丽水低温霜冻的气候变化特征及其对春茶始采日的影响

强玉华，智协飞，姜燕敏

(1.南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京210044； 2.丽水市气象局，浙江 丽水 323000)

丽水低温霜冻的气候变化特征及其对春茶始采日的影响

强玉华1,2，智协飞1*，姜燕敏2

(1.南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京210044； 2.丽水市气象局，浙江 丽水 323000)

利用1954—2015年丽水冬季、春季逐日气温观测资料以及2001—2015年丽水市农业局茶叶站资料，根据茶叶低温冻害的气象灾害指标，统计丽水茶叶低温冻害的发生发展情况，并采用多尺度趋势等方法分别从年、月尺度分析低温冻害的气候变化特征，利用相关分析等统计方法研究丽水低温冻害对春茶始采日的影响。结果表明：近62 a来，1月发生冬季冻害的频次最高；2月发生早春霜冻的概率最高，2月茶叶发生轻度、中度和重度早春霜冻的年平均日数分别达到4.8 d、3.9 d和3.9 d。早春霜冻日数呈显著递减趋势，气候倾向率为每10 a减少1.3 d；极端最低气温呈增加趋势，约每10 a升高0.3 ℃。3种早春霜冻等级，以轻度霜冻为主，占霜冻总日数的53.8%，中度霜冻和重度霜冻日数分别只占霜冻总日数的27.4%和18.8%。低温霜冻对春茶采摘的影响，主要以早春霜冻为主，且以轻度霜冻对始采日的影响最显著，霜冻日数与春茶始采日呈正相关，极端最低气温与始采日呈负相关，即霜冻日数越多，气温越低，春茶达到萌芽的时间越长，始采日也相应推迟。

应用气象学； 低温霜冻； 春茶始采日； 丽水

浙江丽水是中国绿茶一类适生区，该地的春茶主要表现为时间早、无污染、品质优三大自然优势；茶叶是丽水的一大特色优势产业[1-2]。随着全球气候变暖，近60 a来丽水气温上升了1.0 ℃[3]，气温上升导致春季起始日期有所提前[4]，利于早春茶芽的萌动和生长，所以，近年来浙南春茶茶叶发芽时间早、采摘早，成为丽水茶叶生产的一大优势。但冬、春季是低温霜冻的高发季节，而且近年来低温霜冻等气象灾害频繁发生，常给茶叶生产带来严重影响[5-9]。研究表明，低温是影响茶树霜冻的主要因素，温度越低，霜冻越重[10-11]; 冰核活性细菌是诱发茶树霜冻的重要因子[12-13]。一些学者对茶树霜冻做了相关研究，许映莲等[14]基于霜冻气候条件分析了江苏省晚霜冻时空演变特征；王世斌[15]依据南京地区的气候特点，针对不同品种和地势分析了早春霜冻对茶叶造成的灾害并提出了防御补救措施。丽水位于浙闽结合部位，具大陆气候回春早的特点，春茶采摘时间更早[16]，更易受霜冻的影响。鉴于此，分析了丽水低温霜冻的气候变化特征及其对春茶始采日的影响，以便及时采取应对措施，提高茶叶品质与产量。

1 材料和方法

1.1 资料来源和霜冻指标

以丽水市国家气象观测站1954—2015年上年12月至当年4月逐日气温资料(最低气温)和2001—2015年丽水市农业局茶叶站资料为分析对象。根据以往的研究成果[6,9]，结合丽水既属亚热带湿润季风气候又具大陆气候回春早的特点，对浙江省茶叶气象灾害指标稍作调整，把茶叶冬季冻害气象指标定义为上年12月—当年2月最低气温≤-5 ℃，把茶叶早春霜冻气象指标定义为2—4月日最低气温≤4 ℃，具体气象指标划分参见表1。

1.2 方法

根据茶叶低温霜冻的划分标准，对丽水近62 a逐日最低气温资料进行统计分析，分别从月、年时间尺度分析冬、春季茶叶低温霜冻的气候变化特征。

由于春茶始采日是日期，无法与气象要素进行相关分析，首先将春茶始采日转换成日序(统计值)，以1月1日=1，1月2日=2，依次类推。将日序分别与冬季冻害、早春霜冻的频次(日数)和强度(极端最低气温)进行相关分析[17-19]，筛选对茶叶始采日影响最大的气象因子，研究低温霜冻对春茶始采日的影响。

表1 茶叶低温冻害的主要气象灾害指标

注：Tmin(12—2)为上年12月—当年2月的日最低气温，Tmin(2—4)为当年2—4月的日最低气温。

相关系数是描述2个要素线性相关的统计量。相关系数是按积差方法计算，同样以两变量与各自平均值的离差为基础，通过2个离差相乘来反映两变量之间的相关程度。对变量x和y，如果都取n个资料样本，则相关系数的计算公式为：

2 结果与分析

2.1 丽水茶叶低温霜冻的气候变化特征

2.1.1 月变化特征 根据表1茶叶发生冻害的农业气象指标，分别统计冬季(上年12月及当年1、2月)≤-5 ℃和早春(2、3、4月)≤4 ℃的冬季冻害和早春霜冻的天数以及极端最低气温，如图1所示。从丽水山区冬、春季茶叶低温霜冻变化趋势来看，霜冻日数和最低气温变化趋势都呈“单峰型”分布，其中低温霜冻出现在上年10月—当年4月，且主要集中在上年12月—当年2月。冬季低温霜冻(上年12月—当年2月)1月份发生的概率最高，最低气温同样出现在1月份(极端最低气温和≤4 ℃低温日平均最低气温分别为-7.7 ℃和0.1 ℃)。早春霜冻(2—4月)则是2月份发生概率最高，但3—4月常有倒春寒天气发生，此时正处春茶萌芽始采日，如有霜冻发生，影响较大，损失最为严重。

从茶叶发生气象灾害的时段划分来看，冬季冻害发生的概率较低，近62 a来上年12月—当年2月发生≤-5 ℃冰冻天数共49 d，年平均日数0.8 d，其中1月发生频次最高(0.5 d，近62 a共32 d)，其次是12月(0.2 d)，2月最少(年均0.1 d)，但茶叶在2月仍有可能遭受低温冻害的影响。茶叶早春霜冻发生的概率比冬季冻害明显增多，尤其是2月，茶叶发生轻度、中度和重度早春霜冻的年平均日数分别达到4.8 d、3.9 d和3.9 d(图1)；3月和4月发生早春霜冻的概率明显递减，特别是4月，近62 a来只出现过轻度冻害(0.2 d/a)，而3月轻度、中度、重度3种等级的霜冻都有可能发生，其中发生轻度霜冻的概率(2.3 d/a)相对中度霜冻(1.1 d/a)和重度霜冻(0.5 d/a)偏多。

图1 丽水茶叶低温霜冻的逐月分布特征

2.1.2 年变化特征 根据图2，从茶叶发生冬季冻害(上年12—当年2月Tmin≤-5 ℃)的天数来看，62 a来只有22 a出现Tmin≤-5 ℃，且程度较轻，都属于轻度冻害，其中冬季冻害主要集中在20世纪50—60年代，Tmin≤-5 ℃的天数达到29 d，占冬季冻害总日数(49 d)的59.2%，其中以1955年冻害日数最多(7 d)，其次是1963年，达到冻害标准的日数也有6 d。其他年代出现冬季冻害的次数明显减少，平均每个年代只有2～3 a出现冬季冻害，特别是21世纪初，只有2005年和2009年出现冻害，且都只有1 d。一元线性拟合也验证了冬季冻害日数呈极显著减少的趋势。

从≤4 ℃的早春霜冻日数随时间的变化来看，大致可分为3个阶段。第1阶段为波动变化期，主要表现为1954年和1956—1958年的多霜冻日，以及1955、1959—1961年的少霜冻日。第2阶段为1962—1996年的多霜冻时期，这35 a间霜冻日数高于62 a平均水平(16.7 d)的达到22 a，其中以1968年和1986年霜冻日数最多，都达到30 d，较平均水平多13.3 d；而霜冻日数偏少的年份只有13 a，其中1973年早春霜冻日数最少，只有6 d，较平均霜冻日数少10.7 d。第3阶段是1997年开始的少霜冻时期，只有2005、2008、2011、2012年霜冻日数较平均水平偏多，其他年份霜冻日数都表现为偏少，尤其是2009年霜冻日数只有3 d，较平均水平少13.7 d。早春霜冻日数的气候倾向率为每10 a减少1.3 d，且达到了0.01显著性水平，即近62 a来早春霜冻日数减少了8.06 d。

图2 丽水茶叶低温霜冻的年变化特征

极端最低气温的气候变化趋势基本与低温霜冻日数的变化趋势相反，62 a来极端最低气温与冬季冻害日数和早春霜冻日数均呈极显著负相关关系，相关系数分别达到-0.722和-0.366，即低温霜冻日数较多的年份，极端最低气温也低；霜冻日数较少的年份，极端最低气温则偏高。极端最低气温的变化趋势以90年代中期为划分点，1954—1995年极端最低气温以负距平居多，有19 a出现低于-5 ℃以下的低温，其中有7 a最低气温甚至低于-7 ℃；1996年开始，极端最低气温以正距平居多，只有3 a出现低于-5 ℃以下的低温，分别是2000、2005、2009年。线性趋势也显示，极端最低气温呈增加趋势，约每10 a提高0.3 ℃，且达到0.01显著性水平。从三者一元线性拟合的变化趋势来看，冬季冻害日数和早春霜冻日数均呈极显著下降趋势，而极端最低气温则呈明显增加趋势，表明在气候变暖的大背景下，丽水山区冬、春季茶叶出现低温冻害的可能性减小。

2.2 丽水低温霜冻对茶叶始采日的影响

按照采摘时间的先后，选取丽水的乌牛早、龙井43和鸠坑3个春茶主栽品种的始采日，分析低温霜冻对春茶始采日的影响。由表2可以看出，丽水3个春茶主栽品种，以乌牛早的采摘时间最早(2001—2015年平均始采日为2月16日)；其次是龙井43(3月1日)；最后是鸠坑(3月20日)，且相关分析表明，三者始采日之间的相关系数较高，分别达到0.858、0.786、0.892，都达到0.01显著性水平，即春茶始采日的提前或者延后具有一致性，采摘早的年份整体偏早，而采摘偏迟的年份同样偏晚。由表2、3可见，对春茶始采日有影响的主要是早春霜冻。冬季冻害日数明显偏少以及强度明显偏弱，近15 a来，只有2005年和2009年1月份出现冬季冻害，但极端最低温度仅有-5.1 ℃和-5.3 ℃，其他年份均未出现冬季冻害，且冬季冻害对春茶始采日影响不显著；早春霜冻出现的日数以及强度都较明显，尤其是2005、2008、2011、2012年，≤4 ℃霜冻日数达到21、23、17、19 d，对应的春茶始采日也明显偏晚，分别较平均始采日偏晚20、8、12、14 d。其中，以2008年的低温霜冻最为严重，轻度、中度、重度霜冻日数分别达到8、7、8 d，为50 a一遇，给茶叶带来了严重的损失，丽水受灾茶园面积1.437万hm2，占茶园总面积的60%以上，在经济作物中损失最为严重[20]。

3种早春霜冻等级，以2 ℃

表2 2001—2015年丽水春茶始采日和低温霜冻日数的统计分析

表3 2001—2015年丽水春茶主栽品种始采日与低温霜冻数日数的相关系数

注：*为相关系数达0.05显著性水平，**为相关系数达0.01显著性水平。

3 结论与讨论

丽水茶叶冬季冻害发生的概率较低，且冬季冻害日数呈极显著减少趋势；早春霜冻发生的概率较高，但62 a来早春霜冻日数也显著递减，气候倾向率为每10 a减少1.3 d；极端最低气温呈增加趋势，约每10 a升高0.3 ℃。在气候变暖的大背景下，丽水冬、春季茶叶出现低温冻害的可能性减小。强玉华等[21]也指出，近60 a丽水市冬季气温存在明显的增加趋势，其中极端最低气温的上升趋势较为显著，且冬季各月中，2月的气温上升速度最快，2月气温与冬季气温关系最密切，对整个冬季增温的贡献最大。这与本研究结论一致。

近15 a，丽水春茶采摘的先后顺序，以乌牛早最早，其次是龙井43，鸠坑最晚。对春茶始采日有影响的主要是早春霜冻，且以轻度霜冻对始采日的影响最显著，冬季冻害的影响则较小。霜冻总日数与春茶始采日呈显著正相关，极端最低气温与始采日呈负相关，即霜冻日数越多，气温越低，春茶达到萌芽的时间越长，始采日也相应推迟。这与姜燕敏等[16]研究浙南春茶开采前后气象条件分析及开采期预报的结论一致，即春茶始采期与1—2月的月平均气温呈显著负相关，1—2月气温越高，春茶始采期提前越明显。

名优茶生产是当前山区农民收入的主要来源，但名优茶以早为贵的商品特点与山区茶园易受冻害的情况存在矛盾。生产上可以从品种选择、培肥管理、茶树修剪等方面探讨茶树冻害的应对措施：大力推广抗寒性强的无性系茶树良种；采用大棚栽培技术；加强培肥管理，增强树势，提高茶树抗寒能力；选择合适的修剪时间，掌握好留叶量；秋季茶园铺草；重视寒潮预报，早春茶树萌芽时应特别注意天气预报，在强冷空气来临之前，集中人力抢采幼嫩芽叶，或者在茶树上方覆盖稻草、茅草、遮阳网、薄膜等，以起到保温防冻的作用，天气转晴时马上揭去覆盖物。

[1] 林天宁,潘建义,尚勇庆.加快丽水茶产业发展的对策思考[J].中国茶叶,2006,28(3):6-9.

[2] 姜燕敏,马军辉,李汉美,等.丽水市2013年7—8月高温热害对茶叶生产的影响[J].中国农学通报,2014,30(16):158-163.

[3] 吴昊旻,陈惠芬,何凯玲.丽水市1953—2010年气温变化对季节长度的影响[J].气象与环境科学,2012,35(3):76-80.

[4] 姜燕敏,吴昊旻,杨爱琴,等.丽水市四季起始日期的气候演变特征[J].沙漠与绿洲气象,2013,7(6):58-62.

[5] 金志凤,黄敬峰,李波,等.基于GIS及气候—土壤—地形因子的浙江省茶树栽培适宜性评价[J].农业工程学报,2011,27(3):231-237.

[6] 胡波,金志凤,严甲真,等.基于FastICA的浙江省茶叶早春霜冻时空分布特征[J].中国农学通报,2014,30(10):190-196.

[7] 薛美莲,陈坤生.气象因子对1992年春茶的影响[J].浙江气象科技,1992,13(4):26-29.

[8] 刘恒旭,施巨盛,吴昌旺.文成县茶树冻害调查分析[J].茶叶,2007,33(1):41-42.

[9] 金志凤,胡波,严甲真,等.浙江省茶叶农业气象灾害风险评价[J].生态学杂志,2014,33(3):771-777.

[10] 刘金芳,陈年生.茶园霜冻害调查分析与防范措施[J].蚕桑茶叶通讯,2003,113(3):12-13.

[11] 高玳珍.茶树冻害与防冻技术的研究进展[J].湖南农学院学报,1995,21(2):129-132.

[12] Lindow S E.The role of bacterial ice nucleation in frost injury to plants[J].Annual Review of Phytopathology,1983,21:363-384.

[13] Making T.Frost injury to tea tree and ice nucleation-active bacteria[J].Plant Protection,1985,39:14-17.

[14] 许映莲,张旭晖,李旭群.江苏省晚霜冻时空演变特征和茶树早春冻害分级的探讨[J].江西农业学报,2012,24(3):94-97.

[15] 王世斌.南京地区晚霜冻对茶树的危害及防御[J].南京农专学报,2001,17(4):49-52.

[16] 姜燕敏,金志凤,李松平,等.浙南春茶开采前后气象条件分析及开采期预报[J].中国农业气象,2015,36(2):212-219.

[17] 汪春园,徐华安.春茶谷雨前产量与时段气象因子的关系[J].中国农业气象,1998,19(3):20-22.

[18] 陈荣冰.春茶开采期与气象因子的相关回归分析[J].茶叶科学简报,1987(1):217-227.

[19] 缪强,金志凤,羊国芳,等.龙井43春茶适采期预报模型建立及回归检验[J].中国茶叶,2010,32(6):22-24.

[20] 潘娅英,柳岳清,王亚云.2008年初罕见的浙西南冻雨(雨凇)灾害分析[J].安徽农业科学,2009,37(4):1731-1733.

[21] 强玉华,卢钊,陈华霜.丽水市冬季气温变化趋势及其突变特征[J].浙江农业科学,2013(1):83-85.

Climatic Change Characteristic of Low Temperature and Frost and Its Impact on First Plucking Date of Spring Tea in Lishui

QIANG Yuhua1,2，ZHI Xiefei1*，JIANG Yanmin2

(1.College of Atmospheric Science,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China; 2.Lishui Meteorological Bureau,Lishui 323000,China)

Based on the meteorological observation data such as daily temperature from Lishui Meteorological Bureau in winter and spring from 1953 to 2015 and the data of Tea Station of Lishui Agricultural Bureau from 2001 to 2015,according to the meteorological disaster indexes of low temperature and frost,the mathematical statistical methods such as multi-scale trend and correlation analysis were used to analyze the climatic change characteristics of low temperature and frost,and the impact of low temperature and frost on spring tea first plucking date in Lishui.The results showed that the probability of winter freezing damage was the highest in January; the early spring frosts was highest in February,the annual average number of days of mild,moderate and severe spring frosts in February reached 4.8 d,3.9 d and 3.9 d ,nearly 62 years.The number of frost days in early spring was significantly decreasing,the climate tendency rate was -1.3 d every 10 years,and the extreme minimum temperature was increasing,which was about 0.3 ℃ every 10 years.In the three early spring frost level,the mild frost was the main one,which was accounting for 53.8%,the moderate frost and severe frost respectively accounted for 27.4% and 18.8%.The impact of low temperature and frost to spring tea first plucking date was mainly in early spring,especially the light frost.Spring tea first plucking date was in a significant positive correlation with the number of frost days,while it was in a negative correlation with the extreme minimum temperature,namely the more the frost days,the lower the temperature,the time which spring tea need to reach the budding was longer,the first plucking date was corresponding postponed.

applied meteorology; low temperature and frost; the first plucking date of spring tea; Lishui

2016-08-16

浙江省气象科技计划项目(2016YB04)；丽水气候生态创新团队项目(2015-1-1,2015-1-2)

强玉华(1981-)，女，内蒙通辽人，工程师，本科，主要从事天气气候、应用气象研究工作。 E-mail:qyh200808@163.com

*通讯作者：智协飞(1965-)，男，江苏滨海人，教授，主要从事数值预报、季风动力学、短期气候预测研究。 E-mail:zhi@nuist.edu.cn

S571.1;P49

A

1004-3268(2017)02-0033-05