氣候變化背景下西雙版納茶區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征

吉文娟，張利才，張加云，楊曉鵬

(1.云南省氣候中心，云南 昆明 650034；2.西雙版納州氣象局，云南 景洪 666100)

氣候變化背景下西雙版納茶區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征

吉文娟1，張利才2*，張加云1，楊曉鵬1

(1.云南省氣候中心，云南 昆明 650034；2.西雙版納州氣象局，云南 景洪 666100)

利用西雙版納州3個(gè)氣象站1961-2014年逐日氣象資料，分析了西雙版納州茶樹不同生長(zhǎng)季的平均氣溫、平均氣溫日較差、≥10.0 ℃積溫、<0 ℃日數(shù)、降水量、相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)等農(nóng)業(yè)氣候資源的時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，西雙版納州景洪、勐海和勐臘3個(gè)茶區(qū)近53年各生長(zhǎng)季的平均氣溫和積溫普遍呈顯著的上升趨勢(shì)，相對(duì)濕度普遍呈顯著的下降趨勢(shì)，降水量普遍變化趨勢(shì)不明顯，日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)各茶區(qū)不同，勐臘呈明顯的上升趨勢(shì)，景洪和勐海變化趨勢(shì)不明顯；農(nóng)業(yè)氣候資源的變化對(duì)該區(qū)茶樹的發(fā)育期進(jìn)程、鮮葉理化成分的含量、病蟲害的發(fā)生及農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生會(huì)產(chǎn)生一定影響。

全球氣候變化；西雙版納；茶區(qū)；資源

氣候變化是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)最關(guān)注的問題之一，氣候變暖、降水變化、極端事件增多、冰雪減少、海平面上升等現(xiàn)象的出現(xiàn)從不同程度上反映了全球氣候變化情況，而全球氣候變化在不同程度上對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都產(chǎn)生了重大影響。氣候以及氣候變化與農(nóng)業(yè)是緊密聯(lián)系的，特別是在發(fā)展中國(guó)家，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)氣候變化的依賴關(guān)系更明顯[1-5]。代姝瑋[6]等對(duì)中國(guó)西南地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究分析，氣溫和積溫均呈上升趨勢(shì)，日照整體呈增加趨勢(shì)，但空間差異較大，降水資源總體減少，參考作物蒸散量則呈普遍降低的趨勢(shì)。喻彥等[7-8]研究了西雙版納州氣候變化及對(duì)熱帶作物的影響，分析了景洪氣象站的氣溫和降水資料，年平均氣溫在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，降水呈下降趨勢(shì)，同時(shí)還通過暖冬對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響、氣候變暖導(dǎo)致極端氣候?qū)ψ魑锏挠绊懠皻夂蜃兣瘜?dǎo)致病蟲害加重的方面進(jìn)行了討論。宋富強(qiáng)等[9]對(duì)西雙版納區(qū)域氣候變化對(duì)植物生長(zhǎng)趨勢(shì)的影響進(jìn)行了相關(guān)研究，植物的株高生長(zhǎng)主要受到干熱季的日照時(shí)數(shù)與月均最低氣溫的影響，降雨對(duì)引種植物株高生長(zhǎng)沒有產(chǎn)生顯著的影響。

西雙版納州是中國(guó)的一個(gè)重要產(chǎn)茶區(qū)，種茶歷史悠久，優(yōu)越的自然條件、豐富的種質(zhì)資源、寬廣的茶樹種植地域造就了發(fā)展茶葉生產(chǎn)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。目前，針對(duì)西雙版納州氣候資源變化方面的研究較多[10]，但關(guān)于茶區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源變化方面的研究尚少，因此，本研究基于云南省西雙版納州茶區(qū)內(nèi)氣象站1961-2014年的地面觀測(cè)資料，結(jié)合普洱茶發(fā)育期時(shí)段，分析了該茶區(qū)普洱茶生長(zhǎng)季內(nèi)熱量、水分、光照等農(nóng)業(yè)氣候資源的變化趨勢(shì)，以期為制定茶葉生產(chǎn)應(yīng)對(duì)氣候變化的策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

西雙版納州位于云南省的最南端，全州東西橫跨190 km，南北縱貫160 km，總面積19125 km2。全州轄景洪、勐海和勐臘1市2縣。西雙版納屬熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候類型，受季風(fēng)氣候制約，州內(nèi)各地氣候具有四季溫差小、干濕季分明、垂直差異顯著的低緯山地季風(fēng)氣候特征。州內(nèi)各地由于地形復(fù)雜，海拔高度差異懸殊，致使各地氣候千差萬別，根據(jù)海拔高低分別呈現(xiàn)出北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶等數(shù)個(gè)山地垂直氣候帶類型。

根據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局、普洱茶地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)范圍，云南茶葉主產(chǎn)區(qū)主要分布在北緯25°以南、哀牢山以西、怒江以東、瀾滄江中下游兩岸地帶，海拔多在1000～2100 m。西雙版納州的景洪市、勐?？h和勐臘縣均為普洱茶主產(chǎn)區(qū)。

1.2 資料來源

文章選取1961-2014年景洪、勐海、勐臘氣象站的逐日觀測(cè)資料，包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等氣象要素，和2010-2014年景洪熱作氣象試驗(yàn)站的茶葉觀測(cè)資料。以上氣象數(shù)據(jù)在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析前，剔除了異常數(shù)據(jù)，對(duì)缺測(cè)數(shù)據(jù)利用回歸訂正法對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)，確保了各氣象要素?cái)?shù)據(jù)在時(shí)間序列上的完整性和連續(xù)性。

1.3 研究方法

1.3.1 茶樹發(fā)育期的確定 景洪熱作氣象試驗(yàn)站于2010年開始茶葉觀測(cè)，觀測(cè)地點(diǎn)景洪市勐養(yǎng)農(nóng)場(chǎng)老五隊(duì)茶葉地，海拔810 m，對(duì)有觀測(cè)記錄以來的資料進(jìn)行整理分析，得到代表西雙版納州景洪茶樹生長(zhǎng)季各發(fā)育期資料(表1)。

1.3.2 茶區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源的變化 文章采用氣候趨勢(shì)系數(shù)、氣候傾向率[11-13]的方法分析了西雙版納州茶樹不同生長(zhǎng)季平均氣溫、平均氣溫日較差、≥10.0 ℃積溫、<0 ℃日數(shù)、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等農(nóng)業(yè)氣候資源的時(shí)空變化特征。西雙版納州茶樹生長(zhǎng)季根據(jù)茶樹發(fā)育期的時(shí)段，全年茶樹生長(zhǎng)季時(shí)段為上年12月上旬至當(dāng)年11月下旬，春茶生長(zhǎng)季發(fā)育期時(shí)段為上年12月上旬至當(dāng)年5月中旬，夏茶生長(zhǎng)季發(fā)育期時(shí)段為5月下旬至8月中旬，秋茶生長(zhǎng)季發(fā)育期時(shí)段為8月下旬至11月下旬。

氣候趨勢(shì)系數(shù)為n個(gè)時(shí)刻(年)的氣候要素序列與自然數(shù)列的相關(guān)系數(shù)，表示該要素在所計(jì)算的n年內(nèi)有線性增(降)的趨勢(shì)；氣候要素的趨勢(shì)系數(shù)變化采用一次線性方程表示，其斜率a的10倍稱為氣候傾向率，用于表征氣候要素的線性變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶區(qū)熱量資源變化特征

2.1.1 氣溫變化特征 圖1～2分別給出了茶樹生長(zhǎng)季西雙版納景洪、勐海和勐臘3地平均氣溫和平均氣溫日較差的逐年變化。通過0.01水平的顯著性檢驗(yàn)表明，自20世紀(jì)60年代以來，西雙版納州景洪、勐海和勐臘茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季平均氣溫的逐年變化趨勢(shì)一致，均呈明顯的上升趨勢(shì)，其中景洪茶區(qū)的平均氣溫最高，在21.2～23.3 ℃，其次為勐臘茶區(qū)，在20.5～22.5 ℃，勐海茶區(qū)的平均氣溫最低，在17.6～19.9 ℃；景洪、勐海和勐臘茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季平均氣溫日較差逐年變化趨勢(shì)基本一致，變化趨勢(shì)不顯著，其中景洪茶區(qū)的平均氣溫日較差最大，勐臘茶區(qū)最小。

從表2可看出，西雙版納州3地茶區(qū)全年、春茶、夏茶及秋茶生長(zhǎng)季的平均氣溫在16.4～25.8 ℃，其中景洪茶區(qū)最高、勐海茶區(qū)最低，夏茶生長(zhǎng)季最高、春茶生長(zhǎng)季最低。各茶區(qū)各生長(zhǎng)季的平均氣溫普遍呈顯著的上升趨勢(shì)，均通過了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，其中春茶生長(zhǎng)季平均氣溫的上升趨勢(shì)最大，氣候傾向率在0.341～0.398 ℃/10a，全年茶樹生長(zhǎng)季平均氣溫的氣候傾向率在0.290～0.320 ℃/10a，夏茶和秋茶的氣候傾向率在0.223～0.265 ℃/10a。

表1 西雙版納州景洪茶樹生長(zhǎng)季發(fā)育期

圖1 全年茶樹生長(zhǎng)季平均氣溫年際變化Fig.1 Interannual variations of annual mean temperature in the annual growing season of tea plants

圖2 全年茶樹生長(zhǎng)季平均氣溫日較差年際變化Fig.2 Interannual variations of mean annual daily temperature range in the annual growing season of tea plants

茶樹生長(zhǎng)季內(nèi)，當(dāng)日最低氣溫<0 ℃時(shí)，茶樹易發(fā)生冷害、凍害。1962-2014年，西雙版納州景洪和勐臘茶區(qū)的全年生長(zhǎng)季日最低氣溫<0 ℃日數(shù)均為0，勐海茶區(qū)的全年生長(zhǎng)季日最低氣溫<0 ℃日數(shù)在0～13 d，無明顯變化趨勢(shì)。

2.1.2 積溫變化特征 圖4給出了全年茶樹生長(zhǎng)季≥10.0 ℃積溫的逐年變化。通過0.01水平的顯著性檢驗(yàn)表明，景洪、勐海和勐臘茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季≥10.0 ℃積溫的逐年變化趨勢(shì)基本一致，均呈明顯的上升趨勢(shì)，其中景洪茶區(qū)≥10.0 ℃積溫最高，在7737～8523 ℃·d，氣候傾向率為0.651 ℃·d/10a，其次為勐臘茶區(qū)，在7433～8207 ℃·d，氣候傾向率為0.638 ℃·d/10a，勐海茶區(qū)最低，在6256～7294 ℃·d，氣候傾向率為0.477 ℃·d/10a。

圖3 勐?？h全年茶樹生長(zhǎng)季日最低氣溫<0 ℃日數(shù)年際變化Fig.3 Interannual variations of days of daily minimum temperature <0 ℃ in the annual growing season of tea plants of enghai

圖4 全年茶樹生長(zhǎng)季≥10.0 ℃積溫年際變化Fig.4 Interannual variations of ≥10.0 ℃ accumulated temperature in the annual growing season of tea plants

2.2 茶區(qū)水分資源變化特征

2.2.1 降水量變化特征 從圖5茶樹生長(zhǎng)季降水量的逐年變化可以看出，自20世紀(jì)60年代以來，西雙版納州景洪、勐海和勐臘茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季降水量的逐年變化曲線基本一致，無明顯的變化趨勢(shì)，其中勐臘茶區(qū)的年降水量最多，在1084～2261 mm，其次為勐海茶區(qū)，在1017～1718 mm，景洪茶區(qū)的年降水量在915～1679 mm。從各茶區(qū)不同生長(zhǎng)季來看，夏茶生長(zhǎng)季的降水量最多，其次為秋茶生長(zhǎng)季，春茶生長(zhǎng)家的降水量最少；夏茶和秋茶生長(zhǎng)季的降水量變化趨勢(shì)與全年基本一致，呈不明顯的下降趨勢(shì)，春茶降水量呈不明顯的上升趨勢(shì)，其中全年茶樹生長(zhǎng)季降水量的氣候傾向率在-18.123～4.254 mm/10a，春茶生長(zhǎng)季的氣候傾向率在8.142～12.329 mm/10a，夏茶的氣候傾向率在-16.841～-4.612 mm/10a，秋茶的氣候傾向率在-17.005～-3.463 mm/10a(表3)。

表2 茶樹生長(zhǎng)季的平均氣溫及其氣候傾向率

注：**表示通過0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。下同。

Notes：** meant significant difference atP<0.01 level. The same as below.

2.2.2 相對(duì)濕度變化特征 對(duì)西雙版納州3個(gè)茶區(qū)茶樹生長(zhǎng)季相對(duì)濕度的趨勢(shì)變化進(jìn)行0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，從圖6可以看出，各茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季相對(duì)濕度均呈明顯的下降趨勢(shì)，其中勐臘茶區(qū)的相對(duì)濕度最高，在78 %～87 %，景洪和勐海茶區(qū)的相對(duì)濕度分別在73 %～85 %和74 %～84 %，氣候傾向率在-1.4 %/10a～-1.0 %/10a。西雙版納州茶區(qū)各生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度在73.7 %～86.3 %，其中勐臘茶區(qū)的相對(duì)濕度最高、景洪茶區(qū)相對(duì)最低，夏茶和秋茶生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度均在83 %以上，景洪和勐海茶區(qū)春茶生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度在80 %以下。從各生長(zhǎng)季相對(duì)濕度的氣候傾向率來看，春茶、夏茶及秋茶生長(zhǎng)季與全年茶樹生長(zhǎng)季相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)一致，均呈顯著的下降趨勢(shì)，其中景洪茶區(qū)的下降趨勢(shì)最大，氣候傾向率在-1.41 %～-1.36

圖5 全年茶樹生長(zhǎng)季降水量年際變化Fig.5 Interannual variations of precipitation in the annual growing season of tea plants

%/10a，其次為勐海茶區(qū)，氣候傾向率在-1.40 %～-1.03 %/10a，勐臘茶區(qū)的氣候傾向率在-1.12 %～-0.95 %/10a(表4)。

2.3 茶區(qū)光照資源變化特征

茶樹生物產(chǎn)量的90 %～95 %是葉片利用二氧化碳和水，通過光合作用合成碳水化合物而構(gòu)成的，光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)都影響著茶樹的生長(zhǎng)發(fā)育。

圖7給出了茶樹生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)的逐年變化，自20世紀(jì)60年代以來，西雙版納州勐臘茶區(qū)全年茶樹生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)呈明顯的上升趨勢(shì)，且通過了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，景洪和勐海茶區(qū)的日照時(shí)數(shù)無明顯變化趨勢(shì)，其中景洪茶區(qū)的年日照時(shí)數(shù)在1748～2580 h，勐海茶區(qū)在1779～2320 h，勐臘茶區(qū)在1536～2254 h。西雙版納州各茶區(qū)春茶、夏茶及秋茶生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)不同，勐臘茶區(qū)春茶生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)呈明顯的上升趨勢(shì)，且通過了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，氣候傾向率為21.617 h/10a；景洪茶區(qū)春茶生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)、勐海茶區(qū)夏茶生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)分別呈明顯的上升和下降趨勢(shì)，均通過了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，氣候傾向率分別為18.054和-9.597 h /10a(表5)。

表3 全年茶樹生長(zhǎng)季的降水量及其氣候傾向率

表4 全年茶樹生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度及其氣候傾向率

圖6 全年茶樹生長(zhǎng)季相對(duì)濕度年際變化Fig.6 Interannual variations of relative humidity in the annual growing season of tea plants

3 討 論

西雙版納州3個(gè)茶區(qū)近53年全年茶樹生長(zhǎng)季的平均氣溫在17.6～23.3 ℃，≥10.0 ℃積溫在6256～8523 ℃·d，各茶區(qū)的平均氣溫和積溫普遍呈顯著的上升趨勢(shì)；各茶區(qū)的降水量在915.0～2 261.0 mm，景洪和勐海茶區(qū)降水量呈不明顯的下降趨勢(shì)，勐臘則呈不明顯的上升趨勢(shì)，各茶區(qū)的相對(duì)濕度在73 %～87 %，普遍呈顯著的下降趨勢(shì)；各茶區(qū)的日照時(shí)數(shù)在1536～2580 h，3個(gè)茶區(qū)的變化趨勢(shì)不同，景洪茶區(qū)呈不明顯的上升趨勢(shì)，勐海茶區(qū)呈不明顯的下降趨勢(shì)，勐臘茶區(qū)呈明顯的上升趨勢(shì)?？偟膩砜?，西雙版納州近53年熱量資源和水分資源中的相對(duì)濕度各茶區(qū)的變化趨勢(shì)一致，光照資源和水分資源中的降水量的變化趨勢(shì)存在很明顯的地域差異。

熱量、水分和光照資源是植物生長(zhǎng)過程中必不可少的農(nóng)業(yè)氣候資源，植物的生理生化過程會(huì)隨著農(nóng)業(yè)氣候資源的變化而產(chǎn)生變化。熱量資源在茶樹生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮著非常重要的作用，是影響生長(zhǎng)期長(zhǎng)短的主要因子，西雙版納州各茶區(qū)茶樹不同生長(zhǎng)季平均氣溫均呈顯著的上升趨勢(shì)，在一定程度上對(duì)茶樹發(fā)育期進(jìn)程及鮮葉理化特性產(chǎn)生了影響，其中春茶生長(zhǎng)季平均氣溫的上升趨勢(shì)最大，在一定程度上縮短了茶樹越冬期，提前進(jìn)入萌芽期，此外，氣候變暖對(duì)鮮葉的氨基酸、茶多酚的合成及病蟲害、土壤干旱的發(fā)生會(huì)產(chǎn)生重要影響。水分是茶樹的重要組成部分，生長(zhǎng)季內(nèi)不同時(shí)期對(duì)降水量的需求不同，由于各茶區(qū)干雨季分明的氣候特點(diǎn)，普遍存在春旱嚴(yán)重的問題，春茶生長(zhǎng)季降水量的上升趨勢(shì)對(duì)于減輕春旱，提高春茶產(chǎn)量非常有幫助，而夏、秋茶生長(zhǎng)季的降水量較充足，輕微的下降趨勢(shì)對(duì)茶樹生長(zhǎng)無明顯影響；空氣濕度是影響植物生長(zhǎng)的另一個(gè)重要的氣候因子，它能影響土壤水分的蒸發(fā)和茶樹的蒸騰作用，也可以改變光質(zhì)，各茶區(qū)各生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度在73.7 %～86.3 %，普遍呈明顯的下降趨勢(shì)，除景洪和勐海茶區(qū)春茶生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度略偏低外，其余各茶區(qū)各生長(zhǎng)季的相對(duì)濕度非常適宜。茶樹對(duì)光照資源的要求，因品種、樹齡、地理位置、海拔高度的不同而有所差異，西雙版納州不同茶區(qū)不同生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)都有所不同，不同的光照資源直接影響了鮮葉理化成分的含量，同時(shí)光照量還是茶葉色素形成的重要調(diào)節(jié)因子。

圖7 全年茶樹生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)年際變化Fig.7 Interannual variations of sunshine duration in the annual growing season of tea plants

注：*表示通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。

Notes：* meant significant difference atP<0.05 level.

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(責(zé)任編輯 王家銀)

Characteristics of Agricultural Climate Resources in Xishuangbanna Tea Area under Global Climate Change

JI Wen-juan1，ZHANG Li-cai2*，ZHANG Jia-yun1，YANG Xiao-peng1

(1.Yunnan Climate Center，Yunnan Kunming 650034，China；2.Xishuanbanna Meteorological Bureau，Yunnan Jinghong 666100，China)

Based on the daily data of 3 meteorological stations of Xishuangbanna from 1961 to 2014，the temporal-spatial distributions of mean temperature，mean annual daily temperature range，≥10.0 ℃ accumulated temperature，days of daily minimum temperature of <0 ℃，precipitation, relative humidity and sunshine duration were analyzed in the growing season of tea plants.The results indicated that in recent 53years，not only mean temperature, but also accumulated temperature showed a clearly upward trend, relative humidity showed a clearly downward trend, the trend of precipitation was not obvious in various tea areas of Xishuangbanna.The trend of sunshine duration was not obvious in Jinghong and Menghai,it showed a clearly upward trend in Mengla. The change of agricultural climate resources would have some influences on the process of the development of the tea plant, the content of fresh leaves, the occurrence of pests and diseases, and the occurrence of agricultural meteorological disasters.

Global climate change；Xishuangbanna；Tea area；Agricultural climate resources

1001-4829(2016)12-2988-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.039

2015-11-25

普洱茶氣象服務(wù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(云南省氣象局青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目2014001)

吉文娟(1981-)，女，陜西商洛人，主要從事應(yīng)用氣象、氣候資源方面研究，E-mail:153177628@qq.com，*為通訊作者，E-mail:54824123@qq.com。

S571.1

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