婺源春茶開采期的預報模型

楊愛萍,陶 瑤,汪建軍,張 坤,林志堅

(1.江西省農業氣象中心,江西 南昌 330096;2.江西省上饒市氣象局,江西 上饒 334000;3.江西省氣象科學研究所,江西 南昌 330096)

0 引言

春茶在全年茶葉生產中,無論是產量還是品質,都有舉足輕重的地位。春茶開采期的準確把握對春茶產量和品質都有明顯的影響，恰如農諺所說“早三天是寶,遲三天是草”。隨著人們生活水平的提高,春茶“早、新、優”成為當今茶葉市場的賣點。因此,準確預報春茶的開采期,對茶葉生產者適時做好早春茶園管理,組織采茶勞動力,做好制茶準備,安排好銷售計劃等具有重要意義[1-3]。

春茶開采期大多在春分與清明之間,但年際間變動較大。自20世紀80年代以來,不少學者對春茶的開采期進行了探討和研究,得到了大量的研究成果。多數學者認為影響春茶開采期的因子主要有氣象條件、土壤條件、茶樹品種特性、田間管理等[4-7]。但對于某一固定的茶園,其地形地貌是基本不變的,茶樹的品種特性也相對穩定;茶園的生產管理措施雖然每年稍有改進,但主要的生產措施基本相同。然而,每年的氣象要素有所不同。所以,在上述諸因子中,氣象條件對春茶開采期的影響往往起著主導作用[8-10]。

早春時節溫度總體上呈回升趨勢。茶樹經過一個冬季的休眠,此時生長能力很強,養分自根部逐漸向上移動,供應茶葉萌發生長的需要。當氣溫回升到適宜程度時,春茶就開始萌發。因此,在眾多氣象因子中,溫度是影響春茶萌發和開采的關鍵因子[11-14]。除了要達到適宜的溫度條件外,降水、日照等對茶芽的萌發也有明顯影響[15-17]。李旭群[18]研究發現：3月低溫多陰雨對茶芽的萌動、萌發極為不利,開采期會因此明顯偏遲;而3月暖溫多陰雨則最有利于茶樹新梢生長,茶芽萌發快,開采期早。姜燕敏等[19]研究發現：安吉白茶開采期的主要預報因子是1月平均氣溫和1月日照時數；鳩坑開采期的主要預報因子為1月平均氣溫、1月日照時數和1月下旬≥10 ℃的有效積溫。汪春園等[20]指出3月中、下旬平均氣溫和3月中旬日照時數以及由它們組成的復合氣象因子與春茶谷雨前產量的關系密切。陳健[21]認為春茶采摘期與2月氣溫的相關性最大,其中,2月上中旬氣溫回暖條件、2月中下旬低溫霜凍程度是預測茶葉成熟采摘期的關鍵因子。朱蘭娟等[22]的研究結果表明,2月下旬低溫天數和3月上旬平均最低氣溫是影響龍井43和龍井群體種開采期的關鍵氣象因子。根據以上研究,國內外學者提出了多種春茶開采期氣象因子預報方法,這些方法將逐月(或逐旬)的平均氣溫、降水量、日照時數、相對濕度等作為預報因子,對春茶的開采期進行預報,預報效果較好。

茶樹具有很強的適應外界自然環境的能力。在氣候趨暖的背景下,茶樹為了適應氣象環境,茶樹的外形、葉片的解剖結構、理化性質等都會發生明顯改變,進而導致茶芽的萌發期和春茶的開采期發生變化，但在目前的春茶開采期氣象預報模型中,尚未考慮不斷變化的氣象條件對春茶萌發期及開采期的影響。

婺源綠茶歷史悠久,位列江西省“四綠一紅”茶葉品牌的首位。2018年,婺源縣發展茶園面積1.25萬hm2(其中有機茶園認證面積0.23萬hm2),茶葉產業實現系列年產值逾35億元,成為當地國民經濟的支柱產業。婺源綠茶以春茶為主。目前尚未見有關婺源春茶開采期氣象預報模型的研究報道。鑒于此,我們應用近年來的婺源茶葉觀測資料和同期的氣象資料,采用關鍵氣象因子預報方法,建立了婺源春茶開采期的預報模型；然后引入不斷變化的氣象條件,對該模型進行改進；最后將改進的預報模型與常規的關鍵氣象因子預報模型進行比較和檢驗,得出了適用于婺源春茶開采期預報業務的預報方法,可為江西省茶葉氣象服務提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 材料

茶葉開采期資料和同期的氣象數據均來源于婺源縣氣象局,資料年限為2014～2019年。

在茶葉觀測資料中,觀測的茶葉品種為上梅州,觀測項目主要有開采期、產量等。開采期是指每年第一批鮮葉的采摘日期,以春茶新梢有15%～20%達到1芽2～3葉為可開采標準。根據婺源春茶的開采期資料,開采期最早為3月中旬,最晚為4月上旬。結合春茶開采期氣象服務需求,預報結果須在每年2月底前發布。因此,本文使用的氣象資料主要為每年1～2月的逐日平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、降水量、空氣相對濕度、日照時數等。

1.2 方法

1.2.1 常規的關鍵氣象因子預報方法 以歷年1～2月逐月(或逐旬)的平均氣溫、降水量、日照時數等氣象因子作為自變量,以春茶的開采期日序為因變量,采用逐步回歸分析方法,建立春茶開采期的關鍵氣象因子預報模型。最終得到的模型是：Y=aX1+bX2+…+nXn+k。式中,Y為春茶開采期的日序,以1月1日起算,1月1日取值為1,1月2日取值為2,以此類推;X1、X2、…、Xn為關鍵氣象因子；a、b、…、n為關鍵氣象因子的回歸系數；k為截距項。

2 結果與分析

2.1 常規的關鍵氣象因子預報模型

以1～2月逐月的平均氣溫、降水量、日照時數、雨日數為自變量,以春茶的開采期為因變量,采用逐步回歸分析方法,建立了春茶開采期的關鍵氣象因子預報模型，如公式(1)所示：

Y=119.8956-3.4626X1-0.6259X2

(1)

式(1)中：Y為春茶開采期的日序；X1為1月平均氣溫；X2為1月雨日數。式(1)通過了0.01顯著性水平檢驗。式(1)表明,1月平均氣溫和1月雨日數均與春茶的開采期具有極顯著的負相關關系。1月平均氣溫越高、1月雨日越多,則春茶的開采期越早。茶樹是典型的亞熱帶多年生常綠木本植物,在生長發育過程中逐漸形成了喜溫暖濕潤、喜弱光而耐蔭,怕寒冷、漬水和炎熱干旱的特點。故1月若多為溫暖、多陰雨天氣,則有利于打破春芽休眠,使得春芽的萌發提前。該模型的因子組成與春茶萌芽的生長特性相符,具有合理性。

2.2 改進的關鍵氣象因子預報模型

由前文分析可知,1月平均氣溫和1月雨日數是影響婺源春茶開采期的關鍵氣象因子。因此,計算2014～2018年的近10年1月平均氣溫均值和1月雨日數均值,結果如表1所示。表1表明,在氣候趨暖背景下,1月平均氣溫呈上升趨勢,1月雨日數呈增多趨勢。

表1 婺源2014～2018年的近10年1月平均氣溫均值和1月雨日數均值

按照1.2.2提出的方法,建立了改進的關鍵氣象因子預報模型,如公式(2)所示。式(2)通過了0.01顯著性水平的檢驗。

(2)

式(2)中：Y為春茶開采期的日序；X1為1月平均氣溫；X2為1月雨日數；x1、x2分別為1月平均氣溫、1月雨日數的近10年滑動平均值(見表1)。

2.3 模型檢驗與效果分析

根據氣象觀測資料,婺源2019年1月平均氣溫、1月雨日數分別為6.6 ℃、19 d;預報年份近10年(2010～2019年)的1月平均氣溫、1月雨日數分別為5.96 ℃、8.02 d。2019年婺源春茶的開采期為4月1日(日序值為90)。分別應用常規的關鍵氣象因子預報模型和改進的關鍵氣象因子預報模型,對2019年婺源春茶的開采期進行預報檢驗,結果如表2所示。從表2可以看出,改進的關鍵氣象因子預報模型的預報誤差(預報值與實際值之差)明顯小于常規模型的,預報效果更好。

表2 模型預報結果及其預報誤差

3 結論與討論

本文應用2014～2018年婺源茶葉觀測資料和同期氣象資料,采用關鍵氣象因子預報方法,并引入了不斷變化的氣象條件,對常規的春茶開采期預報模型進行了改進,然后以2019年為例,對改進的關鍵氣象因子預報模型和常規的預報模型進行了預報檢驗,得到了以下結論:

1月平均氣溫和1月雨日數是影響婺源春茶開采期的關鍵氣象因子。1月平均氣溫越高、1月雨日數越多,則春茶的開采期越早;反之則越晚。

應用改進的關鍵氣象因子預報模型,預報2019年婺源春茶開采期的日序為88 d,晚于常規的關鍵氣象因子預報模型的(85 d)。改進的預報模型的預報結果與實際值更加接近,預報效果更好。

本文建立的婺源春茶開采期的預報模型,主要應用1月的氣象觀測要素,具有較好的時效性,能夠滿足春茶開采期預報業務的需要。

綜上所述,氣溫、雨日數匹配適宜,形成暖溫、多陰雨的天氣條件,對春茶的萌發和開采十分有利。這一結論與李旭群、姜燕敏等的研究結果一致。然而,在氣候變暖背景下,近10年1月平均氣溫趨高,1月雨日數趨多,春茶的開采期可能提前。但常規的關鍵氣象因子預報模型未考慮茶樹自身適應環境的能力和自我調節作用,導致預報得到的開采期明顯早于實際值。改進的關鍵氣象因子預報模型引入了關鍵氣象因子近10年的滑動平均值,以及預報年關鍵氣象因子與其滑動平均值的距平百分率,這在一定程度上較合理地反映了茶樹適應氣候變化的能力和響應情況,因此從2019年的預報檢驗結果來看,改進模型的預報效果更優。但是,由于本文使用的歷史資料年限較短,因此所建立模型的適用性還需在實踐中不斷檢驗。