碧螺春茶產(chǎn)量與采摘期氣象因子的關(guān)系

韓敏，徐常青*，王明月，張繼發(fā)，李浩宇，袁偉紅

（1.蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇蘇州215009；2.蘇州市吳中區(qū)東山農(nóng)林服務(wù)中心，江蘇蘇州215100；3.蘇州市吳中區(qū)東山氣象站，江蘇蘇州215100）

碧螺春茶產(chǎn)量與采摘期氣象因子的關(guān)系

韓敏1，徐常青1*，王明月1，張繼發(fā)1，李浩宇2，袁偉紅3

（1.蘇州科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇蘇州215009；2.蘇州市吳中區(qū)東山農(nóng)林服務(wù)中心，江蘇蘇州215100；3.蘇州市吳中區(qū)東山氣象站，江蘇蘇州215100）

研究蘇州洞庭碧螺春茶產(chǎn)量與氣象因子的關(guān)系。通過對(duì)2008年至2013年碧螺春采摘期氣象因子和產(chǎn)量數(shù)據(jù)的相關(guān)性回歸分析，建立了碧螺春茶產(chǎn)量與采摘期氣象因素回歸模型，并得出采摘期氣象因子對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響程度。從而實(shí)現(xiàn)在已知采摘期氣象條件下對(duì)碧螺春茶產(chǎn)量預(yù)測(cè)。

碧螺春；采摘期；氣象因子；回歸預(yù)測(cè)

按照采摘期的先后，蘇州東山鎮(zhèn)太湖洞庭山區(qū)的春茶分為早茶、中茶和晚茶，其中早茶就是人們所熟悉的“碧螺春”。早茶在全年茶葉生產(chǎn)中，經(jīng)濟(jì)效益占據(jù)比例最大，其采摘時(shí)間一般為清明前后至谷雨。中茶采摘時(shí)間大致是從谷雨至夏至，這一階段的采摘的茶葉也稱作“炒青”，質(zhì)量比碧螺春稍微差一些。晚茶采摘基本上是在夏至一直到寒露階段，為夏、秋茶（主要是制紅茶）[1]。隨著氣候變遷，現(xiàn)在對(duì)于早、中、晚茶劃分的時(shí)間界限越來越模糊。但無論是茶樹生育階段還是茶葉開采時(shí)期，氣象因子是影響茶樹生長(zhǎng)和茶產(chǎn)量的重要因素[2-4]。碧螺春茶產(chǎn)地地處太湖之濱，溫和的氣溫和充沛的水汽條件適合春季茶生長(zhǎng)，加之茶果間作（即茶樹與果樹間隔種植）使其具有花果香味的優(yōu)異品質(zhì)。茶葉產(chǎn)量與開采期、采摘時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān)，特別是清明前的茶葉采摘，若其采摘時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，那么名優(yōu)茶（即明前茶）的產(chǎn)量就相對(duì)較高，效益相對(duì)較好[5-8]。因此，若能了解各采摘時(shí)段氣象因子與產(chǎn)量間關(guān)系，那么人們可以對(duì)采摘期進(jìn)行科學(xué)合理的人工干預(yù)，從而增加茶葉經(jīng)濟(jì)效益。

筆者選取早茶碧螺春中槎灣1號(hào)品種（下稱碧螺春）為研究目標(biāo)，記茶樹的一芽一葉期始至一芽二葉期始為碧螺春的采摘期。通過對(duì)2008年至2013年碧螺春產(chǎn)量與采摘期的各個(gè)氣象因子的相關(guān)性分析，探究對(duì)碧螺春茶產(chǎn)量影響較大的氣象因子，建立產(chǎn)量與氣象因素的三元線性回歸模型。

1 材料和方法

1.1 資料來源

茶樹生育期及碧螺春的產(chǎn)量的相關(guān)數(shù)據(jù)來源于東山鎮(zhèn)農(nóng)林服務(wù)中心，主要有2008年至2013年的茶葉總產(chǎn)量和碧螺春的產(chǎn)量，茶樹生育期，如魚葉期、一芽一葉期、一芽二葉期等（見表1）。

表1 茶樹的部分生育期資料

氣象資料來源于蘇州吳中區(qū)東山氣象站，主要包括2008年至2013年2月份至4月份的日最高氣溫、最低氣溫、均溫、降水量等（見表2）。

表2 2008年至2013年部分氣象數(shù)據(jù)

1.2 氣象因子的確立

首先是訪談?wù){(diào)研。通過和茶農(nóng)及相關(guān)技術(shù)人員的深入訪談，了解到在碧螺春的采摘期時(shí)段，氣象因子對(duì)于采摘期周長(zhǎng)、產(chǎn)量以及茶葉的品質(zhì)都有很重要的作用。

文中選取每年的一芽一葉期始至一芽二葉期始之間的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即為碧螺春采摘期的氣象因子。由于均最低、均最高氣溫與平均氣溫的相關(guān)性非常高，筆者選取采摘期均溫為影響產(chǎn)量極顯著的因子，另外選取的采摘期的均降水量、均光照時(shí)數(shù)三個(gè)影響因子為建立回歸方程的變量。

1.3 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

根據(jù)歷年的氣象數(shù)據(jù)資料并根據(jù)茶樹的生育期記錄情況，計(jì)算得碧螺春采摘期的日平均溫度、日降水量、日光照時(shí)數(shù)（見表3）。

表3 采摘期產(chǎn)量及氣象數(shù)據(jù)

借助統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除不同數(shù)據(jù)之間的量綱影響，并計(jì)算出碧螺春產(chǎn)量與各個(gè)氣象因子之間的相關(guān)性情況（見表4）?？梢钥闯?，碧螺春產(chǎn)量與采摘期氣象因子的相關(guān)性非常強(qiáng)。其中，日均溫與產(chǎn)量的相關(guān)性最大，日均降水量、日均光照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性基本持平，但程度也較高。這也說明采摘期的氣象因素對(duì)碧螺春的產(chǎn)量起著舉足輕重的作用。

表4 碧螺春產(chǎn)量與采摘期氣象因子的相關(guān)性

2 多元線性回歸模型

2.1 符號(hào)說明

記X1為采摘期日平均氣溫，X2為采摘期日平均降水量，X3為采摘期日平均光照時(shí)數(shù)，Y為2008年至2013年碧螺春茶產(chǎn)量的數(shù)據(jù)向量。

2.2 回歸預(yù)測(cè)方程的建立

根據(jù)產(chǎn)量與氣象因子數(shù)據(jù)，擬建立多元線性回歸方程

這里，通過計(jì)算β0，β1，β2，β3的最小二乘估計(jì)來確定回歸方程（1）的回歸系數(shù)。

方程（1）可以寫成

可見，方程組（2）為一個(gè)超定方程組，令β=[β0，β1，β2，β3]T，方程組（2）的系數(shù)矩陣為M，那么方程組（2）等價(jià)于Mβ=Y。其中矩陣M為下列4×6矩陣

利用最小二乘法，得方程組（2）的最小二乘解

其中

將（3）、（5）式代入（4）式，結(jié)合MATLAB[9]，得近似解

于是，得產(chǎn)量與氣象因子之間的回歸方程為

2.3 回歸模型的檢驗(yàn)與討論

利用建立的模型，結(jié)合2008年至2013年的氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算出歷年的預(yù)測(cè)值。具體實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量的差異見表5。

表5 采摘期實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量比較情況

通過對(duì)歷年的預(yù)測(cè)檢驗(yàn)，觀察預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的差異幅度均低于6%，基本上相符。這說明建立的采摘期氣象因素與產(chǎn)量的回歸模型預(yù)測(cè)精度較高，可以用于采摘期碧螺春的產(chǎn)量預(yù)測(cè)。

從建立的回歸方程（3）可以看出，選取的三個(gè)氣象因子中，平均氣溫對(duì)產(chǎn)量的影響最大，呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的特點(diǎn)。這也給予人們一定的啟示，能否在碧螺春的采摘期間，對(duì)茶樹生長(zhǎng)環(huán)境的溫度加以調(diào)節(jié)，防止溫度過高。如：間作的植物高低需要注意，這樣有利于茶樹與外界的溫度交替。而平均降水量與光照時(shí)數(shù)的影響程度相當(dāng)。

通過對(duì)采摘期產(chǎn)量的預(yù)測(cè)，一方面有利于茶農(nóng)及相關(guān)種植單位做好碧螺春的采摘準(zhǔn)備工作，另一方面也給茶農(nóng)在種植茶樹和在碧螺春采摘期的管理提供了一些幫助。

3 結(jié)語

通過選取采摘期日均溫、日均降水量和日均光照時(shí)數(shù)三個(gè)氣象因子建立了關(guān)于碧螺春產(chǎn)量與氣象因子之間的回歸模型。通過檢驗(yàn)，所建立的模型預(yù)測(cè)精度較高，可以作為采摘期槎灣1號(hào)產(chǎn)量預(yù)測(cè)，并得出三個(gè)氣象因子對(duì)產(chǎn)量影響的程度。但該文僅選取碧螺春的槎灣1號(hào)品種為研究對(duì)象，對(duì)于其他品種情況是否與之相同，需要另當(dāng)別論。另外，由于建立模型只考慮部分氣象因素的影響，對(duì)其他的因素未予考慮，如蟲害影響、土壤、施肥情況等，所以預(yù)測(cè)值會(huì)有一定的偏差[10]，這也有待于進(jìn)一步的探索。

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Correlations between climatic factors and Biluochun tea yields in picking period

HAN Min1，XU Changqing1，WANG Mingyue1，ZHANG Jifa1，LI Haoyu2，YUAN Weihong3
（1.School of Mathematics and Physics，SUST，Suzhou 215009，China；2.Agricultural Service Center of Dongshan，Suzhou 215100，China；3.Meteorological Stations of Dongshan，Suzhou 215100，China）

This paper studies the correlations between climatic factors and the yields of Dongting Biluochun tea. We set up a regression equation of yields and climatic factors by adopting the correlation analysis and regression analysis of the data collected from 2008 to 2013.The results uncover the influence of climatic factors on tea yields,which in turn can be used to forecast the production in picking period if we know the climatic data.

Biluochun；picking period；climatic factors；regression forecast

O212；S11MR（2000）Subject Classification：62J05

A

1672－0687（2015）02－0006－04

責(zé)任編輯：謝金春

2014－08－27

國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（61190114/F0102）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11171373）

韓敏（1988-），女，江蘇宿遷人，碩士研究生，研究方向：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)。

*通信聯(lián)系人：徐常青（1966-），男，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，E-mail：cqxurichard@mail.usts.edu.cn。