鹤山市茶叶种植气候适应性分析

崔凤梅，郭瑞玲，陈艺友，康伯乾

（1.鹤山市气象局，广东鹤山 529724；2.佛山市南海区气象局，广东佛山 528200）

鹤山市是传统茶叶之乡，距今有700多年历史，产品曾畅销国内外，是我国出口红茶之源。2014年双合镇“十里茶乡”被评为广东省“最具生态价值茶乡”；2015年鹤山红茶荣获国家地理标志农产品认证。鹤山市总面积1 082.73 km2，现有茶园面积3.66 km2。近年来，随着茶叶市场价格的稳定及政府扶持引导措施的推出，鹤山茶叶种植面积及茶叶产量呈现逐年增长趋势。

作为农业气象基本要素，光、热、水是茶叶生命活动不可缺少的能量，也是茶叶产量和质量的重要影响因子［1－3］。鹤山市位于广东省南部珠江三角洲腹地，地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，具有气候温和、四季不分明、雨热同季的气候特点，当地典型的南亚热带季风气候为茶树种植提供了良好的环境条件。本研究利用1960—2019年的气象观测资料，根据茶叶生长物候期，对光、温、水气候条件进行详细分析，继而计算光、温、水等与茶叶生长条件相关的气候适宜度指标，并进一步分析气象灾害对茶叶生长的影响，可为鹤山市茶叶产业的发展提供气象科学依据，指导相关茶农或茶叶产业园开展茶叶生产活动工作。

1 资料与方法

茶叶是典型的亚热带多年生常绿木本植物，喜温暖湿润和酸性土壤，喜弱光而耐荫，怕寒冷、渍水和炎热干旱［1，4］。许多专家对茶叶生长的气候条件进行了研究，并将影响其生长的气候条件划分为适生、可生和有害［5－7］等级，具体指标见表1。

表1 茶叶生长的气候条件划分

本研究的分析资料来源于鹤山国家一般气象站1960—2019年的气象观测数据，包括气温、降水、相对湿度、日照、风等。日照的统计采用日照百分率［8］来表示，年日照百分率为年日照总时数占该年可照总时数的百分比，即年日照百分率＝（年日照总时数／该年可照总时数）×100%，日照百分率取整数。采用气候统计和模糊数学法对数据进行统计和分析。

模糊数学又称Fuzzy数学［9］，是研究和处理模糊性现象的一种数学理论和方法。在自然科学或社会科学研究中，存在着许多定义不很严格或者说具有模糊性的概念。这里的模糊性，主要是指客观事物的差异在中间过渡中的不分明性，如某一生态条件对某种害虫、某种作物的存活或适应性可以评价为“有利、比较有利、不那么有利、不利”；灾害性霜冰对农业产量的影响程序为“较重、严重、很严重”；这些通常本来就是属于模糊的概念，为处理分析这些“模糊”概念的数据，便产生了模糊集合论。模糊集合的特点是把原来普通集合对类属、性态的非此即彼的绝对属于或不属于的判定，转化为对类属、形态做从0到1不同程度的相对判定。模糊集合是无明确边界集合，是模糊数学的理论基础。隶属度即隶属函数，为了将普通集合与模糊集合加以区别，把模糊集合的特征函数称为隶属函数。

根据茶叶生长发育的气候条件划分（表1）以及受气候要素影响变化的柯西型分布模式（柯西分布是一个均值不存在的连续型概率分布，当随机变量X满足它的概率密度函数时，称X服从柯西分布，其概率密度函数分布形式与正态分布相似），可得到各影响要素的隶属度函数如下［6－7］：

其中，μt、μ∑t、μtm、μYR、μMR、μE、μI分别为多年平均气温、≥10℃年活动积温（℃）、年极端最低气温、年降水量、生长期月降水量、年平均相对湿度、年平均日照百分率的隶属函数；t、∑t、tm、YR、MR、E、I分别为多年平均气温（℃）、≥10℃年活动积温（℃）、年极端最低气温（℃）、年降水量（mm）、生长期月降水量（mm）、年平均相对湿度（%）、年平均日照百分率（%）。

通过以上气候要素的隶属度，再计算茶树生长的相对距离模糊度和气候适应度［6－7］，公式为

其中，μi为第i个气候要素的隶属度；n为气候要素数量；R为茶叶最适生长的相对距离模糊度；M为茶树生长的气候适宜度。

2 鹤山市茶叶种植的气候适应性分析

2.1 气候概况

统计得到近60年的气候统计数据，结合茶叶生长的气候条件划分（表略），可以发现鹤山市多年平均气温为22.1℃，历年最小值为20.9℃，最大值为23.4℃，均落在适生条件的温度区间；多年平均的≥10℃活动积温为8 082.0℃，历年最小值为7 672.6℃，也远超过适生条件的5 000℃；多年平均极端最低气温为3.9℃，历年最小值为0.0℃，也远高于－8℃；年均降水量为1 787.4 mm，满足适生条件，最小值1 061.9 mm为可生条件；生长期（3—11月）内平均月降水量为184.0 mm，最小值为112.7 mm，均满足适生条件；年平均相对湿度79%满足适生条件，最小值71%属可生条件；年平均年日照百分率39%满足适生条件，最大值为49%属可生条件。综合上述，鹤山市茶树种植气候条件大部分时间属于适生条件，只有个别年份个别要素属可生条件，不存在有害条件。

2.2 不同气象条件对茶叶种植生长的影响

在分析茶叶种植气候概况的基础上，以下根据茶叶生长物候期，进一步对光、温、水气候条件进行详细分析。茶叶生长发育具有明显的阶段性和规律性，在一般正常年份气候条件下，茶树分萌发、开采和休眠期，以鹤山双合“十里茶乡”为研究代表点，通过多次实地调查及到鹤山市农业农村局走访，整理出鹤山市茶树各发育期物候资料（表2）。以下结合鹤山茶叶物候期即茶叶生长发育周期和采摘等不同时期，对光、温、水气候条件进行具体分析。

表2 鹤山茶叶生长物候期

1）温度条件。

温度条件决定茶叶年生育期的长短和发育轮次的早晚，影响茶叶的生育速度、地理分布、产量和品质，因此温度条件对茶叶生长极其重要［1，10］。

根据鹤山市1960—2019年数据统计了鹤山年平均气温的年际变化（图1），由图1可以看出，鹤山市年平均气温在20.9～23.4℃之间波动，波幅较小，平均气温为22.1℃，总体呈上升趋势，最高值出现在2019年，符合适宜茶叶生产的温度条件。随着全球气候变暖，鹤山市的平均气温呈升高趋势，积温也相应增加，对茶叶生长更有利。

图1 鹤山市1960—2019年平均气温的年际分布

由表2可知，3—11月是茶叶活跃生长期及采摘期。由图2平均气温的逐月分布可以看出，鹤山春季气温回温早，2月气温已达14.7℃，能有效促进越冬茶树芽的萌发，有利于春茶生长，3—4月气温进一步升高，届时茶芽鳞片开裂，露出绿色牙尖开始到鳞片、鱼叶开展，可逐步开采春茶；3—11月平均气温为17.9～28.6℃，满足茶叶生长的需求，其中6—9月的平均气温均高于27℃，有利于茶叶快速生长，虽在可生条件范围内，但不利于优质茶叶生产；冬季12月至次年2月茶树处于休眠期，鹤山近60年极端最低气温为0.0℃，极端最低平均气温为3.9℃，对处于休眠期的茶叶影响不大，且在气候变暖的背景下，鹤山极端最低气温有所上升，因此，冬季气候基本能让茶树安全越冬。

图2 鹤山市1960—2019年气温和日照百分率逐月分布

2）光照条件。

日照长度是晴雨、干湿和气温稳定程度的标志，对茶叶新陈代谢和生长发育过程影响很大［11］。鹤山市逐年平均日照百分率介于31%～49%，年平均日照百分率为39%，能满足茶叶的生长需求。如图2所示，各月平均日照百分率呈单峰型，中间高两头低，春茶、夏茶、秋茶月平均日照百分率分别为24%、47%、51%。因茶叶喜漫射光，在月平均日照百分率小于45%时，茶叶生产的质量更佳；从季节来看，春茶期间的日照百分率比夏秋、秋季更小，更有利于茶叶品质的提高，这也印证了鹤山春茶的品质比夏秋茶更优。

3）水分条件。

茶叶喜潮湿，其系统发育对水分的要求较高。鹤山市雨量充沛，逐年降雨量介于1 061.9～2 569.3mm，多年平均值为1 787.4mm，对照表1茶树生长的农业气候指标，非常利于茶叶生长。由图3可以看出，鹤山降雨季节变化明显，主要集中在4—9月，各月降水量均超过150 mm，且正好在茶叶生长旺季期间，充沛的雨量有利于茶叶高产量和优品质；2—3以及10月雨量在56.9～87.6mm之间，也在可生条件范畴。而11月到次年1月降水量仅占年降水量的7%，因此秋冬季节可能出现干旱而影响到春茶的生长，尤其12月雨量仅31.1 mm，会严重抑制茶叶生长，因此休眠期也需要及时灌溉，确保充足水分。

图3 鹤山市1960—2019年降水量和空气相对湿度逐月分布

另外，鹤山市逐年平均相对湿度介于71%～83%之间，年平均相对湿度为79%，总体适宜茶叶生长。从图3可见，逐月分布不均匀，2—9月相对湿度介于80% ～85%，高湿度有利于漫射光的增加，可有效提高茶叶有机物合成速率，茶叶持嫩性好且叶质柔软，有助于提高茶叶品质和产量［12］；10月到次年1月相对湿度介于70% ～74%，尤其是12月仅70%，此时湿度低降雨少，且土壤蒸发大和茶叶蒸腾作用强，虽是休眠期，也需要做好灌溉工作，确保充足水分，以免茶叶生长受抑制。

2.3 茶叶生长的综合气候适宜度分析

影响茶叶生长发育的气候条件，主要是光、温和水等气候要素的综合结果。本研究采用模糊数学分析方法进行描述，用适宜度作为各气候要素统一的量化影响指标，将其定义：“0”为不适宜、“1”为最适宜、其余（值在0～1之间）为“适宜”和“次适宜”。

根据鹤山市1960—2019年气候资料统计，计算多年平均气温、≥10℃年活动积温、年极端最低气温、年均降水量、生长期月降水量、年平均相对湿度、年平均日照百分率以上7种气候要素的隶属度（表3），计算结果可见，鹤山地区7种气候要素的隶属度均为1。根据表3，计算出茶叶生长的气候适宜度为1即为最适宜，说明鹤山市热量资源、降水条件和日照时数，能满足茶叶生长需求，是非常适合发展茶叶产业的。

表3 茶叶生长各要素的隶属度

3 影响茶叶生长的气象灾害

3.1 高温

高温对茶树的生长不利，当日平均气温上升到30℃（或日最高气温超过35℃）以上时，芽叶的生长受到抑制，茶叶的质量和产量明显下降［13］。鹤山市每年≥35℃的极端最高气温发生在5—10月，主要集中在7—8月，1960—2019年年均高温日数13 d，其中2014年43 d为最多。7—8月鹤山地区气温高、日照强，对茶叶产量和品质造成一定的影响，而对幼龄茶树，需要在管理上采取相应的防御措施，以免茶树出现枯萎或死苗现象。

3.2 暴雨

鹤山市降水主要集中在汛期的4—9月，占年降雨量的80%以上，1960—2019年年平均暴雨日数为7.3 d，多则达14 d（1981年），少则为2 d（1963、1977年），不论是早春、仲夏、深秋还是隆冬，各月都有暴雨实例，但多为汛期出现。暴雨洪涝可能造成茶树被淹或长时间水分过多，易引发茶园水土流失和塌方现象，不仅影响茶树自身的生长发育，而且在水淹过后，各种有害物质残余容易留于茶树体内，从而导致其品质下降，也易引起病变的发生和传播。因此，要加强防涝防渍水，注意排涝，提高水土保持能力。

3.3 台风

根据1960—2019年数据统计，直接影响鹤山的台风平均个数为1.8个，主要发生在6—10月，其中7—9月较多，而近年出现的台风对人们生活生产影响特别严重，如2017年的13号台风“天鸽”、2018年的22号台风“山竹”，鹤山市均录得12级以上的极大风，全市受灾严重，这样的狂风肆虐，容易造成茶树的茶叶掉落，甚至折断茶树枝条，从而影响种植、生长和采摘，一定程度上降低了茶叶的产量和品质。

4 结论

1）鹤山市1960—2019年的多年平均气候统计数据表明，鹤山市的热量资源、降水和日照等气候条件，均能满足茶叶生长需求；再根据茶叶生长物候期，进一步对光、温、水气候条件进行详细分析，得出：鹤山市热量丰富，≥10℃活动积温高，年平均气温呈增加趋势，且春季回温早，可促进春茶早萌发，有助于提升春茶经济效益。鹤山市雨量充沛、相对湿度较大，能满足茶叶生长期需求；但年内降雨分布不均匀，秋冬季节有可能出现缺水且蒸发过大而影响到春茶生长，尤其是12月，会严重抑制茶叶生长，故休眠期也需要及时灌溉，确保充足水分。鹤山市光照适宜，能满足茶叶的生长需求；从季节来看，春茶期间的日照百分率比夏秋、秋季更小，更有利于茶叶品质的提高，这也印证了鹤山春茶的品质比夏、秋茶更优。

2）通过模糊数学法得到的鹤山市茶叶生长的综合气候适宜度为1，即最适宜，表明鹤山是非常适合发展茶叶产业的。

3）鹤山市总体气候非常适宜茶叶种植，但部分生长期可能受到高温、暴雨和台风等灾害性天气的影响，因此在种植过程中加强茶园管理的同时，要对气象灾害加以防范，与气象部门多沟通联系，主动获取相关气象信息，以提高气象灾害的防御能力，为鹤山茶叶生产创造良好条件。