茶樹春季低溫冷害和霜凍災害的區別

婁偉平，吳利紅，姚益平，陸德彪，楊鳴

1.浙江省新昌縣氣象局，浙江 新昌312500；2.浙江省氣候中心，浙江 杭州310017；3.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州310020

我國茶區春季茶樹芽葉生長期間，經常遭遇“倒春寒”，影響茶樹芽葉生長[1]。“倒春寒”對茶樹生長的影響可分為低溫冷害和霜凍災害。

低溫冷害是在農作物生育期間，某一時期或整個生育期間的氣溫明顯低于作物生長發育要求，引起農作物生育期延遲或生殖器官的生理機能受到損害，從而造成農業減產的一種農業氣象災害。按照對作物的危害特點，冷害可分為障礙型冷害、延遲型冷害和混合型冷害。影響茶樹的冷害屬于延遲型冷害，其表現癥狀是茶樹芽葉生長緩慢甚至停止生長，使茶樹芽葉采摘期推遲、茶葉日產量降低。

霜凍災害是指農作物生長季內冷空氣入侵，使土壤表面、植物表面及近地面層的溫度驟降到0℃以下，引起農作物植株（莖葉）遭受凍傷或死亡的現象[2]。茶樹霜凍災害是春季茶芽萌發伸長后，溫度降到0℃以下使茶芽遭受凍害的氣象災害[3]。由于早春氣溫波動大，茶樹霜凍時有發生，給茶農造成巨大經濟損失。

溫度是影響茶樹低溫冷害和霜凍災害的主要氣象因子，但目前還沒有統一的茶樹霜凍災害溫度指標。黃壽波[4]在總結上世紀80年代及以前茶葉氣象研究成果的基礎上，把茶樹受低溫危害分為寒害和凍害2種，在凍結溫度以上（>0℃）的低溫危害稱為寒害或冷害，而凍結溫度以下（<0℃）的低溫危害稱為凍害。徐金勤等[5]把浙江省國家氣象站春季日最低氣溫≤4 ℃作為浙江省茶樹春季霜凍的發生指標。茶樹遭遇“倒春寒”后，先是遭受低溫冷害，在溫度降到一定值以下遭受霜凍。由于霜凍指標的不一致，影響了“倒春寒”過程茶樹低溫冷害和霜凍災害的判別，從而直接影響茶樹霜凍災害防御、損失評估和保險理賠。本文從茶樹低溫冷害和霜凍災害的表現、機理等角度出發，分析二者的區別，并提出茶樹低溫冷害和霜凍災害的判別指標。

一、茶樹低溫冷害和霜凍災害的區別

1.表現

茶樹遭受低溫冷害后，茶芽停止生長，芽葉表面未見到受害現象。在低溫冷害結束后，滿足一定的熱量條件后茶芽恢復生長。從茶芽停止生長到恢復生長的時間與低溫冷害強度、影響時間及低溫冷害結束后的氣溫有關。低溫冷害強度越強、影響時間越長，茶芽恢復生長所需時間越長，如低溫冷害結束后回暖越迅速，茶芽恢復生長也越快。

如浙江省2月下旬到4月上旬經常出現夜間最低氣溫在0.1～4.0 ℃、白天最高氣溫在10～20 ℃的天氣，茶芽在夜間遭遇低溫冷害停止生長，白天氣溫上升后恢復生長。2020年3月下旬，浙江省新昌縣羅坑山茶場出現了1 次嚴重的茶樹低溫冷害過程。3月26日到4月1日為連續陰雨天氣，3月27日21：00 至3月29日22：00間49 h 氣溫低于4 ℃，3月27日23：00 至3月29日21：00 間46 h 氣溫低于3 ℃，3月28日15：00至3月29日7：00 間16 h 氣溫低于1 ℃，其中3月28日22：00 到3月29日7：00 間9 h 最低氣溫在0～0.2 ℃，茶樹頂部葉片最低溫度達到－1.1 ℃，茶樹遭受嚴重的低溫冷害。觀測表明，該茶場種植的鳩坑群體種（樹冠未修剪）在3月20日達到一芽一葉初展，3月27日達到一芽二葉初展，3月27—29日觀測表明，茶樹芽葉未出現凍害癥狀，但3月28日茶樹芽葉停止生長，由于3月31日至4月6日日平均氣溫維持在6.3～7.7 ℃，4月7日開始日平均氣溫上升到10 ℃以上，4月9日茶樹芽葉恢復生長，在4月13日達到一芽二葉，從3月20日至4月13日期間5 ℃以上有效積溫達120 ℃；而2019年同一茶園在3月28日達到一芽一葉初展，在4月9日達到一芽二葉，期間5 ℃以上有效積溫90 ℃，其中3月31日18：00 至4月1日7：00 間13 h 氣溫低于4 ℃，但4月1日天氣晴好，白天最高氣溫上升到14.7 ℃，低溫冷害對茶芽生長影響小。

茶樹遭受霜凍害后，細胞內水分凍結，原生質遭到破壞，使茶汁外溢而紅變，出現“麻點”和芽葉焦灼現象。有的茶樹芽梢生長點及腋芽的基部受霜凍危害后停止萌發，形成褐變，稱之為“瞎眼”，這種死芽將嚴重影響當年春茶的產量和質量。危害嚴重者造成葉枯、葉落、枝梢萎枯，呈燒焦狀；特別嚴重的骨干枝樹皮凍裂、液汁外溢，葉片全部枯死脫落，根系變黑腐爛，整株茶樹死亡[6]。

胡家敏等[7]利用人工氣候箱模擬貴州倒春寒過程對福鼎大白茶的影響，結果表明在最低溫度為0 ℃時，茶樹的葉片形態沒有明顯變化；當最低溫度為－1 ℃時，僅1 d，葉片便出現明顯的焦黑，隨著處理時間的延長，焦黑現象越來越嚴重，經過2 d 的處理，50%左右的葉片出現明顯凍害特征，持續3 d，大部分葉片出現焦黑現象；當最低溫度為－2 ℃時，僅1 d，大部分茶葉葉片出現明顯的焦黑，2 d 后80%左右的葉片出現焦黑現象。

2.機理

茶樹霜凍災害的實質是低溫引起細胞結冰[8]。春季溫度上升到茶芽萌動起始溫度以上后，茶芽萌動，新生長的嫩葉和芽代謝活動強，含水量和自由水含量高，可溶性糖含量低。當溫度下降到一定程度時，茶樹嫩芽葉細胞汁液開始結冰，隨著溫度繼續下降，細胞間隙自由水隨著溫度下降而結冰導致細胞收縮，滲透到間隙中的細胞內水分形成的冰塊逐漸增大，冰晶出現于細胞外并不斷奪取細胞內的水分，造成原生質濃度劇增，產生嚴重的脫水現象。蛋白質因脫水過度而變質，原生質也由于同樣原因不可逆地凝膠化。細胞因冰晶膨大產生的機械壓力而變形，雖然細胞壁在溫度回升冰晶融化后尚具有一定的復原性，但原生質因吸水膨脹緩慢而被撕裂損傷。質膜、細胞襯質因胞內冰晶的形成、融化而被破壞，作為高度精密結構的原生質因此受到致命的損傷，茶汁外溢與空氣相遇，氧化紅變、焦枯，形成茶樹芽葉外觀上的葉層水漬、水燙等癥狀[9]。

茶樹遭受霜凍害除了與低溫和茶樹本身抗霜凍的能力有關外，還與茶樹莖葉上附生的冰核細菌密切相關。冰核細菌具有很高的冰核活性，冰核形成的平均溫度為－2.7 ℃，冰核一旦形成就快速蔓延，誘發葉片凍害，使茶樹遭受霜凍[10-11]。相反，如茶樹上無冰核細菌存在，能耐受－8～－7 ℃的低溫而不發生霜凍[12]。

Hao 等[13-14]利用人工氣候室模擬茶樹冷馴化、脫馴化和“倒春寒”冷脅迫的發生條件，對龍井43 不同發育時期的新梢比較轉錄組分析和代謝組分析，提出4 ℃是茶園“倒春寒”發生的溫度閾值，即4 ℃是茶樹開始遭受低溫冷害的溫度閾值。相關研究表明[15-16]，茶樹遭受低溫冷害后（最低溫度0～4 ℃），茶樹葉片葉綠素含量下降率一般不到50%，茶樹遭受霜凍后（最低溫度0 ℃以下），茶樹葉片葉綠素含量下降率一般在50%以上；茶樹遭受低溫冷害后，茶樹葉片氣孔限制值隨最低溫度降低而增加，而遭受霜凍后氣孔限制值增加較為平緩；茶樹遭受低溫冷害后，茶樹葉片過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性均呈現大幅度的增強趨勢，而茶樹遭受霜凍后，3種保護酶活性表現為不同幅度的突然下降趨勢，且隨著凍害強度的加大及凍害持續時間的延長而進一步下降，后期下降幅度逐漸趨于平緩；茶樹遭受低溫冷害后，其芽葉的膜系統未受到破壞，而遭受霜凍后，茶樹芽葉的膜系統受到不可逆轉的破壞。

3.經濟價值影響

茶樹遭受低溫冷害后，芽葉停止生長，在溫度回升后，恢復正常生長。由于芽葉沒有受損，能用于制茶，不影響芽葉的經濟價值。目前春季茶葉的采摘還是依靠人工采摘，在茶葉旺采期間，低溫冷害延緩了茶葉生長，延長了高檔茶采摘時間，在一定程度上有利于提高茶葉經濟產出。茶樹遭受霜凍后，芽葉受損，在溫度回升后，受損嚴重的芽葉不能恢復正常生長，不適合制茶，失去經濟價值。

二、茶樹低溫冷害和霜凍災害的溫度判別指標

婁偉平等[17]研究表明，春季晴朗無風的早晨，茶樹冠層上部葉片比離地1.5 m 處的氣溫低2.0 ℃以上；陰雨天氣時，茶樹冠層上部葉片比離地1.5 m 處的氣溫低0.5～1.0 ℃。我國茶樹春季霜凍災害主要由輻射型霜凍造成，常出現于地面冷高壓過境，晴朗無風的早晨，由于輻射降溫使茶樹冠層溫度降到－2.0 ℃以下而引發茶樹霜凍災害。統計表明，日最低氣溫0 ℃時，氣溫小于4 ℃持續時數可達5 h 以上；出現平流型霜凍時，日最低氣溫也在0 ℃以下。這也表明了在茶樹霜凍災害發生時，茶園百葉箱氣溫（離地1.5 m處）≤0 ℃。

低溫冷害發生時，往往伴隨著陰雨天氣，日最低氣溫在0 ℃以上，茶樹冠層溫度在－1.0 ℃以上，不會造成茶樹芽葉細胞結冰。因此，可以最低氣溫0 ℃作為茶樹低溫冷害和霜凍災害的溫度判別臨界指標，即以≤0 ℃作為茶樹遭受霜凍災害的指標。

王學林[15]、李慶會等[18]研究表明，4 ℃低溫脅迫12 h 會造成茶樹葉片的光系統Ⅱ（PSⅡ）最大光化學效率(Fv/Fm)和PSⅡ潛在活性(Fv/F0)顯著低于對照，且隨脅迫時間的延長而下降。李仁忠等[16]研究表明，3 ℃低溫脅迫4 h 會造成茶樹葉片的生理生化指標明顯變化，且隨低溫強度的增加而變化加大。因此，在最低氣溫>0 ℃情況下，≤4 ℃低溫持續12 h 以上，或≤3 ℃低溫持續4 h 以上，或≤2 ℃低溫持續2 h 以上，或≤1 ℃低溫持續1 h以上作為茶樹遭受低溫冷害的指標。

目前，氣象部門發布的最低氣溫預報是指國家氣象觀測站所在地的最低氣溫。茶樹多種植于山區，茶園和國家氣象觀測站所在地的最低氣溫差可達3～5 ℃，甚至更高。因此，各地在開展茶樹春季霜凍防御工作時，要根據天氣預報結合茶園地形、天氣狀況，修訂得到茶園的最低氣溫，判別茶園霜凍情況。