桐廬縣冬春季氣溫對春茶的影響及防凍措施探討

孟永軍，沈 桑，章瑩菁

(浙江省桐廬縣氣象局，浙江 桐廬 311500)

桐廬縣冬春季氣溫對春茶的影響及防凍措施探討

孟永軍，沈 桑，章瑩菁

(浙江省桐廬縣氣象局，浙江 桐廬 311500)

利用Morlet小波分析方法對桐廬縣1959年以來冬春季氣溫進行詳細的分析，發(fā)現(xiàn)桐廬縣冬春季氣溫存在周期性變化，年際間存在明顯波動，但總體呈現(xiàn)升高的趨勢，特別是20世紀90年代中期起暖冬暖春趨勢異常明顯。桐廬縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃回暖日80%保證率的初日在3月16日前后，但年際間波動較大，近幾年回暖日明顯偏早，春茶萌發(fā)提早。結(jié)合桐廬縣氣候變化特點分析發(fā)現(xiàn)，在氣候變暖的背景下，茶葉春季凍害明顯重于冬季凍害，春季晚霜凍是影響桐廬縣春茶產(chǎn)量和品質(zhì)的主要災害性天氣。加強茶葉凍害的防御措施，特別是春季凍害的防御，是提高春茶產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。

冬春季氣溫;小波分析;春茶凍害;防御措施

茶樹原產(chǎn)熱帶雨林之中，性喜溫暖濕潤，耐陰而不耐干旱與嚴寒。實踐表明，氣象條件是影響茶樹生長發(fā)育的主要環(huán)境條件，溫度是茶樹生命活動的基本條件，它影響著茶樹的地理分布，也制約著茶樹生育速度，氣溫變化是影響春茶產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因子。對茶樹的每個生命過程來說，有最低、最適和最高3個基點溫度，茶樹不同品種和生育期，3個基點溫度有所不同［1］。一般年平均氣溫＞13℃，全年≥10℃有效積溫4 000℃以上，年最低氣溫在 －10℃以上的地區(qū)，可以種茶樹［2］。桐廬縣地處浙西北中低山丘陵區(qū)，境內(nèi)群山疊峰、溪流縱橫，屬亞熱帶南緣季風區(qū)，四季分明，溫和濕潤，土壤以黃壤亞類的山地黃泥土為多，pH值在4.3～5.5間，年平均氣溫16.5℃，最低氣溫－6.1℃，茶樹生長的自然條件十分優(yōu)越。茶葉是桐廬縣六大農(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)之一，而春季名優(yōu)茶特別是名茶“雪水云綠”更是桐廬縣茶葉的金名片。由于氣候變暖，近年來早生茶快速發(fā)展，但春季容易出現(xiàn)寒潮，造成春茶凍害嚴重。目前國內(nèi)學者關(guān)于茶樹與氣象條件關(guān)系的研究較多［2－8］。我們重點對桐廬縣冬春季的氣溫變化進行分析，揭示其演變規(guī)律，以提高桐廬縣春茶生產(chǎn)的防災減災能力。

1 資料來源及分析方法

1.1 資料來源

為桐廬縣氣象臺觀測站日常觀測資料，取1959年12月至2010年時段共52 a，以常規(guī)的季節(jié)劃分為標準，即冬季12－2月、春季3－5月。

1.2 分析方法

1.2.1 距平

對每年的冬春季氣溫進行距平計算預處理，即:X'i=Xj－ˉXi=1，52;其中，Xi為第i年冬季或春季氣溫，ˉX為52 a平均值。這樣預處理所得要素既能反映氣溫升高或下降趨勢，又能得到一定的量化值，利于實際分析應用。

1.2.2 小波

利用小波分析方法的伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號序列進行多尺度細化分析。Morlet小波變換可用來判別氣候變化不同尺度下的突變點，并且這種判別是具有嚴格的數(shù)理意義的，是其他統(tǒng)計方法不具備的［9］。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬季氣溫的年際變化及多尺度分析

小波分析結(jié)果 (圖1)表明，自20世紀60年代以來，桐廬縣冬季的平均氣溫變化存在多尺度變化周期。在較大時間尺度上存在一個準30 a左右的年代際變化周期 (實線為暖中心，虛線為冷中心，下同)，冬季平均氣溫經(jīng)歷了由低到高的變化周期，突變點在1987年，即1987年以前為氣溫偏低年，1987年以后為氣溫偏高年。另外還存在著準12 a的中周期變化，其中在1980年以前12 a的周期明顯，1980年以后周期有縮短的趨勢，周期變化在10 a左右。在中周期下還存在一個5 a左右的小周期，同時小周期規(guī)律不明顯，變化頻繁。

另外從圖2中發(fā)現(xiàn)，20世紀80年代后期起冬季平均氣溫正距平的年份明顯增多，特別是90年代中期起正距平明顯增大，2010年冬季氣溫回落。

圖1 桐廬縣冬季平均氣溫小波分析

圖2 桐廬縣冬季平均氣溫距平

2.2 春季氣溫的年際變化及多尺度分析

圖3是桐廬縣春季平均氣溫的 Morlet小波變換，分析發(fā)現(xiàn)春季平均氣溫同樣存在著一個準30年左右的大周期，7 a左右的中周期和3 a左右的小周期變化。主要突變點在1997年，目前桐廬處在相對的暖中心附近。

從圖4中可以明顯看出，20世紀90年代中期以前春季氣溫波動明顯，正負距平交替出現(xiàn)，總體偏低。1997年起春季氣溫明顯偏高，為持續(xù)的正距平，而且正距平明顯增大。但2010年春季氣溫有大幅度的回落。

2.3 冬春季的極端最低氣溫

極端氣溫反映了某地溫度高低變化的范圍和程度。我們以1月及3月的極端最低氣溫分別代表冬季和春季的極端最低氣溫。分析圖5發(fā)現(xiàn)，自20世紀80年代后期起，除個別年份1月的平均最低氣溫在0℃以下外，其余均在0℃以上。從趨勢線上也可明顯看出，最低氣溫呈現(xiàn)明顯的升高趨勢。

圖3 桐廬縣春季平均氣溫小波分析

圖4 桐廬縣春季平均氣溫距平

圖5 桐廬縣1月平均極端最低氣溫

桐廬縣春季4月起極端最低氣溫均在1℃以上，多年平均值為4.9℃。但3月由于冷空氣活動頻繁，而西南暖濕氣流開始活躍，氣溫變化幅度大，極端最低氣溫波動較大 (圖6)。

圖6 桐廬縣3月平均極端最低氣溫

2.4 日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的初日

影響春季茶芽萌動和伸育速度因子很多，歸納起來可分環(huán)境因子和植物學因子2類［9－10］。在我國春季雨水比較多的南方，氣溫是主導因子。一般認為，茶樹新梢萌動的起始溫度是日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃，但各品種有所不同［3］。氣溫14～16℃開始伸長，葉片逐漸展開;17～30℃生長迅速。如氣溫降到10℃［8］以下時，茶芽停止生長。在桐廬縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的初日多年平均為3月27日，保證率80%的初日為3月16日。資料分析發(fā)現(xiàn)，桐廬縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的回暖初日年際間波動較大，近10 a回暖明顯偏早，這也表明氣候變暖，使得優(yōu)質(zhì)茶開采期提早。

3 氣溫變化對春茶的影響

從以上分析發(fā)現(xiàn)，桐廬縣冬春季氣溫年際間存在明顯的波動，但總體呈現(xiàn)升高的趨勢，特別是90年代中期起暖冬暖春趨勢異常明顯。分析桐廬縣冬春季的氣溫變化與春茶產(chǎn)量關(guān)系發(fā)現(xiàn)，自20世紀90年代中期起冬春季氣溫明顯升高，茶樹冬季的凍害出現(xiàn)機率很小，優(yōu)質(zhì)茶的開采期明顯提早。桐廬縣茶葉站提供的資料表明，2004年以來的近7 a里優(yōu)質(zhì)茶 (不包括特早生茶)的開采期平均在3月24日左右，較往年提早6 d。但由于暖冬明顯，茶樹的受凍及耐寒能力下降，加上初春氣溫高，春茶萌發(fā)早，當有寒潮侵襲時，往往產(chǎn)生倒春寒和晚霜凍天氣。自2002年起每年均有不同程度的春季凍害發(fā)生，嚴重影響春茶的產(chǎn)量和品質(zhì)。

低溫凍害主要指冬季大雪后的嚴重冰凍、春季低溫晚霜凍。

3.1 冬季嚴重冰凍和大雪對春茶的影響

冬季低溫凍害是由寒潮侵襲，出現(xiàn)大雪及之后引起的嚴重低溫冰凍天氣而造成。從上面的分析我們發(fā)現(xiàn)，由于氣候變暖，冬季最低氣溫呈現(xiàn)明顯的升高趨勢，近20 a來嚴重冰凍引起的凍害相對較少，僅在1991年12月底和2008年2月初分別出現(xiàn)過。由于大雪低溫出現(xiàn)的時間及強度不同，受凍程度也不同。1991年12月底，受寒潮侵襲，由持續(xù)2個月的晴暖少雨天氣轉(zhuǎn)入多雨雪天氣，12月26－28日全縣普降大到暴雪，積雪深度在11 cm以上，24－29日的過程降溫幅度達14.6℃，29日極端最低氣溫出現(xiàn)創(chuàng)紀錄的 －9.5℃，山區(qū)在－14℃左右。大雪之后出現(xiàn)的嚴重冰凍天氣，導致全縣有60%以上的茶園受凍，1992年春茶產(chǎn)量銳減。2008年2月1－2日出現(xiàn)歷史罕見的暴雪，積雪深度達27 cm，山區(qū)達40 cm，雪后出現(xiàn)了平原－4～－6℃，山區(qū) －8～－10℃的低溫冰凍天氣，部分茶園遭雪壓和低溫凍害受損，春茶較上年減產(chǎn)10%。分析上面2次凍害個例發(fā)現(xiàn)，1991年嚴寒發(fā)生時在初冬，此時茶樹剛剛結(jié)束第3次根系生長高峰，漸趨冬眠，尚處半休眠狀態(tài)，抗寒能力較弱。加上前期氣溫偏高，氣候干燥土壤表層濕度小墑情差，致使嚴寒發(fā)生時降溫幅度增大，降低了極端最低氣溫值，更減弱了茶樹的抗寒能力，使凍害加重。2008年2月初的凍害發(fā)生的前期為持續(xù)的低溫陰雨雪天氣，因此雖然積雪深度較1991年明顯加大，但由于降溫幅度小，極端最低氣溫值較1991年高，并且雪后低溫冰凍天氣沒有1991年12月的那么嚴重，加上大雪冰凍天氣出現(xiàn)在隆冬季節(jié)，茶樹耐寒能力較初冬強，因此這次凍害相對較1991年輕。

3.2 春季大雪和低溫晚霜凍對春茶的影響

春季低溫凍害主要發(fā)生在3－4月，由于天氣逐漸回暖，此時當有寒潮侵襲時，出現(xiàn)倒春寒或晚霜凍天氣而引起。在春季回暖過程中，乍暖還寒，氣溫呈現(xiàn)出顯著不穩(wěn)定性，日際變幅 (前后2 d的日平均氣溫差)在四季中最大，加上早生良種的增加和肥培管理水平的提高，以及先進科學技術(shù)的推廣應用，茶葉發(fā)芽日趨提早。由于茶芽已經(jīng)萌動，幼嫩芽葉含水量顯著提高，細胞汁濃度降低，原被魚葉、鱗片包裹的芽葉暴露在外，茶芽自身防凍能力減弱。加上葉溫晝高夜低，日變幅大，尤其是平展的樹冠面，遇到較強冷空氣的侵襲，易導致細胞內(nèi)水分凍結(jié)，原生質(zhì)遭到機械破壞，使茶汁外溢而紅變，出現(xiàn)麻點，以致芽葉尖端呈“赤枯狀”，還造成一些腋芽或頂芽在短時間內(nèi)停止萌發(fā)。從上面的分析發(fā)現(xiàn)，雖然春季氣溫總體呈現(xiàn)偏高的趨勢，但近幾年氣溫波動幅度大，特別是在暖冬明顯的情況下，茶樹耐寒能力弱，初春回暖早。因此晚霜凍對名優(yōu)茶的危害也越來越重。從晚霜凍個例分析發(fā)現(xiàn)，晚霜凍一般發(fā)生在冷空氣影響造成的降水天氣過程結(jié)束后，夜間天氣晴朗，氣溫快速降低而出現(xiàn)的一種短時間低溫災害。由于冷空氣的入侵，出現(xiàn)陰雨天氣，地面的熱能相對減少，降水天氣停止，夜間天氣晴朗，大氣長波輻射使近地面層空氣輻射冷卻，從而形成晚霜凍天氣過程。前面我們已經(jīng)分析，近幾年桐廬春季平均氣溫正距平明顯增大，氣候變暖趨勢明顯，這使得春茶的萌發(fā)期也明顯提早，但春季過程性的冷空氣影響仍較頻繁，因此春茶的受凍率也明顯提高。資料表明，自2002年以來，桐廬每年都有不同程度的春季凍害發(fā)生。如2005年3月12日受寒潮侵襲，日平均氣溫從10日的13.9℃下降到12日的 －0.2℃，11日夜里出現(xiàn)大到暴雪天氣，12日8時的積雪深度達7 cm，13日、14日早晨分別出現(xiàn)了 －3.1和－1.5℃，山區(qū)－5℃左右的冰凍天氣，全縣0.1萬hm2春茶受凍，嚴重影響產(chǎn)量和品質(zhì)。2010年3月上旬出現(xiàn)歷史同期最低氣溫－3.9℃，早生茶受低溫凍害影響較嚴重。

4 茶樹凍害的綜合防御措施

4.1 選用抗寒性良種

茶樹品種間抗寒力相差懸殊，而且凍后返青也有明顯差別。因此在發(fā)展新茶園時，要大力推廣抗寒性強的無性系茶樹良種。

4.2 茶園鋪草

鋪草可采用稻草、雜草、修剪的茶樹枝條等等。每畝茶園約需鋪草1 500 kg左右，鋪草既可抗旱，又能防凍。鋪草茶園地溫可提高2～3℃，可減輕凍土程度和深度，保持土壤水分，對對增強茶樹抗寒防凍能力和增加茶葉產(chǎn)量效果明顯。

4.3 熏煙驅(qū)霜

熏煙的作用是在茶園空間形成煙霧，防止熱量的輻射擴散，利用“溫室效應”預防晚霜凍，效果明顯。在易受凍地點 (如洼地、北坡)的上風方，氣溫降至2℃左右時進行點火熏煙，既防晚霜凍又積肥。

4.4 加強肥培管理

施足基肥，增強樹勢，提高茶樹本身的抗凍能力。施入有機肥或氮磷鉀化肥，以利提高土溫和土壤肥力。

4.5 加客土，增厚活土層

在茶園行間加些從山坡邊、四周圍挖出的新客土，適當加入茶行間，有利土壤的保溫。

4.6 重視寒潮預報，及早做好防御措施

在暖冬和氣溫回升較快的早春季節(jié)，應特別注意收聽天氣預報，做好各項防凍準備工作。了解那些最易受凍的品種及地理位置，因地制宜，就地取材，做好防凍措施。同時對已萌發(fā)茶芽，在凍害來臨前，及時組織人員上山采茶，盡可能將已萌發(fā)的芽葉采下山，減少損失。

對于已受凍的茶樹，必須及時采取補救措施，以減輕凍害造成的損失。整枝修剪是常用的凍害后補救措施之一。對遭受越冬期受害較重的茶樹，應進行深修剪或重修剪甚至臺刈，重新培養(yǎng)茶樹骨架和采摘面。對遭受晚霜凍凍害程度較輕和原來有良好采摘面的茶園，采用輕修剪，清理篷面，以利茶芽萌發(fā)。修剪程度寧輕勿深，盡量保持采摘面。在整枝修剪的同時，應及時噴施葉面肥，對恢復茶樹生機和茶芽萌發(fā)及新梢生長均有促進作用。

5 小結(jié)與討論

根據(jù)Morlet小波分析，桐廬縣冬春季氣溫存在周期性變化，年際間存在明顯的波動，但總體呈現(xiàn)升高的趨勢，特別是90年代中期起暖冬暖春趨勢異常明顯。桐廬縣日平均氣溫穩(wěn)定通過10回暖日80%保證率的初日在3月16日前后，但年際間波動較大，近幾年回暖日明顯偏早，春茶萌發(fā)提早。

分析表明，在氣候變暖的背景下，桐廬縣冬季最低氣溫升高趨勢明顯，但春季最低氣溫波動明顯，變化幅度大。茶葉春季凍害明顯重于冬季凍害。春季晚霜凍是影響桐廬縣春茶產(chǎn)量和品質(zhì)的主要災害性天氣。

冬季凍害以雪后的嚴重低溫冰凍為主，相對初冬較隆冬更易受凍。

加強茶葉凍害的防御措施，特別是春季凍害的管理，是提高春茶產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。

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S 577.1，S 161.2

A

0528-9017(2011)03-0547-04

文獻著錄格式:孟永軍，沈桑，章瑩菁.桐廬縣冬春季氣溫對春茶的影響及防凍措施探討 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2011(3):547－551.

2011-03-18

孟永軍 (1966－)，男，浙江桐廬人，助理工程師，從事應用氣象研究工作。

(責任編輯:吳益?zhèn)?