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江南茶区春霜冻风险评价技术研究

王学林  
【摘要】:茶树(Camelia sinensis),属山茶科,茶属,是我国特色经济作物,具有良好的经济效益和生态效益。江南地区因降水适宜、光照充足、热量资源丰富,已成为我国绿茶的主要生产基地。据统计,近5年江南茶区茶园平均种植面积达到720.27干hm2、产量58.88万t,产值达292.70亿元。但是近年来,随着全球气候的变化,南方茶区春霜冻、旱热害、冬季冻害等主要茶园农业气象灾害日益频发,对江南茶区绿茶安全稳定生产带来了巨大的隐患。近年来随着茶叶产业结构的调整,春季名优茶因上市时间早、价格高逐渐成为江南茶区茶农增收的主要途径。而春季低温霜冻往往是限制春茶产量高低和品质优劣的主要因子,也是制约南方茶区种植范围的重要因素。因此,本文拟运用人工气候箱开展春霜冻控制实验,分析春霜冻对茶树生理特性的影响,进一步找出春霜冻致灾的临界气象指标。在此基础上,分析江南茶区春霜冻时空分布特征、风险评估及气候适宜度。本研究结果可为江南茶区春茶气象灾害防御及优化茶树种植布局提供重要的理论依据,本研究主要结论如下:(1)研究表明不同低温霜冻及其持续时间对茶树叶片光合色素含量、光合参数、荧光参数、保护酶活性、可溶性蛋白含量及相对电导率影响规律不同。茶树叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素均随低温处理时间的增加而下降。低温胁迫下的茶树叶片光饱和点、净最大光合速率、表观量子效率、最大羧化效率、潜在光化学效率、光化学淬灭、电子传递效率显著下降,而光补偿点、气孔限制值、可溶性蛋白含量、丙二醛显著增加。不同低温处理下的茶树叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈先升高后降低的趋势,表现为一定的抗寒抗冻性。低温可改变茶树嫩梢细胞膜透性,造成大量电解质外渗。研究表明随低温胁迫的加剧及时间延长,茶树叶片保护酶活性降低,叶片的膜脂过氧化作用逐渐加强,叶绿素的合成受阻。本文根据茶树致灾时嫩芽细胞伤害率的变化,划分江南茶区茶树春霜冻致灾等级为轻度、中度、重度三个不同等级。(2)利用江南茶区均匀分布的85个气象观测台站1959-2012年逐日气象资料,结合茶树春霜冻致灾的临界气象指标,统计历年江南茶区茶树不同等级低温霜冻灾害发生的次数,并利用小波分析法、经验正交分解法、Mann-Kendall、R/S等方法分析了江南茶区不同程度春霜冻的时空分布特征及多时间尺度变化规律。研究认为,江南茶区不同级别春霜冻总体上东北部多于西南部,存在明显的多时间尺度特征,具有显著的突变规律,预计未来几年仍是灾害发生偏多年。(3)利用信息扩散理论对江南茶区茶树不同级别春霜冻开展风险评估,并综合对比分析了前四个风险水平下江南茶区春霜冻风险状况和空间分布特征,进一步分析了海拔高度对茶树总霜冻的影响。研究认为江南茶区茶树春霜冻风险压力均较大,南方地区是轻度、中度霜冻少发地带。除湖北西北部、湖南东南部以及赣南部分地区以外,仍是重度霜冻频发区。且不同级别春霜冻均随着风险水平的增加,其风险概率值总体上呈现下降趋势。研究表明茶树发生冻害受海拔高度影响较大,大致上表现为海拔越高,茶树发生春霜冻风险的周期越短、再现率越高。(4)利用江南茶区85个气象站点1959—-2012年的逐日气象数据。采用模糊数学理论和空间插值方法对江南茶区春茶生长期内的温度、降水、日照和气候适宜度进行了评价。结果表明江南茶区春茶生长期内降水、温度及日照适宜度最适区分别集中在江南茶区的中部、北部、南部区域。在整个春茶生长期,降水和温度适宜度较高,而日照适宜度偏低,是限制江南茶区春茶生长的关键气候因子。分析各气象因子年际变化表明,全球气候变化有利于江南茶区春茶的生长。


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