气候变化背景下西双版纳茶区农业气候资源变化特征

吉文娟，张利才，张加云，杨晓鹏

(1.云南省气候中心，云南 昆明 650034；2.西双版纳州气象局，云南 景洪 666100)

气候变化背景下西双版纳茶区农业气候资源变化特征

吉文娟1，张利才2*，张加云1，杨晓鹏1

(1.云南省气候中心，云南 昆明 650034；2.西双版纳州气象局，云南 景洪 666100)

利用西双版纳州3个气象站1961-2014年逐日气象资料，分析了西双版纳州茶树不同生长季的平均气温、平均气温日较差、≥10.0 ℃积温、<0 ℃日数、降水量、相对湿度和日照时数等农业气候资源的时空变化特征。结果表明，西双版纳州景洪、勐海和勐腊3个茶区近53年各生长季的平均气温和积温普遍呈显著的上升趋势，相对湿度普遍呈显著的下降趋势，降水量普遍变化趋势不明显，日照时数的变化趋势各茶区不同，勐腊呈明显的上升趋势，景洪和勐海变化趋势不明显；农业气候资源的变化对该区茶树的发育期进程、鲜叶理化成分的含量、病虫害的发生及农业气象灾害的发生会产生一定影响。

全球气候变化；西双版纳；茶区；资源

气候变化是当前国际社会最关注的问题之一，气候变暖、降水变化、极端事件增多、冰雪减少、海平面上升等现象的出现从不同程度上反映了全球气候变化情况，而全球气候变化在不同程度上对陆地生态系统、农业生产和社会经济发展等都产生了重大影响。气候以及气候变化与农业是紧密联系的，特别是在发展中国家，农业的发展对气候变化的依赖关系更明显[1-5]。代姝玮[6]等对中国西南地区农业气候资源时空变化特征进行了研究分析，气温和积温均呈上升趋势，日照整体呈增加趋势，但空间差异较大，降水资源总体减少，参考作物蒸散量则呈普遍降低的趋势。喻彦等[7-8]研究了西双版纳州气候变化及对热带作物的影响，分析了景洪气象站的气温和降水资料，年平均气温在波动中呈上升趋势，降水呈下降趋势，同时还通过暖冬对作物生长发育的影响、气候变暖导致极端气候对作物的影响及气候变暖导致病虫害加重的方面进行了讨论。宋富强等[9]对西双版纳区域气候变化对植物生长趋势的影响进行了相关研究，植物的株高生长主要受到干热季的日照时数与月均最低气温的影响，降雨对引种植物株高生长没有产生显著的影响。

西双版纳州是中国的一个重要产茶区，种茶历史悠久，优越的自然条件、丰富的种质资源、宽广的茶树种植地域造就了发展茶叶生产具有得天独厚的优势。目前，针对西双版纳州气候资源变化方面的研究较多[10]，但关于茶区农业气候资源变化方面的研究尚少，因此，本研究基于云南省西双版纳州茶区内气象站1961-2014年的地面观测资料，结合普洱茶发育期时段，分析了该茶区普洱茶生长季内热量、水分、光照等农业气候资源的变化趋势，以期为制定茶叶生产应对气候变化的策略提供参考。

1 材料与方法

1.1 区域概况

西双版纳州位于云南省的最南端，全州东西横跨190 km，南北纵贯160 km，总面积19125 km2。全州辖景洪、勐海和勐腊1市2县。西双版纳属热带湿润季风气候类型，受季风气候制约，州内各地气候具有四季温差小、干湿季分明、垂直差异显著的低纬山地季风气候特征。州内各地由于地形复杂，海拔高度差异悬殊，致使各地气候千差万别，根据海拔高低分别呈现出北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带等数个山地垂直气候带类型。

根据国家质检总局、普洱茶地理标志产品保护范围，云南茶叶主产区主要分布在北纬25°以南、哀牢山以西、怒江以东、澜沧江中下游两岸地带，海拔多在1000～2100 m。西双版纳州的景洪市、勐海县和勐腊县均为普洱茶主产区。

1.2 资料来源

文章选取1961-2014年景洪、勐海、勐腊气象站的逐日观测资料，包括平均气温、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象要素，和2010-2014年景洪热作气象试验站的茶叶观测资料。以上气象数据在进行统计分析前，剔除了异常数据，对缺测数据利用回归订正法对其进行插补，确保了各气象要素数据在时间序列上的完整性和连续性。

1.3 研究方法

1.3.1 茶树发育期的确定 景洪热作气象试验站于2010年开始茶叶观测，观测地点景洪市勐养农场老五队茶叶地，海拔810 m，对有观测记录以来的资料进行整理分析，得到代表西双版纳州景洪茶树生长季各发育期资料(表1)。

1.3.2 茶区农业气候资源的变化 文章采用气候趋势系数、气候倾向率[11-13]的方法分析了西双版纳州茶树不同生长季平均气温、平均气温日较差、≥10.0 ℃积温、<0 ℃日数、降水量、相对湿度、日照时数等农业气候资源的时空变化特征。西双版纳州茶树生长季根据茶树发育期的时段，全年茶树生长季时段为上年12月上旬至当年11月下旬，春茶生长季发育期时段为上年12月上旬至当年5月中旬，夏茶生长季发育期时段为5月下旬至8月中旬，秋茶生长季发育期时段为8月下旬至11月下旬。

气候趋势系数为n个时刻(年)的气候要素序列与自然数列的相关系数，表示该要素在所计算的n年内有线性增(降)的趋势；气候要素的趋势系数变化采用一次线性方程表示，其斜率a的10倍称为气候倾向率，用于表征气候要素的线性变化规律。

2 结果与分析

2.1 茶区热量资源变化特征

2.1.1 气温变化特征 图1～2分别给出了茶树生长季西双版纳景洪、勐海和勐腊3地平均气温和平均气温日较差的逐年变化。通过0.01水平的显著性检验表明，自20世纪60年代以来，西双版纳州景洪、勐海和勐腊茶区全年茶树生长季平均气温的逐年变化趋势一致，均呈明显的上升趋势，其中景洪茶区的平均气温最高，在21.2～23.3 ℃，其次为勐腊茶区，在20.5～22.5 ℃，勐海茶区的平均气温最低，在17.6～19.9 ℃；景洪、勐海和勐腊茶区全年茶树生长季平均气温日较差逐年变化趋势基本一致，变化趋势不显著，其中景洪茶区的平均气温日较差最大，勐腊茶区最小。

从表2可看出，西双版纳州3地茶区全年、春茶、夏茶及秋茶生长季的平均气温在16.4～25.8 ℃，其中景洪茶区最高、勐海茶区最低，夏茶生长季最高、春茶生长季最低。各茶区各生长季的平均气温普遍呈显著的上升趋势，均通过了0.01水平的显著性检验，其中春茶生长季平均气温的上升趋势最大，气候倾向率在0.341～0.398 ℃/10a，全年茶树生长季平均气温的气候倾向率在0.290～0.320 ℃/10a，夏茶和秋茶的气候倾向率在0.223～0.265 ℃/10a。

表1 西双版纳州景洪茶树生长季发育期

图1 全年茶树生长季平均气温年际变化Fig.1 Interannual variations of annual mean temperature in the annual growing season of tea plants

图2 全年茶树生长季平均气温日较差年际变化Fig.2 Interannual variations of mean annual daily temperature range in the annual growing season of tea plants

茶树生长季内，当日最低气温<0 ℃时，茶树易发生冷害、冻害。1962-2014年，西双版纳州景洪和勐腊茶区的全年生长季日最低气温<0 ℃日数均为0，勐海茶区的全年生长季日最低气温<0 ℃日数在0～13 d，无明显变化趋势。

2.1.2 积温变化特征 图4给出了全年茶树生长季≥10.0 ℃积温的逐年变化。通过0.01水平的显著性检验表明，景洪、勐海和勐腊茶区全年茶树生长季≥10.0 ℃积温的逐年变化趋势基本一致，均呈明显的上升趋势，其中景洪茶区≥10.0 ℃积温最高，在7737～8523 ℃·d，气候倾向率为0.651 ℃·d/10a，其次为勐腊茶区，在7433～8207 ℃·d，气候倾向率为0.638 ℃·d/10a，勐海茶区最低，在6256～7294 ℃·d，气候倾向率为0.477 ℃·d/10a。

图3 勐海县全年茶树生长季日最低气温<0 ℃日数年际变化Fig.3 Interannual variations of days of daily minimum temperature <0 ℃ in the annual growing season of tea plants of enghai

图4 全年茶树生长季≥10.0 ℃积温年际变化Fig.4 Interannual variations of ≥10.0 ℃ accumulated temperature in the annual growing season of tea plants

2.2 茶区水分资源变化特征

2.2.1 降水量变化特征 从图5茶树生长季降水量的逐年变化可以看出，自20世纪60年代以来，西双版纳州景洪、勐海和勐腊茶区全年茶树生长季降水量的逐年变化曲线基本一致，无明显的变化趋势，其中勐腊茶区的年降水量最多，在1084～2261 mm，其次为勐海茶区，在1017～1718 mm，景洪茶区的年降水量在915～1679 mm。从各茶区不同生长季来看，夏茶生长季的降水量最多，其次为秋茶生长季，春茶生长家的降水量最少；夏茶和秋茶生长季的降水量变化趋势与全年基本一致，呈不明显的下降趋势，春茶降水量呈不明显的上升趋势，其中全年茶树生长季降水量的气候倾向率在-18.123～4.254 mm/10a，春茶生长季的气候倾向率在8.142～12.329 mm/10a，夏茶的气候倾向率在-16.841～-4.612 mm/10a，秋茶的气候倾向率在-17.005～-3.463 mm/10a(表3)。

表2 茶树生长季的平均气温及其气候倾向率

注：**表示通过0.01水平的显著性检验。下同。

Notes：** meant significant difference atP<0.01 level. The same as below.

2.2.2 相对湿度变化特征 对西双版纳州3个茶区茶树生长季相对湿度的趋势变化进行0.01水平的显著性检验，从图6可以看出，各茶区全年茶树生长季相对湿度均呈明显的下降趋势，其中勐腊茶区的相对湿度最高，在78 %～87 %，景洪和勐海茶区的相对湿度分别在73 %～85 %和74 %～84 %，气候倾向率在-1.4 %/10a～-1.0 %/10a。西双版纳州茶区各生长季的相对湿度在73.7 %～86.3 %，其中勐腊茶区的相对湿度最高、景洪茶区相对最低，夏茶和秋茶生长季的相对湿度均在83 %以上，景洪和勐海茶区春茶生长季的相对湿度在80 %以下。从各生长季相对湿度的气候倾向率来看，春茶、夏茶及秋茶生长季与全年茶树生长季相对湿度的变化趋势一致，均呈显著的下降趋势，其中景洪茶区的下降趋势最大，气候倾向率在-1.41 %～-1.36

图5 全年茶树生长季降水量年际变化Fig.5 Interannual variations of precipitation in the annual growing season of tea plants

%/10a，其次为勐海茶区，气候倾向率在-1.40 %～-1.03 %/10a，勐腊茶区的气候倾向率在-1.12 %～-0.95 %/10a(表4)。

2.3 茶区光照资源变化特征

茶树生物产量的90 %～95 %是叶片利用二氧化碳和水，通过光合作用合成碳水化合物而构成的，光照强度、光照时间和光质都影响着茶树的生长发育。

图7给出了茶树生长季日照时数的逐年变化，自20世纪60年代以来，西双版纳州勐腊茶区全年茶树生长季日照时数呈明显的上升趋势，且通过了0.05水平的显著性检验，景洪和勐海茶区的日照时数无明显变化趋势，其中景洪茶区的年日照时数在1748～2580 h，勐海茶区在1779～2320 h，勐腊茶区在1536～2254 h。西双版纳州各茶区春茶、夏茶及秋茶生长季的日照时数的变化趋势不同，勐腊茶区春茶生长季的日照时数呈明显的上升趋势，且通过了0.01水平的显著性检验，气候倾向率为21.617 h/10a；景洪茶区春茶生长季的日照时数、勐海茶区夏茶生长季的日照时数分别呈明显的上升和下降趋势，均通过了0.05水平的显著性检验，气候倾向率分别为18.054和-9.597 h /10a(表5)。

表3 全年茶树生长季的降水量及其气候倾向率

表4 全年茶树生长季的相对湿度及其气候倾向率

图6 全年茶树生长季相对湿度年际变化Fig.6 Interannual variations of relative humidity in the annual growing season of tea plants

3 讨 论

西双版纳州3个茶区近53年全年茶树生长季的平均气温在17.6～23.3 ℃，≥10.0 ℃积温在6256～8523 ℃·d，各茶区的平均气温和积温普遍呈显著的上升趋势；各茶区的降水量在915.0～2 261.0 mm，景洪和勐海茶区降水量呈不明显的下降趋势，勐腊则呈不明显的上升趋势，各茶区的相对湿度在73 %～87 %，普遍呈显著的下降趋势；各茶区的日照时数在1536～2580 h，3个茶区的变化趋势不同，景洪茶区呈不明显的上升趋势，勐海茶区呈不明显的下降趋势，勐腊茶区呈明显的上升趋势。总的来看，西双版纳州近53年热量资源和水分资源中的相对湿度各茶区的变化趋势一致，光照资源和水分资源中的降水量的变化趋势存在很明显的地域差异。

热量、水分和光照资源是植物生长过程中必不可少的农业气候资源，植物的生理生化过程会随着农业气候资源的变化而产生变化。热量资源在茶树生长发育过程中发挥着非常重要的作用，是影响生长期长短的主要因子，西双版纳州各茶区茶树不同生长季平均气温均呈显著的上升趋势，在一定程度上对茶树发育期进程及鲜叶理化特性产生了影响，其中春茶生长季平均气温的上升趋势最大，在一定程度上缩短了茶树越冬期，提前进入萌芽期，此外，气候变暖对鲜叶的氨基酸、茶多酚的合成及病虫害、土壤干旱的发生会产生重要影响。水分是茶树的重要组成部分，生长季内不同时期对降水量的需求不同，由于各茶区干雨季分明的气候特点，普遍存在春旱严重的问题，春茶生长季降水量的上升趋势对于减轻春旱，提高春茶产量非常有帮助，而夏、秋茶生长季的降水量较充足，轻微的下降趋势对茶树生长无明显影响；空气湿度是影响植物生长的另一个重要的气候因子，它能影响土壤水分的蒸发和茶树的蒸腾作用，也可以改变光质，各茶区各生长季的相对湿度在73.7 %～86.3 %，普遍呈明显的下降趋势，除景洪和勐海茶区春茶生长季的相对湿度略偏低外，其余各茶区各生长季的相对湿度非常适宜。茶树对光照资源的要求，因品种、树龄、地理位置、海拔高度的不同而有所差异，西双版纳州不同茶区不同生长季的日照时数的变化趋势都有所不同，不同的光照资源直接影响了鲜叶理化成分的含量，同时光照量还是茶叶色素形成的重要调节因子。

图7 全年茶树生长季日照时数年际变化Fig.7 Interannual variations of sunshine duration in the annual growing season of tea plants

注：*表示通过0.05水平的显著性检验。

Notes：* meant significant difference atP<0.05 level.

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(责任编辑 王家银)

Characteristics of Agricultural Climate Resources in Xishuangbanna Tea Area under Global Climate Change

JI Wen-juan1，ZHANG Li-cai2*，ZHANG Jia-yun1，YANG Xiao-peng1

(1.Yunnan Climate Center，Yunnan Kunming 650034，China；2.Xishuanbanna Meteorological Bureau，Yunnan Jinghong 666100，China)

Based on the daily data of 3 meteorological stations of Xishuangbanna from 1961 to 2014，the temporal-spatial distributions of mean temperature，mean annual daily temperature range，≥10.0 ℃ accumulated temperature，days of daily minimum temperature of <0 ℃，precipitation, relative humidity and sunshine duration were analyzed in the growing season of tea plants.The results indicated that in recent 53years，not only mean temperature, but also accumulated temperature showed a clearly upward trend, relative humidity showed a clearly downward trend, the trend of precipitation was not obvious in various tea areas of Xishuangbanna.The trend of sunshine duration was not obvious in Jinghong and Menghai,it showed a clearly upward trend in Mengla. The change of agricultural climate resources would have some influences on the process of the development of the tea plant, the content of fresh leaves, the occurrence of pests and diseases, and the occurrence of agricultural meteorological disasters.

Global climate change；Xishuangbanna；Tea area；Agricultural climate resources

1001-4829(2016)12-2988-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.039

2015-11-25

普洱茶气象服务创新团队(云南省气象局青年科技创新团队项目2014001)

吉文娟(1981-)，女，陕西商洛人，主要从事应用气象、气候资源方面研究，E-mail:153177628@qq.com，*为通讯作者，E-mail:54824123@qq.com。

S571.1

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