柯桥区茶叶气候风险区划

季丹丹，胡燕华，包君俏，周晓燕，周弘媛

（1浙江大学，杭州 310027；2绍兴市柯桥区气象局，浙江绍兴 312030）

0 引言

茶叶作为柯桥区的主要农业产业之一，具有悠久的种植历史，据有关数据统计，全区茶叶种植主要聚集于平水、稽东、王坛、兰亭四镇街，2017 年四镇街组成的南部茶叶集聚区入选为浙江省农业茶叶集聚区，茶园面积4603 hm2，占全区总量的85.5%[1]。茶叶作为露天生长作物受气象因素较大[2]，受全球气候变化的影响，近年来早春霜冻[3-4]、夏季热害[5-7]、冬季冻害[8-9]等农业气象灾害呈现多发态势，给柯桥区的茶叶生长造成严重危害。如2018 年4 月8 日霜冻影响，柯桥区春茶产量显著下降，全区共有467 hm2茶园受损，影响面积近2000 hm2，直接损失约1500万元。2017年连续高温造成柯桥区东方茶厂约33 hm2新茶受损，直接经济损失30余万元。

各位专家对茶叶种植适宜性的气候区划、气象灾害影响评估、灾害风险区划[11-13]研究已经取得了一定进展。金志凤等[14]利用模糊综合评价法[15]研究了整个浙江省的茶叶农业气象灾害风险评价，是针对整个浙江地区而言的，并在研究中将绍兴地区划分为综合气象风险综合指标高风险区[16]，其中茶叶春霜冻害为影响茶叶产量的主要灾害之一；李柏贞等[17]在江南茶叶农业气象灾害风险区划中对江南地区的茶叶进行气候灾害性分析，同样发现绍兴地区处于风险高风险区，说明绍兴地区的茶叶种植受气象因素的影响很大，除了区域性研究还有对单品种的研究，例如浙江新昌大佛龙井[13]、紫阳富硒茶[18]的研究说明名优茶更容易受到气温的影响[19-20]，更易导致产量、品质受损。其他地区例如湖北省[21-22]、福建三明市[23]也进行过茶叶气候区划分析，但对于仅研究一个区域的研究较少，能适用于柯桥区本地服务的茶叶风险区划就更少了。

近年来，柯桥区区域站网布局更加紧密，可用的区域站资料更完善，有利于对本地的茶叶风险区划进行更精细的划分，本研究基于柯桥区区域站2004—2016年的观测资料进行分析，从致灾因子出发，构建综合风险评估模型，绘制柯桥区茶叶集聚区风险区划，以期为优化生产布局，减少损失提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

所用气象数据来源于浙江省40 个区域站2004—2016 年的气象数据，站点分布见图1。包括日平均气温、最高气温、最低气温等气象要素。

1.2 研究方法

1.2.1 茶叶主要致灾因子指标的确定 柯桥区茶叶主要农业灾害包括早春霜冻、夏季高温热害和冬季冻害，相关灾害指标参照表1。

1.2.2 归一化频次处理 由于各个指标量级不同，且相差较大，对评价指标的影响程度也不同，因此对其进行归一化处理[2]，见公式(1)。

式中，Ai为第i项气象灾害指标的归一化频次(0≤Ai≤1)，xi为第i项气象灾害的频次；xmax和xmin分别为所有站点频次年平均的最大值和最小值。

1.2.3 综合风险评估模型 评估茶叶灾害风险的模型采用加权综合评价法(WCE)，主要考虑早春霜冻，夏季高温热害和冬季冻害作为评价指标，见公式(2)。

式中，RI为茶叶风险综合指标，n为评价因子个数，n=3；Wi为第i项气象灾害对应的权重系数(Wi＞0,，采用层次分析法来确定，权重系数如表2。

1.3 区划图绘制

利用ArcGIS中的自然断点分级法，确定柯桥区茶叶的气象风险等级标准。根据不同的风险种类，制定不同的区域划分值。其中，Ⅰ区为低风险区域，Ⅱ区为中风险区域，Ⅲ区为高风险区域。

2 结果与分析

2.1 空间分布适宜性分析

从柯桥茶叶分布来看，柯桥区的茶叶主要集中在柯桥南部和西部山区。其中王坛丹家茶厂地势较高，海拔600 m。根据地势、气象因子来分析柯桥区茶叶的综合风险区划。

2.1.1 早春霜冻 如图2A所示，Ⅰ区主要分布于柯桥北部，此处多为水网和平原，出现早春冻害天数较少，其中滨海地区出现早春低温现象年平均天数普遍小于50 天。Ⅱ区主要位于平水、漓渚等地，此处平均出现低温日数为50～100 天。而高危险区（Ⅲ区）主要集中在稽东、王坛、夏履、兰亭地区，此处出现平均低温日数普遍在100 天以上。这种分布与柯桥区北地南高，北平原南丘陵的地势高度为正相关，而柯桥茶叶主要分布在南部，除平水茶厂处于中风险区之外，其余几个都处于高风险区中。

表1 茶叶主要农业气象灾害指标

表2 气象灾害种类的权重系数

2.1.2 夏季热害 由于山区升温比平原快，且最高气温较高，因此从图2B 中可以看出，柯桥区全区基本上都在中风险区及以上，稽东西南部、王坛南部、平水东部由于海拔较高，受到热害的影响较小，处于适宜区（Ⅰ区）。根据南部实际茶叶分布，除丹家茶场处于Ⅰ区之外，兰亭、稽东、平水三块茶叶区均处于中风险区，需要及时做好高温气象服务，减少茶树因高温造成的损失。

2.1.3 冬季寒害 进入冬季，气温较低，茶叶容易遭受冻害，如图2C所示，寒害发生频率与海拔高温为正相关，高风险区主要位于王坛、稽东等地，该地区地势较高，王坛镇出现寒害天数均在5 天以上，发生最多频次的王坛丹家村海拔高度为603 m，稽东海拔高度在100 m以上。中风险区主要位于夏履、平水、兰亭地区，此处大部分是丘陵，海拔高度基本上在50 m以上。低风险区主要位于海拔高度10 m 以下的平原地区，如柯岩、马鞍等东北部以及平水东部。

2.2 南北站点对比分析

2.2.1 早春霜冻 选其中时间序列较完整的柯桥区站和中眉岙村站，如图3A 可以发现2004—2016 年中低温天数为波动状态，平均天数南部的中眉岙村（85天）大于北部的柯桥区站（57天），南部地区出现低温概率明显多于北部。南部更容易出现低温霜冻。

根据2 个站的小时数据分析，发现一年中温差最大的时候是3—4 月的7—9 时，且从表3 中可以发现，南部山区比北部平原温差更大，最大温差在8 时为2.69℃，日出前后气温、湿度变化最为剧烈，恰好此时正是春茶发芽、采摘期，最易发生早春霜冻。例如近年来2018年4月8日、2019年4月1日茶园大面积春霜冻事件，导致大面积名优茶受损。

2.2.2 夏季热害 挑选其中时间序列较完整的柯桥区站和中眉岙村站，如图3B可以发现，除2004年由于建站时间不同所以产生热害条件的天数相差较大外，产生热害条件的天数南北变化曲线比较接近，分析数据发现，南部的中眉岙村符合产生夏季热害条件的平均天数为45天，北部的柯桥区站为41天，因此，在夏天，柯桥区高温是全区范围现象，南北差距并不大。

夏季热害一般发生在7—8 月，根据小时数据分析，南部9—18时、北部9—19时数据均在30℃以上，其中14—15 时到达顶峰，经对比分析发现，北部高温时间比南部更持久，且最高气温更高。由于南部多数为丘陵，林木田地较多，因此南部升温降温快，更有利于茶叶生长，发生热害的情况比北部少。

2.2.3 冬季寒害 挑选其中时间序列较完整的柯桥区站和中眉岙村站，如图3C分析发现北部的柯桥区平均低温天数仅为1天，而南部中眉岙村的平均天数为7天，因此冬季出现冻害的天数南部明显大于北部。更容易出现对茶叶生长不利的低温天气。

根据柯桥区站和中眉岙村站的小时气温数据进行逐月对比，发现最低气温均发生在1月，因此冬季寒害最易发生在1 月，如表3 所示，2 个站的最低气温均出现在1 月份的6—8 时，即日出前后。其中，眉岙村站6—8 时最低气温平均值均在0℃以下，而北部的柯桥区站该时次最低气温平均值在1℃以上，因此南部更容易产生冬季寒害。

2.3 综合风险区划

表3 中眉岙村和柯桥区站各时次对比 ℃

茶叶农业气象灾害综合风险是早春霜冻、夏季热害和冬季冻害3种农业气象灾害的综合作用[16]。对于茶叶生产来说，茶叶霜冻是影响最大、最容易受灾，其次是冬季寒害，夏季热害对新苗影响较大，对成年茶树影响较小，因此综合危险最轻。根据灾害权重计算综合气象灾害风险，经过标准化处理后，确定茶叶农业气象灾害综合风险等级，如图2D所示，高风险区(＞120)最大面积主要位于稽东北部和平水的西部，即平水和稽东交界处，其次位于王坛中部和南部丹家，最后是兰亭小部分地区。中风险(60～120)主要位于王坛、稽东以及兰亭大部分地区，此处正是柯桥区主要茶叶种植区。低风险区(＜60)主要是平原地区。

3 结论与讨论

茶叶是柯桥区主要经济作物，其中有较为有名的品牌日铸茶，但柯桥也是茶叶气象灾害风险的高发区域，金志凤[20]研究的浙江省茶叶农业气象灾害风险评价中将绍兴地区划分为综合气象风险区划的高风险区域。本研究将柯桥区单独提出来，作为个例分析，主要研究柯桥地区的茶叶气象风险。研究发现：柯桥区的早春冻害、冬季寒害风险区划重合度高，说明低温造成的灾害基本上发生在西部和南部山区，这主要是由于山区的地形特点，升温、降温都比较快，对气温的敏感度较高，因此南部山区更容易致灾。但是柯桥的茶叶种植区正好集中在南部区域，高风区以稽东为最。夏季热害呈全区分布较均匀，年平均高温天数在25～44天之间，南北差异并不明显，大范围高温频发区位于柯桥城区，这是与人类生产生活有关。高温出现较少的地区均位于海拔相对较高的区域，如稽东西南部、王坛南部，因此高海拔地区的茶场受到热害的影响较小，要注意做好平水、稽东茶场的高温气象预报服务。

研究中发现南北的气温对比，低温的差别较大，且比较显著，南部更容易受到低温灾害，但高温变化不大，出现高温一般是全区性的，柯桥区的预报是以柯桥国家站为准，高温的预报指向性更好，而低温预报根据具体地形做修订。

研究柯桥区的茶叶风险区划研究为本地的茶叶生产气象服务保障能力及指导茶叶种植生产布局有重要意义。但是，笔者只研究了气温对茶叶生产的影响，而种植地的环境等因素对茶叶灾害风险的作用不容忽视，未来可考虑承灾体脆弱性和孕灾环境，不断修正区划指标，将茶叶风险区划进一步完善。