211196477_气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究

第４１卷第３期２０２３年５月 贵州师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏｌ．４１．Ｎｏ．３
Ｍａｙ．２０２３引用格式：张云竹，吴琳娜，周向阳，等．气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究［Ｊ］．贵州师范大学学报（自然科学版），２０２３，４１（３）：６２ ７２．［ＺＨＡＮＧＹＺ，ＷＵＬＮ，ＺＨＯＵＸＹ，ｅｔａｌ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｏｎｐｌａｎｔｉｎｇｔｅａｉｎＭｅｉｔａｎＣｏｕｎｔｙ，ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ），２０２３，４１（３）：６２ ７２．］
气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究
张云竹１，３，吴琳娜１，３，周向阳１，３，雷文娟１
，２
（１．贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳　５５００２５；２．贵州大学茶学院，贵州贵阳　５５００２５；
３．贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室，贵州贵阳　５５００２５）
摘要：研究基于湄潭１９５１—２０１８年的逐日气象数据，选取年均水平和茶叶生长期的降水、气温、湿度、日照时数等指标，综合分析了湄潭县基本气候变化特征、基于不同指标的茶叶种植适宜等级逐年变化和不同时段典型适宜性等级发生频率的演变特征，系统揭示出气候变化对贵州湄潭茶叶种植影响。

结果表明：除日照时数外，气温、降水和空气湿度的演变均对茶叶种植适宜性产生了明显的不利影响：由于≥１０℃活动积温和相对湿度的改变，最适宜级发生频率分别从超过８０％降低至约３０％和从超过９０％降低至约６０％；降水变化导致次适宜等级发生频率增加，不适宜等级在近年发生。

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键
词：气候变化；茶叶种植；适宜性；贵州湄潭
中图分类号：Ｓ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—５５７０（２０２３）０３－００６２－１１ＤＯＩ：１０．１６６１４／ｊ．ｇｚｎｕｊ．ｚｒｂ．２０２３．０３．０１０
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｏｎｐｌａｎｔｉｎｇｔｅａｉｎＭｅｉｔａｎ
Ｃｏｕｎｔｙ，ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ
ＺＨＡＮＧＹｕｎｚｈｕ１，３，ＷＵＬｉｎｎａ１，３，ＺＨＯＵＸｉａｎｇｙａｎｇ１，３，ＬＥＩＷｅｎｊｕａｎ
１，２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００２５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ
ＴｅａＳｃｉｅｎｃｅ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００２５，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＫａｒｓｔＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｉｌｙｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａｆｒｏｍ１９５１ｔｏ２０１８，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｅｖａｌｕａ ｔｅｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｏｎｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｌａｎｔｉｎｇｔｅａｉｎＭｅｉｔａｎｃｏｕｎｔｙｏｆＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｉｎｄｉｃｅｓｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｓｕｎｓｈｉｎｅｈｏｕｒｓａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｉｎｂｏｔｈａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅｓｃａｌｅａｎｄｇｒｏｗｉｎｇｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｆｒｅ ｑｕｅｎｃｉｅｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａ ｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｈａｖｅｄｉｓｐｌａｙｅｄｈａｒｍｆｕｌｅｆｆｅｃｔｔｏｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｉｓａｒｅａｗｉｔｈｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｓｕｎｓｈｉｎｅｈｏｕｒｓ．Ｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｅｓｔｇｒａｄｅｈａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｍｏｒｅｔｈａｎ８０％ｔｏａｂｏｕｔ３０％ｂａｓｅｄｏｎａｃｔｉｖｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ≥１０℃，ｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｍｏｒｅｔｈａｎ９０％ｔｏａｂｏｕｔ６０％ｂａｓｅｄｏｎｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅｇｒａｄｅｏｆｎｏｔ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｌｓｏａｐｐｅａｒｅｄｉｎｒｅ
２
６收稿日期：２０２２－０５－０５
基金项目：国家自然科学基金项目（５１９６９００６；４２１６７０３７）；贵州省科技计划项目（［２０１９］２８７５；［２０１８］５７８１－４５）；贵州大学
引进人才项目（［２０１８］０８）
通讯作者：
雷文娟（１９８４－），女，博士，副教授，研究方向：农田水文过程及其生态环境作用机制，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｅｉｘｉａｏｊｕａｎ３３３＠１２６．ｃｏｍ．
ｃｅｎｔｙｅａｒｓａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ；ｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎ；ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ；ＭｅｉｔａｎｏｆＧｕｉｚｈｏｕ
０　引言
气候变化是当今世界面临的最重要全球挑战之一［１］，将导致气温上升、降水模式改变、极端天气频率及气候变化速率的增加等问题［２－３］。

农业受气候变化的影响显著［４］，全球农业产量因此每１０年下降１％～５％，尤其是对玉米和水稻等热带谷物作物的负面影响更大［５］。

因此，研究气候变化背景下不同区域典型作物种植的适宜性演变及其应对措施，是当前各行业关注的重要内容。

茶叶（Ｃａｍｅｌｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓ）是世界三大无酒精饮料（茶叶、咖啡、可可）之一［６］，起源于中国。

我国共有１９个省份生产茶叶，主要分为江北、江南、西南和华南四大茶区［７］。

茶叶是典型的亚热带山茶科植物［３］，具有喜光怕晒、喜温怕寒、耐阴耐湿的生理特征［８－１０］，适宜偏酸性土壤（ｐＨ为４．５～６ ５）［１１－１２］，因而茶叶的栽培、产量、品质等在很大程度上取决于农业气候条件［１０，１３－１６］。

目前相关学者针对茶叶生长对气候变化的响应开展了一系列研究，结果表明不同区域差异明显。

例如：Ｌｅｓｈａｍ ｔａ［１７］观察到东非大裂谷东西部降水和茶叶产量之间存在正相关关系，但干旱和强降水会对茶叶产量造成负面影响；国际热带农业中心（ＣＩＡＴ）研究估计，随着气温和降雨的改变，茶叶生产的最佳区域将会减少，最佳种植区域将向较高海拔地区转移［１８］；Ｇｕｎａｔｈｉｌａｋａ等［１９］发现平均温度升高１℃将导致茶叶产量下降４ ６％；Ａｈｍｅｄ等［１３］的研究表明，中国季风退却日期增加１％可能导致茶叶产量下降０ ４８％～０ ５４％，而平均日降雨量增加１％可能使产量下降０ １８％～０ ２６％；Ｏｋｏｔｈ［２０］也发现最高温度的升高导致世界上大多数茶叶种植区产量发生潜在下降。

在我国的典型茶叶种植区域，云南保山市极端高温指数对茶叶产量变化整体呈现正向影响，而极端低温指数和降水指数对茶叶产量变化有负向影响，但均随着时间的推移逐渐减弱［２１］；浙江省茶叶气候适宜度在２０世纪７０年代呈明显下降趋势，８０年代变化平缓，之后呈明显上升趋势，且春茶气候适宜度变化趋势呈上升趋势，夏茶和秋茶为下降趋势［２２］。

可见，气候变化对茶叶种植区的适宜性水平及其产量等的影响不容忽视。

湄潭县是中国茶业百强县，２０１８年其茶园面积达４００００ｈｍ２，投产面积３７３５２ｈｍ２，茶产业已成为当地的主要经济产物，是山区财政和农民收入的主要来源之一，也是乡村振兴的重要抓手［２３］。

然而，在气候变化大背景条件下，低温冻害、高温热害等气象灾害的频发制约着优质茶叶品质的形成，给茶叶生产造成了严重影响［１５］。

而目前，针对湄潭县茶叶种植适宜性的研究多以地质背景、土壤条件为依据进行区划分析［２４］，或对该区域进行基本气象要素分析［２５］和气候灾害统计［２６］，缺乏长序列的气候指标对其适宜性等级的综合评价。

基于此，研究以气候变化对贵州湄潭茶区茶叶种植适宜性影响评价为基本目标，基于１９５１—２０１８年的逐日气象数据，通过选取年均水平和茶叶生长期的降水、气温、湿度、日照时数等指标，综合分析其气候变化背景下的基本特征、基于相关指标的茶叶生长适宜等级的动态响应和不同时段基于不同指标的典型适宜性等级发生频率的演变特征等方面，系统揭示出气候变化对湄潭茶叶种植适宜性的影响。

研究成果对于湄潭茶区茶产业的可持续发展和中长期规划管理具有重要的参考意义。

１　材料与方法
１ １　研究区概况
湄潭县隶属于贵州省遵义市，位于贵州省北部，地理坐标：２７°２０′１８″～２８°１２′３０″Ｎ，１０７°１５′３６″～１０７°４１′０８″Ｅ，总面积１８６５ ５４ｋｍ２；全县地域南北狭长，最长距离９６ ５０ｋｍ，东西最宽距离２５ ５０ｋｍ，研究区平均海拔９７２ ７ｍ，地形为北部、西南部高，中部、东部和南部边境低。

湄潭县属于亚热带湿润季风气候，夏季温暖湿润，冬季干燥寒冷，春秋两季为冬季和夏季交替过渡季节；全年气候温和，年平均气温１４ ９℃，年无霜期平均２８４ｄ，年日照时数１１６３ｈ，年总辐射量３４８８ｋＪ·ｍ－２，多年平均降水量为１１３７ｍｍ，降水量分布不均，夏季最多占４１ ２％，冬季最少仅占６ １％［２７］。

湄潭县是“全国首批无公害茶叶生产示范基地”和“中国名茶之乡”，在全国重点产茶县综合评比中名列前茅。

其中，湄潭翠芽茶曾先后２８次荣获“中茶杯”“中绿杯”国家级名优茶评比金奖，并位居“贵州五
３
６
　第３期张云竹，吴琳娜，周向阳，等：气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究
大名茶”之首［２８－２９］。

１ ２　数据来源与数据处理
选取湄潭县气象站的逐日观测资料（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ／），包括平均气温、降水量、平均相对湿度、日照时数等气象要素。

其中日照时数的数据为１
９５３—２０１８年，其余为１９５１—２０１８年。

１ ３　茶叶种植适宜性等级划分
研究参考相关文献，构建基于不同气象指标的茶叶种植适宜性等级划分标准。

其中相关指标包括年均水平和生长期的降水、气温、湿度、日照时数等，茶叶生长期为３—１０月。

茶叶种植的适宜性分为４个等级，
分别为最适宜、适宜、次适宜和不适宜，简写为Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４。

各指标的相关标准、分级等信息如表１所示。

表１　茶叶在不同气候条件下的生长适宜性等级划分标准
Ｔａｂ．１　Ｓｔａｎｄａｒｄｔｏｔｈｅｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｏｆｔｅａｇｒｏｗｔｈｂａｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
气候要素最适宜Ｇ１适宜Ｇ２次适宜Ｇ３不适宜Ｇ４参考文献生长期日均温（℃）
１８～２５１５～３０１０～３５＞３５或＜１０［３０－３３］年均温（℃）１４～１８
１２～２６
２６～３５＜１２或＞３５［３４－３８］年≥１０℃的活动积温（℃）４５００～５０００４０００～５５００
３０００～７０００＜３０００或＞７０００［３７－３９］年降水量（ｍｍ）１３００～２０００１０００～＜２０００６００～６０００＞６０００或＜６００
［３８－４１］生长期降水量（ｍｍ）９５０～１０５０１０５０～１４００６００～９５０或１４００～６０００＞６０００或＜６００
［４２－４４］空气相对湿度（％）８０～９０＞９０或７０～８０６０～７０＜６０［４，３８，４５－４６］年日照时数（ｈ）
１０００～１２００
６００～１０００
１２００～１４００
＜６００或＞１４００
［４６－４７］
１ ４　分析方法１ ４ １　线性趋势
时间序列的气象要素变化趋势通常采用线性
倾向估计方法分析［
４８］。

设某气象要素时间序列为ｙ１，ｙ２，…，ｙｎ，建立气象要素与所对应时间的一元线性回归方程，即：
ｙ⌒＝ａ０＋ａ１
ｔ， ｔ＝１，２，…，ｎ式中：ｙ⌒表示气象要素的拟合值，ｔ表示时间序列
数，ａ０为方程截距，ａ１为趋势变化率，ａ０、ａ１可采用最小二乘法确定，ａ１×１０为气候倾向率，表示气象要素每１
０年的变化。

１ ４ ２　不同等级的发生频率
设选定的时段总长度为ｍ年，４个等级发生的年数分别记为ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，则各等级发生的频率分别记为：
Ｐｉ
＝ｍｉ
ｍ
×１００％， ｉ＝１，２，３，４式中：ｍ以全球显著升温的１９７９年为界，其值取２９（日照时数为２７ｈ）；ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４根据各指标情况统计获得。

１ ４ ３　简单移动平均法
移动平均法是修匀时间数列的一种方法，当时间序列的数值由于受周期变动和随机波动的影响，起伏较大时，使用移动平均法可以消除这些因素的影响，显示出事件的发展方向与趋势，移动平均数
的计算公式如下［４９－５０］：
Ｆｔ＝（Ａｔ－１＋Ａｔ－２＋Ａｔ－３＋…＋Ａｔ－ｎ
）／ｎ式中：Ｆｔ是对下一期的预测值，ｎ为移动平均的数据长度，Ａｔ－１、Ａｔ－２、…、Ａｔ－ｎ分别表示前一期、前两期直至前ｎ
期的实际值。

１ ４ ４　Ｍａｎｎ Ｋｅｎｄａｌｌ趋势检验
Ｍａｎｎ Ｋｅｎｄａｌｌ非参数检验法［５１－５２］
（简称Ｍ－
Ｋ检验）
是当前应用最广泛的趋势分析方法，其优点在于样本不需要遵循某一特定的分布，而且很少受到异常值的干扰，计算简便。

基本原理如下。

假设有ｎ个样本量（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ
）的时间序列，对于所有ｋ，ｊ≤ｎ且ｋ≠ｊ
，计算检验统计量Ｓ。

公式如下：
Ｓ＝∑ｎ－１
ｋ＝１∑ｎ
ｊ＝ｋ＋１
Ｓｉｇｎ（ｘｊ－ｘｋ
）其中：
Ｓｉｇｎ（ｘｊ－ｘｋ）＝１，（ｘｊ－ｘｋ
）＞００，（ｘｊ－ｘｋ
）＝０－１，（ｘｊ－ｘｋ
）＜{
０Ｓ服从正态分布，其方差Ｖａｒ（Ｓ）＝ｎ（ｎ－１）（２ｎ＋５）／１８。

当ｎ＞１０时，定义标准正态统计量Ｚ：Ｚ＝Ｓ－１Ｖａｒ（Ｓ槡），　Ｓ＞０
０ ，
Ｓ＝０Ｓ＋１Ｖａｒ（Ｓ槡
），　Ｓ＜
０４
６ 贵州师范大学学报（自然科学版） 第４１卷　
Ｚ大于０表明呈上升趋势，反之亦然。

Ｚ的绝对值为１ ６５、１ ９６、２ ５８时，分别对应９０％、９５％、９９％的显著性水平。

２　结果与讨论
２ １　气温变化及其适宜性分析２ １ １　气温变化特征
湄潭县逐年平均气温、茶叶生长期平均气温和≥１
０℃活动积温见图１。

总体上，３个指标都呈显著增加的特征，其显著性检验和变化率结果如表２所示。

可以看出，３个指标的变化均达到显著性的水平（
Ｐ＜０ ０１），增加率分别为０ １７℃／１０ａ，０ １６℃／１０ａ和６２ ２３℃／１０ａ。

１９９６年后区域升温更加显著，其增长水平超过平均水平的２
倍。

图１　年均温、生长期均温、≥１
０℃活动积温逐年变化趋势Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎａｎｄ
ｔｈｅａｃｔｉｖｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ≥１０℃表２　各气象要素变化趋势的斜率、ｚ值及显著性水平
Ｔａｂ．２　Ｔｈｅｓｌｏｐｅ，ｚｓｔａｔｓｖａｌｕｅａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ
气温
年均温
生长期均温　≥１０℃活动积温降水
年降水生长期降水相对湿度
年日照时数
斜率０ １７℃／１０ａ０ １６℃／１０ａ６２ ２３℃／１０ａ－２ ４３ｍｍ／１０ａ－３ ５７ｍｍ／１０ａ－０ ７５％／１０ａ－２８ ３７ｈ／１０ａ
Ｚ值５ ４９９８４ ７４８２４ ６２１１－０ ３３３５
－０ ０７４１
－４ ５３６４－３ ２９２８Ｐ值
＜０ ０１
＜０ ０１
＜０ ０１
＞０ １
＞０ １
＜０ ０１
＜０ ０１
２ １ ２　基于气温的茶叶种植适宜性等级变化特征
１）年均温与生长期均温
根据表１中相关适宜性等级划分标准，湄潭县多年平均气温和生长期均温均属于最优级Ｇ１水平。

这表明尽管湄潭县的气温以较高的速率上升，其当前水平并未突破最适宜生长的下限温度。

但
需要注意的是，历年距离最优级下限的距离正在明显缩小，如图２所示。

按照当前的平均变化率，年均温也将在今后几十年逐渐降低至Ｇ２，并且发生频率越来越大，这对于区域高质量茶叶种植的长期安全具有重要影响。

５
６　第３期
张云竹，吴琳娜，周向阳，等：气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究
图２　年均温、生长期均温距最优级下限值逐年变化趋势
Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｌａｕｅｄｏｆｓｅｃｏｎｄｂｅｓｔｇｒａｄｅｂａｓｅｄｏｎａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ
２）≥１０℃活动积温
①适宜性等级演变。

≥１０℃活动积温的变化对茶叶生长适宜性的影响如图３（ａ）所示。

其变化特征可总体概括为早期以Ｇ１为主，中期Ｇ２逐渐出现，晚期Ｇ２水平显著升高并且Ｇ３出现。

可以看出：１９５１—１９６２年均为Ｇ１；Ｇ２在１９６３年首次出现，１９６３—１９９７年间占比６／３５；此后随着活动积温的显著上升，茶叶生长的环境适宜性降低，Ｇ１占比急速降低（３／２１），而Ｇ２出现频率明显增多（１７／２１），并在２０１３年首次出现Ｇ３。

②基于移动平均的不同等级发生频率。

基于２９年内不同适宜性等级发生频率的移动平均动态变化如图３（ｂ）所示。

结果表明在初期（１９９７年以前）最适宜级Ｇ１发生的频率极高，稳定维持在８０％以上，而Ｇ３、Ｇ４未出现；１９９８年以后Ｇ１显著下降，目前的发生频率约为３０％，Ｇ２显著上升至超过６０％，并且在２０１１年时首次超过Ｇ１。

可见，气候变化背景下湄潭县≥１０℃活动积温将明显不利于茶叶的种植，由最优的Ｇ１逐渐降低至以Ｇ２为主，Ｇ３
逐渐产生的状态。

（ａ）历年适宜性等级变化 （ｂ）不同等级发生频率动态变化过程
图３　基于≥１０℃活动积温的茶叶种植适宜性等级变化
Ｆｉｇ．３　Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｏｆｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｃｔｉｖｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ≥１０℃
２ ２　降水变化及其适宜性分析
２ ２ １　降水变化特征
区域逐年降水量和茶叶生长期降水量变化总
体呈不显著减小的趋势（Ｐ＞０ １），如图４和表２
所示。

年降水量处于７１１ １～１４７８ １ｍｍ之间，多
年平均值为１０９９ ７ｍｍ；茶叶生长期降水量处于
５９３～１３９２ ４ｍｍ之间，多年平均为９８５ ４ｍｍ。

生
长期降水量占全年降水量的８０％以上，二者均分
别在１９５４年、２０１３年达到最大值和最小值，气候
倾向率为分别为－３ ６ｍｍ／１０ａ、－２ ４ｍｍ／１０ａ。

２
个降水指数的变化趋势尽管未达到显著性水平，但
其波动性较大，也可能导致一系列不同的结果。

６
６
贵州师范大学学报（自然科学版） 第４１卷　
图４　年降水、生长期降水逐年变化趋势
Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ
２ ２ ２　基于降水的茶叶种植适宜性等级变化特征
１）适宜性等级演变
基于年降水量和生长期降水量的茶叶种植适宜性等级１９５１—２０１８年动态过程呈现出不同等级交替出现的特征，分别如图５（ａ）与图５（ｃ）所示。

可以看出，基于年降水量的适宜性等级呈现出３级，分别为Ｇ１、Ｇ２和Ｇ３；其中Ｇ１均在２００２年以
前出现，占比最低（９／６８），Ｇ２最高（４３／６８），Ｇ３为１６／６８。

基于生长期降水量的适宜性等级表现为４级，发生频率分别为１６／６８，２６／６８，２５／６８和１／６８；其中Ｇ
４仅在２０１３年出现过１次。

可见，基于降水量的适宜性等级呈现出较大的波动性，发生频率平均为Ｇ２＞Ｇ３≥Ｇ
１＞Ｇ４。

图５　１９５１—２０１８年年降水与生长期降水的适宜性等级及其发生频率演变
Ｆｉｇ．５　Ｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｓｏｆｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄ
ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｆｒｏｍ１９５１ｔｏ２０１８
７
６　第３期
张云竹，吴琳娜，周向阳，等：气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究
２）不同等级发生频率演变
基于年降水量和生长期降水量的茶叶种植适宜性等级发生频率的演变特征总体类似，但也略有差异。

总体上二者都表现出较为有利的一面，Ｇ１显著上升（Ｐ＜０ ０１），Ｇ３显著下降（Ｐ＜０ ０１），分别如图５
（ｂ）和图５（ｄ）所示。

但需要注意的是，１９９８年以后，年降水量下Ｇ１的表现与整体趋势相反，为极显著下降（Ｐ＜０ ０１），而Ｇ２表现为极显著上升（Ｐ＜０ ０１），具有明显的不利于茶叶种植的潜在风险。

其原因可能是降水的随机性高，也可能是气候变化导致，需要进一步分析。

对于后者而言，尽管Ｇ１发生频率显著升高、Ｇ２和Ｇ３显著降低，但Ｇ４也在近期出现。

因此，气候变化背景下降水对茶叶种植适宜性的影响总体呈现的趋势较好，但潜在风险也不容忽视。

２ ３　空气相对湿度２ ３ １　相对湿度变化特征
年均空气相对湿度表现为极显著下降趋势（Ｐ＜０ ０１），如图６和表２所示。

其变化范围位于７５ ２％～８７ ７％之间，最大值和最小值分别出现在１９５３年、２０１１年，多年平均为８１ ２％，平均降幅为０ ７５％／１０ａ。

１９５６年以前，相对湿度大幅度下降，连续两年下降了７ ７％；１９５６—２００２年间，相对湿度变化平稳，距平值最大为２ ８％；２００２年以后，相对湿度在连续几年下降到较低值后，其变化幅度开始增大，近１０年来表现为不明显的波动上升趋势。

鉴于相对湿度和气温的负指数关系，气温的显著上
升导致相对湿度显著下降。

图６　相对湿度逐年变化趋势
Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ
２ ３ ２　基于相对湿度的茶叶种植适宜性等级变化特征
１）适宜性等级变化
空气相对湿度下的茶叶种植适宜性等级总体呈现为Ｇ１和Ｇ２两级，以Ｇ１为主（５３／６８），Ｇ２为辅（
１５／６８），未出现次适宜的Ｇ３和不适宜的Ｇ４，如图７（ａ）所示。

２）不同等级发生频率演变
１９５１—２０１８年相对湿度表现为Ｇ１为主，后期Ｇ１发生的频率明显降低。

基于移动平均的两个等级发生频率变化特征如图７（ｂ）所示。

具体表现为Ｇ１显著减小、Ｇ２显著增加的趋势（Ｐ＜０ ０１），说明相对湿度正向着降低茶叶适宜性的方向发展。

需要注意的是，２００４年是一个明显的分界点，在此之前Ｇ１发生的频率极高，占４９／５３；之后则显著降低，占３／１５。

即Ｇ１的发生频率由超过９０％降低至约６
０％，呈现明显不利的局面，但总体仍以适宜级Ｇ２为主，未出现Ｇ３和Ｇ４。

（ａ）适宜性等级变化 （ｂ）不同等级发生频率
图７　基于相对湿度的茶叶种植适宜性等级及其发生频率动态变化
Ｆｉｇ．７　Ｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｓｏｆｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙａｎｄｔｈｅｉｒｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ
８
６ 贵州师范大学学报（自然科学版） 第４１卷　
２ ４　日照时数
２ ４ １　日照时数变化特征
湄潭县年日照时数多年平均为１０９２ ８ｈ，呈极显著下降趋势（Ｐ＜０ ０１），平均降幅达到２８ ３７ｈ／１０ａ，如图８和表２所示。

可以看出，年日照时数的变化趋势分为３个阶段：
１９５３—１９９１年，年日照时数呈现明显的波动下降趋势，研究期内最大值和最小值均出现在该时期，分别在１９６３年（１４７６ ６ｈ）和１９９１年（８５６ ５ｈ）；１９９１—２００４年期间，日照时数的下降趋势变缓；而２００４年以后，年日照时数出现上升趋势，但波动性也在加强，２０１２年和２０１３年间差值达到５１７ ４ｈ。

图８　年日照时数逐年变化趋势
Ｆｉｇ．８　Ｔｈｅｙｅａｒｌｙｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｓｕｎｓｈｉｎｅｈｏｕｒｓ
２ ４ ２　基于日照时数的茶叶种植适宜性等级变化特征
１）适宜性等级变化
基于年日照时数的茶叶种植适宜性等级划分结果为：
４个等级全部出现并呈现出较大的波动水平，如图９（ａ）所示。

１９５３—１９６３年内，日照时数对茶叶的影响极不友好，年日照时数的增加使得大部分年份为Ｇ３（５／１１），且整个研究期内的Ｇ４均位于此阶段。

随着年日照时数的减少，Ｇ３也在减少，１９６４—１９７８年期间为４／１５。

此后４０年内，仅出现３次Ｇ３，茶叶生长的气候环境适宜性得到提升，有利于茶叶的生长。

２）不同等级发生频率演变
基于移动平均分析的不同等级发生频率的动态变化特征为：
Ｇ２发生频率以极显著的趋势逐年上升（Ｐ＜０ ０１），而其余３个等级显著或极显著减小。

尽管Ｇ１表现为显著降低，但其发生的频率和全球明显升温以前绝对降幅不大，约为５％；而Ｇ２的增幅则超过３０％，Ｇ３和Ｇ４的降幅累积超过３０％，如图９（ｂ）所示。

因此，日照时数的变化对该
区域茶叶的种植较为有利。

（ａ）适宜性等级变化 （ｂ）不同等级发生频率
图９　基于年日照时数的茶叶种植适宜性等级及其发生频率动态变化
Ｆｉｇ．９　Ｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄｅｓｏｆｔｅａｐｌａｎｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｎｎｕａｌｔｏｔａｌｓｕｎｓｈｉｎｅｈｏｕｒａｎｄｔｈｅｉｒｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ
３　结果分析与讨论
对气候变化背景下不同气候因子对茶叶种植适宜性的等级响应及其变化趋势进行汇总，结果如表３所示。

综合对比分析表明其变化总体呈现为３类：明显不利、有利和风险同在以及较为有利。

１）明显不利影响
明显不利的是显著升高的气温和显著降低的相对湿度，二者导致最适宜的Ｇ１发生频率显著降低。

前者由早期的超过８０％降低至当前的３０％左右，而后者由超过９０％降低至约６０％，甚至近１５年的发生频率仅为２０％。

需要注意的是，尽管气候变化导致气温、相对湿度朝着不利的方向发展，
９
６　第３期
张云竹，吴琳娜，周向阳，等：气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究
但目前仍以适宜级Ｇ２为主，短期内对于茶叶种植的影响较小，但中长期则极可能导致次适宜和不适宜的结果。

这与许多研究结果相似［５３－５４］：张 等［５３］认为平均相对湿度、极端高温和平均气温是影响陕南茶叶产量的最主要因素；刘瑞娜等［５４］对安徽省的茶叶气候品质评价分析中认为，较高的气温是使夏季茶叶品质低于春季和秋季的主要原因。

但王丹丹等［５５］对浙江省茶树适宜性区划的研究则表明，温度偏低和热量积累不足是气候不适宜区产生的原因。

这种差异可能是由地理位置不同导致，但普遍看来，在全球变暖的背景下，高温和低湿度将极大影响茶叶的种植适宜性，导致茶叶产量和品质降低［５６－５７］和茶树病虫害发生频率增强［５８］等。

２）有利与风险同在
降水的动态变化对茶叶种植适宜性的影响呈现为有利与风险同在。

其有利的是最优级Ｇ１的发生比例略有升高，次适宜级Ｇ３的发生频率有所降低；潜在风险是由于降水量较大的波动性水平，对于茶叶种植不利的水平年也在近年有所发生。

降水对茶叶种植的影响还有待进一步分析，Ｆａｒｕｋｈ等［５９］研究表明极端高水平降水强度是锡尔赫特和斯里曼加尔茶叶产量增加的原因之一，Ｗｉｊｅｒａｔｎｅ等［６０］指出降雨量减少会降低许多茶叶种植区的茶叶产量；而Ｂｏｅｈｍ等［６１］分析中国气候因素与茶叶间的关系，认为过量降水与茶叶产量间存在负相关关系。

此外，研究中也指出茶叶生长期的降水分布对茶叶生长的重要性不亚于总降水量［６０－６１］，对降水与茶叶间关系的研究应尽量将空间与时间相结合进行。

３）较为有利
气候变化背景下对茶叶种植较为有利的气象因子为日照时数，其显著减小的趋势导致最优级Ｇ１略有降低（约５％），但次优级Ｇ２显著上升（超过３０％），次适宜的Ｇ３和不适宜的Ｇ４发生频率的降低也超过３０％，综合分析表明其对茶叶种植较为有利。

茶树具有喜光耐阴的生理特性，在日照百分率小于４５％、辐射强度低的条件下茶叶生长良好［６２－６４］。

邓如露等［６５］指出遮挡环境下的漫射光有利于儿茶素和含氮化合物的形成，提高茶叶的质量；朱秀红等［６６］认为低光照下的茶叶氨基酸含量高，有利于制成香浓、味醇的优质茶。

这些研究结果也侧面印证了本研究中显著降低的日照时数对茶叶种植较为有利这一结论。

表３　基于不同气象要素的茶叶种植适宜性等级变化Ｔａｂ．３　Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｏｕｒｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓｂａｓｅｄ
ｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓ
气候要素等级斜率Ｚ值Ｐ值
气温
年均温／生
长期均温
≥１０℃活
动积温
Ｇ１０ ０ ０１１７＞０ １　
Ｇ２０ ０ ０１１７＞０ １
Ｇ３０ ０ ０１１７＞０ １
Ｇ４０ ０ ０１１７＞０ １
Ｇ１－１ ４３７０　－７ ７５９６＜０ ０１
Ｇ２１ ３７１０７ ７１３０＜０ ０１
Ｇ３０ ０６６０２ ３６５２＜０ ０５
Ｇ４００ ０１１７＞０ １降水
年降水
生长期降水
Ｇ１０ １３８４３ ２３９０＜０ ０１
Ｇ２０ ０２０３０＞０ １
Ｇ３－０ １５８８－３ ４２５４＜０ ０１
Ｇ４００ ０１１７＞０ １
Ｇ１０ １９１８２ ９３６１＜０ ０１
Ｇ２－０ １１６１－１ ０８３５＞０ １
Ｇ３－０ １４１７－２ ７７２９＜０ ０１
Ｇ４０ ０６６０２ ３６５２＜０ ０５相对湿度
Ｇ１－０ ８１５２　－５ ２３１３　＜０ ０１
Ｇ２０ ８１５２５ ２３１３＜０ ０１
Ｇ３００ ０１１７＞０ １
Ｇ４００ ０１１７＞０ １年日照时数
Ｇ１－０ １７５３　－２ ０９７２　＜０ ０５　
Ｇ２１ ０４４０７ ２８１９＜０ ０１
Ｇ３－０ ６８８４－５ ５８０８＜０ ０１
Ｇ４０ ６５６８－４ ６７２１＜０ ０１４　结论
１）湄潭县１９５１—２０１８年的气候特征表现为：年均气温极显著上升（Ｐ＜０ ０１），空气相对湿度和日照时数极显著降低（Ｐ＜０ ０１），降水量降低趋势不明显。

年均温、茶叶生长期均温和年≥１０℃活动积温分别以０ １７℃／１０ａ、０ １６℃／１０ａ、６２ ２３℃／１０ａ的速率上升；年降水和茶叶生长期降水分别以２ ４ｍｍ／１０ａ、３ ６ｍｍ／１０ａ（Ｐ＞０ １）的速率不显著下降；相对湿度和日照时数的降幅分别为０ ７５％／１０ａ、２８ ３７ｈ／１０ａ。

２）不同气候指标对湄潭县茶叶种植适宜性产生的影响有所不同。

其对年均气温和生长期均温不敏感，当前仍在最优的Ｇ１水平，而≥１０℃活动积温则导致最优级Ｇ１的发生频率由初期的超过８０％降低到目前的３０％左右；降水的动态变化对茶叶种植适宜性的影响为最优级Ｇ１的发生比例略有升高，次适宜级Ｇ３的发生频率有所降低，但
０
７
贵州师范大学学报（自然科学版） 第４１卷　
由于降水量较大的波动性水平，对于茶叶种植不适宜的等级Ｇ４也在近年发生；相对湿度的响应和活动积温类似，朝明显不利的方向发展，最适宜级发生频率降低超过３０％；日照时数的演变对该区域茶叶种植较为有利，尽管最优级比例略有下降，但次优级Ｇ２发生频率增加超过３０％。

综上所述，除日照时数有利于该区域茶叶种植外，气候变化背景下气温、降水和空气湿度等均有着不同程度的不利影响。

尽管目前仍以适宜级Ｇ２为主，短期内对于茶叶种植的影响较小，但中长期则极可能导致次适宜和不适宜的结果，这对于湄潭茶区气候变化背景下的可持续发展和中长期规划管理具有重要的参考意义。

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　第３期张云竹，吴琳娜，周向阳，等：气候变化对贵州湄潭茶叶种植适宜性影响研究。