其不利，茶叶是好暖喜湿的作物，温度过高也会抑制茶叶的生长，降水量不足对茶叶的生长影响更大。因此，在充足的热量资源下也要保证水资源的充足，及时做到对茶叶生长所需各方面条件的关注。

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Temporal-spatial differentiation characteristics of heat resource in the growing season of tea plants in Guizhou

TIAN Yue1，ZHAO Meng2，YI Junlian3，LI Yong3，ZUO Jin2

(1.Guizhou Province Meteorological Bureau，Guiyang 550002 China；2.Guizhou Provincial Meteorological Bureau of Tongzi County，Tongzi 563200 China；3.Guizhou Institute of Mountainous Environment and Climate，Guiyang 550002 China)

The study based on the meteorological observation data that growth period during 1961—2010 years of tea in Guizhou province accumulated temperature，analyzes the characteristics of temporal and spatial variation of heat resources in Guizhou in spring，summer，autumn tea season.The results indicate that，the summer tea heat resources accounts for most in different growing season in the study area，followed by autumn tea，the least is the spring season.The spatial distribution of spring tea heat resources is similar to summer tea and autumn tea，which increased gradually from the west to east；And the three tea seasons during the growth period of heat resources from 1961 to 2010，all showed a trend of increase.The number of stations with descending trends for spring tea，summer tea，autumn tea，occupies a proportion of 9.9 %，46 %，2.3 % of the total，respectively.The difference of heat resources between spring tea and summer tea and autumn tea are narrowing trend.

Guizhou；Tea plants；growth period；Heat resources； Variation characteristics

2014-09-26

田月(1984—)，男(土家族)，工程师，主要从事气象综合业务管理工作。

中国气象局2014年气候变化专项“气候变化对贵州茶树气候适宜性的影响评估”。

1003-6598(2015)02-0001-05

S162

A