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茶树冻害防控方法的研究

作　者: 杨书运
导　师: 江昌俊
学　校: 安徽农业大学
专　业: 茶学
关键词: 茶树冻害防控茶籽贮藏
分类号: S571.1
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

茶（Camellia sinensis （L.））是我国重要的经济作物。气候变化背景下，低温、霜冻等以冻害为代表的极端天气气候灾害对茶树越冬、春茶生长的不利影响呈增强趋势，严重影响茶树的推广，也不利于茶产业的稳产增产。本文以龙井43作为研究对象，通过地表覆盖、设置风障等实验，研究茶树冻害的防控措施；以能量为基础，分析温度下降规律，研究区域茶树冻害预报方法。利用稻草、薄膜覆盖的实验表明，地面覆盖可不同程度地提高茶园地表温度，具有保温和增温作用。不同覆盖材料作用有较大差异，两种稻草覆盖和地膜覆盖的地表最低温度对照分别提高4.4℃、4.3℃和1.8℃，温度变幅分别比对照小6.4℃、6.5℃和1.7℃，稻草覆盖的保温效果优于地膜。稻草覆盖的适宜厚度与气候背景有关，合肥地区适宜的稻草覆盖厚度介于10²0cm。天气状况是影响覆盖作用的主要因素，晴天的增温作用显著强于阴雨天，其中薄膜覆盖的作用又强于稻草覆盖；阴雨天稻草覆盖的保温作用显著强于薄膜。在2月底以后，稻草覆盖物应予以去除，否则将影响春季土壤温度转换，地膜覆盖则可继续保留。管理得当的地表覆盖可使茶园土壤上下层温度转换期提前，茶芽萌发期可提前1³天。伴随低温过程的较大风速可加重冻害，实验表明，设置风障可以有效降低保护区的风速。风障在上风方位和下风方位各有一个有效防护区域，其中下风位是主要的防护区域，在茶树冠层高度，下风位的有效防护区域宽度约相当于风障高度的7.5倍。薄膜材质的风障阻滞了局部气流的运动，在下风位可形成相当于2倍风障高度的静风区，防护效果达最优，但大风过程中风障承受风压大，因此不适宜用作大面积茶园风障建设的材料。大风作用可加速茶树冠层叶片水分消耗，叶片含水率下降，幅度与风速正相关。在风障有效防护区内，大风过程结束后叶片含水率可在2³天内恢复，表明风障具有较好的防护作用，风障可以作为茶园抗冻的有效措施。气候因素对茶叶产量具有较强的影响，利用11年步长直线滑动平均模拟法进行茶叶产量分析，结果表明气候因素导致的产量变化约占宣城市茶叶产量的7.4%，变化范围介于-36.7%²0.2%之间，与灰色GM（1，1）模型产量分解的结果基本一致，证明了产量分解的可靠性。利用多元线性回归方法构建的宣城市气候产量与气候因子的线性模型为y=-0.155+0.008x₅+0.001x₅₃+0.005x₅₁，检验结果表明模型结果的趋势性较为准确，准确地预测出2006-2008年均表现为气候增产，但预测值与趋势线性模型分离而获得的气候产量值之间存在偏差。造成这一偏差的可能原因是气候因子之间作用的非线性，因此将线性模型非线性化是未来研究的方向。能量水平是物体维持一定温度的物质基础，温度的变化取决于热交换速率，在时空范围较小的情况下，能量水平的变化率主要取决于天气状况。本文通过对不通过天气类型降温特征分析，参考灰色理论建模方法，构建不同天气类型温度预报模型，并根据降温速率与天气类型的关系，构建天气类型判断模型，初步建立基于单站实时温度的茶树冻害预警系统。实践表明该系统具有较高的准确率。利用辐射资料测算宣城市茶园平均光能利用率约0.18%，与光能利用率的理论极限相比仍有极大的上升空间，因此目前的茶叶产业应立足现有茶园的改造与品质改良。根据现有的光能利用率水平与科技进步水平，宣城市茶叶趋势产量2020年可达到2.684吨/公顷，2030年达到5.122吨/公顷。实验表明，冬半年及初春茶园小气候变化较为剧烈，常常出现持续时间只有1²小时的小气候过程，这类小气候过程对春茶茶叶的生长具有重大影响，因此为提高监测信息的完整性，茶园小气候观测的采样时间间隔不应超过1h。针对茶籽贮藏的研究表明，茶籽贮藏前的干燥脱水时间不应超过29天，缩短时间有利于提高茶籽的存活率，干燥脱水时间与发芽率之间关系为y=1/1+20.59e^{-0.072x₁+0.022x₂}。贮藏过程中茶籽含水率会发生较大变化，温度越高变化越剧烈，贮藏过程中含水率变化将降低茶籽的活性。-20℃的低温环境不适合贮藏茶籽，4℃的温度环境可短暂贮藏茶籽，-70℃低温可有效贮藏茶籽18个月以上。-70℃条件下茶籽含水率越高发芽率下降越快，保存6个月时含水率12%的发芽率最搞，保存18个月则是含水率8%的发芽率最高。-70℃低温贮藏的茶籽解冻速度越快，越有利于保持茶籽活力。综合分析表明，种子的贮藏特性随环境条件的变化具有很强的自我调节能力，在长期的引种、驯化过程中，茶籽的顽拗性趋于减弱，安徽农业大学试验茶场龙井43种子具有较强的脱水耐性、低温耐性和贮藏耐性，属于弱顽拗性种子。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-13
第一章茶园覆盖保温作用的研究  13-37
  1、文献综述  13-14
  2、实验场地与研究方法  14-18
    2.1 实验场地与与实验处理设置  14-15
      2.1.1 不同覆盖处理的保温增温作用差异研究  14-15
      2.1.2 不同深度稻草覆盖温度日变化特点研究  15
    2.2 实验时间的选择与仪器  15-17
      2.2.1 不同覆盖处理的保温增温作用差异研究  15-17
      2.2.2 不同深度稻草覆盖温度日变化特点研究  17
    2.3 实验与分析方法  17-18
      2.3.1 不同覆盖处理的保温增温作用差异研究  17-18
        2.3.1.1 温度测定  17
        2.3.1.2 冻害与萌发  17
        2.3.1.3 数据分析  17-18
      2.3.2 不同深度稻草覆盖温度日变化特点研究  18
  3、不同覆盖处理的保温增温作用差异研究  18-30
    3.1 试验区域温度场分布情况  18
    3.2 覆盖对最低温度的影响  18-23
      3.2.1 覆盖物表面最低温度变化  18-20
      3.2.2 不同覆盖地面最低温度变化  20-21
      3.2.3 覆盖物上下之间的温差  21-22
      3.2.4 覆盖的保温作用  22-23
    3.3 覆盖的增温作用  23-29
      3.3.1 不同覆盖表面最高温度的变化  24-25
      3.3.2 不同覆盖下地表面最高温度的变化  25-26
      3.3.3 稻草覆盖的增温作用  26-28
      3.3.4 影响地膜增温作用的主要因素  28-29
    3.4 覆盖处理对茶树叶片冻害及茶芽萌发的影响  29-30
      3.4.1 覆盖对叶片冻害的影响  29-30
      3.4.2 覆盖对春季茶芽萌发的影响  30
  4、不同深度稻草覆盖温度日变化特点研究  30-35
    4.1 监测密度对不同层次日平均温度的影响  30-31
    4.2 监测密度对垂直温度的影响  31-32
    4.3 稻草表面与裸地对照的温度差异  32
    4.4 不同层次日平均温度的变化  32-33
    4.5 稻草层温度垂直变化及适宜的覆草厚度  33-35
      4.5.1 稻草层温度垂直变化  33-34
      4.5.2 适宜的覆草厚度  34-35
  5、本章小结  35-37
第二章风障对茶园风速及茶树冠层叶片含水率影响研究  37-47
  1、文献综述  37
  2、试验布设与研究方法  37-39
    2.1 试验布设  37-38
    2.2 研究方法  38-39
      2.2.1 风速空间分布测定  38-39
      2.2.2 茶树冠层叶片含水率的变化  39
  3、结果分析  39-46
    3.1 风障对风速分布的影响  39-44
      3.1.1 不同环境风速之间的差异  39-40
      3.1.2 不同层面风速水平分布  40-42
      3.1.3 边缘效应  42-43
      3.1.4 风障的作用区域  43-44
    3.2 大风影响下茶树茎叶含水率变化  44-46
      3.2.1 叶含水率的变化  44-45
      3.2.2 大风条件下叶含水率的降低  45-46
      3.2.3 茎叶含水率的恢复  46
  4、本章小结  46-47
第三章区域茶叶气候产量影响因子分析及其模型构建  47-79
  1、文献综述  47-53
    1.1 、茶叶是发源于中国的世界饮品  47-48
    1.2 、安徽省茶叶生产状况及自然环境对茶叶生产的影响  48-51
      1.2.1 安徽省的植茶历史与茶叶品种与产量  48-49
      1.2.2 茶产业是安徽省丘陵山区的支柱产业  49-50
      1.2.3 自然环境对茶叶生产的影响与气候产量研究的重要性  50-51
    1.3 、灰色理论方法  51-52
    1.4 时间序列分析  52
    1.5 研究区域概况  52-53
  2、数据来源与分析方法  53-56
    2.1 数据来源与初步处理  53
    2.2 农业产量的分解  53-56
      2.2.1 气候产量与趋势产量  53-55
      2.2.2 直线滑动平均模拟法  55-56
  3、直线滑动平均模拟法分离趋势产量与气候产量  56-64
    3.1 数据初步处理  56-57
    3.2 趋势产量与气候产量的估算方法  57-58
    3.3 宣城市茶叶趋势产量与气候产量的分离及步长对产量分解的影响  58-60
    3.4 宣城市茶叶趋势产量的变化  60-63
      3.4.1 趋势产量变化特点及其影响因素  60-61
      3.4.2 趋势产量的未来变化趋势  61-63
    3.5 宣城市气候产量的变化  63-64
  4、影响茶叶气候产量的关键因子筛选  64-75
    4.1 气候资料的初筛整理  64-66
      4.1.1 温度资料的初筛整理  64-66
      4.1.2 降水资料的整理  66
    4.2 影响气候产量的气候资料的初筛  66-72
      4.2.1 时间序列温度因子与气候产量的关系  66-67
      4.2.2 指标性温度因子与气候产量的关系  67-68
      4.2.3 温度十日滑动平均值与气候产量的关系  68-71
      4.2.4 降水因子与气候产量的关系  71-72
    4.3 利用相关分析获得的相关性气候因子序列  72-75
  5、气候产量影响因素分析及模型构建  75-77
    5.1 气候产量的模型构建  75-76
      5.1.1 备选关键性因子系统构建  75
      5.1.2 基于直线滑动平均气候产量的多元线性回归模型构建  75-76
    5.2 气候产量模型的验证  76-77
  6、本章小结  77-79
第四章基于单站温度监测的冻害预警系统构建  79-101
  1、文献综述  79-81
    1.1 茶树冻害及其影响的研究  79-80
    1.2 、局地区域温度及冻害预报的研究  80-81
  2、数据来源与方法  81
  3、降温规律  81-100
    3.1 温度日变化  81-82
    3.2 不同天气类型降温速率的变化特点  82-84
    3.3 基于温度后效性的温度下降规律及其模拟预报  84-94
      3.3.1 温度下降规律  84-85
      3.3.2 温度下降的灰色模型  85-89
      3.3.3 温度的还原与预报  89-91
      3.3.4 预报实例  91-93
      3.3.5 预报模型评价  93-94
    3.4 预报系统构建  94-100
      3.4.1 天气状况的判断  94-97
      3.4.2 基于单站监测的冻害预警系统  97-100
  4、本章小结  100-101
第五章茶籽贮藏及其顽拗性变化的研究  101-117
  1、文献综述  101-103
    1.1 、顽拗性种子的概念与分类  101-102
    1.2 、顽拗性种子植物的种质资源保存  102-103
    1.3 、茶树种子顽拗性的争论与茶树种质资源的保护  103
  2、材料与方法  103-104
  3、结果分析  104-115
    3.1 、新鲜茶籽的脱水稳定性及脱水对发芽率的影响  104-109
      3.1.1 新鲜茶籽总含水率及不同风干时间含水率的分布  104-105
      3.1.2 、茶籽含水率的估算及个体差异  105-106
      3.1.3 不同脱水处理对茶籽发芽率（数）的影响  106-109
    3.2 贮藏对茶籽含水率的影响  109-110
    3.3 不同保存温度对发芽率的影响  110-115
      3.3.1 解冻方式  110
      3.3.2 不同贮藏温度对茶籽发芽的影响  110-111
      3.3.3 解冻方式对茶籽发芽的影响  111-113
      3.3.4 含水率差异的影响  113-115
  4 本章小结  115-117
第六章结论与讨论  117-119
参考文献  119-124
附录  124-125
致谢  125-126
个人简介  126
在读期间发表的学术论文  126

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