不同采摘期的春茶品质对气候变化的响应

陶 瑶，杨爱萍，汪建军，林志坚，张 坤，章毅之*

(1.江西省上饶市气象局，江西 上饶 334000；2.江西省农业气象中心，江西 南昌 330096)

近100年来，全球气候正经历显著的变暖趋势[1]，平均气温逐渐波动上升[2]，而农业生产依赖于气候条件，对气候变化极为敏感。大量研究表明，在目前的气候变化背景下，光、温、水等农业气候资源已经发生了明显的变化[3-4]，使各地农作物的生长发育周期、产量和品质发生了变化[5-7]。气候变化将改变农业生产空间布局，如降低小麦、玉米、水稻等主要作物的产量，减弱区域粮食供给能力，致使农业生产的脆弱性更趋严重[8]。穆佳等[9]分析认为，气候变暖导致东北春玉米发育期发生了变化。随着气候变暖，江西省双季稻高温逼熟的频次呈明显上升状态，寒露风出现的概率越来越小[10]。车向军等[11]研究表明，气候变化对陇东地区苹果生长利大于弊。茶叶是世界三大饮料之一，茶叶的产量和品质与温度、日照、湿度等气象要素的关系十分密切[12-14]。因此，研究茶叶生产对气候变化的响应规律，对于充分认识和掌握气候变化对茶叶生产的影响，以及提高茶叶的产量和品质具有重要的现实意义。

针对气候变化对茶叶生产的影响，国内外学者开展了大量的研究。早在20世纪90年代，郁家成等[15]研究表明：皖东茶区1952～1989年的农业气候条件变化对茶树的生长发育和茶叶品质的提高十分有利。21世纪后，荣东红等[16]发现2002～2011年气候变化对宁红茶产量和品质的影响总体来说利大于弊。娄伟平等[17]研究表明，在气候变化背景下，乌牛早春季霜冻风险变化趋势不明显，但霜冻灾害造成的茶叶经济损失率呈减少趋势。徐金勤[18]和李仁忠[19]等分别分析了浙江省茶叶春霜冻害和茶叶生长气候资源空间分布的变化特征。Larson等[20]研究表明，当气候发生变化或出现明显波动时，茶叶中功能性成分的含量也会发生明显的变化，这将影响茶叶的口感和保健效果。林杨海等[21]研究了气候变化对英德茶树茶圆赤星病的影响。阮惠瑾等[22]分析认为，光、温、水等气候条件变化有利于福建省周宁县茶叶产量和品质的提高，但也容易引发病虫害多发、水土流失、干旱等一些问题。

在气候变暖背景下，农业气候变化对茶叶品质有着极为重要的影响[23-24]。为建立基于气象因子的茶叶品质定量化评价技术，金志凤等[6]应用加权指数求和法建立了茶叶气候品质评价模型。中国气象局[25]2017年发布了中华人民共和国气象行业标准《茶叶气候品质评价》，规定了茶叶气候品质的评价方法。江西省修水县是我国著名茶区之一，产茶历史悠久，是“宁红”“双井”茶原产地和主产区。2019年修水县茶园面积达1.2万hm2，九江市提出计划2020年发展到2万hm2规模[26]。修水主要以生产春茶为主，春霜冻是影响春茶生长的主要气象灾害之一。因此，本研究以修水县春茶为例，运用气候倾向率方法分析了1961～2019年不同采摘期春茶的春霜日数和气候品质的变化趋势，旨在揭示气候变化对不同采摘期春茶品质的影响，为当地茶叶生产应对气候变化提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气象数据来源于江西省修水县国家气象观测站，为修水县1961～2019年逐年春茶采摘期间逐日平均气温、最低气温、平均相对湿度、日照时数资料，资料按中国气象局制定的业务规范进行了质量控制。

1.2 春茶气候品质的评价方法

依据修水县春茶生产实际情况，将春茶生长期划分为早春茶(3月1日～3月20日)、明前茶(3月21日～4月4日)、雨前茶(4月5日～19日)和晚春茶(4月20日～5月10日)。

根据中国气象局[27]发布的气象行业标准《茶树霜冻害等级》，采用春茶期间日最低气温(Tmin)≤4 ℃作为春霜冻的气象指标。当春茶采摘前15 d出现霜冻灾害时，则认为该春茶不符合气候品质评价的条件，将不对其进行评价；当春茶采摘前15 d未出现霜冻灾害时，则利用气象行业标准《茶叶气候品质评价》[25]来计算春茶气候品质评价等级。春茶气候品质评价方法采用茶叶气候品质评价模型，具体见公式(1)。

(1)

式(1)中：I为茶叶气候品质指数；ai为茶叶采收前15 d的平均气温、平均相对湿度、平均日照时数的权重系数，分别取0.6、0.2、0.2；Mi茶叶采收前15 d平均气温、平均相对湿度、平均日照时数的分级值(表1)。

表1 茶叶气候品质指数模型中气象指标的分级赋值方法

按茶叶气候品质指数，将茶叶气候品质等级划分为特优、优、良和一般共4个等级，具体见表2。

表2 茶叶气候品质等级和标志等级的划分

不同采摘期春霜冻灾害和春茶气候品质逐年变化特征采用气候倾向率方法进行分析。

2 结果与分析

2.1 早春茶春霜日数和气候品质的逐年变化趋势

根据《茶树霜冻害等级》气象行业标准，计算了修水县1961～2019年早春茶期间逐日春霜冻灾害等级，统计了逐年春霜日数，并计算了年变化率(图1)。早春茶期间年平均春霜日数为5.9 d，占比为30%，总体表现为减少的趋势，近59 a平均春霜日数减少了2.1 d，其气候倾向率为-0.4 d/10 a。20世纪60年代的平均春霜日数为6.8 d，70年代比60年代减少了1 d，80年代又增加到了6.8 d，其中1988年的春霜日数最多，为13 d，20世纪90年代减少到5.3 d，尤其是1996年过渡至1997年时，霜冻日数出现了急剧下降的现象。21世纪后平均春霜日数增加到5.4 d，其中2005年和2009年的平均春霜日数达到11 d，2009年后明显下降。以上结果表明，近59 a早春茶期间春霜日数呈震荡式减少趋势，年际间变化趋势不明显。

根据《茶叶气候品质评价》气象行业标准，计算了修水县近59 a早春茶期间春茶气候品质等级，统计了春茶气候品质特优率，并计算了年变化率(图1)，结果表明：早春茶的平均特优率为0.8%，总体呈增加趋势，增加速率为0.4%/10 a，其中除了1968、1997、2007、2008、2013和2019年的平均特优率为5%～15%，其余年份的平均特优率均为0。早春茶的平均特优率最低，分析其原因主要有2个：一是若采摘前15 d发生了春霜冻灾害，则没有气候品质评价等级，而早春茶期间春霜日数最多，因此特优率较低；二是虽然采摘前15 d没有发生春霜冻灾害，但是由于早春气温较低，平均气温低于12 ℃的日数较多，不在最适宜的平均温度范围(12～18 ℃)内，导致达不到特优等级的日数较多。

2.2 明前茶春霜日数和气候品质的逐年变化趋势

1961～2019年修水县明前茶春霜日数和气候品质特优率逐年变化特征见图2，结果表明：明前茶期间的年平均春霜日数为1.5 d，占比为10%，比早春茶平均每年减少了4.4 d。明前茶春霜日数在显著减少，并通过了0.05的显著性检验，近59 a的平均春霜日数减少了1.5 d，其气候倾向率为-0.3 d/10 a。其中20世纪60年代的平均春霜日数最多，年平均2.1 d；70年代开始总体呈减少的变化趋势，70～90年代间的平均春霜日数为1.5～2.0 d，21世纪后显著减少到0.7 d。明前茶的平均特优率为17%，比早春茶增加了16.2%，其中2008、2013和2019年的平均特优率为100%，近59 a总体表现为增加趋势，增加速率为4.7%/10 a，并通过了0.05的显著性检验。以上分析结果说明，在气候变化的背景下，明前茶期间春霜日数在显著减少，采摘的春茶气候品质为特优的概率在显著增加，说明气候变暖有利于修水县明前茶生长和特优品质的形成。

2.3 雨前茶春霜日数和气候品质的逐年变化趋势

1961～2019年修水县雨前茶春霜日数和气候品质特优率逐年变化趋势见图3，结果表明：雨前茶期间的年平均春霜日数为0.2 d，占比为1%，比早春茶和明前茶平均每年分别减少了5.7和1.3 d。雨前茶春霜日数总体呈减少的变化趋势，近59 a减少了0.2 d，其气候倾向率为-0.03 d/10 a。20世纪60年代的平均春霜日数最多，年平均0.4 d；70年代开始减少，年代间平均春霜日数为0～0.2 d，其中除了1963、1969、1972、1982、2010、2013和2015年平均春霜日数为1～2 d，其余年份均没有发生春霜冻灾害。雨前茶的平均特优率为52%，比明前茶增加了35%，近59 a总体呈增加趋势，增加速率为4.8%/10 a。其中20世纪60年代的平均特优率最低，为33%，70、80年代分别增加到49%和54%，90年代又下降到51%，进入21世纪后增加到62%。上述分析表明，雨前茶期间春霜日数比早春茶和明前茶明显偏少，平均特优率明显偏高，并且近59 a春霜日数在下降，平均特优率在增加，说明4月5～19日的气象条件有利于雨前茶生长和品质的形成。

2.4 晚春茶气候品质逐年变化趋势

1961～2019年修水县晚春茶生长期间未发生春霜冻灾害，修水县晚春茶气候品质特优率逐年变化趋势见图4。结果表明，晚春茶的平均特优率为47%，比雨前茶偏少5%，近59 a总体呈显著减少趋势，减少速率为6.3%/10 a，并通过了0.01的显著性检验。其中20世纪60～90年代之间晚春茶的平均特优率变化幅度不大，为51%～57%，21世纪后显著下降到30%。分析其原因，发现在气候变暖背景下，近59 a修水县晚春茶采摘前15 d平均气温高于18 ℃的日数呈显著增加趋势，其中20世纪60～90年代采摘前15 d平均气温高于18 ℃的日数年平均为9 d，21世纪后显著增加到13 d，尤其是2004、2009、2016和2019年晚春茶采摘前15 d平均气温均高于18 ℃，所以春茶气候品质等级以优为主。以上结果表明：气候变暖不利于晚春茶特优品质的形成。

3 讨论与结论

(1)在气候变暖背景下，江西省修水县春茶采摘期遭受霜冻的可能性在逐渐减小，修水春茶的春霜危害呈减轻趋势。春霜冻灾害主要发生在早春茶和明前茶生长期间，发生概率依次为早春茶>明前茶>雨前茶，并且春霜日数都呈现出减少的变化趋势，其中明前茶春霜日数减少最为明显，而晚春茶期间近59 a均没有发生过春霜冻灾害。

(2)近59 a各采摘时段春茶气候品质平均特优率总体表现为雨前茶>晚春茶>明前茶>早春茶，早春茶、明前茶和雨前茶的特优率呈不同程度的增加趋势，其中明前茶的增加趋势最为明显，晚春茶的特优率呈显著减少的变化趋势。说明雨前茶的品质最好，气候变暖有利于早春茶、明前茶和雨前茶的品质趋好，但不利于晚春茶品质形成。

(3)虽然在修水县春茶生长期间春霜日数在减少，但在气候变暖背景下，未来完全可能出现严重霜冻，而极短时间的霜冻就能对作物造成极大的危害，因此在春茶生产上依然要重视对春霜冻灾害的预防。气候变暖有利于提高修水县早春茶、明前茶和雨前茶的品质，而明显降低了晚春茶的品质，建议新建茶园或改造茶园时宜根据茶叶生长的气候适宜性，合理搭配早、中、晚生茶树品种，将茶叶生产区适当向高海拔地区拓展，充分利用好气候资源，尽可能提高优质春茶的产量。