我国是全球最大产茶国，茶园分布地跨6个气候带(94°~122°E、18°~38°N)，从近海平面到海拔2 600 m高山皆有产茶^[1-2]。气候条件是影响茶叶产量及品质的主要因素^[3]。研究表明，气候条件(气温、降水、日照等)的变化会对茶叶生长速度、产量、品质以及病虫害发生等产生影响^[4-6]。茶叶适制性是指在当地气候生态条件下，所采摘的茶鲜叶原料较适合制成何种茶类(主要指红茶、绿茶)，从而获得最佳品质的成茶。茶多酚、氨基酸含量会影响茶叶适制性，两者的比值(酚氨比)是判断茶鲜叶适制性的主要指标^[6-7]。相关研究表明^[8-10]，气候条件变化会引起茶鲜叶茶多酚、氨基酸含量产生明显差异，从而导致其适制性发生变化。王新超等^[2]研究认为，春季茶叶氨基酸含量显著高于夏秋季，而夏秋季茶叶多酚含量偏高。此外，茶叶氨基酸含量还随纬度升高而增大，而茶多酚含量则相反^[9]。目前，有关气候变化对茶叶适制性影响的研究尚不多见。因此，本研究分析了气候变化对闽东茶叶适制性的影响，以期为当地茶叶生产应对气候变化响应提供参考。

1 研究区概况

研究区设在福建省闽东地区宁德市。宁德市位于福建省东北部，台湾海峡西北岸，26°18′~27°4′N、118°32′~120°44′E，下辖4个沿海县(市、区)：蕉城区、福安市、霞浦县、福鼎市和5个山区县：寿宁县、周宁县、柘荣县、屏南县、古田县，地形以山地丘陵为主，面积1.35万km²。闽东地区为中亚热带海洋性季风气候，年均气温15.4~19.6 ℃，年均降水量1 415.7~2 067.8 mm，年日照时数1 562.9~1 754.9 h，具有沿海和山区两种差异显著的气候类型^[11]。温暖湿润的气候和多样化的地理环境为茶叶生长及品质形成提供良好的生态条件。

经统计，1981—2015年闽东茶叶年均种植面积及产量逐年递增。2015年闽东茶园面积达6.87万hm²，产量为9.30万t^[12-13]。闽东地区茶叶品种主要为绿毛茶和红毛茶，其中绿毛茶占90%以上。近10年来，受市场销售和茶叶种植结构调整的影响，绿毛茶种植比例逐步下降，而红毛茶比例逐渐上升^[14]。

2 资料来源与研究方法 2.1 资料来源

根据1981—2015年宁德市9个县(市、区)国家气象站资料统计≥10 ℃年积温和3月采摘期平均日照百分率。有关茶叶生产方面数据来源于1981—2015年福建省统计局和宁德市统计局统计年鉴^[12-13]。

2.2 研究方法

茶树鲜叶中茶多酚、氨基酸含量相对固定，是茶树长期适应该地区气候生态条件，而在幼嫩梢内含物质成分上的具体体现。酚氨比可以反映茶类适制性，茶鲜叶酚氨比≥8适制红茶，反之，则适制绿茶^{[5, 7]}。不同气候生态条件下的茶区或同一茶区不同季节的茶叶生长中，随着某些气候要素的变动，茶多酚、氨基酸含量也表现明显差异，从而导致酚氨比发生变化。茶叶酚氨比与≥10 ℃年积温和鲜叶采摘前20 d平均日照百分率具有最佳的复相关模式^[5]：

$ \text{PAR}=-169.122+2.867\times {{10}^{-3}}\times \Sigma T+0.255S $

(1)

式中，PAR为茶叶酚氨比，ΣT为≥10 ℃年积温，S为平均日照百分率。由式(1)可进一步说明，茶类适制性随各茶区≥10 ℃年积温和鲜叶采摘前20 d平均日照百分率不同，有明显的地域变化和季节变化。由于酚氨比≥8的鲜叶较适制红茶，依据上述方程，茶叶适制的气候生态条件应满足下列式子：

$ f=\left\{ \begin{align} &\Sigma T-8\ 413.673+88.943\ 5S\ge 0, 适制红茶 \\ &\Sigma T-8\ 413.673+88.943\ 5S<0, 适制绿茶 \\ \end{align} \right. $

(2)

式(2)为鲜叶适制的气候判别式，可作为季节茶叶气候适制性参考依据，也可反映气候变化对各茶区茶叶适制性的影响，以此作为气候变化对茶叶品质影响的评价指标。其中，f为茶叶适制性气候指数。

公式(1)、(2)是基于中国茶区分布均匀的10个点28个样本的春夏秋茶季酚氨比的资料回归检验得出的，闽东地区属于江南茶区Ⅱ小乔或灌木型品种适宜生态区^[5]，因此公式(1)、(2)适用于闽东地区。3月采摘茶叶为早春茶，由于闽东地区各县(市、区)采摘日期不尽相同，故将3月平均日照百分率替代早春茶采摘前20 d日照百分率，数值相近且便于计算。

文中气候要素及指数的Mann检验、Mann-Kendall突变检验以及年代序列变化的显著性检验应用《现代气候统计诊断与预测技术》相关方法，具体参考文献[15]。

3 结果与分析 3.1 主要气候要素对春茶适制性的影响 3.1.1 ≥10 ℃年积温变化

1981—2015年闽东地区≥10 ℃年积温呈波动变化(图 1)，但总体为递增趋势，线性递增率每10年增加125.9 ℃，经Mann检验，≥10 ℃年积温增长显著(Z=0.361 3＞Z₀=0.232 0)，说明受气候变暖影响，近35 a闽东地区≥10 ℃年积温呈显著增加趋势。根据气候要素时间序列突变检验方法^[15]，进一步对≥10 ℃年积温进行Mann-Kendall突变检验(图 2)，≥10 ℃年积温在1994年发生突变，之后显著增加，说明受气候变暖影响，闽东地区≥10 ℃年积温增加趋势显著。通过对≥10 ℃年积温期平均气温分析表明，气温也呈现显著增加趋势。茶叶生长的热量条件改善，使春茶开采期提前，有利于春茶产量提高，气候变暖为茶叶生产创造愈加良好的气候条件^[15]。

3.1.2 平均日照百分率变化

1981—2015年闽东地区3月春茶平均日照百分率见图 3。由图 3可知，3月春茶平均日照百分率呈逐渐增加趋势，其线性递增率每10年增加4.2 h，经过Mann检验，平均日照百分率增加趋势显著(Z=0.354 6＞Z₀=0.232 0)，即受气候变暖影响，近35 a闽东地区3月日照百分率呈显著增加趋势。进一步对3月日照时数百分率进行Mann-Kendall突变检验^[15]，3月日照百分率突变发生在2000年，比≥10 ℃年积温突变年份迟6年，在2000年之后，≥10 ℃年积温和3月日照百分率均显著增加。

3.1.3 2个气候要素对春茶适制性的影响

由公式(1)、(2)可以进一步说明，春季茶叶适制性气候指数随≥10 ℃年积温和采摘期平均日照百分率的不同有着明显的年际变化特征。由于≥10 ℃年积温较平均日照百分率大近4个量级(10⁴)，因此≥10 ℃年积温对茶叶适制性气候指数影响比采摘期平均日照百分率大。气温及日照百分率与茶鲜叶中的茶多酚含量成正相关，而与氨基酸含量呈负相关^[5]。近35 a闽东地区≥10 ℃年积温和3月日照百分率均呈显著增加趋势，因此在闽东3月春茶生长期内，茶鲜叶茶多酚含量具有增加趋势，而氨基酸则呈减少趋势，使得酚氨比升高，造成3月春茶适制性发生变化，有利于红茶适制，而不利于绿茶适制。

3.2 春茶适制性气候指数变化特征

1981—2015年闽东9个站点3月春茶适制性气候指数见图 4。由图 4可知，3月春茶适制性气候指数最大值、最小值和平均值均呈波动上升趋势，平均值线性增长率每10年增加499.5，经过Mann检验，气候指数增加趋势显著(Z=0.408 4＞Z₀=0.232 0)，并在1997年发生突变(图 5)。1981—2000年气候指数大体呈负值，2000年后正值年份增加，气候指数发生明显转折性变化。在≥10 ℃年积温和3月平均日照百分率分别于1994、2000年发生突变之后，气候指数在2001年也发生正值化显著变化。可见，随气候变化3月春茶适制性气候指数趋正值化增加，闽东气候条件逐渐有利于红茶的适制。

1981—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年闽东地区3月春茶适制性气候指数变化见表 1。由表 1可知，1981—1989年闽东各县(市)适制性指数平均值为负值，负值站次数(按气候指数＜0或气候指数≥0站次数，以10年90个站次数计)明显占多数(80.1%~87.8%)，说明1981—1989年总体适制绿茶。2000年以后，气候指数≥0的站次数逐渐增多，占比达到58.9%~44.4%，说明适制红茶比例增多。2000年后3月春茶适制性发生明显转折性变化，说明气候变暖，影响了春茶鲜叶中茶多酚及氨基酸含量，使得酚氨比结构发生变化，造成闽东地区2000年以后春茶适制性产生明显变化，红茶适制性增多，而绿茶适制性减少。

3.3 春茶适制性年代空间分布

根据福建省9市66个县站计算的3月春茶适制性气候指数，与对应站点的经、纬度和高度进行相关性检验(Perason)，发现各年代适制指数(f)与纬度(lat)、海拔(ati)呈显著相关(α=0.01水平)，而与经度(lon)相关不显著，适制指数与纬度、海拔的回归方程如下：

$ {{f}_{1}}=13\ 349.987-511.835\times \text{lat}-1.832\times \text{ati} $

(3)

$ {{f}_{2}}=17\ 710.583-672.733\times \text{lat}-1.955\times \text{ati} $

(4)

$ {{f}_{3}}=14\ 570.146-511.041\times \text{lat}-2.411\times \text{ati} $

(5)

${{f}_{4}}=13\ 167.928-467.092\times \text{lat}-1.941\times \text{ati} $

(6)

(3)~(6)式中，f₁、f₂、f₃、f₄分别代表 1981—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年3月春茶适制性气候指数，各式均通过F和T检验(α=0.01水平)，相关回归性显著，表明年代适制指数除了受气候因子(积温、日照)影响外，还与纬度、高度有显著相关，适制性具有地域特点。利用福建省高程地图(Dem)和Arcgis地理信息软件栅格计算功能，根据(3)~(6)式可得到闽东3月春茶适制性各年代空间分布变化特征(图 6)。

由图 6可见，1981—1989年、1990—1999年闽东区域基本适制绿茶，而不宜适制红茶；2000—2009年闽东地区红茶适制区面积逐渐增加，主要分布在纬度较南的古田县南部乡(镇)，沿海县(市)部分乡镇以及内陆沿河海拔较低的乡镇，而绿茶适制区面积有所退缩。2010—2015年闽东地区红茶适制区面积与2000—2009年大致相当。4个年代分布区域的演变，红茶适制区从无到有，由小到大；而绿茶适制区明显减小，充分说明了气候变暖对闽东3月春茶适制区分布具有明显影响。随气候变暖、气温上升和日照百分率增加，茶叶中茶多酚含量升高，而氨基酸含量减少，酚氨比增大，红茶适制区面积呈增加趋势。另外受气候变暖影响，各海拔高度气温也有不同程度升高，使其酚氨比增大，造成红茶适制区从低海拔逐渐向高海拔推进，致使红茶适制区面积增加，而绿茶适制区分布面积减小。

4 讨论与结论

本研究表明，1981—2015年影响春茶适制性的主要气候要素(≥10 ℃年积温和3月平均日照百分率)均呈显著增加趋势，2个要素分别在1994、2000年发生突变，增加趋势更加明显。说明受气候变化影响，闽东春茶生长的热量和光照条件明显改善，从而影响酚氨比。由酚氨比构成的春茶适制指数也呈增加趋势，并在1997年发生突变，之后闽东3月平均春茶适制指数逐渐呈正值化增大。2000年前后，绿茶适制年站次数由多到少，而红茶适制年站次数由少到多。闽东气候总体适制绿茶，但气候变化逐渐有利于红茶适制，适制绿茶面积减小。

春茶适制指数除了与气候要素相关外，还与纬度及海拔高度显著相关。1981—1989年闽东气候基本有利于绿茶适制，而不宜红茶适制。2000年后闽东红茶适制区面积逐渐增加，主要分布在纬度较南的古田县南部乡(镇)，沿海县(市)部分乡镇以及内陆沿河海拔较低的乡镇，而绿茶适制区面积有所退缩。气候变暖有利于红茶适制区增加，对闽东的红、绿茶适制区面积变化有明显影响。本文拟设普通可兼制茶叶品种，主要从气候变化角度和茶叶生长相关特性进行分析，可作为区域气候变化对茶叶生产影响的评估方式。若针对不同品种可以通过实际含量检测对比进一步细化分析评估。