南平市政和大白茶冻害精细区划

林泽全，陈志彪

（福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

南平市政和大白茶冻害精细区划

林泽全，陈志彪*

（福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

文章运用逐步回归分析方法和GIS技术，建立了南平市越冬期极端最低气温（Td）和3个等级冻害（-3℃＜Td≤0℃、-5℃＜Td≤-3℃、Td≤-5℃）发生频次的空间分析模型.根据主成分分析法确定的政和大白茶冻害区划指标，对南平市政和大白茶种植区进行划分.结果表明：（1）南平市政和大白茶种植区可区分为微冻害区、轻度冻害区、中度冻害区、重度冻害区；（2）微冻害区分布于武步溪-迪口溪-建溪-高阳溪-吉阳溪-路兹溪-麻溪-富屯溪（顺昌段）-水口寨河-蛟溪以南，轻度冻害区分布于溪东溪-松溪（建瓯段）-梅龙溪-渭田溪-松溪（松溪段）-金峰山-奶娘岗-南浦溪（建阳段）-崇阳溪-云谷山-茂岭岗-麻阳溪-富屯溪（邵武段）-同青溪至微冻害区北界地带，中度冻害区分布于鹫峰山-龙头山-五马并槽-富岭溪-南浦溪（浦城段）-临江溪-武夷山（浦城县与武夷山市交界处）-北溪河-虎鼻岩-葛仙-分水关-狮子岗-杉岭-富屯溪（光泽段）-西溪-金溪至轻度冻害区北界，中度冻害区北界以北为重度冻害区.

冻害；GIS技术；逐步回归模型；主成分分析法；南平市；政和大白茶

南平市地处武夷山脉东南坡、闽江上游，地理位置为东经117°～119°17′，北纬26°15′～28°19′.全市5县、4市、1区，南北长230.4 km，东西宽230 km，土地面积26301 km2，占全省总面积五分之一.地处中亚热带[1]，各县（市、区）年平均气温17.6～19.8℃，年降水量1628.2～1936.9mm，年日照时数1491.8～1772.3 h，不低于10.0℃活动积温5953.9～6903.3℃，无霜期248～302 d[2]，有记录极端最低气温为-14.8℃（七仙山）.

茶树在冬季往往会受到来自北方的强冷空气侵袭，在低温下冻伤或冻死，最终导致减产甚至绝收.冻害是常见的茶树气象灾害之一[3].政和大白茶是107个国家级无性系茶树品种之一，原产于政和县铁山乡，是制作政和工夫、窨制花茶、白毫银针、福建雪芽、白牡丹的优质原料[4].其中白毫银针因其优异的品质而进入中国十大名茶之列[5].

李倬对中国茶区内100个气象台站年最低气温资料进行统计分析，得出不同等级茶树冻害机率的分布图[6]；陈思宁等利用模糊数学进行茶树气象灾害区划[7]；许映莲等根据江苏的霜冻气候条件，把江苏划分为茶树适宜种植区、茶树次适宜种植区、茶树不适宜种植区[8]；金志凤等基于浙江省茶树栽培精细化气候区划结果，应用模糊数学和加权指数求和方法创设了茶叶气象灾害综合风险指数模型，得出浙江省茶树种植农业气象灾害综合风险精细化空间分布图[9]；胡波等采用FastICA负熵最大化算法对浙江省茶叶整体、轻度、中度和重度早春霜冻分别进行时空分布特征分析[10]；吴杨等利用最低气温观测资料，划分茶树冻害的气象指标，通过Kriging空间分析法和气候统计方法分析霜冻的时空分布特征和演变趋势[11]；徐宗焕等、吴仁烨等通过建立的多元回归模型（年极端最低气温平均值、经度、纬度、海拔）进行模拟，以进行分区描述[12-13]；王加义等在模拟温度时除了考虑地理三因子（经度、纬度、海拔）还加入离海距因子以进一步提升模拟精度[14]；苏晓玲等考虑地理三因子、离海距对冬季极端最低气温、各等级冻害发生频次的影响并进行空间模拟以进行荔枝冻害区划[15]；沈长华等、蒋宗孝等通过GIS软件，建立气象要素随地理三因子变化的高程模型，进行图层叠加处理，最后得到南平市作物气候精细区划图[1，2，16-17].本研究采集福建省67个气象站点的观测资料（逐日极端最低气温、逐月降水量）、地理三因子、离海距和坡向数据进行小网格推算越冬期极端最低气温空间分布，并建立3个等级冻害发生频次空间模型，通过主成分分析法确定各冻害指标权重，在此基础上分析政和大白茶冻害等级分布.政和大白茶冻害区划可揭示白茶冻害的地域特征，为大白茶的冻害防御和合理的种植布局提供依据.

1 材料与方法

研究采用的气象观测数据源自福建省气象信息中心、福建省气象局，包含全省67个气象观测站1961—2012年冬季逐日极端最低气温、冬季逐月降水量、气象站经度（X）、纬度（Y）及海拔（H）.地形数据采用福建省数字高程图.采集气象数据统计多年平均越冬期（12月-翌年2月）极端最低气温Td及月均降水量，统计冬季逐日极端最低气温在-3℃＜Td≤0℃、-5℃＜Td≤-3℃、Td≤-5℃各温度段（分别划分为一级、二级、三级冻害）出现频次P.

1.1 冻害级别划定

冻结温度以下（＜0℃）的低温危害称为冻害[18].在气温低于0℃时，大叶种茶树（小乔木型）会受冻[19-20]；冻害发生的主要因素是低温，冻害随温度的降低而加重[19]；年极端最低气温的高低直接影响茶树是否受低温冻害[21]；政和大白茶在-3～-4℃或更低温度亦不受冻[5]；政和大白茶在-7.5℃的低温下，严重受冻的植株达60%以上[3].参考霜冻等级程度[22]，将政和大白茶越冬期冻害的3个等级划分为：-3℃＜Td≤0℃、-5℃＜Td≤-3℃、Td≤-5℃.

1.2 空间推算模型创设

1.2.1 经度、纬度、海拔数据处理

极端最低气温随经度、纬度与海拔的改变发生相应的改变.气象站点图层在ArcGIS10.2中创设，添加67个站点的经度、纬度、海拔等数据，计算冬季极端最低年平均气温.

1.2.2 离海距计算

在中国，海岸线系指多年大潮高潮位时的海陆界线[23]，本研究将福建省沿海地区的行政边界作为海岸线，在ArcGIS 10.2中裁剪海岸线，采用欧氏距离法计算各站点至海岸线的距离[14].

1.2.3 DEM构建

不规则三角网（简称TIN：Triangulated Irregular Network）表示的数字高程模型（简称DEM：Digital Elevation Model），可充分利用地貌的特征点、线以较好地展现复杂地形，在地形拟合方面表现好，也便于地形分析[24].本研究采取福建省50 m等高线图建立TIN，然后令TIN转化为DEM以进行极端最低气温插值和冬季降水量插值，更好地体现复杂地形下气温、

降水空间分布.

1.2.4 坡向计算

茶树冻害因茶园的坡向而异[25].在ArcGIS 10.2中利用DEM生成坡向栅格，并通过“值提取至点”获取各站点坡向.

1.2.5 月降水量插值

降水的天气可以增加空气湿度、土壤湿度，进而减缓茶园中气温、土温的下降速度、强度，起到缓解冻害的作用[3].普通Kriging比IDW更适于月降水的插值[26].采用普通Kriging方法插值生成福建省12月、1月、2月降水量栅格.

1.2.6 多年平均冬季极端最低气温Td模型创设

越冬期极端最低气温年平均气温可以直观反映作物冻害情况[27].逐步回归分析是选择最佳回归方程的优越方法[28]，计算得出的变量子集中的所有变量均为显著[29].在SPSS 20.0中进行逐步回归分析，创设福建省多年极端最低气温Td与各因子（经度、纬度、海拔、离海距、坡向、月降水量（12月、1月、2月））的回归方程，以提升南平市多年极端最低气温Td模型的拟合度，得出回归方程：

Td=-74.0547X+160.9664Y+0.5146H+（3.1540×10-5）E +0.3659A-0.9639D-0.5753J-2.0667F+4877.5803式中X代表经度、Y代表纬度、H代表高度、E代表欧氏距离、A代表坡向、D代表12月降水量、J代表1月降水量、F代表2月降水量，该模型F值为31.677，通过α=0.00001的显著性检验.

1.2.7 3个等级冻害模型建立

经度、纬度、海拔、离海距、坡向、月降水量（12月、1月、2月）作为自变量，3个等级冻害年平均频次作为因变量，创设3个等级的福建省政和大白茶冻害发生频次的逐步回归方程，以提升南平市3个等级冻害模型的拟合度：

H1、H2、H3模型的F值分别为41.516、17.373、4.133，H1、H2模型通过α=0.00001的显著性检验，H3模型通过α=0.001的显著性检验.

1.3 区划指标权重确定

表1 各指标权重Tab.1 The weights for various indices

1.4 综合冻害指数（简称IFI：Integrated Freezing Index）确定

根据主成分分析法确定的权重，将Td、H1、H2、H3加权相加后进行归一化即为综合冻害指数IFI（IFI值介于0～1）.

IFI=-0.4866Td+0.5074H1+0.5127H2+0.4666H3.

2 结果与分析

2.1 冻害分区图

根据1.4节确定的综合冻害指数IFI，划分政和大白茶冻害等级，将等级设定为0～0.33、0.33～0.52、0.52～0.69、0.69～1区间（见表2），即将南平市政和大白茶种植区划分为微冻害区、轻度冻害区、中度冻害区、重度冻害区（见图1）.

表2 政和大白茶冻害等级设定Tab.2 The setting of freezing injury for Zhenghe white tea

2.2 分区评述

2.2.1 微冻害区

主要分布于武步溪-迪口溪-建溪-高阳溪-吉阳溪-路兹溪-麻溪-富屯溪（顺昌段）-水口寨河-蛟溪以南，具体含延平（除武步溪东岸、峡阳镇东南部、建溪北段东岸）、顺昌（蛟溪西岸、富屯溪沿岸、兹溪西岸、高阳溪西岸、高阳乡西部与建瓯市交界处）、建瓯（吉阳溪南岸、白都溪两岸、高阳溪南岸、建溪沿岸、顺阳乡西南部、迪口溪沿岸）、邵武（水口寨河南岸）、政和（龙潭溪下游沿岸）.本区光热资源丰富，有霜期

短[32]，轻度冻害发生频次较少，越冬期气候条件最佳.该区应注重提升政和大白茶品质及提高单产，可推广种植.

图1 南平市政和大白茶冻害区划Fig.1 Regionalization of freezing injury for Zhenghe white tea

2.2.2 轻度冻害区

主要分布于溪东溪-松溪（建瓯段）-梅龙溪-渭田溪-松溪（松溪段）-金峰山-奶娘岗-南浦溪（建阳段）-崇阳溪-云谷山-茂岭岗-麻阳溪-富屯溪（邵武段）-同青溪至微冻害区北界地带，具体含延平（武步溪东岸、峡阳镇东南部、建溪北段东岸）、顺昌（除蛟溪西岸、富屯溪沿岸、兹溪西岸、高阳溪西岸、高阳乡西部与建瓯市交界处）、建瓯（除吉阳溪南岸、白都溪两岸、高阳溪南岸、建溪沿岸、顺阳乡西南部、迪口溪沿岸、前岚溪沿岸、龙树乡与建阳区交界处、松溪东岸、水源溪两岸、溪屯溪西岸、鹫峰山北段、辰山）、邵武（同青溪以东、富屯溪以西、水口寨河以北地区、拿口镇与顺昌县交界处、吴家塘镇东南部、沿山镇西南部）、建阳（麻阳溪沿岸、书坊乡西部、徐宸溪北岸、崇阳溪西岸、潭城、小湖、南浦溪沿岸、水吉镇中部、漳墩镇中部）、政和（东平镇金峰山-奶娘岗以东、石屯、七星溪以北、梅龙溪以西地区、龙潭溪上中游沿岸）、武夷山（楮树水库周边）、浦城（水北街道与濠村乡、松溪县交界处）、松溪（湛庐山以西、松溪沿岸、杉溪西岸、渭田溪沿岸）.本区光热资源较丰富，有霜期较短，越冬期气候条件较佳，在秋季要管好茶园，保证茶株健壮，能安全越冬.施足腊肥，灌好冬水，培土壅兜，防治病虫，使树势强壮，增强抗冻能力[3].

2.2.3 中度冻害区

主要分布于鹫峰山-龙头山-五马并槽-富岭溪-南浦溪（浦城段）-临江溪-武夷山（浦城县与武夷山市交界处）-北溪河-虎鼻岩-葛仙-分水关-狮子岗-杉岭-富屯溪（光泽段）-西溪-金溪至轻度冻害区北界，具体含建瓯（前岚溪沿岸、龙树乡与建阳区交界处、松溪东岸、水源溪两岸、溪屯溪西岸）、建阳（除麻阳溪沿岸、书坊乡西部、徐宸溪北岸、崇阳溪西岸、潭城、小湖、南浦溪沿岸、水吉镇中部、漳墩镇中部、五福洋水库周边）、政和（除龙潭溪沿岸、东平镇金峰山-奶娘岗以东、石屯、七星溪以北、梅龙溪以西地区、鹫峰山、洞宫山）、光泽（除西溪沿岸、增坊溪沿岸、沙坪溪沿岸、富屯溪沿岸、汉溪沿岸、梅溪沿岸、儒茶溪沿岸、北溪沿岸、清溪沿岸）、武夷山（除楮树水库周边、过风坳、狮子岗、虎鼻岩、葛仙、岩山顶、梅溪南岸、北溪河两岸、洋庄乡北部）、浦城（除水北街道与濠村乡、松溪县交界处、武夷山、山下溪沿岸、青龙岗、天山岗、临江溪沿岸、富岭溪两岸、风洞山、五马并槽、官田溪以北地区、柘溪以西地区）、松溪（除湛庐山以西、松溪沿岸、杉溪西岸、渭田溪沿岸、鸡母山、与建阳区、浦城县交界处、龙头山、五马并槽）.本区光、热、水、资源受地形影响，垂直变化大，热量属中等水平，水湿条件对发展茶叶很有利[32]，轻度冻害、中度冻害发生频繁，在冻害即将到来之前，茶园内可采取一些应急防冻措施：如在茶丛之间遍插松枝、在茶园内茶丛表面和地面铺盖干草、在茶丛表面喷洒防冻保温抑制蒸发剂防止冻害.茶园可采取条播密植以增强抗冻力[3].

2.2.4 重度冻害区

主要分布于中度冻害区北界以北，具体含建瓯（鹫峰山北段、辰山）、邵武（金溪沿岸、青光石）、建阳（五福洋水库周边）、政和（鹫峰山、洞宫山）、光泽（西溪沿岸、增坊溪沿岸、沙坪溪沿岸、富屯溪沿岸、汉溪沿岸、梅溪沿岸、儒茶溪沿岸、北溪沿岸、清溪沿岸）、武夷山（过风坳、狮子岗、虎鼻岩、葛仙、岩山顶、梅溪南岸、北溪河两岸、洋庄乡北部）、浦城（武夷山、山下溪沿岸、青龙岗、天山岗、临江溪沿岸、富岭溪两岸、风洞山、五马并槽、官田溪以北地区、柘溪以西地区）、松溪（鸡母山、与建阳区、浦城县交界处、龙头山、五马并槽）.合理选择和利用有利地形.生产上可趋利避害，择优利用.在重度冻害区，一般应选南坡、西南坡，避开北坡和狭窄幽深、封闭低洼的谷地[27].茶园选址避开地势较高、地形较凸出的山顶、山脊、

山口、迎风坡，选择山腰、背风坡、山麓.将防风林带设置于茶园的冬季风上风方向，可减弱园内局部的冬季寒流[3].

3 结论与讨论

以武步溪-迪口溪-建溪-高阳溪-吉阳溪-路兹溪-麻溪-富屯溪（顺昌段）-水口寨河-蛟溪为界，以南属为微冻害区，以北为轻度冻害区；以溪东溪-松溪（建瓯段）-梅龙溪-渭田溪-松溪（松溪段）-金峰山-奶娘岗-南浦溪（建阳段）-崇阳溪-云谷山-茂岭岗-麻阳溪-富屯溪（邵武段）-同青溪为界，以南属轻度冻害区，以北为中度冻害区；以鹫峰山-龙头山-五马并槽-富岭溪-南浦溪（浦城段）-临江溪-武夷山（浦城县与武夷山市交界处）-北溪河-虎鼻岩-葛仙-分水关-狮子岗-杉岭-富屯溪（光泽段）-西溪-金溪为界，以南属中度冻害区，以北为重度冻害区.微冻害区应注重建设高品质、高产量茶园，轻度冻害区应加强茶园管理，中度冻害区应做好防冻工作，重度冻害区应谨慎选址.

3.1 方法的合理性

本文的划分结果体现了中度冻害区中的重度冻害区斑块，如莲花山（606 m）、辰山（1822 m）、青光石（1073 m）、过风坳（1887 m）、狮子岗（1846 m）、虎鼻岩（1195 m）、葛仙（705 m）、青龙岗（925 m）、天山岗（918 m）等.这说明结合DEM数据的GIS技术应用在地区的气象灾害空间分布与分区分析中的合理性[33]，能精细地体现复杂地形条件下气象灾害空间分布规律.

3.2 冻害评价指标确定

冻害评价指标的确定是研究茶树冻害的精细区划与空间分布规律的关键步骤，而冻害评价指标尚无统一标准.李倬选取-15℃、-12℃、-10℃作为中国小叶种茶树冻害指标[6]；许映莲等以低温出现的时间早迟、强度和持续时间建立茶树受冻害影响的隶属函数，进而划分冻害级别[34].本研究采用主成分分析法确定政和大白茶各冻害评价指标权重，结合实际情况，确定政和大白茶冻害评价指标，该指标不仅考虑越冬期极端最低气温年平均气温对白茶冻害的影响，还考虑到各级冻害发生频次的影响，越冬期极端最低气温与各级冻害评价指标模型采用地理三因子、离海距、坡向、越冬期逐月降水量进行逐步回归分析，经检验模型十分显著，区划结果精细化地体现了南平市政和大白茶冻害空间分布特点.

3.3 精细化区划的进一步完善可能

本研究在确定政和大白茶冻害评价指标时主要考虑了极端最低气温、月降水量、经度、纬度、海拔、离海距、坡向等影响因子，精细化区划的进一步完善可能还应考虑小地形遮蔽度、坡度、风速及风向等因素的影响，或许将使南平市政和大白茶冻害空间分布模型更加合理.

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责任编辑：吴兴华

A Precise Spatial Division for Frost-damaged Plantations of Zhenghe White Tea in Nanping

LIN Zequan，CHEN Zhibiao*
（School of Geographical Science，Fujian Normal University，Fuzhou 350007，China）

With stepwise regression analysis method and GIS technology，spatial analysis model is established for occurrence frequency of the extreme low temperatures（Td）and three frost-damaged grades（-3℃＜Td≤0℃，-5℃＜Td≤-3℃，Td≤-5℃）in the winter period of Nanping.And based on the frost-damaged division indicators obtained in the principal component analysis method,Zhenghe white tea growing areas in Nanping are classified into different areas.The results suggest：（1）Zhenghe white tea plantations in Nanping can be typed into the subtly frost-damaged area，slightly frost-damaged area，moderately frost-damaged area and seriously frost-damaged area．（2）The aforementioned areas respectively refer to the areas to the south of the belt of Wubuxi-Dixikou-Jianxi-Gaoyangxi-Jiyangxi-Luzixi-Maxi-Futunxi（the section in Shunchang）-Shuikouzhai river-Jiaoxi，the areas between the belt of Xidongxi-Songxi（the section in Jianou）-Meilongxi-Weitianxi-Songxi（the section in Songxi）-Jinfeng mountain-Nainianggang-Nanpuxi（the section in Jianyang）-Chongyangxi-Yungushan-Maolinggang-Mayangxi-Futunxi（the section in Shaowu）-Tongqingxi and the Northern boundary to the subtly frost-damaged areas，the areas between the belt of Jiufeng mountain-Longtou mountain-Wumabingcao-Fulingxi-Nanpuxi（the section in Pucheng）-Linjiangxi-Mount Wuyi（the junction of Pucheng County and Wuyishan city）-Beixi river-Hubiyan-Gexian-Fenshuiguan-Shizigang-Shanling-Futunxi（the section in Guangze）-Xixi-Jinxi and the Northern boundary to the slightly frost-damaged areas，and the areas to the north of the Northern boundary to the moderately frost-damaged areas.

frost damage；GIS technology；stepwise regression model；principal component analysis method；Nanping；Zhenghe white tea

S 162

A

1674-4942（2016）03-0327-06

2016-04-27

国家基础科学人才培养基金项目“福建师范大学地理学基地科研训练及科研能力提高项目”（J1210067）；福建师范大学大学生创新创业训练计划项目（cxxl-2015122）

*通讯作者