婺源春茶开采期的预报模型

杨爱萍,陶 瑶,汪建军,张 坤,林志坚

(1.江西省农业气象中心,江西 南昌 330096;2.江西省上饶市气象局,江西 上饶 334000;3.江西省气象科学研究所,江西 南昌 330096)

0 引言

春茶在全年茶叶生产中,无论是产量还是品质,都有举足轻重的地位。春茶开采期的准确把握对春茶产量和品质都有明显的影响，恰如农谚所说“早三天是宝,迟三天是草”。随着人们生活水平的提高,春茶“早、新、优”成为当今茶叶市场的卖点。因此,准确预报春茶的开采期,对茶叶生产者适时做好早春茶园管理,组织采茶劳动力,做好制茶准备,安排好销售计划等具有重要意义[1-3]。

春茶开采期大多在春分与清明之间,但年际间变动较大。自20世纪80年代以来,不少学者对春茶的开采期进行了探讨和研究,得到了大量的研究成果。多数学者认为影响春茶开采期的因子主要有气象条件、土壤条件、茶树品种特性、田间管理等[4-7]。但对于某一固定的茶园,其地形地貌是基本不变的,茶树的品种特性也相对稳定;茶园的生产管理措施虽然每年稍有改进,但主要的生产措施基本相同。然而,每年的气象要素有所不同。所以,在上述诸因子中,气象条件对春茶开采期的影响往往起着主导作用[8-10]。

早春时节温度总体上呈回升趋势。茶树经过一个冬季的休眠,此时生长能力很强,养分自根部逐渐向上移动,供应茶叶萌发生长的需要。当气温回升到适宜程度时,春茶就开始萌发。因此,在众多气象因子中,温度是影响春茶萌发和开采的关键因子[11-14]。除了要达到适宜的温度条件外,降水、日照等对茶芽的萌发也有明显影响[15-17]。李旭群[18]研究发现：3月低温多阴雨对茶芽的萌动、萌发极为不利,开采期会因此明显偏迟;而3月暖温多阴雨则最有利于茶树新梢生长,茶芽萌发快,开采期早。姜燕敏等[19]研究发现：安吉白茶开采期的主要预报因子是1月平均气温和1月日照时数；鸠坑开采期的主要预报因子为1月平均气温、1月日照时数和1月下旬≥10 ℃的有效积温。汪春园等[20]指出3月中、下旬平均气温和3月中旬日照时数以及由它们组成的复合气象因子与春茶谷雨前产量的关系密切。陈健[21]认为春茶采摘期与2月气温的相关性最大,其中,2月上中旬气温回暖条件、2月中下旬低温霜冻程度是预测茶叶成熟采摘期的关键因子。朱兰娟等[22]的研究结果表明,2月下旬低温天数和3月上旬平均最低气温是影响龙井43和龙井群体种开采期的关键气象因子。根据以上研究,国内外学者提出了多种春茶开采期气象因子预报方法,这些方法将逐月(或逐旬)的平均气温、降水量、日照时数、相对湿度等作为预报因子,对春茶的开采期进行预报,预报效果较好。

茶树具有很强的适应外界自然环境的能力。在气候趋暖的背景下,茶树为了适应气象环境,茶树的外形、叶片的解剖结构、理化性质等都会发生明显改变,进而导致茶芽的萌发期和春茶的开采期发生变化，但在目前的春茶开采期气象预报模型中,尚未考虑不断变化的气象条件对春茶萌发期及开采期的影响。

婺源绿茶历史悠久,位列江西省“四绿一红”茶叶品牌的首位。2018年,婺源县发展茶园面积1.25万hm2(其中有机茶园认证面积0.23万hm2),茶叶产业实现系列年产值逾35亿元,成为当地国民经济的支柱产业。婺源绿茶以春茶为主。目前尚未见有关婺源春茶开采期气象预报模型的研究报道。鉴于此,我们应用近年来的婺源茶叶观测资料和同期的气象资料,采用关键气象因子预报方法,建立了婺源春茶开采期的预报模型；然后引入不断变化的气象条件,对该模型进行改进；最后将改进的预报模型与常规的关键气象因子预报模型进行比较和检验,得出了适用于婺源春茶开采期预报业务的预报方法,可为江西省茶叶气象服务提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 材料

茶叶开采期资料和同期的气象数据均来源于婺源县气象局,资料年限为2014～2019年。

在茶叶观测资料中,观测的茶叶品种为上梅州,观测项目主要有开采期、产量等。开采期是指每年第一批鲜叶的采摘日期,以春茶新梢有15%～20%达到1芽2～3叶为可开采标准。根据婺源春茶的开采期资料,开采期最早为3月中旬,最晚为4月上旬。结合春茶开采期气象服务需求,预报结果须在每年2月底前发布。因此,本文使用的气象资料主要为每年1～2月的逐日平均气温、最低气温、最高气温、降水量、空气相对湿度、日照时数等。

1.2 方法

1.2.1 常规的关键气象因子预报方法 以历年1～2月逐月(或逐旬)的平均气温、降水量、日照时数等气象因子作为自变量,以春茶的开采期日序为因变量,采用逐步回归分析方法,建立春茶开采期的关键气象因子预报模型。最终得到的模型是：Y=aX1+bX2+…+nXn+k。式中,Y为春茶开采期的日序,以1月1日起算,1月1日取值为1,1月2日取值为2,以此类推;X1、X2、…、Xn为关键气象因子；a、b、…、n为关键气象因子的回归系数；k为截距项。

2 结果与分析

2.1 常规的关键气象因子预报模型

以1～2月逐月的平均气温、降水量、日照时数、雨日数为自变量,以春茶的开采期为因变量,采用逐步回归分析方法,建立了春茶开采期的关键气象因子预报模型，如公式(1)所示：

Y=119.8956-3.4626X1-0.6259X2

(1)

式(1)中：Y为春茶开采期的日序；X1为1月平均气温；X2为1月雨日数。式(1)通过了0.01显著性水平检验。式(1)表明,1月平均气温和1月雨日数均与春茶的开采期具有极显著的负相关关系。1月平均气温越高、1月雨日越多,则春茶的开采期越早。茶树是典型的亚热带多年生常绿木本植物,在生长发育过程中逐渐形成了喜温暖湿润、喜弱光而耐荫,怕寒冷、渍水和炎热干旱的特点。故1月若多为温暖、多阴雨天气,则有利于打破春芽休眠,使得春芽的萌发提前。该模型的因子组成与春茶萌芽的生长特性相符,具有合理性。

2.2 改进的关键气象因子预报模型

由前文分析可知,1月平均气温和1月雨日数是影响婺源春茶开采期的关键气象因子。因此,计算2014～2018年的近10年1月平均气温均值和1月雨日数均值,结果如表1所示。表1表明,在气候趋暖背景下,1月平均气温呈上升趋势,1月雨日数呈增多趋势。

表1 婺源2014～2018年的近10年1月平均气温均值和1月雨日数均值

按照1.2.2提出的方法,建立了改进的关键气象因子预报模型,如公式(2)所示。式(2)通过了0.01显著性水平的检验。

(2)

式(2)中：Y为春茶开采期的日序；X1为1月平均气温；X2为1月雨日数；x1、x2分别为1月平均气温、1月雨日数的近10年滑动平均值(见表1)。

2.3 模型检验与效果分析

根据气象观测资料,婺源2019年1月平均气温、1月雨日数分别为6.6 ℃、19 d;预报年份近10年(2010～2019年)的1月平均气温、1月雨日数分别为5.96 ℃、8.02 d。2019年婺源春茶的开采期为4月1日(日序值为90)。分别应用常规的关键气象因子预报模型和改进的关键气象因子预报模型,对2019年婺源春茶的开采期进行预报检验,结果如表2所示。从表2可以看出,改进的关键气象因子预报模型的预报误差(预报值与实际值之差)明显小于常规模型的,预报效果更好。

表2 模型预报结果及其预报误差

3 结论与讨论

本文应用2014～2018年婺源茶叶观测资料和同期气象资料,采用关键气象因子预报方法,并引入了不断变化的气象条件,对常规的春茶开采期预报模型进行了改进,然后以2019年为例,对改进的关键气象因子预报模型和常规的预报模型进行了预报检验,得到了以下结论:

1月平均气温和1月雨日数是影响婺源春茶开采期的关键气象因子。1月平均气温越高、1月雨日数越多,则春茶的开采期越早;反之则越晚。

应用改进的关键气象因子预报模型,预报2019年婺源春茶开采期的日序为88 d,晚于常规的关键气象因子预报模型的(85 d)。改进的预报模型的预报结果与实际值更加接近,预报效果更好。

本文建立的婺源春茶开采期的预报模型,主要应用1月的气象观测要素,具有较好的时效性,能够满足春茶开采期预报业务的需要。

综上所述,气温、雨日数匹配适宜,形成暖温、多阴雨的天气条件,对春茶的萌发和开采十分有利。这一结论与李旭群、姜燕敏等的研究结果一致。然而,在气候变暖背景下,近10年1月平均气温趋高,1月雨日数趋多,春茶的开采期可能提前。但常规的关键气象因子预报模型未考虑茶树自身适应环境的能力和自我调节作用,导致预报得到的开采期明显早于实际值。改进的关键气象因子预报模型引入了关键气象因子近10年的滑动平均值,以及预报年关键气象因子与其滑动平均值的距平百分率,这在一定程度上较合理地反映了茶树适应气候变化的能力和响应情况,因此从2019年的预报检验结果来看,改进模型的预报效果更优。但是,由于本文使用的历史资料年限较短,因此所建立模型的适用性还需在实践中不断检验。