政和县茶叶低温冻害风险区划分析

（福建省政和县气象局，福建 南平 353600）

政和县位于福建省东北部，属于亚热带季风湿润气候区，年平均气温18.8℃，雨热同期，四季分明，立体气候明显，年平均无霜期264天。地势东高西低，东部处鹫峰山脉北段，千米高峰鳞次栉比，冬寒夏凉，年极端最低气温-7.6℃，西部为高山环抱的开口盆地，气候温暖，光照充足，雨水适宜，东、西部二元地理气候明显。改革开放以来，政和县茶叶发展迅速，全县共有茶园面积7520公顷，年产量12280吨，茶叶已成为政和县经济发展的主导产业。2018年4月8日受强冷空气影响，政和县城关最低气温达2.8℃，高山区更低，全县头春茶茶芽受冻，大部分绝收，直接经济损失92976万元。低温冻害已成为政和县茶叶发展的重要限制因子。本文基于GIS技术，利用政和县及其周边10个区域自动气象站资料，将茶叶低温冻害风险区划精确到乡镇级，为县域茶叶低温冻害防御提供依据。

1 茶叶冻害指标

在茶树的生长过程中，受冬季及早春的低温影响，当气温降至4℃及以下时，茶树常遭晚霜和早霜的袭击，受冻的幼芽四周结冰，气温上升后，冻害处呈水渍状，幼芽叶色变浅或皱缩，生长缓慢；若气温进一步下降低于0℃时，受冻的叶缘及芽变成黑褐色，叶片失水蜷缩或脱落，严重时将出现死条；若气温下降到-4℃及以下时，土壤呈冻结状态，根部吸水受阻，茶树树体逐渐成干燥状态而枯死[1]。

2 数据资料

（1）气象数据：政和县及其周边10个区域自动气象站2010年至2019年气象资料。

（2）地理信息数据：政和县1：25万GIS数据中的DEM数据。

（3）社会经济资料：人均GDP、人口密度、各乡镇茶叶种植面积、非工程性措施等量化指标。

3 政和县茶叶低温冻害风险区划分析

3.1 致灾因子危险性分析

导致气象灾害发生的直接因子称为致灾因子，对于致灾因子危险性的分析主要考虑引发低温冻害的强度和频率[2]。因此，分别统计政和县及其周边10个区域自动气象站历年温度低于4℃的过程次数，温度低于0℃的过程次数，温度低于-4.0℃的过程次数，从而得到各乡镇不同等级低温冻害发生的过程次数，再分别计算各乡镇不同等级低温冻害平均活动次数，即发生频率；将不同等级低温冻害的发生频率相加得到致灾因子危险性指数。

利用GIS中自然断点分级法将致灾因子危险性指数进行区划，依次为低危险区、次低危险区、中等危险区、次高危险区、高危险区，并绘制致灾因子危险性区划图（图1）。

3.1.1 低温冻害发生频率计算方法

式中：p为低温冻害频率；n为某等级低温冻害发生次数；N为资料总年数，取值为10。

3.1.2 茶叶低温冻害危险性指数计算方法

式中：Ic为茶叶低温冻害危险性指数；Pi为不同等级低温冻害发生的频率；n为低温冻害等级总数。

从图1可以看出，政和县域低温冻害高危险区位于石屯镇、熊山街道、星溪乡、东平镇东部及铁山镇西部地区。

3.2 孕灾环境敏感性分析

孕灾环境包括地形因子与下垫面因子[3]。政和县境内均为丘陵地带，并无大江大河，也无较大的湖泊，下垫面较为均一，因此下垫面因子对孕灾环境敏感性的影响不大。对孕灾环境敏感性分析主要考虑地形因子的影响，众所周知，海拔每升高100米，气温约下降0.6℃，海拔越高，气温越低，地形因子影响越大，对低温冻害的形成越有利。

根据政和县的地形地貌特点，从政和县1：25万GIS数据中提取出高程数据，采用25米×25米的网格进行归一化处理后，得到政和县孕灾环境敏感性指数。在GIS中采用自然断点分级法将孕灾环境敏感性进行区划，依次为低敏感区、次低敏感区、中敏感区、次高敏感区、高敏感区，得到政和县孕灾环境敏感性指数区划图（图2）。

从图2可以看出，低温冻害孕灾环境敏感性的高敏感区主要分布于：熊山街道、石屯镇，以及东平镇、星溪乡、铁山镇、岭腰乡、外屯乡的部分区域。

3.3 承灾体易损性分析

承灾体易损性指政和县境内所有茶叶受到低温冻害威胁所造成的伤害或损失程度。一个地区的茶叶种植面积越大，人口密度越高，茶叶的产量就越高，产生的经济效益就越大，可能遭受的潜在损失就越大，低温冻害对茶叶造成承灾体易损性的危害也越大。由于政和县农业经济的主导产业为茶叶，因此在承灾体易损性分析时主要考虑发生地的茶叶种植面积、人均GDP、人口密度等影响因素[4]。

由于各个影响因素对低温冻害的相对重要程度不同，从可操作性、合理性及易于定量化的原则出发，将茶叶种植面积、人均GDP、人口密度三个影响因素进行规范化处理后，分别赋予权重0.5、0.3、0.2，利用加权综合法计算承灾体易损性指数。最后在GIS中采用自然断点分级法分三级将承灾体易损性指数进行区划，依次为低易损性区、中等易损性区、高易损性区（图3）。

从图3可以看出，政和县低温冻害承灾体易损性的高易损区主要分布于：熊山街道、东平镇、石屯镇、铁山镇、澄源乡。

3.4 防灾减灾能力分析

防灾减灾能力是指各种用于防御和减轻低温冻害的各种对策和措施，包括工程性措施和非工程性措施。当地政府的经济支持是工程性措施建设的重要保障，因此将政和县人均GDP作为一项防灾减灾因子。非工程性措施主要包括自然灾害监测、预报预警服务、政府防灾减灾决策和组织实施水平以及公众的防灾意识和知识等几方面。

将人均GDP、非工程性措施两个指标分别赋予权重0.6、0.4，利用加权综合法计算防灾减灾能力指数。在GIS中采用自然断点分级法分三级将防灾减灾能力进行区划，依次为低抗灾能力区、中等抗灾能力区、高抗灾能力区（图4）。

从图4政和县低温冻害防灾减灾能力区划图可以看出，受经济发展水平和防灾减灾行政能力等影响，以县城熊山街道及周边的星溪乡、石屯镇为高抗灾能力区。

3.5 政和茶叶低温冻害风险区划

政和县茶叶低温冻害风险区划是孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承灾体易损性和防灾减灾能力四个因子综合作用的结果[5]。将四个因子带入政和县茶叶低温冻害风险指数计算公式中求得低温冻害风险指数，根据低温冻害风险指数的大小，在GIS中采用自然断点分级法分三级将低温冻害风险指数进行区划，形成政和县茶叶低温冻害风险区划图（图5）。

低温冻害风险指数计算公式为：

式中：FDRI为茶叶低温冻害风险指数，用于表示风险程度，其值越大，则灾害风险程度越大，VE、VH、VS、VR 的值分别表示风险评价模型中的孕灾环境的敏感性、致灾因子的危险性、承灾体的易损性和防灾减灾能力各评价因子指数；we、wh、ws、wr是各评价因子的权重，分别赋予0.5、0.3、0.1、0.1[6]。

从图5可以看出，政和县茶叶低温冻害高风险区主要分布于：熊山街道、石屯镇，以及星溪乡、东平镇、铁山镇的大部分区域。

政和县东部乡镇为茶叶低温冻害的低风险区，中部乡镇为中等风险区，西部乡镇为高风险区。为减小低温冻害对茶叶造成的伤害，气象部门应加强对低温、寒潮的预报、预警和气象为农服务工作。茶农在低温、寒潮来临之前可采取茶园铺草、覆盖防寒、熏烟驱霜等相应的防寒措施，减小低温冻害对茶叶造成的影响。