茶树春季低温冷害和霜冻灾害的区别

娄伟平，吴利红，姚益平，陆德彪，杨鸣

1.浙江省新昌县气象局，浙江 新昌312500；2.浙江省气候中心，浙江 杭州310017；3.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州310020

我国茶区春季茶树芽叶生长期间，经常遭遇“倒春寒”，影响茶树芽叶生长[1]。“倒春寒”对茶树生长的影响可分为低温冷害和霜冻灾害。

低温冷害是在农作物生育期间，某一时期或整个生育期间的气温明显低于作物生长发育要求，引起农作物生育期延迟或生殖器官的生理机能受到损害，从而造成农业减产的一种农业气象灾害。按照对作物的危害特点，冷害可分为障碍型冷害、延迟型冷害和混合型冷害。影响茶树的冷害属于延迟型冷害，其表现症状是茶树芽叶生长缓慢甚至停止生长，使茶树芽叶采摘期推迟、茶叶日产量降低。

霜冻灾害是指农作物生长季内冷空气入侵，使土壤表面、植物表面及近地面层的温度骤降到0℃以下，引起农作物植株（茎叶）遭受冻伤或死亡的现象[2]。茶树霜冻灾害是春季茶芽萌发伸长后，温度降到0℃以下使茶芽遭受冻害的气象灾害[3]。由于早春气温波动大，茶树霜冻时有发生，给茶农造成巨大经济损失。

温度是影响茶树低温冷害和霜冻灾害的主要气象因子，但目前还没有统一的茶树霜冻灾害温度指标。黄寿波[4]在总结上世纪80年代及以前茶叶气象研究成果的基础上，把茶树受低温危害分为寒害和冻害2种，在冻结温度以上（>0℃）的低温危害称为寒害或冷害，而冻结温度以下（<0℃）的低温危害称为冻害。徐金勤等[5]把浙江省国家气象站春季日最低气温≤4 ℃作为浙江省茶树春季霜冻的发生指标。茶树遭遇“倒春寒”后，先是遭受低温冷害，在温度降到一定值以下遭受霜冻。由于霜冻指标的不一致，影响了“倒春寒”过程茶树低温冷害和霜冻灾害的判别，从而直接影响茶树霜冻灾害防御、损失评估和保险理赔。本文从茶树低温冷害和霜冻灾害的表现、机理等角度出发，分析二者的区别，并提出茶树低温冷害和霜冻灾害的判别指标。

一、茶树低温冷害和霜冻灾害的区别

1.表现

茶树遭受低温冷害后，茶芽停止生长，芽叶表面未见到受害现象。在低温冷害结束后，满足一定的热量条件后茶芽恢复生长。从茶芽停止生长到恢复生长的时间与低温冷害强度、影响时间及低温冷害结束后的气温有关。低温冷害强度越强、影响时间越长，茶芽恢复生长所需时间越长，如低温冷害结束后回暖越迅速，茶芽恢复生长也越快。

如浙江省2月下旬到4月上旬经常出现夜间最低气温在0.1～4.0 ℃、白天最高气温在10～20 ℃的天气，茶芽在夜间遭遇低温冷害停止生长，白天气温上升后恢复生长。2020年3月下旬，浙江省新昌县罗坑山茶场出现了1 次严重的茶树低温冷害过程。3月26日到4月1日为连续阴雨天气，3月27日21：00 至3月29日22：00间49 h 气温低于4 ℃，3月27日23：00 至3月29日21：00 间46 h 气温低于3 ℃，3月28日15：00至3月29日7：00 间16 h 气温低于1 ℃，其中3月28日22：00 到3月29日7：00 间9 h 最低气温在0～0.2 ℃，茶树顶部叶片最低温度达到－1.1 ℃，茶树遭受严重的低温冷害。观测表明，该茶场种植的鸠坑群体种（树冠未修剪）在3月20日达到一芽一叶初展，3月27日达到一芽二叶初展，3月27—29日观测表明，茶树芽叶未出现冻害症状，但3月28日茶树芽叶停止生长，由于3月31日至4月6日日平均气温维持在6.3～7.7 ℃，4月7日开始日平均气温上升到10 ℃以上，4月9日茶树芽叶恢复生长，在4月13日达到一芽二叶，从3月20日至4月13日期间5 ℃以上有效积温达120 ℃；而2019年同一茶园在3月28日达到一芽一叶初展，在4月9日达到一芽二叶，期间5 ℃以上有效积温90 ℃，其中3月31日18：00 至4月1日7：00 间13 h 气温低于4 ℃，但4月1日天气晴好，白天最高气温上升到14.7 ℃，低温冷害对茶芽生长影响小。

茶树遭受霜冻害后，细胞内水分冻结，原生质遭到破坏，使茶汁外溢而红变，出现“麻点”和芽叶焦灼现象。有的茶树芽梢生长点及腋芽的基部受霜冻危害后停止萌发，形成褐变，称之为“瞎眼”，这种死芽将严重影响当年春茶的产量和质量。危害严重者造成叶枯、叶落、枝梢萎枯，呈烧焦状；特别严重的骨干枝树皮冻裂、液汁外溢，叶片全部枯死脱落，根系变黑腐烂，整株茶树死亡[6]。

胡家敏等[7]利用人工气候箱模拟贵州倒春寒过程对福鼎大白茶的影响，结果表明在最低温度为0 ℃时，茶树的叶片形态没有明显变化；当最低温度为－1 ℃时，仅1 d，叶片便出现明显的焦黑，随着处理时间的延长，焦黑现象越来越严重，经过2 d 的处理，50%左右的叶片出现明显冻害特征，持续3 d，大部分叶片出现焦黑现象；当最低温度为－2 ℃时，仅1 d，大部分茶叶叶片出现明显的焦黑，2 d 后80%左右的叶片出现焦黑现象。

2.机理

茶树霜冻灾害的实质是低温引起细胞结冰[8]。春季温度上升到茶芽萌动起始温度以上后，茶芽萌动，新生长的嫩叶和芽代谢活动强，含水量和自由水含量高，可溶性糖含量低。当温度下降到一定程度时，茶树嫩芽叶细胞汁液开始结冰，随着温度继续下降，细胞间隙自由水随着温度下降而结冰导致细胞收缩，渗透到间隙中的细胞内水分形成的冰块逐渐增大，冰晶出现于细胞外并不断夺取细胞内的水分，造成原生质浓度剧增，产生严重的脱水现象。蛋白质因脱水过度而变质，原生质也由于同样原因不可逆地凝胶化。细胞因冰晶膨大产生的机械压力而变形，虽然细胞壁在温度回升冰晶融化后尚具有一定的复原性，但原生质因吸水膨胀缓慢而被撕裂损伤。质膜、细胞衬质因胞内冰晶的形成、融化而被破坏，作为高度精密结构的原生质因此受到致命的损伤，茶汁外溢与空气相遇，氧化红变、焦枯，形成茶树芽叶外观上的叶层水渍、水烫等症状[9]。

茶树遭受霜冻害除了与低温和茶树本身抗霜冻的能力有关外，还与茶树茎叶上附生的冰核细菌密切相关。冰核细菌具有很高的冰核活性，冰核形成的平均温度为－2.7 ℃，冰核一旦形成就快速蔓延，诱发叶片冻害，使茶树遭受霜冻[10-11]。相反，如茶树上无冰核细菌存在，能耐受－8～－7 ℃的低温而不发生霜冻[12]。

Hao 等[13-14]利用人工气候室模拟茶树冷驯化、脱驯化和“倒春寒”冷胁迫的发生条件，对龙井43 不同发育时期的新梢比较转录组分析和代谢组分析，提出4 ℃是茶园“倒春寒”发生的温度阈值，即4 ℃是茶树开始遭受低温冷害的温度阈值。相关研究表明[15-16]，茶树遭受低温冷害后（最低温度0～4 ℃），茶树叶片叶绿素含量下降率一般不到50%，茶树遭受霜冻后（最低温度0 ℃以下），茶树叶片叶绿素含量下降率一般在50%以上；茶树遭受低温冷害后，茶树叶片气孔限制值随最低温度降低而增加，而遭受霜冻后气孔限制值增加较为平缓；茶树遭受低温冷害后，茶树叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性均呈现大幅度的增强趋势，而茶树遭受霜冻后，3种保护酶活性表现为不同幅度的突然下降趋势，且随着冻害强度的加大及冻害持续时间的延长而进一步下降，后期下降幅度逐渐趋于平缓；茶树遭受低温冷害后，其芽叶的膜系统未受到破坏，而遭受霜冻后，茶树芽叶的膜系统受到不可逆转的破坏。

3.经济价值影响

茶树遭受低温冷害后，芽叶停止生长，在温度回升后，恢复正常生长。由于芽叶没有受损，能用于制茶，不影响芽叶的经济价值。目前春季茶叶的采摘还是依靠人工采摘，在茶叶旺采期间，低温冷害延缓了茶叶生长，延长了高档茶采摘时间，在一定程度上有利于提高茶叶经济产出。茶树遭受霜冻后，芽叶受损，在温度回升后，受损严重的芽叶不能恢复正常生长，不适合制茶，失去经济价值。

二、茶树低温冷害和霜冻灾害的温度判别指标

娄伟平等[17]研究表明，春季晴朗无风的早晨，茶树冠层上部叶片比离地1.5 m 处的气温低2.0 ℃以上；阴雨天气时，茶树冠层上部叶片比离地1.5 m 处的气温低0.5～1.0 ℃。我国茶树春季霜冻灾害主要由辐射型霜冻造成，常出现于地面冷高压过境，晴朗无风的早晨，由于辐射降温使茶树冠层温度降到－2.0 ℃以下而引发茶树霜冻灾害。统计表明，日最低气温0 ℃时，气温小于4 ℃持续时数可达5 h 以上；出现平流型霜冻时，日最低气温也在0 ℃以下。这也表明了在茶树霜冻灾害发生时，茶园百叶箱气温（离地1.5 m处）≤0 ℃。

低温冷害发生时，往往伴随着阴雨天气，日最低气温在0 ℃以上，茶树冠层温度在－1.0 ℃以上，不会造成茶树芽叶细胞结冰。因此，可以最低气温0 ℃作为茶树低温冷害和霜冻灾害的温度判别临界指标，即以≤0 ℃作为茶树遭受霜冻灾害的指标。

王学林[15]、李庆会等[18]研究表明，4 ℃低温胁迫12 h 会造成茶树叶片的光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)显著低于对照，且随胁迫时间的延长而下降。李仁忠等[16]研究表明，3 ℃低温胁迫4 h 会造成茶树叶片的生理生化指标明显变化，且随低温强度的增加而变化加大。因此，在最低气温>0 ℃情况下，≤4 ℃低温持续12 h 以上，或≤3 ℃低温持续4 h 以上，或≤2 ℃低温持续2 h 以上，或≤1 ℃低温持续1 h以上作为茶树遭受低温冷害的指标。

目前，气象部门发布的最低气温预报是指国家气象观测站所在地的最低气温。茶树多种植于山区，茶园和国家气象观测站所在地的最低气温差可达3～5 ℃，甚至更高。因此，各地在开展茶树春季霜冻防御工作时，要根据天气预报结合茶园地形、天气状况，修订得到茶园的最低气温，判别茶园霜冻情况。