湖南邵阳县油茶生产气候适宜性分析

廖要明，潘江萍，吕渊

（1中国气象局气候研究开放实验室/国家气候中心，北京 100081；2湖南省邵阳县气象局，湖南邵阳 422100；3湖南省邵阳市气象局，湖南邵阳 422000）

0 引言

油茶与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大优质木本食用油料树种，被誉为“东方橄榄油”。同时，油茶树四季常青，耐干旱，具有较好的生态效益，是集经济效益和生态效益于一体的理想造林树种，是山区群众脱贫致富奔小康的经济树种[1-2]，所以对油茶的气候适宜性进行研究，可以更好地为中国油茶生产和合理布局提供科学依据。

湖南省是中国的油茶中心产区，油茶种植面积和茶油产量、产值均居全国首位。邵阳县地处湖南省中部偏西南，是湖南省油料基地县，年产茶油将近2万t，被誉为三湘“天然油库”。邵阳县历来以生产优质原生态茶油而闻名全国，先后获得“全国油茶基地示范县”、“中国油茶之都”、“中国油茶之乡”、“国家地理标志保护产品”、“国家油茶标准化示范县”、“国家油茶示范交易中心”、“中国特色农产品优势区”等一系列荣誉称号[3-7]。2018年底，全国气候与气候变化标准化技术委员会从邵阳县的气候条件、生态环境条件以及油茶品质等多个方面综合考虑，评定邵阳县油茶符合国家气候标志优质农产品，并授予国家气候标志。所以，笔者系统构建了油茶气候条件和灾害风险评价指标，对邵阳县油茶生产的气候条件和灾害风险进行评估，以期为当地油茶生产提供科学指导。

1 资料与方法

1.1 资料

邵阳县1961—2018 年逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温和日照时数等气候资料来自国家气象信息中心。邵阳县油茶生产历年高温、干旱和低温气候风险指数由国家气候中心研发，并在业务服务中得到应用[8]；干旱日数为基于综合气象干旱指数MCI统计的达到中旱及以上等级的日数[9]。

1.2 油茶气候适宜性评价指标的确定

1.2.1 油茶种植气候适宜性指标油茶喜温暖湿润气候，光、温、水等气候因子是影响油茶生长发育和完成生命周期的主导因子。综合前人对油茶种植气候适宜性指标的研究和分析[10-17]，从年平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温、≥10℃年活动积温、年降水量、年日照时数和年相对湿度等7个方面构建了油茶种植气候适宜性评价指标，并列出各指标适宜和最适范围（见表1）。

1.2.2 油茶生产气候影响指标油茶的生长发育过程可分为春梢生长期、花芽分化期、开花授粉期、果实生长期、油脂转化期5个关键时期，油茶产量是各个时期累计作用的结果，油茶能否丰产与不同生长发育期的气候环境波动关系密切。开花期和花芽分化期平均气温、盛花期降水量和降水日数、果实生长期平均气温和降水、果实油脂转化期降水量等是影响油茶产量的主要气象因子[18-22]。基于油茶生长关键生育阶段的主要影响气候因子，构建油茶生产气候条件影响评价指标，并列出各评价指标适宜和最适的范围（表2）。

表1 油茶种植气候适宜性指标及范围

表2 油茶生产主要气候影响指标及范围

1.2.3 油茶生产气象灾害和风险评估指标邵阳县油茶生长发育过程中，可能遭受的主要气象灾害有高温、干旱、低温冻害、连阴雨等[4,6]。

8—9 月是邵阳油茶果实的油脂形成与积累的主要时期，日最高气温≥35℃的日数超过20 天将对油茶生产造成不利影响，所以将8—9月高温日数和年高温风险指数作为油茶生产高温灾害和风险评价指标[8,22-23]。

干旱在一定程度上影响到油茶的生长和结实，持续干旱会引起油茶落花、落果，降低产量，也会使正在生长、结果中的油茶油脂转化率降低，果实不饱满，而且含油量低、品质不佳；7—9月，油茶处于“抱子怀胎”季节，此时正是果实增长和油脂形成的关键时期，干旱缺水，势必影响油茶果实的生长和油脂的转化，林谚上有“七月干果，八月干油”之说，所以将7—9 月干旱日数和年干旱风险指数作为油茶干旱灾害和风险评价指标[8,24]。

油茶耐低温能力强，短时可耐-10℃的低温，但持续低温会对油茶生长和产量造成影响，当花期温度低于0℃的时间较长或最低气温达-2.5℃以下时，由于昆虫媒介不能活动或被冻死，将严重影响油茶的授粉率和结实率，进而影响来年的产量，故将日最低气温≤0℃、≤-2.5℃低温日数和年低温风险指数作为低温灾害和风险评价指标[8,15,25-26]。

阴雨寡照是影响油茶授粉和落花的主要气候因素，特别是盛花期雨日多常导致油茶产量降低[5,21,27]，以最长连续降水日数和油茶盛花期降水日数、日照时数作为连阴雨灾害的评价指标。

1.3 试验方法

利用邵阳县1961—2018 年逐日气候资料和当地油茶生产的物候期资料，结合油茶种植的气候适宜性指标、生产气候条件评价指标，统计邵阳县油茶种植和生长各相关指标在适宜和最适范围出现的频率，进行当地油茶生产的气候条件分析；根据邵阳县油茶生产的主要气象灾害，结合油茶灾害评价指标、气候风险指数，分析当地油茶生产的主要气象灾害和风险；利用最小二乘法[28]估计邵阳县油茶生产气候适宜性评价指标的线性变化趋势，并采用Mann-Kendall方法结合滑动T 检验对油茶种植适宜性指标序列的突变点进行分析。

2 结果与分析

2.1 种植适宜性分析

邵阳县常年（1981—2010年的平均值，下同）平均气温17.0℃，最暖年的平均气温为18.0℃（1998年），最冷年为16.1℃（1984 年），最暖和最冷年相差1.9℃，但均处于油茶生长的最适范围(16～18℃)。1961—2018年，邵阳县年平均气温总体呈上升趋势，升温速率为0.11℃/10 a（图1），突变点发生在2006 年(α=0.01)，2006—2018 年，除了2011 和2012 年平均气温低于常年平均值(17.0℃)外，其余11 年平均气温均高于常年平均值。邵阳县≥10℃积温常年值为5656.5℃·d，最多年为6073.3℃·d（2013年），最少年为5290.4℃·d（1970年）。1961—2018 年，邵阳县≥10℃积温除1998 年和2013年高于6000℃·d外，其余56年均处于油茶生长发育需要的最适年积温范围(5000～6000℃·d)。1961—2018 年，邵阳县年活动积温呈明显的增多趋势，增多幅度为36.0℃·d/10 a（图略）。

邵阳县全年各月平均气温，1—7月逐月升高，8—12 月则逐月降低，最冷月份为1 月，最热月份为7 月。邵阳县最冷月常年平均气温为5.1℃；1961—2018 年，最冷月平均气温最低为1.0℃（1977 年），最高为8.0℃（2002年），均处于油茶种植适宜的最冷月平均温度范围，其中除1977 年和2011 年最冷月平均气温低于2℃外，其余56 年均处于油茶种植最适温度范围(2～8℃)。邵阳县最热月常年平均气温为28.0℃；1961—2018年，最热月平均气温最高为30.3℃（2013 年），最低为25.2℃（2015 年），均处于油茶种植适宜的最热月平均温度范围，其中除2013年最热月平均气温超过30℃以外，其余年份均处于最适的温度范围(24～30℃)。

邵阳县降水丰沛，常年平均降水量1290.6 mm；1961—2018 年，最多年达1882 mm（1994 年），最少年905.5 mm（2011年），最多年是最少年的2倍多，但也均处于油茶种植的适宜范围，其中有33 年（占总年数的56.9%）降水量在1200～1800 mm，为油茶种植的最适宜降水量；邵阳县年降水量总体呈减少趋势，减少幅度为14.5 mm/10 a（图2），突变点发生在2010 年，2010—2018 年，除2012 年和2015 年降水量略多于常年平均外，其余7年平均降水量均低于常年值，其中2011年降水量仅905.5 mm，为1961年以来最少。

邵阳县常年平均日照时数为1486.2 h，平均每天日照时间4.1 h；1961—2018 年，最多年日照时数有1930.2 h（1971 年），最少年日照时数只有1042.6 h（2015年），其中53年（占总年数的91.4%）日照时数处于油茶种植的适宜范围，32 年（占总年数的55.2%）日照时数处于油茶种植的最适范围；邵阳县年日照时数总体呈减少趋势，减少速率为42.0 h/10 a（图3），气候突变点发生在1982 年，1961—1981 年，邵阳县平均年日照时数为1608.9 h，而1982—2018 年平均年日照时数只有1439.2 h，较突变点前平均少169.7 h。

邵阳县常年平均相对湿度为80.9%；1961—2018年，平均年相对湿度最大为86.5%（2015 年），最小为74.4%（2011年），均处于油茶种植的适宜湿度范围，其中有56年（占总年数的96.6%）相对湿度处于油茶种植的最适湿度范围；邵阳年相对湿度总体有略微增加的变化趋势（图略）。

表3列出了1961—2018年邵阳县油茶种植适宜性气候条件线性变化趋势及各指标不同适宜程度出现年数的百分率。

2.2 影响油茶生产的气候条件分析

邵阳县油茶花芽分化期主要集中在7 月份，该时期邵阳县常年平均气温为28.0℃；1961—2018年，邵阳县油茶花芽分化期平均气温最高为30.3℃（2013 年），最低为25.2℃（2015 年），均处于油茶花芽分化适宜的温度范围，其中有49 年（占总年数的84.5%）处于最适的温度范围(27～30℃)；邵阳县油茶花芽分化期平均气温总体变化趋势不明显。

表3 1961—2018年邵阳县油茶种植适宜性气候条件线性变化趋势及不同适宜程度出现年数占比

10—11 月，邵阳县油茶处于开花期，其中盛花期主要出现在11月。油茶开花期，邵阳县常年平均气温为15.4℃；1961—2018年，邵阳县油茶开花期平均气温最高为17.4℃（1998年），最低为13.1℃（1981年），均处于油茶开花适宜的温度范围，其中有55 年（占总年数的94.8%）处于最适的温度范围(14～18℃)；邵阳县油茶开花期平均气温总体有上升的变化趋势，线性变化幅度为0.11℃/10 a。油茶盛花期，邵阳县常年平均降水量为66.3 mm，为油茶生产的最适降水量，但年际间差异较大，最多年降水量达190.5 mm（1963 年），最少年仅0.4 mm（1988年）；1961—2018年，有39年处于盛花期降水量适宜范围，29 年处于最适范围，分别占总年数的67.2%和50.0%。油茶盛花期，邵阳县常年降水日数10.7天，处于油茶生产的适宜范围，但较最适范围还是偏多明显；1961—2018 年，邵阳县油茶盛花期最多年降水日数达25 天（1963 年和1967 年），其中有37 年处于适宜范围，6 年处于最适范围，分别占总年数的63.8%和10.3%。总体来说，1960—2018 年，邵阳县油茶盛花期降水量略有增加趋势，但降水日数有减少趋势。

邵阳县油茶果实膨大高峰期基本处于6月至8月上旬，该时期邵阳县常年平均降水量350.3 mm，处于适宜范围内，但较最适降水量范围还是偏少；1961—2018 年，有54 年处于适宜范围，但只有5 年处于最适范围，分别占总年数的93.1%和8.6%；从长期趋势来看，邵阳县油茶果实膨大高峰期降水量总体呈增多趋势，增多速率为3.16 mm/10 a，对油茶生产有利。油脂转化期是油茶需水的关键期，邵阳县油茶油脂转化期主要集中在8月至10月中旬，该时期邵阳县常年平均降水量为240.9 mm，处于最适的降水量范围；1961—2018年，有49年处于适宜范围，其中27年处于最适范围，分别占总年数的84.5%和46.6%；从长期趋势来看，邵阳县油茶果实油脂转化期降水量总体呈减少趋势，减少速率为4.73 mm/10 a。

表4列出了1961—2018年邵阳县油茶生产气候影响条件的线性变化趋势及各指标不同适宜程度出现年数的百分率。

表4 1961—2018年邵阳县油茶生产气候条件线性变化趋势及不同适宜程度出现年数占比

2.3 主要灾害及其风险分析

2.3.1 高温邵阳县油茶产区8—9 月常年平均高温日数为9.1 天；1961—2018 年，除了1963、1966、1998、2010年高温日数在20天以上外，其余年份均未超过20天，且总体来说高温日数有略微减少的趋势，对当地油茶生产是有利的。一般来说，油茶生长适宜的极端最高气温不能高于40℃，邵阳县除了1963年和2013年分别出现过40.1、40.3℃的极端最高气温外，其余年份极端最高气温均在40℃以下，处于油茶生长的极端最高气温上限范围之内。

邵阳县高温风险指数除1963、1998、2013年在5.0以上，风险较高外，其余年份均在5.0以下，高温风险较低。1961—2018年，邵阳县高温风险指数总体呈减小趋势（图4），对油茶生产有利。

2.3.2 干旱邵阳县地处衡邵丘陵盆地西南边缘向山地过渡地带，受副高中心的下沉气流控制，加上地处南岭山地背风一侧，焚风效应明显，是湖南省干旱最严重的地区之一。7—9月是油茶生长的关键时期，邵阳县中旱及以上干旱日数为22 天，占年干旱日数的将近一半。1961—2018年，邵阳县7—9月中旱及以上干旱日数在60天以上的有4年，分别为1963（92天）、1972（68天）、1992（64 天）、2003（66 天）年；在50～60 天的有6年。总体来说，1961—2018 年，邵阳县7—9 月中旱及以上干旱日数有减少的趋势，对当地油茶的生产有利。

1961—2018年，邵阳县干旱风险指数没有明显的变化趋势，其中1963、1992、2013年干旱风险指数分别居前3位（图5）。2013年夏季，持续2个月的高温天气使湖南、湖北、贵州等地遭遇严重干旱，造成了大量的落果和病果，湖南油茶产量下降了1/3。其中邵阳县自6月22日开始的持续干旱和自7月开始的持续高温天气，油茶正处于果实增长和油脂形成的关键时期，高温干旱导致油茶果实不饱满和油脂转化低下，进而影响产量和质量，更主要的是持续高温干旱，使油茶树大面积的枯萎死亡，直接和间接经济损失近5000万元。

2.3.3 低温冻害 邵阳县常年日最低气温≤0℃和≤-2.5℃的日数分别为16.2天和3天，最多年分别有41天（1969年和1984年）和16天（2008年）。1961—2018年，邵阳县日最低气温≤0℃和≤-2.5℃的日数均有减少趋势，减少速率分别为1.4 d/10 a 和0.3 d/10 a，说明在气候变化背景下，邵阳油茶生产的低温灾害有减轻的趋势，对油茶生产有利。

邵阳县油茶产区低温风险指数总体也呈减小趋势，其中1964、1969、1977、2008 年在5.0 以上，风险较高（图6）。历史上这些年份，邵阳县油茶产区均发生了严重低温冰冻天气，油茶生长受到严重影响。

2.3.4 连阴雨1961—2018年，邵阳县油茶盛花期日照时数不足100 h和降水日数大于13天的分别有25年和21年，占总年数的43.1%和36.2%，花期阴雨寡照是影响邵阳县油茶生产的主要气象灾害之一。1961—2018年，邵阳县油茶盛花期日照时数有增多趋势，线性增加速率为1.04 h/10 a，降水日数有减少趋势，减少速率为0.62 d/10 a（图7），在气候变化背景下，影响邵阳县油茶生产的连阴雨灾害有减轻趋势，对当地的油茶生产有利。

邵阳县常年最长连续降水日数为12.4 天，2005、2008、2012年最长连续降水日数超过20天，分别达23、22、21天；1960—2018年，邵阳县最长连续降水日数总体呈减少趋势，线性减少速率为0.21 d/10 a。

3 结论与讨论

（1）1961—2018 年，邵阳县年平均气温、≥10℃活动积温、最冷月平均气温、最热月平均气温、年降水量、年日照时数和相对湿度等评价指标90%以上的年份均处于油茶种植的适宜范围，其中年平均气温、≥10℃活动积温、最冷月平均气温、最热月平均气温和年相对湿度95%以上的年份处于最适范围。说明邵阳县气候条件非常适宜油茶的种植，当地应当充分挖掘油茶生产的气候优势，合理利用气候资源，在充分考虑气候承载力和生态系统功能的基础上，科学谋划，统一规划，进一步优化产业布局。

（2）1961—2018 年，邵阳县所有年份油茶花芽分化期和开花期平均气温均处于适宜范围，其中84%以上的年份处于最适范围；果实膨大高峰期和油脂转化期，降水量处于适宜范围的年数分别达93.1%和84.5%，但油茶盛花期降水量和降水日数偏多，对油茶生长和产量形成有不利影响。在气候变化背景下，邵阳县油茶盛花期降水日数有减少趋势，对油茶生产有利。总体来说，邵阳县大部分年份气候条件有利于油茶生长和产量形成。

（3）邵阳县油茶生产过程中主要的气象灾害有高温、干旱、低温冻害和连阴雨等，灾害风险相对较低，而且在气候变化背景下这些灾害均有减轻的趋势。当地政府应当针对不同的气象灾害，加强与气象部门的合作，及时了解气候变化趋势，研究制定科学的防护措施，当出现高温干旱等灾害性天气时，提前采取树兜滴灌、树干输液等应对措施，降低灾害对油茶生产的不利影响；加强气象灾害的监测、预测和风险评估，提高油茶生产应对气候变化的能力，实现邵阳县优质油茶的可持续发展。