近45年山东茶树冻害气候原因分析

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山东自1966年成功引种茶树以来,茶叶生产得到快速发展,现有茶园面积2万hm*2。近年来,以每年20%以上的速度递增,茶叶已成为山东省的特色产品。由于山东地处中纬度地区,茶树几乎年年遭受冻害威胁。视茶树因冻害造成春茶减产30%以上作为大冻害,按此标准统计,山东茶区先后经历1969-1970年,1973-1974年,1976-1977年,1979~ 1980年,1983-1984年,1986-1987年,2002~2003年,2007~ 2008年,2009-2010年,2010-2011年,共计10次大冻害。其中1979-1980年和2010-2011年两次大冻害,春茶减产达80%.

一、山东茶树受冻的主要气候原因

1.气温

经统计调查1966-2011年45年气象资料及茶树受冻害资料,发现凡冬季1月份平均气温低于0℃,极端最低气温低于茶树往往容易出现冻害;1月份平均气温在-1.0℃℃ 以下,极端最低气温在-12.0℃以下会遭受大冻害;1月份平均气温在以下,极端最低气温在以下且持续低于-10.0℃的天数在3天以上会遭受特大冻害。而且1月份平均气温、极端最低气温的高低、连续低于-10 ℃的天数关系密切,绝对数值越大,冻害越重,反之冻害较轻或不受冻。近几年随着极端气候事件频繁出现,在冬季昼夜温差加大更加频繁,常出现夜晚气温低,细胞液及自由水易结冰,白天随气温上升而溶化,日夜交替形成细胞内水分反复结冰融消,造成茶树细胞机械损伤。

45年来,山东省10次发生严重冻害的茶叶主产区五站日照、莒县、五莲、莒南、胶南1月份平均气温分别为-3.5℃、一1.8℃、-4.5℃、-2.2、一3.0℃、-1.0℃、-1.3℃、-1.6℃、-1.5℃、-3.7℃ 全省平均极端最低气温分别为-15.4℃、

-11.3℃、 ―14.9℃ 、14.9℃ 、 ―13.2℃ 、 ―12.0℃、 -10.4℃、-12.3℃、-13.5℃ 。

山东茶区在冬季3个月中1月份平均气温最低,在10 次受冻害严重的年份里1月份平均气温均在-1.0℃以下,12 月份只有2年在0℃以下,2月份有4年在0℃以下。山东主茶区平均1月份极端最低气温均在-10.0℃以下,其中低于-12℃以下有8年,低于-14℃以下有3年,1977年莒县1月份极端最低气温达到-17.9℃。

统计山东茶区10次大冻害时的气象资料(见表3 〉 , 10 次大冻害全省平均极端最低气温≤-10.0℃最长连续日数分别是11、5、15、12、9、3、5、1、7、4天。山东茶区五站中莒县低温日数最多,五莲次之,莒南、胶南依次递减,日照最少。

受气候变暖影响,近40年来山东茶区五站冬季最低气温≦-10.0℃日数随时间推移呈递减趋势,山东茶区五站12 月、1月、2月冬季最低气温≦-10.0℃日数平均趋势变化率分别为-0.6、-0.9、-0.8,即山东茶区冬季12月、1月、2月最低气温日数每10年分别减少0.6天、0.9天、0.8 天。从茶树受冻概率来说,莒县最大,五莲次之,莒南、胶南依次递减,日照最小。这与各站的地理位置有很大关系,日照和胶南属沿海地区,冬季受海洋性气候影响,相对来说较为暖和,莒县、五莲、莒南属于内陆地区,辐射降温快,尤其要注意防止低温对茶树造成冻害。

2冻土深度

冬季最大冻土深度越大,冻土层连续冻结持续日数越多,茶树冻害程度越深。冬季最大冻土深度超过10cm且连续持续日数5天以上,就会导致茶树因根系水分吸收困难而受冻;如最大冻土深度超过且连续持续日数4天以上,茶树会遭受大冻害;如最大冻土深度超过20cm且连续持续日数2天以上,会遭受特大冻害,茶树基本死亡。

山东茶区冬季几乎年年最大冻土深度达10cm,且持续时间较长。山东茶区五站遭受的10次大冻害10cm冻土层连续冻结持续日数分别为27、25、39、21 、34、10、13、9、20、30 天。日照、胶南冻土层冻结深度比内陆地区浅,且冻结持续曰数明显短(见表4)。山东茶区五站中,日照、胶南冻土冻结深度小,冻结层连续持续日数少,而莒县、五莲、萏南三个内陆站冻土冻结深度大,冻结层连续持续日数多。总之,因冻土弓I起茶树冻害情况,莒县最严重,五莲、莒南、胶南、日照依次减弱。

3 相对湿度与降水量

山东茶区冬季降水量在40mm以下,相对湿度在60%以下,茶树易发生大冻害;冬季降水量在30mm以下,相对湿度在55%以下,茶树易发生特大冻害。同一年份中,莒县、五莲茶树遭受冻害重,日照、胶南、莒南遭受冻害相对轻。山东茶区日照、莒县、五莲、莒南、胶南10次遭受大冻害的平均冬季降水量分别为36.4mm、26.5mm、33.5mm 39.7mm 、34.9mm,其中,莒南县冬季降水量最多,莒县最少,日照、胶南、五莲依次递减。日照、莒县、五莲、莒南、胶南10 次遭受大冻害的平均冬季相对湿度分别为57%、61%、55%、58%、60%,五莲最小,莒县最大。

在山东主茶区历年10次受大冻害严重的年份里,全省平均相对湿度均在70%以下,其中有7年在60%及以下, 1976年和2010年冬旱低温危害严重,茶园受灾面积达70%。五站冬季平均降水量有3年在12mm及以下,较历年偏少9成左右,4年冬季降水量接近常年或偏少2~3成。1986~1987年、2002-2003年、2008~2009年冬季降水量充沛,五站平均冬季降水量分别达82.2、56.7、54mm,茶树受冻主要因雪冻引起,如1986年12月27日至1987年1月16日连续21日有积雪,其中1987年1月2日最大积雪深度达23cm,出现雪冻。调查分析表明,一般情况下凡是冬季雨水偏少,空气相对湿度偏低的年份,茶树冻害往往较重。

4霜

山东茶区五站中,莒县、五莲、莒南三站属内陆地区,霜冻危害严重。其中莒县地势北高南低,四周环山,中间丘陵、平原、洼地交接,全年无霜期短,仅184天,茶树极易遭受霜冻危害;五莲、莒南地形复杂,多丘陵、山地,低洼地区茶树受霜冻威胁较重。日照、胶南属沿海地区,地形开阔平坦,空气相对湿度大,受海风影响,空气流动快,接触冷物体表面的时间短,同时因沿海地区风大,上下层空气易互相混合,出现霜的概率低,茶树遭受霜冻危害相对来说轻。

山东全省平均初霜日期为10月27日,鲁中部分地区和半岛内陆的个别地区年平均初霜日期较早,在10月18日以前;沿海大部地区和济南、东明较晚,出现在10月28日以后;其他地区一般在10月18~28日。出现于10月中旬及其以前的初霜冻往往给茶树造成危害。因为山东茶园多数在10月中下旬封园,所以发生早霜冻害的概率较小。但是如早霜过早降临(10月下旬以前),茶树地上部正处于由生长过渡到休眠的时期,此时气温骤然大幅下降,往往会造成较严重的枝干冻伤,甚至整株死亡。

山东全省平均终霜日期为4月14日,鲁北北部、泰沂山区和半岛内陆地区年平均终霜日期较晚,在4月15日以后; 鲁西南、鲁南南部和半岛东部沿海地区较早,在4月10日以前;其他地区在4月10~15日。近年来,为了提高茶叶产值, 山东茶区种植的露天早芽品种和设施栽培茶棚茶芽最早可在4月上旬上市,刚萌发的茶芽抗冻能力明显下降,茶叶萌动发芽越早,遭受晚霜危害的概率越大。据调查统计,山东省春季几乎年年遭受晚霜危害。

经统计,山东茶区种植茶树以来受春季晚霜危害严重的年份分别是:1972年3月31日至4月4日,山东茶区出现重霜冻,3天最低气温持续下降8%以上,导致茶树受冻害, 有的茶树被冻死;1979年4月上旬,低温天气持续3天,莒县最低气温达,部分茶树受冻害;1980年4月上旬,莒县低温阴雨3天,最低气温-1.4℃,多数嫩芽冻伤;1987年5 月3日受地面冷高压中心控制,夜间辐射降温,山东部分茶区遭受霜冻危害,且打破了五莲历史上出现晚霜最晚的记录,全省春茶因冻减产严重;1989年4月10日,五莲遭受霜冻灾害,春茶不同程度受到冻害;1993年4月上旬,五莲出现低温和大风天气,其中5日、6日、7日地面温度分别降至-3.8℃ 、-5.5℃和-8.4℃处于萌芽期的茶树受灾严重;典型的是2002年4月24日18时至25日8时,受强冷空气侵袭, 气温骤降,最低气温2.6℃、平均气温7.3℃,分别比往年同期下降6.2℃ 、9.2℃ ,地面最低温度,造成严重的低温严寒和霜冻,全省春茶产量减少近60%。

二、小结

1.山东茶树受冻的主要气候因素

一是受强冷空气影响,极端最低气温及平均气温偏低, 且持续低温的天数和次数多。二是冬季降水严重偏少,相对湿度小,出现干旱,或者人冬前期干旱少雨,气温偏高,下雨雪后急降温,造成茶树受冻。三是长时间出现连续性积雪,白天气温回升,积雪融化,茶树枝叶吸收较多水分,夜晚气温骤降,造成茶树细胞破裂死亡。四是冻土深度深,冻结层连续冻结日数长;五是出现春季晚霜或秋季早霜,造成茶芽受冻或茶树枝干韧皮部细胞死亡。

2.山东茶树受冻的主要人为因素

一是采摘过度,为追求短时经济效益,茶农进行掠夺式生产,喷赤霉素,不留养采,造成树势弱,抗冻性差。二是茶农越冬防护意识淡薄,部分茶农存在侥幸心里,茶树越冬防护措施不到位。三是未浇“越冬水”,或浇灌时机不当,茶树因结冰水分输送受阻,干风掠夺,造成茶树严重生理失水,枝叶枯萎,冻害加剧。四是不适时封园,封园过晚,刺激新茶芽萌发,茶树抗冻性差;封园过早,影响茶叶产量,且易导致茶树新稍徒长,消耗过多养分。五是未选用抗冻品种,种植从低纬度地区引进的南方茶种或无性系茶种。

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