扬州茶叶生产气候因素和开采期分析

徐莎莎

(江苏省扬州市气象局，江苏扬州 225009)

茶叶是世界三大饮料之一，越来越受到人们的青睐，2009年我国茶树种植面积为180万hm2，产量超过130万t，均居世界首位。扬州地区茶文化历史悠久，新中国成立后，扬州的茶叶发展进入了一个崭新的历史时期，仪征地区地处扬州西南低山丘陵，是全市的茶叶生产加工基地。1957年在仪征捺山试种0.13 hm2茶树，次年扩大栽植面积，并相继建立了捺山、青山茶场。1980年后，青山、月塘、新城、张集等乡镇陆续开辟新茶园。1992年，扬州大面积发展茶园，茶园面积增加58.7%，茶叶品种以多种级别的炒青绿茶为主，并从福建福鼎、浙江新昌引进国家级良种福鼎大白茶和鸠坑，还成功研制了本地名茶绿扬春。茶叶生产以春茶、夏茶和秋茶为主，其中夏季是茶叶主要的生产季节，夏季高温干旱是影响茶叶生产的主要气象灾害。2010年以来，随着农业结构调整，高效农业兴起，扬州大力发展龙井43等无性系名优茶，目前扬州全市茶园面积约2 166.67 hm2，年产量600 t以上，茶园分布在扬州丘陵地区的仪征、邗江、维扬等地。龙井43无性系良种为灌木型，产量高，特早生，一芽一叶盛期在3月下旬，极易受到春季低温冻害的影响。

在当前技术条件下，茶树生产还有很大程度受到自然条件的制约。国内外在茶树生态与气象因子相关性方面有了一些研究。茶树是一种喜温、喜湿、喜漫射光的多年生亚热带常绿植物，光照、温度、水分是影响茶叶生长和品质的最主要气象因子。黄寿波[1-2]研究认为鲜叶采摘量与当地气候对茶叶生产的适宜程度有关，在较高纬度，温度是茶叶产量的主要影响因子；在较低纬度，降水量是茶叶产量的主要影响因子。扬州与国内其他茶叶生产大省相比，地理纬度较高，夏季降水丰富而无酷暑，对夏茶的生产较为有利，但冬春季节交替时，寒潮冷空气影响频繁，极易受到低温冻害的影响。随着近年来茶叶生产转向经济产出较高的名优茶生产，现已经形成以春茶为主的生产模式，而制约春茶生产的主要气象灾害就是低温霜冻，主要表现为霜冻，霜冻不仅推迟茶叶开采期，而且还会导致茶叶嫩芽生长停滞甚至枯死，减产降质。笔者以影响茶树生长的气象因子为主要研究内容，分析春茶采摘期气象因子和采摘期的相关性，建立扬州春茶采摘期的气象预报模型，并对采摘期与终霜期的时间变化趋势进行了相关分析，以期为减轻低温冻害、优化茶树生产布局、增强霜冻灾害的预测能力、预测开采期提供科学依据。

1 资料与方法

1.1研究区概况扬州市地处江苏省中部、长江下游北岸，海拔5～149 m，为亚热带季风性湿润气候向温带季风气候的过渡区，境内地形西高东低，以仪征市境内丘陵山区为最高，从西向东呈扇形逐渐倾斜，气候主要特点是四季分明，日照充足，雨量丰沛。

1.2气候资料的初筛选取扬州市下辖各区县自动站2000年以来逐月的平均温度、降水量、日照、相对湿度数据。寒冬之后的温度变化是决定春茶嫩梢生长快慢、长势的关键因子。选择1—3月逐旬平均气温、2—3月≥10 ℃有效积温作为指标性因子备选。

1.3趋势诊断气象要素的趋势变化用一元线性方程表示，即xt=a0+a1t，式中，xt为气象要素拟合值；a1×10为气候倾向率，表示气象要素每10年的变化率。

1.4霜冻指标在农业生产研究中，有以日最低气温或地面最低气温低于0 ℃作为霜冻指标，有以日最低气温降至2 ℃或以下作为霜冻的气候指标，也有以霜气象观测资料分析霜气候规律。由于春茶树高度在1 m左右，百叶箱的气温比地面温度更能反映茶园环境温度。根据2000年以来实况资料分析，扬州地区茶树发生霜冻害时日最低气温普遍在0 ℃左右，因此，该研究将日最低气温≤0 ℃作为霜冻的气候指标。

1.5多元回归分析根据采摘期与气象因子数据进行相关分析，通过相关系数大小和显著性检验筛选对开采期影响最大的气象因子，建立多元线性回归方程Y=a0+a1x1+a2x2+a3x3+…+anxn。使用EXCEL数据分析库中的回归分析工具，对回归系数进行估算及回归分析。回归效果考量复相关系数R和显著性统计量F。R值越接近1，就表示所选气象因子和应变量之间的相关性越高，F值越小，回归方程的效果就越显著。

2 结果与分析

2.1扬州市茶叶种植气象条件分析

2.1.1温度条件。温度是茶树生命活动的基本条件，它影响和制约了茶树生育速度，有3个基点温度，即茶树生长的起点温度、适宜温度和低限温度。茶树萌芽的日平均温度即生长的起点温度。当日平均温度稳定在10 ℃以上，茶芽开始萌动；当气温升至14～16 ℃时，茶芽逐渐展开嫩叶；当气温继续升至20～30 ℃，茶稍加速生长，每天平均可以伸长1～2 cm，清明至谷雨期间正是茶树生长最适时期，也是春茶最佳采收季节。12月—次年2月，茶树处于休眠状态，茶树耐寒能力因品种、树龄、栽培管理等条件而异。实际生产中，由于各种因素影响，茶树受冻害每年几乎都有发生，尤其当早春气候回暖后突然性降温，发生冻害的可能更大。

扬州茶树生长温度条件良好(表1)。常年平均温度在15.7 ℃。春季、夏季、秋季、冬季平均气温分别为15.0、26.7、17.2、4.0 ℃。最冷月(1月)平均气温在1.5 ℃，最热月(7月)平均气温在27.9 ℃。无霜期为198～256 d。全年有效积温4 700 ℃·d。由于扬州主要采摘以春茶为主，3月中旬、下旬平均气温分别为9.3、10.3 ℃(表2)，有利于茶芽萌动、叶片生长加快，此后逐旬气温升高；4月上旬、中旬平均气温分别为13.1、15.1 ℃，有利于春茶生长旺盛，可采制优质名茶。

表1 2000—2015年扬州市春茶开采期(1—3月)各月气象因子

2.1.2水分条件。水是茶树有机质的重要组成部分。在采摘过程中，芽叶不断被采收，又要不断生长新梢，所以茶树所需水分更多于一般植物。当水分不足时，茶叶就会延迟发芽，降低发芽率，即使发芽，抽生的新梢矮小，很快形成“对夹叶”。

扬州年降水量呈现西南多、东北少，由南向北减少的趋势，全市年平均雨量在1 000 mm以上，春季平均雨量在180～235 mm，3月下旬—4月上旬易出现连阴雨天气，夏季降水集中，主要是由强对流和梅雨期暴雨造成的，为500～580 mm，秋季降水明显减少，全市平均降水量在195 mm左右。9月中旬—10中旬多绵雨天气；空气相对湿度平均值为81%。因此，茶园在水分充足的条件下，茶树鲜叶能较长时间保持鲜嫩而不粗老，而且还能提高鲜叶中的含氮量和氯基酸，有利于保持茶叶嫩度和提高茶叶品质。

2.1.3土壤条件。扬州茶园的土壤主要是发育在下蜀系黄土的黄棕壤型土，pH为5.0～6.5，盐基饱和度高达50%～80%，磷、钾含量丰富，有机质含量颇高，物理结构良好，土壤有效层达50 cm左右。黄棕壤土生产的茶叶，汤色清澈，香气高雅，滋味鲜爽、醇和、甘甜，属绿茶之上乘，是茶叶生产极为重要的土壤资源。

2.1.4光照条件。茶树喜弱光、耐阴。在弱光下，茶树嫩叶中含大量叶绿素，能有效地利用日光中的蓝紫光和紫外线，促进体内蛋白质和含氮物的合成、积累以及芳香物质的增加；茶树在多云雾天气生长，柔和的漫射光可以增加茶叶中含氮和芳香物质，有利于提高茶叶品质。茶树生长期间要求日照百分率低于45%，因此，茶叶适宜种植在中高山多云雾冷凉山区，山地阳坡有树木荫蔽的茶圃，所产茶叶品质最佳，平原、河谷地带因光照强、遮阴条件差不宜种植。当冬季有42 d日照时数低于11.7 h，茶树就进入休眠期。

扬州年平均日照时数2 071.8 h，年日照率45%左右。常出现多云间晴天或阴天天气，散射辐射占全年太阳总辐射的60%以上，种植在丘陵多云雾区的茶树能有效地利用蓝紫光和紫外线，增强光合作用，促使新梢枝积累氨基酸、咖啡碱等有效成分，提高茶叶的香气和滋味，增进品质。

2.2春茶开采期预报按照采摘期的先后，扬州的茶叶分为早茶、中茶和晚茶，其中早茶在全年生产中经济效益占据比例最大，其采摘时间一般在清明前后至谷雨。中茶采摘时间大致在谷雨至夏至，这一阶段采摘的茶叶也称作“炒青”，质量比早茶略差一些。晚茶采摘基本是在夏至到寒露阶段，为夏秋茶，主要用制红茶。

茶叶的产量与开采期及采摘时间长短密切相关，因为茶树的营养经过冬季休眠，积累了较多养分，春季雨量充沛，春梢萌发力强，茶芽生长旺盛，如果养大采老，就会影响春茶的品质，造成产量不高。春茶的“早、新、优”也成为市场竞争的主要砝码，开采期提早，则细嫩的鲜叶比重高，品质好，产值上升，因此清明前的茶叶采摘，若采摘时间相对较长，则名优茶的产量就相对较高。若能提前准确预报春茶的开采期，了解各采摘时段气象因子与产量间的关系，就可以对采摘期进行科学合理的人工干预，从而增加茶叶生产的经济效益。

2.2.1相关性分析。在借鉴相关研究成果的基础上，以扬州仪征地区春茶生产和采摘为研究对象，将其开采期与不同的气象因子要素进行相关分析，确定对茶叶开采期影响最大的气象因子，在此基础上建立春茶开采期的预报方程，为合理安排茶叶采摘等农事活动提供理论依据。

扬州3—4月份冷空气活动频繁，春茶采摘最易受到春霜冻危害，茶树开采期由于观测资料的短缺，历年准确的扬州春茶开采期无法准确获取。研究表明，茶叶的开采期与温度、光照、降水等气象因子紧密相连，日平均气温8～10 ℃萌动。根据2000—2015年扬州春茶开采期实际观测值和同期气象资料，扬州春茶从萌发(日平均温度达到10 ℃)至开采期需日平均气温≥10 ℃的日数7～10 d，≥10 ℃活动积温约为100 ℃·d。因此，该研究从春季日平均温度回升到10 ℃开始统计≥10 ℃活动积温，达到100 ℃·d 的日期作为早春茶叶开采期的气象指标。开采期的气象资料取自仪征自动站，包括日平均气温、降水量、日照时数、空气湿度等。

选择2000—2015年月平均气温、月日照时数、月降水量、月相对湿度等气象因子，以3月1日=1，3月2日=2，依次类推，将开采值转换成统计值，进行相关分析。结果显示，开采期与1月平均气温、3月平均气温及1月、3月平均相对湿度有较好的相关性，说明温度和湿度是影响茶叶萌动迟早和新梢生长快慢的重要因子。

2.2.2预报因子的选择。黄寿波[2]研究鲜叶采摘量与温度条件的关系发现，在较高纬度，温度是茶叶产量的主要影响因子；在较低纬度，降水量是茶叶产量的主要影响因子。胡振亮[3]、丁立孝等[4]研究显示，游离氨基酸、茶多酚含量与采摘前15 d的平均气温具有明显的相关性，采摘前期温度较高，茶树体内的氨基酸含量减少，茶多酚增加。因此，再次选择以温度作为主要预报因子，对开采期逐旬进行回归分析。

表2 春茶开采期各旬温度变化

通过分析，选出其中相关度较高的6个因子，分别是1月中旬平均气温(x1)、1月下旬平均气温(x2)、2月中旬平均气温(x3)、3月上旬平均气温(x4)、3月中旬平均气温(x5)、3月1—20日有效积温(x6)，可以得到预报方程y=59.924 49-1.270 13x1-0.829 77x2-0.292 33x3-2.120 99x4-0.927 70x5-0.018 10x6。该回归方程的复相关系数达0.900 147，说明它们之间高度正相关，SignificanceF(F显著性统计量)的值为0.0036 64，远小于显著性水平0.05，所以说该回归方程回归效果显著。

在此基础上，将月、旬的各项因子再次逐步筛选，得出新的春茶采摘预报模型：y=70.251 380-0.533 540x1+0.819 878x2-0.307 560x3+0.008 300x4-0.932 470x5-0.976 280x6+0.361 826x7-0.096 740x8-0.129 120x9。该回归方程的复相关系数达0.932 421，说明它们之间高度正相关，SignificanceF(F显著性统计量)的值为0.002 067，远小于显著性水平0.05，所以说该回归方程回归效果显著。方程各项因子分别是1月平均气温(x1)、2月平均气温(x2)、2月相对湿度(x3)、1月相对湿度(x4)、2月中旬平均气温(x5)、3月上旬平均气温(x6)、3月中旬平均气温(x7)、3月1—20日有效积温(x8)、3月上旬相对湿度(x9)。方程各项因子都在3月中旬就能得到实际物理量值，从而计算出采摘期。因此，可以在3月10日、20日分别进行春茶采摘期的预报。这个方程因子大都是以温度为主，说明在扬州地区温度是决定春茶采摘期最重要的因素。

为了验证此回归式在实际中的准确性，对逐年的适采期进行了预测，将2016年1—3月各气象要素值代入上述回归式，算得结果y=21.5，即预测2016年春茶适采期为3月21—22日，另外一方面对茶园实际调查结果为：3月23日达到可开采。这主要归咎于2016年1月的世纪寒潮，仪征的最低气温下降至-10 ℃。该回归方程所需的气象资料可以在3月下旬就可以做出，距离大批茶开采日期时间较为充分，这对生产安排十分有利。

由于气象因子变化的随机性，预报误差是不可避免地存在的。适采期预报的准确性一般随着预报时效的缩短而逐步提高，通过对多个时效的分析结果比对发现，在3月20日前后做出预报的模型效果最好，实用价值最高。该研究仅是利用有限站点的气候资料进行分析，对于局地小气候条件对优质茶园形成的作用及其他生态因子的影响有待进一步研究。

2.3霜冻与开采期茶树是一种喜温的叶用植物，霜冻是扬州茶叶生产中最常见的一种自然灾害。在我国南方，早发茶树品种萌动的生物学最低温度为6～8 ℃，中发茶树品种萌动的生物学最低温度为8～10 ℃，迟发茶树品种萌动的生物学最低温度为10～12 ℃[5-6]。早春气温回暖，茶芽萌动，茶树的抗寒力减弱，如果气温骤降至0 ℃或0 ℃以下，就会使已萌动的芽产生冻害。

2.3.1霜冻的种类。霜冻是影响春季名优茶生产最主要的农业气象灾害。霜冻按其形成的原因可以分为平流霜冻、辐射霜冻和平流-辐射霜冻3种。平流霜冻是由北方强冷空气南下直接引起的霜冻，常见于早春和晚秋，影响范围很广，可以造成区域性的灾害；辐射霜冻是由夜间辐射冷却而引起的霜冻，出现在少云和风弱的夜间或早晨；平流-辐射霜冻是由平流降温和辐射冷却同时作用引起的霜冻。春季茶叶霜冻灾害一般分为2种情况：一种是由于地面冷锋过境后，地面受冷高压的控制出现晴朗无风的后半夜到早晨，茶树冠层辐射降温至-2 ℃以下，使茶芽嫩叶遭受冻害；另一种是地面冷锋过境后，地面受冷高压的控制出现晴朗无风的后半夜到早晨，茶树冠层辐射降温至0 ℃以下，近地面层水汽在茶树冠层凝华形成的霜附着在茶树冠层上，日出后霜融化吸收热量使茶树冠层降温至-2 ℃以下，造成茶芽或嫩叶遭受冻害。

2.3.2终霜期及茶叶开采期的时间变化趋势。扬州春季升温由西南向东北推进，2000年以来的终霜期最早为1月24日，出现在2009年，最晚为3月13日，出现在2005年，随着气候变暖，终霜期呈现出提早的变化趋势，以仪征为例平均提早1.10 d/a(图1)。开采期的气候变化呈提前的趋势，但提早平均速率0.13 d/a。由此可见，虽然终霜期相对较早结束，茶叶萌发提前且萌发速度加快，但开采期提早的速度始终不及终霜期，因此茶叶采摘期间遭受霜冻的可能性逐渐减少，茶叶的春霜危害并无加重的趋势。

图1 仪征终霜期和茶叶采摘期的时间变化Fig.1 Time change of the final frost period and tea picking period

2.4霜冻指标在气候变暖的背景下，早春时节温度回升较快，若遭遇倒春寒，就会出现严重霜冻，而极短时间的霜冻会对茶树造成极大的危害[7-8]。茶叶霜冻害受到很多因素的影响，与低温及其持续时间、茶树的品种、茶树所处的地理条件以及栽培管理等因子密切相关，其中，低温是霜冻害发生的主要因子。低温冻害对茶叶的危害分为冬季冻害和春季霜冻。这里讨论春季霜冻造成的茶树嫩叶和茶芽受害。茶树在遭受霜冻灾害以后，由于细胞内水分冻结，原生质遭到破坏，茶汁外溢而发生红变，出现“麻点”的现象，芽叶焦灼；茶芽生长点受霜冻危害后，停止萌发，形成死芽，造成春茶采摘期延后。根据扬州春季冷空气影响过后的过程最低气温和茶树嫩叶、茶芽冻伤情况对霜冻灾害进行级别划分，具体见表3。

表3 扬州茶树霜冻灾害指标

3 总结与讨论

(1)气候因素是决定茶叶品质优劣的关键。茶树生长发育的状况直接受温度、降水、日照、湿度等因素的制约，这些气候因子不是孤立的单独存在，而是相互影响、相互制约的。

(2)结合气象观测资料、春季茶叶生产资料，在分析仪征地区春季茶叶开采期和气象条件的关系等基础上，用线性回归的方法建立了春季扬州茶叶开采期的气象模型。

(3)在气候变暖的趋势下，终霜期及茶叶开采期都呈现出提早的变化趋势，但开采期提早的速度始终不及终霜期，因此茶叶采摘期间遭受霜冻的可能性逐渐减少，扬州茶叶春霜危害并无加重的趋势。

(4)2000年以前，扬州茶叶生产以产量来衡量，茶树主要在4月进入开采期，开采以4—9月的春茶、夏茶、秋茶，其中夏季是茶叶生产的主要季节，当时夏季7—9月的高温干旱，容易使茶芽停止生长，甚至是枝梢干枯，因此高温干旱是影响茶叶生产的主要气象灾害。随着农业结构调整，2000年以后逐渐以春茶生产为主，到2010年以后名优茶已经成为每年茶叶生产的重点，很多茶园在本地特色品种的基础上，引入了无性系名优茶种，开采期提前10～15 d，且以春茶生产为主。