石帅，赵珊珊，艾婉秀

1.国家气候中心，北京 100081；2.中国气象局气候研究开放实验室，北京 100081

茶树是一种多年生常绿木本植物，在我国南方地区广泛种植。根据生态条件、茶树类型等，我国茶叶产区可分为江南、西南、华南和江北茶区[1]。江南茶区盛产绿茶，茶叶产量占全国茶叶总产量的65%以上，是我国发展名优茶的适宜区域。浙江建德苞茶产区即位于江南茶区，属亚热带季风气候。建德市夏季高温多雨，冬季温和少雨，水热条件良好。同时，受山地气候和新安江、富春江、兰江的影响，亚热带季风气候与丘陵山地气候叠加，造就了建德苞茶产区独特的气候条件。

茶树生长及茶叶品质与自然环境的关系非常密切。茶树喜光怕晒，喜暖怕寒、喜湿怕涝、喜酸怕碱[2]。江南茶区年平均气温15～20 ℃，≥10 ℃活动积温4 500～6 500 ℃，年降水量1 000～1 600 mm，年平均相对湿度70%～80%，年日照时数1 500～1 900 h，是绿茶生产的气候适宜区域[3]。浙江省茶叶生长季内气候适宜度高，尤其是温度适宜度最高，其次是降水，日照适宜度略低[4]。气候条件如温、光、水是决定茶叶产量和品质的关键因素[5]。根据气象条件对茶叶品质形成的影响，金志凤等[6]提出了影响茶叶品质的3个气候指标，建立了茶叶气候品质评价模型。

建德苞茶创制于清同治年间（1862—1874），品质优异，多次被评为浙江省、杭州市一类名茶，在1991年的杭州国际茶文化节上，荣获“中国文化名茶”称号，同年获得北京茶叶博览会金奖[7]。建德现有茶园面积4 200 hm2，采摘面积3 900 hm2，茶叶总产量约2 800 t，其中绿茶超2 700 t，产值近3 亿元。建德市政府将“建德苞茶”作为建德市茶叶区域公用品牌，通过名优茶开发策略，大力发展茶叶种植[8]。因此，通过研究建德市气候条件与建德苞茶生长发育的关系，定量评价建德苞茶产区的气候适宜性，同时开展气象灾害风险研究，有助于趋利避害，充分发挥生态资源优势，指导茶叶生产种植。

1 资料与方法

1.1 资料

本文所用的1961—2020年建德市气象台站观测资料来自国家气象信息中心，包括逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象要素。

1.2 方法

1.2.1 建德苞茶种植气候适宜性指标

影响茶树生长的气候条件主要包括光、热量、水分等[9]。年平均气温、降水量、相对湿度、日照时数、≥10 ℃活动积温等是茶树生长发育的关键气象因子[10]。

综合前人对江南茶区茶叶种植气候适宜性指标的研究和分析[4,11-14]，构建了影响建德苞茶种植气候适宜性评价指标，并列出各指标适宜和最适宜范围（表1）。

表1 建德苞茶种植气候适宜性指标及范围

1.2.2 建德苞茶春梢期气候适宜性指标

建德苞茶以采制春茶为主，春茶品质好，产量也较高。3月下旬至5月上旬为建德苞茶的春梢生长期。茶叶品质是品种遗传特性、环境条件以及加工技艺等综合作用的结果[15]。在一定遗传基础上，环境因子作用至关重要。日平均气温、相对湿度、日照时数和降水量是影响茶叶初级产品品质的重要气候条件[16]。有研究指出，在春茶正常萌芽和生长期内，采收前10～20 d 内的日平均气温在10～15 ℃范围内，春茶品质优良；特别是采摘前的3～5 d 的日平均气温在13～18 ℃范围时，春茶品质最优。当日平均气温稳定在20～30 ℃范围时，茶芽生长最快，产量最高，但易老化，氨基酸含量显著减少，茶多酚含量显著增加，春茶品质下降[17-18]。基于此，构建了建德苞茶春梢期的生产气候适宜性指标，并列出各指标的适宜和最适宜范围（表2）。

表2 建德苞茶春梢期气候适宜性指标及范围

1.2.3 建德苞茶生产气象灾害风险指数

茶树生长发育过程中，经常会遭受气象灾害影响，轻则抑制生长，重则受灾死亡[19]。江南茶区茶叶的主要气象灾害包括早春霜冻、夏季高温热害和冬季冻害[20]。

决定茶树能否正常生长的限制因子是低温冻害。冻害越轻，茶树生长越好，产量也越高。茶树冻害按生物学时间可分为越冬期冻害和霜冻害[21]。越冬期冻害指茶树在休眠期遭遇寒潮，气温骤降到-5 ℃以下，叶片内细胞结冰失去活性而危害茶树越冬的一种气象灾害。霜冻害指当日最低气温低于4 ℃时，茶树新芽生长将受到霜冻害影响；当日平均气温降至0 ℃以下，茶树嫩梢将遭受霜冻危害[21]。因此将年日最低气温≤-5 ℃日数作为越冬期冻害评价指标，将春梢期日最低气温≤4 ℃日数以及日平均气温≤0 ℃日数作为霜冻害评价指标。

当日最高气温≥35 ℃时，茶树的叶绿素被破坏，影响物质的积累，茶叶品质受到严重影响[22]。如果日平均气温长期在30 ℃以上或者日最高气温高于35 ℃时，茶树生长缓慢或停止生长，若持续多天且温度高将导致茶树受害[23]。江南地区盛夏受西太平洋副热带高压控制，易出现持续高温天气。结合前人的研究成果[24]，将日平均气温≥30 ℃，日最高气温≥35 ℃且日平均相对湿度≤60%连续3 d 以上，作为高温热害评价指标。

1.2.4 建德苞茶生产适宜性综合评价方法

根据世界气象组织规定，将最近的3 个年代的平均值作为气候值，即将1991—2020年作为气候常年。利用1991—2020年建德市逐日气象观测资料，基于建德苞茶种植和春梢期气候适宜性指标，统计常年建德苞茶种植和春梢期各指标在适宜和最适宜范围内出现的频率，定量评价建德苞茶生产的气候适宜性；进而根据建德苞茶生产的气象灾害风险指标，研究气象灾害对建德苞茶生产的不利影响，并综合评价建德市气候条件对建德苞茶生产的影响。

此外，还利用1961—2020年建德市逐日气象观测资料，分析了全球气候变暖背景下建德苞茶生产适宜性的趋势变化特征。利用最小二乘法计算气象要素及相关指标的长期变化趋势，采用Mann-Kendall 方法对趋势进行显著性水平为0.05的显著性检验[25]。

2 建德苞茶种植气候适宜性分析

2.1 气温

气温是影响茶树生长发育最为突出的气象因子，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、产量和品质[9]。1961—2020年，建德年平均气温呈上升趋势，升温幅度为每10年0.12 ℃（图1）。年平均气温最高为18.1 ℃（2016年），最低为16.0 ℃（1984年），近25年平均气温没有低于16.5 ℃。1991—2020年，建德年平均气温17.3 ℃，每年的年平均气温均在最适宜范围内。

图1 1961—2020年建德市年平均气温变化

1961—2020年，建德年极端最低气温呈升高趋势，仅1967年、1973年、1977年和2016年的年最低气温小于-8 ℃，其余56年均处于建德苞茶种植的适宜范围内（图2）。1991—2020年，建德年极端最低气温≥-8 ℃的年份有29年，仅在2016年达-8.4 ℃；年极端气温≥-5 ℃的年份有19年，即年极端最低气温在适宜和最适宜范围的出现概率分别为96.7%和63.3%。建德极端最低气温有所上升，茶叶遭受低温冻害的可能性降低，有利于茶叶种植。

图2 1961—2020年建德市极端最低气温变化

1961—2020年，建德≥10 ℃活动积温每年都在5 000 ℃以上，≥10 ℃活动积温呈显著增加趋势，升幅为每10年上升50.0 ℃。1991—2020年，建德≥10 ℃活动积温平均值为5 761.3 ℃，每年均处于最适宜范围（≥5 000 ℃）内（图3），说明建德热量条件十分适宜茶树生长。活动积温的多少，对茶叶单产的高低和变化起着颇为重要的作用，建德苞茶平均单产随≥10 ℃积温增高而递增[26]，故随着建德≥10 ℃活动积温的增高有利于建德苞茶单产的提高。

图3 1961—2020年建德市≥10 ℃活动积温变化

2.2 水分

茶树喜湿，降水量关系到茶叶的产量和品质。1961—2020年，建德年降水量年际变化较大，最多年（2 280.7 mm，1973年）是最少年（1 076.9 mm，1978年） 的2.1 倍。除1963年、1964年、1978年、1979年和2005年的年降水量少于1 200 mm外，其他年份降水量均超过1 200 mm，并且年降水量呈增加趋势（图4）。1991—2020年，建德平均年降水量为1 662.8 mm，除了2005年外各年降水量均在1 200 mm以上，有20年超过1 500 mm，即建德年降水量处于适宜和最适宜范围的年份分别占总年份的96.7%和66.7%。

图4 1961—2020年建德年降水量变化

相对湿度反映了空气的干湿状况，茶树生长一般要求相对湿度在70%以上，≥80%为最佳[9,27]。1961—2020年，建德年平均相对湿度均在70%以上（图5）。近30年，建德年平均相对湿度为78.1%，历年平均相对湿度在73.2%～83.2%之间，均处于适宜范围内，其中年平均相对湿度在80%以上的出现概率为27%。相对湿度较高时，可增加漫射光，能够加快茶叶的有机物合成，茶叶持嫩性好且叶质柔软，有助于提高建德苞茶产量和品质。

图5 1961—2020年建德年平均相对湿度变化

干燥度表示水分供应的余缺，在一定程度上反映了茶树生育期内所需水量与降水量的综合情况。1961—2020年，建德年平均干燥度在0.27～0.70 之间，有减小趋势（图6）。近30年，建德年平均干燥度为0.41，每年的干燥度均处于最适宜范围内。

图6 1961—2020年建德干燥度历年变化

2.3 光照

茶树喜光，生长发育过程中的90%～95%干物质通过光合作用获得。适宜的光照不仅可以提高茶叶产量，还对茶叶品质有重要影响。日照时间短，可抑制茶多酚的生成，从而去除茶汤中的苦涩味，增加口感舒适度。日照百分率≤45%是优质茶叶形成的主要气象因子，并且日照百分率≤40%为最佳。

1961—2020年，建德多年平均日照百分率为40.3%，年平均日照百分率≤43%和≤40%的发生概率分别为76.7%和53.3%。建德年平均日照百分率呈降低趋势，1963年日照百分率最高为52.8%，2015年最低为28.8%（图7）。1991—2020年，建德年平均日照百分率为38.4%，年平均日照百分率≤43%和≤40%的发生概率分别为93.3%和70.0%，这十分有利于优质茶的生产。

图7 1961—2020年建德年平均日照百分率变化

3 建德苞茶春梢期气候适宜性分析

1961—2020年春梢期，建德的平均气温一般在13.5～18.7 ℃之间，呈升高趋势（图8）。近30年春梢期，建德平均气温为16.6 ℃，最高年18.7 ℃（1998年）、最低年13.5 ℃（1996年），即每年均处于最适宜（11～20 ℃）范围内。

图8 1961—2020年建德苞茶春梢期平均气温变化

1961—2020年春梢期，建德降水量在95.5～602.9 mm 之间，没有显著的长期变化趋势（图9）。近30年春梢期，建德平均降水量为307.6 mm，历年春梢期降水量均处于适宜范围内，除了2000年和2011年外，其余各年降水量均处于最适宜范围。从春季各月降水分布来看，3—5月建德月降水量分别为166.2 mm、179.5 mm 和191.6 mm，均在160 mm 以上，属于最适宜范围，有利于春茶的生长。

图9 1961—2020年建德苞茶春梢期降水量变化

1961—2020年春梢期，建德平均相对湿度在67.8%～85.9%之间，其中平均相对湿度小于70%仅出现2年（图10）。建德平均相对湿度呈减小趋势。1991—2020年春梢期，建德平均相对湿度76.8%，其中相对湿度≥60%和≥70%日数占总日数比例分别为100%和93.3%。适宜的相对湿度对建德春茶的产量和品质有利。

图10 1961—2020年建德苞茶春梢期相对湿度变化

1961—2020年春梢期，建德平均每天日照时数在2.6～6.3 h之间，处于最适宜范围内，日照时数呈长期增加趋势，但增加趋势不明显（图11）。近30年，建德春梢期平均每天日照时数为4.6 h，最多为6.3 h（2009年），最少为2.6 h（1991年）均在建德苞茶生长最适宜范围。可见，春梢期适宜的光照有利于建德生产量多质优的春茶。

图11 1961—2020年建德苞茶春梢期平均每天日照时数变化

4 主要气象灾害风险分析

建德气象灾害种类较多，有低温冰冻、雨涝、干旱、高温、台风、雪灾、冰雹、酸雨等。对苞茶种植生产影响较大的气象灾害有高温热害和低温冻害，其中低温冻害包括霜冻害和越冬期冻害。

4.1 高温热害

当日最高气温≥35 ℃时，茶树生长速度减慢，甚至叶片枯萎而脱落，茶叶品质受到严重影响[22-24]。1961—2020年，建德年高温（日最高气温≥35 ℃）日数一般在12～75 d 之间，呈减少趋势，但减少趋势不明显（图12）。近30年，建德高温日数多年平均为39.6 d，最多达60 d（2003年），最少只有16 d（1999年）。

图12 1961—2020年建德高温日数变化

建德高温热害一般发生在盛夏时节（7—8月）。1961—2020年，建德发生了11 次高温热害，高温热害天数为75 d，平均每年1.3 d，其中1967年高温热害持续时间最长为14 d。近30年，建德仅发生了4 次高温热害，高温日数天数仅为21 d。

4.2 霜冻害

1961—2020年，建德多年平均低温（日最低气温≤4 ℃）日数为68.2 d，1996年最多有91 d，2020年最少有32 d（图13）。建德年低温日数呈明显减少趋势，近30年平均年低温日数为60.3 d。1961—2020年，建德多年平均严寒（日平均气温≤0 ℃）日数为3 d，有11年没有出现严寒日，1984年严寒日最多，有16 d（图14）。建德严寒日数总体呈明显减少趋势，近30年平均严寒日数为1.9 d，有7年无严寒日（图14）。建德严寒日数在杭州7 县（市、区）中排名第二少。可见，在建德苞茶品质形成的关键时期内，低温风险相对较低，且近年来呈现频次下降、程度减轻的趋势。

图13 1961—2020年建德低温日数变化

图14 1961—2020年建德年严寒日数变化

4.3 越冬期冻害

1961—2020年，建德多年平均日最低气温≤-5 ℃日数为1.4 d，呈明显减少趋势，1963 最多为8 d（图15）。近30年建德年平均日最低气温≤-5 ℃日数为0.67 d，有21年没有出现过日最低气温≤-5 ℃。1961—2020年，建德极端最低气温在-8.5～-1.8 ℃之间，呈明显升高趋势；近30年建德极端最低气温平均值为-5.3 ℃（图16）。建德极端最低气温最低值为-8.5 ℃。建德日低温≤-5 ℃日数减少趋势以及年极端最低气温提高趋势有利于苞茶生产。

图15 1961—2020年建德年日最低气温≤-5 ℃日数变化

图16 1961—2020年建德年极端最低气温变化

尽管建德低温冻害风险总体不高，但有的年份发生极端低温冻害事件的影响较重。2008年初我国南方发生百年一遇的低温雨雪冰冻灾害，给建德茶叶造成严重影响。2008年1月13日至2月5日，浙江省出现了5 次明显的降雪过程。连续阴雨（雪）使空气处于高湿状态，出现冻雨现象，致使茶园遭受冻害，高山上新栽植的茶树大部分受冻死亡，海拔200～400 m 处的茶树受冻后叶片变黄枯萎、卷曲。由于气温持续偏低，2008年茶芽萌动推迟，春茶开采期比上年推迟15 d以上。

5 小结与讨论

利用1961—2020年建德逐日气象台站观测资料，分析了与建德苞茶生产密切相关的气温、降水、湿度和日照等气象条件以及气象灾害风险。

5.1 气温

常年建德年平均气温17.3 ℃，≥10 ℃积温5 761.3 ℃。年平均气温和≥10 ℃积温均处于最适宜范围，极端最低气温在适宜和最适宜范围的出现概率为96.7%和63.3%。春梢期，建德常年平均气温为16.6 ℃，每年均处于最适宜（11～20 ℃）范围内，有利于春茶的生长和品质形成。

5.2 降水

建德常年降水量1 662.8 mm。1991—2020年，建德年降水量除了2005年外均处于适宜范围，其中有20年处于最适宜范围。春梢期，建德各月降水量均在160 mm 以上，属于最适宜范围，有利于春茶的生长。

5.3 相对湿度

常年建德年平均相对湿度为78.1%，适宜和最适宜范围出现概率为100%和27%。1991—2020年春梢期，建德平均相对湿度为76.8%，仅有两年出现平均相对湿度小于70.0%，平均相对湿度均处于适宜范围。建德常年干燥度平均为0.41，每年的干燥度均处于最适范围。建德空气湿润利于茶叶产量和品质的形成。

5.4 光照

建德常年日照百分率为38.4%，年平均日照百分率在适宜和最适宜范围的发生概率分别为93.3%和70.0%。1991—2020年春梢期平均每天日照时数4.6 h，日照时数均在建德苞茶生长最适宜范围。

5.5 气象灾害

对建德苞茶有影响的气象灾害主要有高温热害和低温冻害。气象灾害风险总体相对较低。在全球气候变化影响下，建德降水增多，低温日数减少，极端最低气温升高，近30年建德的高温热害和低温冻害风险均呈减少态势，对苞茶的生产影响相对减弱。

总的来看，建德的热量、水分和光照条件非常适宜茶树生长，有利于高品质茶叶的形成。气候风险总体相对较低，并且气象灾害风险呈减弱趋势。建德当地应当充分挖掘独特的气候优势，针对高温、严寒等灾害性天气，科学地采取防护措施，如选择优良品种、加强茶园管理和基础设施建设、注意防冻抗旱、构建茶园立体生态系统等，降低气象灾害的不利影响，从而实现促进农民增收、区域经济迅速发展的目的。