政和縣茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析

（福建省政和縣氣象局，福建 南平 353600）

政和縣位于福建省東北部，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫18.8℃，雨熱同期，四季分明，立體氣候明顯，年平均無霜期264天。地勢(shì)東高西低，東部處鷲峰山脈北段，千米高峰鱗次櫛比，冬寒夏涼，年極端最低氣溫-7.6℃，西部為高山環(huán)抱的開口盆地，氣候溫暖，光照充足，雨水適宜，東、西部二元地理氣候明顯。改革開放以來，政和縣茶葉發(fā)展迅速，全縣共有茶園面積7520公頃，年產(chǎn)量12280噸，茶葉已成為政和縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。2018年4月8日受強(qiáng)冷空氣影響，政和縣城關(guān)最低氣溫達(dá)2.8℃，高山區(qū)更低，全縣頭春茶茶芽受凍，大部分絕收，直接經(jīng)濟(jì)損失92976萬元。低溫凍害已成為政和縣茶葉發(fā)展的重要限制因子。本文基于GIS技術(shù)，利用政和縣及其周邊10個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站資料，將茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃精確到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)，為縣域茶葉低溫凍害防御提供依據(jù)。

1 茶葉凍害指標(biāo)

在茶樹的生長(zhǎng)過程中，受冬季及早春的低溫影響，當(dāng)氣溫降至4℃及以下時(shí)，茶樹常遭晚霜和早霜的襲擊，受凍的幼芽四周結(jié)冰，氣溫上升后，凍害處呈水漬狀，幼芽葉色變淺或皺縮，生長(zhǎng)緩慢；若氣溫進(jìn)一步下降低于0℃時(shí)，受凍的葉緣及芽變成黑褐色，葉片失水蜷縮或脫落，嚴(yán)重時(shí)將出現(xiàn)死條；若氣溫下降到-4℃及以下時(shí)，土壤呈凍結(jié)狀態(tài)，根部吸水受阻，茶樹樹體逐漸成干燥狀態(tài)而枯死[1]。

2 數(shù)據(jù)資料

（1）氣象數(shù)據(jù)：政和縣及其周邊10個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站2010年至2019年氣象資料。

（2）地理信息數(shù)據(jù)：政和縣1：25萬GIS數(shù)據(jù)中的DEM數(shù)據(jù)。

（3）社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料：人均GDP、人口密度、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶葉種植面積、非工程性措施等量化指標(biāo)。

3 政和縣茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析

3.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析

導(dǎo)致氣象災(zāi)害發(fā)生的直接因子稱為致災(zāi)因子，對(duì)于致災(zāi)因子危險(xiǎn)性的分析主要考慮引發(fā)低溫凍害的強(qiáng)度和頻率[2]。因此，分別統(tǒng)計(jì)政和縣及其周邊10個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站歷年溫度低于4℃的過程次數(shù)，溫度低于0℃的過程次數(shù)，溫度低于-4.0℃的過程次數(shù)，從而得到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同等級(jí)低溫凍害發(fā)生的過程次數(shù)，再分別計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同等級(jí)低溫凍害平均活動(dòng)次數(shù)，即發(fā)生頻率；將不同等級(jí)低溫凍害的發(fā)生頻率相加得到致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)。

利用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)進(jìn)行區(qū)劃，依次為低危險(xiǎn)區(qū)、次低危險(xiǎn)區(qū)、中等危險(xiǎn)區(qū)、次高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)，并繪制致災(zāi)因子危險(xiǎn)性區(qū)劃圖（圖1）。

3.1.1 低溫凍害發(fā)生頻率計(jì)算方法

式中：p為低溫凍害頻率；n為某等級(jí)低溫凍害發(fā)生次數(shù)；N為資料總年數(shù)，取值為10。

3.1.2 茶葉低溫凍害危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算方法

式中：Ic為茶葉低溫凍害危險(xiǎn)性指數(shù)；Pi為不同等級(jí)低溫凍害發(fā)生的頻率；n為低溫凍害等級(jí)總數(shù)。

從圖1可以看出，政和縣域低溫凍害高危險(xiǎn)區(qū)位于石屯鎮(zhèn)、熊山街道、星溪鄉(xiāng)、東平鎮(zhèn)東部及鐵山鎮(zhèn)西部地區(qū)。

3.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析

孕災(zāi)環(huán)境包括地形因子與下墊面因子[3]。政和縣境內(nèi)均為丘陵地帶，并無大江大河，也無較大的湖泊，下墊面較為均一，因此下墊面因子對(duì)孕災(zāi)環(huán)境敏感性的影響不大。對(duì)孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析主要考慮地形因子的影響，眾所周知，海拔每升高100米，氣溫約下降0.6℃，海拔越高，氣溫越低，地形因子影響越大，對(duì)低溫凍害的形成越有利。

根據(jù)政和縣的地形地貌特點(diǎn)，從政和縣1：25萬GIS數(shù)據(jù)中提取出高程數(shù)據(jù)，采用25米×25米的網(wǎng)格進(jìn)行歸一化處理后，得到政和縣孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)。在GIS中采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將孕災(zāi)環(huán)境敏感性進(jìn)行區(qū)劃，依次為低敏感區(qū)、次低敏感區(qū)、中敏感區(qū)、次高敏感區(qū)、高敏感區(qū)，得到政和縣孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)區(qū)劃圖（圖2）。

從圖2可以看出，低溫凍害孕災(zāi)環(huán)境敏感性的高敏感區(qū)主要分布于：熊山街道、石屯鎮(zhèn)，以及東平鎮(zhèn)、星溪鄉(xiāng)、鐵山鎮(zhèn)、嶺腰鄉(xiāng)、外屯鄉(xiāng)的部分區(qū)域。

3.3 承災(zāi)體易損性分析

承災(zāi)體易損性指政和縣境內(nèi)所有茶葉受到低溫凍害威脅所造成的傷害或損失程度。一個(gè)地區(qū)的茶葉種植面積越大，人口密度越高，茶葉的產(chǎn)量就越高，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益就越大，可能遭受的潛在損失就越大，低溫凍害對(duì)茶葉造成承災(zāi)體易損性的危害也越大。由于政和縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為茶葉，因此在承災(zāi)體易損性分析時(shí)主要考慮發(fā)生地的茶葉種植面積、人均GDP、人口密度等影響因素[4]。

由于各個(gè)影響因素對(duì)低溫凍害的相對(duì)重要程度不同，從可操作性、合理性及易于定量化的原則出發(fā)，將茶葉種植面積、人均GDP、人口密度三個(gè)影響因素進(jìn)行規(guī)范化處理后，分別賦予權(quán)重0.5、0.3、0.2，利用加權(quán)綜合法計(jì)算承災(zāi)體易損性指數(shù)。最后在GIS中采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法分三級(jí)將承災(zāi)體易損性指數(shù)進(jìn)行區(qū)劃，依次為低易損性區(qū)、中等易損性區(qū)、高易損性區(qū)（圖3）。

從圖3可以看出，政和縣低溫凍害承災(zāi)體易損性的高易損區(qū)主要分布于：熊山街道、東平鎮(zhèn)、石屯鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)、澄源鄉(xiāng)。

3.4 防災(zāi)減災(zāi)能力分析

防災(zāi)減災(zāi)能力是指各種用于防御和減輕低溫凍害的各種對(duì)策和措施，包括工程性措施和非工程性措施。當(dāng)?shù)卣慕?jīng)濟(jì)支持是工程性措施建設(shè)的重要保障，因此將政和縣人均GDP作為一項(xiàng)防災(zāi)減災(zāi)因子。非工程性措施主要包括自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)、政府防災(zāi)減災(zāi)決策和組織實(shí)施水平以及公眾的防災(zāi)意識(shí)和知識(shí)等幾方面。

將人均GDP、非工程性措施兩個(gè)指標(biāo)分別賦予權(quán)重0.6、0.4，利用加權(quán)綜合法計(jì)算防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)。在GIS中采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法分三級(jí)將防災(zāi)減災(zāi)能力進(jìn)行區(qū)劃，依次為低抗災(zāi)能力區(qū)、中等抗災(zāi)能力區(qū)、高抗災(zāi)能力區(qū)（圖4）。

從圖4政和縣低溫凍害防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃圖可以看出，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和防災(zāi)減災(zāi)行政能力等影響，以縣城熊山街道及周邊的星溪鄉(xiāng)、石屯鎮(zhèn)為高抗災(zāi)能力區(qū)。

3.5 政和茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

政和縣茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力四個(gè)因子綜合作用的結(jié)果[5]。將四個(gè)因子帶入政和縣茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式中求得低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，根據(jù)低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小，在GIS中采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法分三級(jí)將低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行區(qū)劃，形成政和縣茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖（圖5）。

低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：FDRI為茶葉低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，用于表示風(fēng)險(xiǎn)程度，其值越大，則災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度越大，VE、VH、VS、VR 的值分別表示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中的孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力各評(píng)價(jià)因子指數(shù)；we、wh、ws、wr是各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，分別賦予0.5、0.3、0.1、0.1[6]。

從圖5可以看出，政和縣茶葉低溫凍害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于：熊山街道、石屯鎮(zhèn)，以及星溪鄉(xiāng)、東平鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)的大部分區(qū)域。

政和縣東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為茶葉低溫凍害的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。為減小低溫凍害對(duì)茶葉造成的傷害，氣象部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)低溫、寒潮的預(yù)報(bào)、預(yù)警和氣象為農(nóng)服務(wù)工作。茶農(nóng)在低溫、寒潮來臨之前可采取茶園鋪草、覆蓋防寒、熏煙驅(qū)霜等相應(yīng)的防寒措施，減小低溫凍害對(duì)茶葉造成的影響。