调整碣滩茶国家地理标志产品保护范围气候论证

易 永,陈章法,欧小峰，李民华，姚秋云

(湖南省怀化市气象局,湖南 怀化 418000)

0 引言

碣滩茶原产于湖南怀化市沅陵县官庄镇和北溶乡，碣滩茶品质优良，2011年9月国家质检总局命名沅陵碣滩茶为国家地理标志保护产品[1]。怀化位于公认的我国两大优质茶区之一的武陵山茶区(另为新安江上游茶区)，气候属中亚热带季风性湿润气候，极其适宜茶叶种植[1-2]，据初步统计，目前全市共有茶园面积9 800 hm2，2016年全市干毛茶总产量9 300多吨，年产值10亿多元。2017怀化市茶叶协会为保护、规范、发展碣滩茶产业，拟将碣滩茶国家地理标志产品保护范围从原来的沅陵县23个乡镇调整到相似生产传统的全市7县48个乡镇。成茶品质主要取决于加工工艺和原叶品质，决定茶叶原叶品质的茶多酚、氨基酸等内含物及品质的高低受采摘前生长期的气温、光照、空气湿度等气象因素影响明显[3-6]，为保证保护范围拟调整乡镇的茶叶与原产区碣滩茶具有一致的品质，要求拟调整乡镇与原产核心区要具有基本一致的气候环境。所以调整碣滩茶国家地理标志产品保护范围气候论证核心在于气候相似论证，气候相似论证主要有相似系数法、欧式距离法等方法[7-11]，同时茶叶品质对气候的特殊要求，必须分析各季茶叶气候品质的相似性[5,12]。因此应用相似系数法、欧式距离法、气候品质分析等农业气候相似分析方法进行了气候相似性分析，一方面为调整碣滩茶国家地理标志产品保护范围提供气候论据，另一方面为怀化本地茶叶生产的引种、基地布局提供参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

以碣滩茶现有地理标志保护范围及拟调整乡镇(46个)和原产核心区(2个)内的气象站作为该乡镇的气象资料代表站，同时根据怀化地理及气象站分布特征额外选择部分气象站作为辅助代表站，全市共选取106个气象站作为代表站。为保证资料的一致性和避免气候变化的影响，106个气象代表站均采用2010—2017年最新观测资料，缺失资料采用GIS地理插值方法获得。相似系数法、欧式距离法中的温度指标采用多年逐月平均气温、逐月平均最高气温、逐月最低气温，水分指标采用逐月平均降水、逐月平均湿度，日照指标采用逐月平均日照时数。

1.2 分析方法

通过分别计算核心区与其它地区的逐月气象因子相关系数和欧氏距离，从变化趋势和数量差距两方面分析气候相似性。同时应用浙江气候中心、福建气科所的研究成果分析各季茶叶气候品质相似性[4,5]。

1.2.1 相似系数法 相似系数法侧重于各月气候变化趋势相似分析。通过计算碣滩茶核心区与其它地区的逐月气温、雨量、日照时数等气象因子的相关系数即相似系数(见式1)，并对相似系数进行显著性检验，相关显著的即表明与核心区具有相似的气候变化趋势。

(1)

式中:R为某乡镇与核心区的综合气候相似系数，Rk为某乡镇和核心区第k个气象因子相似系数(见式2)。n为气候因子个数。

(2)

式中：Xki为某乡镇第K个气象因子，Yki为核心区第K个气象因子

1.2.2 欧氏距离法 欧氏距离法侧重于数值差异性分析。首先对原始资料进行归一化处理(见式3)， 计算碣滩茶核心区与其它地区的气温、雨量、日照等气象因子的综合欧式距离(式4)。当欧式距离位于相似区间时，则为气候相似区。当D≤0.5为高度相似，0.52.0为低度相似[6-8]。

(3)

(4)

(5)

式中：D为综合气候欧式距离，Dk为某乡镇和核心区第k个气象因子的欧式距离(式5)。

1.2.3 茶叶气候品质分析法 浙江气候中心、福建气科所研究指出茶叶鲜叶采收前15 d的平均气温、平均相对湿度和日照时数等气象指标对茶叶品质起决定性作用，应用加权指数求和法(见公式6)，滚动计算出15 d茶叶气候品质等级指标[4,5]，分别统计出怀化各乡镇的春茶(3月下旬—5月下旬)、夏茶(6—8月)、秋茶(9—10月)平均茶叶气候品质评价指数。

(6)

式中，ACQI为气候品质评价指数，Mi为影响茶叶品质的气象指标的评价等级，由公式(7)计算得到，ai为气象指标的权重系数，平均气温、平均相对湿度、日照时数权重系数分别为0.6、0.2、0.2。

(7)

Xi为15 d平均气象值，Ti01、Ti02分别表示茶叶品质特优的气象指标的下限和上限值，Ti11、Ti12表示茶叶品质优的气象指标的下限和上限值，Ti21、Ti22表示茶叶品质良的气象指标的下限和上限值。如果气象指标低于Ti21或者高于Ti22，则茶叶品质较差。气象指标及等级划分见表1。茶叶气候品质评价指数等级见表2。

表1 茶叶气候品质评价气象指标及等级划分Tab.1 Meteorological indicators and classification of climatic quality of tea

表2 茶叶气候品质评价指数等级划分标准Tab.2 Standard for grading of evaluation index of climatic quality of tea

2 结果与分析

2.1 碣滩茶原产核心区气候特征分析

碣滩茶原产核心区为沅陵县官庄镇和北溶乡，根据茶叶生产及品质对气象条件的要求，利用两个乡镇内的区域气象站2010—2017年气象资料，分析出核心产区气温、降水量、日照等茶叶生长气候特征见表3。

核心区年均气温为16.4 ℃，茶叶生长季为3月上旬后期—11月中旬，3月上旬后期日平均气温高于8～10 ℃时茶芽开始萌动，3月下旬清明前后开始采摘，11月下旬日均气温低于10 ℃进入休眠期。 其中3月中旬—5月上旬春茶采摘期和9月中下旬—10月日均气温基本处于11～20 ℃之间，为茶叶气温气候品质最佳区间。冬季最冷月(1月)平均最低气温为2.1 ℃，最热月(7月)平均最高气温为34.5 ℃，适宜茶树安全越冬越夏[3-5]。

核心区年日照时数为1 248.1 h，茶叶主要生长季(3月上旬后期—11月中旬)日均日照基本大于或接近3 h，有利于茶叶营养物质积累。其中3月下旬—6月中旬和9—10月日均日照为3～6 h，为茶叶日照气候品质最佳区间[3-5]。

核心区年均降雨量为1 776.1 mm，茶叶主要生长季月雨量除6月降水稍多外，基本为100～300 mm，降水充沛。空气湿润，茶叶主要生长季月均湿度大多在75%以上，雾日较多，有利于增加散射光，极其有利于出产优质茶叶[3-5]。

总体来看，碣滩茶原产核心区为典型的山地亚热带季风气候，具有气候温暖湿润、雨热同期、日照时长适宜和散漫射光多的气候特征，特别适宜优质茶叶生产。

表3 碣滩茶原产核心区逐月气象因子表Tab.3 Monthly meteorological factors in the core area of Jietan tea

2.2 逐月气候相似分析

统计出怀化市其它地区的多年逐月平均气温、逐月平均最高气温、逐月最低气温、逐月平均日照、逐月平均降水、逐月平均湿度等气象因子，并分别计算出与碣滩茶原产核心区对应因子的相似系数和欧氏距离。可知全市综合气候相似系数均大于0.801，其中保护范围拟调整乡镇(见图1～图5地理标记)综合气候相似系数为0.911 0～0.998 0，均通过p=0.000 1的极显著性检验，全市总体气候变化趋势基本一致。全市综合气候平均欧式距离除洪江市雪峰山地区略大为0.5～1.0，为较高相似外，其它地区均小于0.5为高度相似，其中拟调整乡镇综合气候欧式距离为0.056 9～0.365 8，与核心区高度相似。具体要素分析如下：

拟调整乡镇年平均气温为12.5～17.6 ℃为优质茶生长适宜范围。除麻阳文昌阁、溆浦龙庄湾等高海拔茶园3月和11月气温稍低，导致发育期有所推迟和生长季有所缩短，其它地区和核心区基本一致。茶叶主要生长季3—11月平均气温均高于10 ℃；年平均最高气温为17～23.2 ℃，最热月(7月)最高气温为26.6～35.6 ℃，极端最高温35.3～44.4 ℃。年平均最低气温为9.0～14.2 ℃，最冷月平均最低气温为-1.3～4.8 ℃，极端最低温为-13.7～2.5 ℃，可以安全越冬和越夏；与核心区的逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温的气候相似系数均在0.99以上，均通过p=0.000 1的极显著相关检验。而欧式距离除龙庄湾稍大外(最高气温为0.561 8、最低气温0.501 8)，其它均在0.5以下，为高度相似。

图1 核心区与全市各地气候综合相似系数分布图 图2 核心区与全市各地气候综合欧式距离分布图Fig.1 Comprehensive similarity coefficient distribution of Fig.2 Comprehensive Euclidean distance distribution the core area and the whole area between the core area and the whole area

拟调整乡镇年日照时数为1 046.4～1 306.4 h，4—10月主要采摘季多年日均日照3 h以上，与核心区基本一致。与核心区的逐月日照气候相似系数为0.97以上，均通过p=0.000 1的极显著相关检验。而欧式距离仅为0.014 3～0.304 2，均为高度相似。

拟调整乡镇年降雨量1 125～2 001.7 mm为优质茶适宜范围，与核心区基本一致，4—10月主要采摘季多年月均降雨量为近100 mm以上至300 mm。与核心区的降雨气候相似系数为0.814 8～0.990 8，均通过p=0.000 1的极显著相关检验。欧式距离为0.130 5～0.692 6，除麻阳尧市镇、通道青芜州镇、新晃林冲镇和鱼市镇、溆浦低庄和龙潭镇欧式距离稍大(大于0.5,小于0.7)，为降雨气候较高相似区外，其它均为高度相似区。

拟调整乡镇年均空气相对湿度为74.2%～80.2%有利于出产优质茶，和核心区类似，3—6月及9—10月多年月均空气相对湿度大于75%,7—8月稍低大多为70%～75%；与核心区湿度气候相似系数为0.571 0～0.999，均通过p=0.005显著性检验；欧式距离为0.027 4～0.692 6，除会同高椅乡和金竹镇，通道独坡镇、青芜州镇、双江镇，中方桐木镇欧式距离稍大(大于0.5,小于0.7)，为湿度气候较高相似区外，其它均为高度相似区。

2.3 碣滩茶保护范围拟调整乡镇茶叶气候品质分析

由图3a可知：怀化春茶全区域多年平均ACQI都在3.0以上。其中碣滩茶原产核心区春茶多年平均ACQI为3.18，拟调整乡镇为3.06～3.31。

夏茶(图3b)：辰溪中部、麻阳东北部及会同南部部分地区多年气候品质评价指数(ACQI)在1.5～2.0之间，洪江雪峰山地区在2.5～3.0之间，其它大部分地区在2.0～2.5之间。其中核心区夏茶多年平均ACQI为2.06，拟调整乡镇为1.89～2.63。

秋茶(图3c)：辰溪中部、麻阳东北部、沅陵西南部分地区多年平均ACQI在2～2.5之间，洪江东部、新晃西部多年平均ACQI在3以上，其它大部分地区在2.5～3.0之间。其中核心区秋茶多年平均ACQI为2.77，拟调整乡镇为2.46～3.29。

若参照江南茶区绿茶气候品质等级标准，怀化除辰溪中部、麻阳东北部及会同南部部分地区的夏茶外，其它地区及时段气候品质都达到了特优标准(即ACQI>2)[5,12]，同时核心区和拟调整乡镇的春夏秋茶多年ACQI基本一致。

图3 怀化春茶(a)、夏茶(b)和秋茶(c)气候品质评价指数分布图Fig.3 Distribution of climatic quality evaluation index of spring tea(a)、summer tea(b)、autumn tea(c) in Huaihua

3 结论与讨论

①综上所述，碣滩茶国家地理标志产品保护范围拟调整乡镇与原产核心区多年逐月气候相似系数通过极显著性检验，欧式距离大部为高度相似，拟调整乡镇与核心区春夏秋各季茶叶的多年ACQI基本一致。可见二者气候条件基本一致，从气候角度出发可以调整保护范围，但还应考虑土壤、地质、地理、品种、生产技术等多方面因素。

②怀化气候条件优越，适宜茶叶生产。就气候品质而言，春茶气候品质最好，秋茶次之，夏茶最差。就地理差异而言，辰溪中部、麻阳西北部、沅陵西南部、会同南部等局地夏、秋茶ACQI较其它地区略小为优级范围，洪江雪峰山区夏、秋茶ACQI较其它地区明显偏高。参照江南茶区绿茶气候品质等级标准，大部分地区各季茶叶气候品质等级为特优等级。

③怀化地处山区，地形复杂，素有十里不同天之说，还应更深入、更精细研究怀化各地小气候特征，为茶园布局和生产提供更精细化的气象服务。