氣候，如水熱條件對糧食生產(chǎn)供給影響復(fù)雜且深遠。二十四節(jié)氣便是中國先民觀察自然節(jié)律，順應(yīng)天時指導(dǎo)農(nóng)事的典范。但自第一次工業(yè)革命以來，人類活動尤其是大量溫室氣體的排放，前所未有地改變了全球的氣侯條件。

近日，南方科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院講席教授鄭春苗團隊與韓國首爾國立大學(xué)教授Sujong Jeong團隊合作，以“極端氣溫對中國茶葉生產(chǎn)影響”為題在《環(huán)境研究快報》發(fā)表最新研究成果。

該研究結(jié)合多源數(shù)據(jù)和數(shù)值模型，揭示了極端天氣條件和未來增溫情景對中國茶葉生產(chǎn)的影響。

一項很有必要的研究

“糧食事關(guān)國運民生，糧食安全是國家安全的重要基礎(chǔ)。”鄭春苗接受《中國科學(xué)報》采訪時表示。但他同時指出，大量研究表明，氣候變化已經(jīng)并將持續(xù)沖擊全球糧食生產(chǎn)。其中，中低緯發(fā)展中國家將受到最為負(fù)面的影響。

茶作為我國代表性文化符號之一，雖不是典型意義上的“糧食”，卻是十分重要的經(jīng)濟作物。我國作為最大的茶葉生產(chǎn)國，茶在全國廣泛種植，從事茶產(chǎn)業(yè)相關(guān)人口約8000萬，2016年產(chǎn)量占世界總量的41%。

此外，鄭春苗表示，茶葉產(chǎn)業(yè)對中國農(nóng)村地區(qū)脫貧致富和促進社會經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的作用。

然而，歷史上茶葉生產(chǎn)時常受到不良?xì)庀髼l件影響，其中寒潮造成的減產(chǎn)效果尤為明顯。而且，“在全球變暖的大背景下，特別是極端高溫事件頻發(fā)的情況下，茶葉生產(chǎn)已經(jīng)在浙江等地區(qū)受到較為嚴(yán)重的影響。”他說。

茶葉生產(chǎn)正面臨著最具挑戰(zhàn)性的變化。研究團隊認(rèn)為，中國茶葉生產(chǎn)未來可能會同時遭遇低溫寒潮以及高溫干旱的多重沖擊，因此，非常有必要針對氣候變化對我國茶葉生產(chǎn)做綜合性分析研究。

茶葉影響研究考量更多

“針對極端氣溫對農(nóng)作物的影響研究，國內(nèi)外多數(shù)學(xué)者主要集中在糧食作物的產(chǎn)量、關(guān)注于籽粒的生產(chǎn)構(gòu)成，例如水稻、小麥、玉米等，很少有專門針對茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)研究。我國作為茶葉的起源國和第一生產(chǎn)大國，理應(yīng)更加重視其研究。”鄭春苗說。

相對于其他一年生主糧作物而言，茶是一種多年生木本植物。同時，茶作為飲料作物，主要收獲新生芽葉。新生芽葉十分脆弱，極易受到天氣影響。另外，茶葉的產(chǎn)量和風(fēng)味品質(zhì)都十分重要并共同決定其最終經(jīng)濟價值。

目前對于極端天氣，特別是極端溫度下中國茶葉生產(chǎn)的影響研究缺乏系統(tǒng)性。而且，與其他農(nóng)作物相比，研究極端氣溫或氣候變化對茶葉生產(chǎn)的影響，需要考量更多、更復(fù)雜的因素。

基于全國共41個地級市以及1個直轄市近30年的歷史數(shù)據(jù)，該研究采用了經(jīng)典的回歸模型解析歷史極端溫度事件對茶葉產(chǎn)量的影響，同時采用了21個氣候模式對未來增溫情景的模擬。

與同時期的其他機理性作物模型相比，該研究采用的基于大量歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計回歸模型能較好地反映極端天氣對產(chǎn)量的影響，規(guī)避了機理性模型在大范圍應(yīng)用上缺乏可靠參數(shù)的難題。

“簡而言之，相對于機理模型，統(tǒng)計回歸模型可以利用相對較少的數(shù)據(jù)同時獲得更可靠的結(jié)果。兩種方法各有利弊，取決于具體使用條件。”參與研究的南方科技大學(xué)講席教授劉俊國表示。

盡早采取規(guī)避措施

研究結(jié)果表明，極端高溫和低溫均顯著降低茶葉產(chǎn)量。

在1990年至2016年間，中國茶葉產(chǎn)能的50%以上受到極端低溫的影響，最大年減產(chǎn)量達56.3%。

但在未來，氣候變暖能夠減緩極端低溫帶來的負(fù)面影響，因而在未來1.5°C和2°C增溫情景下，氣候變暖對中國茶葉生產(chǎn)有著促進作用。不過，氣候變暖也會加劇極端高溫的出現(xiàn)頻率，進而導(dǎo)致長江流域和南方等地區(qū)茶葉產(chǎn)能減少。

具體而言，氣候變暖可能將極端低溫的負(fù)面影響減少至14%，特別是在目前最受極端低溫影響的北方茶園（>28°N）。然而，在長江（約30°N）和華南（< 25°N）地區(qū)，將出現(xiàn)新的極端高溫導(dǎo)致的減產(chǎn)區(qū)域，預(yù)計減產(chǎn)幅度將達14%~26%。

盡管《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)是將全球變暖限制在1.5°C范圍內(nèi)，但該研究預(yù)測重慶、湖南、安徽和浙江等地因高溫導(dǎo)致的產(chǎn)量損失率將高達11%~24%。

“我們預(yù)測，中國將面臨更加嚴(yán)峻的高溫沖擊，因此盡早采取規(guī)避措施極其重要。”劉俊國說。

研究團隊建議，各地農(nóng)業(yè)負(fù)責(zé)部門建立或完善針對極端天氣的響應(yīng)機制（例如高溫、寒潮預(yù)警系統(tǒng)），引導(dǎo)茶葉種植戶提前做好準(zhǔn)備，在有條件的地區(qū)提供灌溉，在無法引水地區(qū)提供防曬網(wǎng)、覆蓋種植等綜合措施，從而將未來可能出現(xiàn)的極端高溫事件影響降到最低，保障種植戶經(jīng)濟收益。

該研究對于指導(dǎo)中國茶葉生產(chǎn)具有重要的意義，特別是為茶葉產(chǎn)業(yè)應(yīng)對氣候變化、適應(yīng)和減輕氣候變化對茶葉生產(chǎn)影響提供了科學(xué)依據(jù)。(王方)

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1088/1748-9326/abede6