漢中春茶開采期預測方法探索

楊利霞，王 欣，徐 鈺，孟 茹

(1.漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.漢臺區氣象局，陜西漢中 72300)

近年來，漢中市茶產業在規模、品質、效益和影響力上都大幅提升，發展勢頭強勁，茶葉已成為漢中經濟的特色主導產業。截至2019年底，全市茶園總面積73 862.87 hm2，茶葉總產量4.543 1萬t，茶葉產值32.891 3億元[1]，茶葉面積、產量、產值均居全省第一。在茶葉生產上，春茶產量占全年總產量的60%以上，是一年中名優茶生產的關鍵季節。春茶上市越早，效益越好，俗語有“早采三天是寶，遲采三天是草”的說法，時令性很強?；跐h中茶產業的現狀和未來發展趨勢，對茶葉氣象服務有了更多需求和更高要求。楊利霞、胡江波、張維敏等[2-7]對漢中市茶葉氣候資源特征、茶樹種植適宜性、農業氣候相似性、茶樹凍害、氣候品質認證以及2017年陜西茶葉主要生長季氣候影響評價等進行了研究和實踐，但在漢中本地春茶開采期方面少有研究。

國內學者李旭群等[8]研究認為氣象因素是影響春茶開采期早晚的主要原因，春茶開采期與3月平均溫度和≥10 ℃的活動積溫呈線性相關；過婉珍等[9]提出浙江2、3月降雨量因子與茶芽因子生長相關性較差，茶芽生長主要是溫度因子起主導作用；孫秀幫等[10]通過觀測研究認為2月20日開始到開采期前≥10 ℃活動積溫穩定性較差，7 ℃日平均氣溫的出現對茶葉萌動和生長有促進作用，當≥7 ℃活動積溫和有效積溫分別達到396.7 ℃和153.6 ℃時，春茶進入開采期；姜艷敏等[11]對春茶開采期日序與氣象要素進行逐步回歸分析，構建中長期開采模型，并結合活動積溫和有效積溫進行茶葉開采期預報；朱蘭娟等[12]對西湖龍井茶開采期影響影子和預報模型研究認為，采用積溫預報模型預報西湖龍井開采期時，活動積溫變異系數小于有效積溫，穩定性更好，采用逐步回歸預報模型中，溫度對茶葉開采期起關鍵作用，日照影響不顯著，集成預報模型效果更好。由于漢中的特殊地理條件，氣候不同于國內其他茶產區，特殊的氣象條件可能致使發育期提早或推遲，茶芽萌發和生長速度受到影響，春茶開采期與其他省市的開采期存在較大差異。作為國內北緣茶產區和陜西名優茶葉主產區，漢中目前還沒有可參考的建立在氣象因子基礎上的春茶開采期預測方法。本文在借鑒相關研究成果的基礎上，通過收集2014—2021年漢中市春茶開采期時間，結合相應的氣象資料，分析探索本地春茶開采期與氣象因子的關系，建立春茶開采期預測模型，解決氣象服務工作中的需求和技術難點，為當地相關部門、茶企茶農合理安排生產、銷售，保障春茶優質高產提供科學依據。

1 資料和方法

氣象資料為漢中種茶縣區2014—2022年1—3月國家氣象站和茶園區域氣象站的觀測資料，包括逐日平均氣溫、降水量、日照時數資料；1981—2010年1—3月國家氣象站氣候均值。資料由陜西省氣象信息共享網、陜西省一體化農業氣象服務平臺下載。通過調查等方式收集2014—2021年漢中寧強縣千山、燕子砭，勉縣漢瑩，南鄭區牟家壩，城固縣天明，西鄉縣東裕、峽口，鎮巴縣巴廟，略陽縣硤口驛茶園春茶開采期。春茶開采期是指每年第一批漢中仙毫鮮葉采摘的日期。運用數理統計方法分別對國家氣象站、茶園區域氣象站不同時段氣溫、降水量、日照時數、活動積溫與春茶開采期進行相關分析，選用相關性高的因子建立開采期回歸方程，并進行回代檢驗。其中，將春茶開采期日期轉換為年日序，以1月1日為1,1月2日為2，依此類推。

2 結果分析

2.1 春茶開采期特征

通過分析發現，2014—2021年漢中春茶開采期存在明顯的年份差異(表1)和地理差異(表2)?？傮w來看，2021年春茶開采期最早，平均日期為3月11日；2014年春茶開采期最晚，平均日期為3月26日。寧強燕子砭茶區開采期最早，平均日期為3月10日；寧強千山茶區開采期最晚，平均日期為3月29日。具體到茶區(茶園)的開采期來看，寧強燕子砭、南鄭牟家壩茶區開采春茶最早，均為2021年3月2日；寧強千山茶園春茶開采最遲，為2014年的4月2日。

表1 2014—2021年漢中春茶開采平均日期

表2 2014—2021年漢中不同茶區(園)春茶開采平均日期

2.2 春茶開采前1—3月氣候特點

2.2.1 常年1—3月氣候特點 漢中市種茶縣區1—3月平均氣溫為5.6 ℃，1、2、3月月平均氣溫分別是2.5、5.0、9.3 ℃，3月平均氣溫較1月、2月氣溫明顯回升。1—3月平均降水量為46.6 mm，1、2、3月月降水量分別是6.6、11.8、28.2 mm，3月降水量較1月、2月明顯增加。1—3月平均日照時數為274.1 h，1、2、3月月平均日照時數分別是86.6、79.4、108.0 h，3月日照時數較1、2月日照也明顯增加。1—3月≥7 ℃、≥8 ℃、≥10 ℃的活動積溫分別為306.9、258.6、171.9 ℃·d，其中1月無≥10 ℃的活動積溫，≥10 ℃的活動積溫集中在2、3月。

2.2.2 2014—2021年1—3月氣候特點 2014—2021年1—3月漢中種茶縣區平均氣溫6.7 ℃、降水量50.9 mm、日照時數312.2 h，與常年氣候均值相比，氣溫偏高1.1 ℃，降水偏多4.3 mm，日照偏多36.1 h。 2014—2021年1—3月≥7 ℃、≥8 ℃、≥10 ℃活動積溫分別422.8、370.2、269.2 ℃·d，比常年氣候平均值分別偏多115.9、111.6、97.3 ℃·d(表3)。其中：2020年、2021年1—3月氣溫高、熱量條件好；2017年、2021年降水多，水分條件充足；2019年日照少，多散射光。

表3 1—3月漢中種茶縣區氣象條件統計

2.3 預測模型的建立

參考相關文獻[8-12]關于溫度、積溫、降水、日照對茶芽生長和開采期研究成果，對漢中2014—2021年逐年春茶開采期時間與不同時段的氣溫、降水量、日照、不同界限活動積溫做相關性分析，找出相關性較高的因子建立回歸方程。國家氣象站觀測資料代表茶樹茶葉生長的大氣候環境，茶區(園)區域氣象站觀測資料反映有地理地形差異的茶區(園)小氣候情況，分別采用國家氣象站、茶園區域氣象站觀測資料與開采期建立模型。

2.3.1 國家氣象站預測模型 氣溫選取1—3月、1—2月、2月、3月上旬、2月上旬—3月上旬、3月中旬、3月上旬—中旬平均氣溫與開采日期(日序)做相關性分析。結果發現：不同階段的平均氣溫均與開采日期(日序)呈負相關，即氣溫越高，開采期越提前。2月平均氣溫、2月上旬—3月上旬平均氣溫與開采日期相關系數分別為-0.896 6、-0.861 3，在0.01水平上顯著。1—3月平均氣溫，1—2月平均氣溫與開采日期相關性在0.05水平上顯著。其它階段平均氣溫與開采日期相關性不顯著。

降水量選取1—3月、1—2月、2月、3月上旬、3月中旬、3月上旬—中旬、2月上旬—3月上旬降水量與開采日期做相關性分析。結果發現：1—2月降水量、2月降雨量與開采日期呈負相關，相關系數分別為-0.807 3、-0.720 2，通過0.05水平顯著性檢驗。3月上旬降水量與開采日期呈正相關，相關系數為0.248 3，但沒有通過0.05水平顯著性檢驗。

日照時數選取1—3月、1月—3月上旬、2月、3月上旬、3月中旬、3月上旬—中旬、2月上旬—3月上旬日照時數與開采日期做相關性分析，結果發現：日照與開采日期成負相關，但均沒有通過0.05顯著性水平檢驗。

不同界限活動積溫選取1—3月、1月—3月上旬、2月、3月上旬、3月中旬、2月上旬—3月上旬6個時段分別相對應的≥7 ℃、≥8 ℃、≥10 ℃活動積溫與開采日期做相關性分析。結果發現：活動積溫與開采期日期均呈負相關，說明活動積溫越多，開采期越提前。其中1月—3月上旬≥7 ℃、1月—3月上旬≥8 ℃、1—2月≥7 ℃、2月≥7 ℃、2月≥8 ℃、2月≥10 ℃活動積溫與開采期呈顯著負相關，均通過0.01水平顯著性檢驗。綜合相關系數來看，開采期與2月≥10 ℃活動積溫的相關系數為-0.923 8，關系最密切。

鑒于上述相關性分析，選擇與開采期相關性高的氣溫、降水、活動積溫因子組合建立回歸方程。綜合比較后，確定回歸效果相對較好的2 月上旬—3月上旬平均氣溫、1—2月降水量、2月≥10 ℃活動積溫進入回歸方程。

Y=88.88-0.54T-0.26R-0.08X。

(1)

式中，Y為開采期日序，T為2 月上旬—3月上旬平均氣溫，R為1—2月降水量，X為2月≥10 ℃活動積溫。方程的回歸系數為0.964 7，擬合系數為0.930 6，標準誤差為1.466 9。通過方程回代檢驗，回代的開采期日序準確率為99.0%，方程的擬合效果總體較好。擬合誤差較大年份為2019年，反查氣象條件，當年2月氣溫偏低，無≥10 ℃活動積溫，與其他年份2月溫熱條件差別較大，這是造成誤差較大的主要原因。

2.3.2 茶園區域氣象站預測模型 分析2014—2021年寧強千山、燕子砭，勉縣漢瑩，南鄭牟家壩，城固天明，西鄉東裕、峽口，鎮巴巴廟，略陽硤口驛等茶園所在鄉鎮區域氣象站氣溫、降水資料。1—3月平均氣溫5.9 ℃、平均降水量46.8 mm，各區域站氣溫、降水差異比較大。其中寧強燕子砭平均氣溫最高為7.3 ℃，勉縣漢瑩平均氣溫最低為5.2 ℃；降水量最多為鎮巴巴廟76.8 mm、最少為西鄉東裕28.5 mm。隨著冬春回暖，氣溫升高，活動積溫明顯增多，降水量增大。

采用不同階段的平均氣溫、活動積溫、降水量與開采日期做相關分析。開采期與2月平均氣溫、2月≥7 ℃活動積溫、2月≥8 ℃活動積溫、2月≥10 ℃活動積溫、2月上旬—3月上旬≥7 ℃活動積溫、2月上旬—3月上旬≥8 ℃活動積溫呈負相關，并通過0.001水平顯著性檢驗；與2月上旬—3上旬≥10 ℃活動積溫、3上旬≥7 ℃活動積溫、2月降水量呈負相關，相關系數通過0.01水平顯著性檢驗；2月上旬—3上旬降水量呈負相關，通過0.05水平顯著性檢驗。在各時段氣溫因子里，2月平均氣溫與開采期的相關性最高；在各時段活動積溫因子里，≥7 ℃活動積溫與開采期的相關性明顯高于≥8℃、≥10 ℃活動積溫與開采期的相關性；降水因子里，2月降水量與開采期的相關性較高。說明開采時間與氣溫和熱量關系密切，影響較大；氣溫越高，熱量越充足，開采時間越提前；2月降水對開采期時間也有影響。

通過各因子間的比較，綜合考慮，選擇相關性高的2月上旬—3上旬≥7 ℃活動積溫、2月降水量與開采期建立回歸方程預測模型。

Y=90.32-0.08X-0.07R。

(2)

式中，Y為開采期日序，X為2月上旬—3月上旬≥7 ℃活動積溫,R為2月降水量。方程的回歸系數為0.710 8，擬合系數為0.505 2，標準誤差為5.178 9。通過方程回代檢驗，回代的開采期日序準確率為95.0%。

2.4 模型檢驗

通過調查等方式收集2022年西鄉、城固、鎮巴、南鄭、勉縣、寧強春茶開采期，平均日期為3月17日，換算日序為76。用國家氣象站資料帶入回歸方程(1)，預測的開采期日序為80(轉換日期后為3月21日)。擬合準確率采用公式(∣擬合值-實際值∣/實際值)×100%計算，日序擬合準確率94.7%。對于不同茶園開采期，采用區域氣象站資料帶入回歸方程(2)進行開采期預測，日序擬合準確率93.1%。比較國家氣象站、區域氣象站建立的春茶開采期模型對2022年開采期的預測結果，預測的開采期均比實際略晚，國家氣象站模型預測的平均開采期日序準確率略好于區域氣象站建立的模型預測。

分析2022年預測誤差的原因，可能與2022年晚冬早春氣候異常關系較大。2月至3月上旬初受拉尼娜影響氣候持續偏冷、氣溫偏低、回暖緩慢；3月6日開始急劇升溫回暖，日平均氣溫迅速升至10 ℃以上，氣溫較常年同期偏高2～3 ℃，直接影響春茶快速萌發生長，開采期前移。另外受經濟效益驅動，茶企和茶農都想盡早開園，通過茶園管理技術措施增溫、改善小氣候，也會影響開采期提前。

3 結論與討論

(1)2014—2021年漢中春茶開采期存在明顯的年份差異和地理差異，最早2021年，最晚2014年，地理位置靠南的低海拔丘陵春茶開采較早，地理位置靠北的中高山區茶園開采時間較晚。晚冬春初偏暖的年份開采期明顯提前，晚冬早春偏冷的年份開采期推遲。

(2)春茶開采期與2月平均氣溫、2月上旬—3月上旬平均氣溫、2月≥10 ℃活動積溫、2月上旬—3月上旬≥7 ℃活動積溫之間存在0.01及以上水平顯著的負相關，與2月上旬—3月上旬降水呈0.05及以上顯著水平的負相關，與日照相關性不明顯。采用相關性高的因子分別建立開采期的國家氣象站回歸預測模型和區域氣象站回歸預測模型，對2022年春茶開采期進行預測檢驗，開采期較實際略晚，總體效果較好。

(3)春茶開采期受多種因素綜合影響，本文只對平均氣溫、降水量、積溫等氣象因子做了相關分析，沒有考慮最低氣溫、最高氣溫、具體茶樹品種、土肥和管理措施對茶芽萌發生長的影響，加上收集春茶開采期的局限性和區域氣象站觀測資料的質量控制局限性，在一定程度上制約了相關性分析和回歸預測方程的精度，還需后期持續研究、積累和改進。在實際應用和氣象服務中，可結合當年氣候背景、中短期天氣預報和茶園管理、農技措施等進行綜合修正。