內容簡介
《江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究》通過人工氣候控製試驗、田間試驗和典型年份相關信息,構建瞭江南茶區茶葉主栽品種(龍井43、烏牛早、鳩坑、福鼎大白茶等)的農業氣象指標體係,研究瞭茶葉生長發育、品質和産量與氣象條件的耦閤關係,建立瞭茶葉氣象災害監測預警、茶葉生長氣候適宜度和茶葉氣候品質評價診斷等模型;揭示瞭氣候變化背景下茶葉生産氣象災害的發生規律和茶葉生長氣候適宜性的變化特徵,開展瞭基於GIS技術的茶樹種植精細化氣候區劃和氣象災害風險評估;探討瞭遙感技術在茶葉光譜與茶葉品質指標關係、基於衛星遙感數據的近地錶氣溫估算和茶樹種植區遙感提取等茶葉氣象服務巾的應用;介紹瞭茶葉氣象服務業務係統,包括係統功能構架、主要功能模塊和業務應用。
《江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究》可供從事應用氣象、茶樹栽培和農業技術推廣的科技T作者在業務和科研工作中參閱,同時也可供茶樹種植大戶參考。
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目錄
序
前言
1 江南茶區茶葉概況
1.1 中國茶葉生産現狀
1.1.1 中國茶葉概況
1.1.2 中國茶葉發展簡史
1.1.3 中國茶葉主産區
1.2 江南茶區茶葉生産概況
1.2.1 江南茶區簡介
1.2.2 江南茶區茶葉生産
1.2.3 主.要茶樹品種
1.2.4 江南名茶與氣象條件
2 江南茶區氣候資源
2.1 江南茶區氣候概況
2.1.1 氣候資源空間分布
2.1.2 氣候資源時間變化
2.1.3 茶區氣候資源對氣候變化的響應
2.2 茶園小氣候
2.2.1 茶園小氣候監測
2.2.2 茶園溫度
2.2.3 茶園濕度
2.2.4 茶園太陽輻射
3 江南茶葉生長氣候適宜性
3.1 茶葉氣候適宜度
3.1.1 茶葉氣候適宜度模型
3.1.2 江南茶區茶葉氣候適宜度評價
3.1.3 浙江省茶葉氣候適宜度評價
3.2 茶葉氣候生産潛力
3.2.1 茶葉氣候生産潛力模型
3.2.2 茶葉氣候生産潛力特徵
3.2.3 茶葉氣候資源利用率
3.2.4 氣候變化背景下茶葉氣候生産潛力分析
4 茶葉氣候品質
4.1 茶葉氣候品質評價
4.1.1 獲取品質指標數據
4.1.2 建立氣候品質指數模型
4.1.3 茶葉氣候品質評價
4.2 茶葉氣候品質認證
4.2.1 製定認證規範
4.2.2 統一認證標誌
4.2.3 認證流程
4.2.4 個例介紹
4.2.5 效益評估
5 春茶開采期預報
5.1 春茶開采期特徵分析
5.1.1 資料收集
5.1.2 統計方法
5.1.3 采摘期的特徵分析
5.2 春茶開采前後氣象條件
5.2.1 氣象要素的變化特徵
5.2.2 氣象要素對春茶采摘期的影響
5.2.3 春茶芽萌動氣象指標
5.2.4 春茶芽萌動時間變化特徵
5.3 春茶采摘期預報模型
5.3.1 模型構建
5.3.2 模型驗證
6 茶樹霜凍監測預警
6.1 霜凍控製試驗
6.1.1 試驗選材
6.1.2 試驗方案設計
6.1.3 生理生化指標測定
6.1.4 霜凍對茶樹理化指標的影響
6.2 霜凍指標修訂
6.2.1 指標修訂
6.2.2 指標驗證
6.3 霜凍監測預警評估
6.3.1 霜凍監測
6.3.2 霜凍預警
6.3.3 霜凍評估
6.4 基於無綫傳輸技術的茶園霜凍可視化監測
6.4.1 可視化原理
6.4.2 硬件設計
6.4.3 軟件設計
6.4.4 係統部署與應用
7 江南茶樹氣候區劃和氣象災害風險評估
7.1 茶樹種植氣候區劃
7.1.1 篩選區劃指標
7.1.2 建立氣候區劃模型
7.1.3 江南茶樹種植氣候區劃
7.1.4 浙江省茶樹種植氣候區劃
7.1.5 鬆陽縣茶樹種植氣候區劃
7.2 茶葉氣象災害風險評估
7.2.1 確定氣象災害風險指標
7.2.2 建立風險評價模型
7.2.3 氣象災害風險評估
7.2.4 茶樹種植氣象災害綜閤風險評估
8 遙感技術在茶葉氣象服務中的應用
8.1 茶葉光譜與茶葉品質指標的關係分析
8.1.1 茶葉光譜與茶葉品質指標關係分析研究現狀
8.1.2 茶葉光譜數據采集及預處理
8.1.3 基於最佳指數因子的茶_口十光譜與品質指標分析
8.1.4 基於支撐嚮量機的茶葉光譜與品質指標分析
8.2 茶樹種植區遙感提取
8.2.1 茶樹種植區遙感分類方法概述
8.2.2 茶樹種植區目視解譯
8.2.3 基於紋理和光譜信息的茶樹種植區自動識彆
8.3 基於衛星遙感數據的近地錶氣溫估算
8.3.1 近地錶氣溫估算方法綜述
8.3.2 衛星過境時刻氣溫估算
8.3.3 日最低氣溫估算
8.3.4 日最高氣溫估算
9 茶樹氣象災害防禦
9.1 茶樹氣象災害種類
9.1.1 凍害
9.1.2 霜凍害
9.1.3 旱熱害
9.1.4 風災
9.1.5 冰雹
9.2 氣象災害特徵分析
9.2.1 早春霜凍害
9.2.2 夏季熱害
9.2.3 鼕季凍害
9.3 氣象災害防禦
9.3.1 凍害預防措施
9.3.2 旱熱害防禦措施
9.3.3 風災防禦措施
10 茶葉生産氣象保障服務係統
10.1 係統架構設計
10.1.1 係統需求
10.1.2 係統設計
10.2 係統功能
10.2.1 係統主界麵
10.2.2 數據管理
10.2.3 小氣候監測
10.2.4 災害監測預警
10.2.5 農用天氣預報
10.2.6 氣候品質評價
10.2.7 氣候適宜度
10.2.8 茶園可視化
10.2.9 農業氣候區劃
10.2.10 産品輸齣
10.2.11 基礎知識
10.3 係統應用
10.3.1 省級應用
10.3.2 市縣應用
參考文獻
前言/序言
茶葉是原産於中國的特色經濟作物,主要分布於長江以南。江南茶區為中國茶葉的主要産區,茶葉因其較高的經濟效益和良好的生態效益,在國民經濟中占有十分重要的地位。隨著社會經濟的快速發展和生活質量的提高,對茶葉生産提齣瞭更高的要求,茶葉生産正朝著集約化、生態化、産業化的方嚮發展。21世紀以來,江南茶區茶葉正處於以優質高效為目標的快速發展期,成為該區特色農業的重要支柱産業。然而,在氣候變化的大背景下,茶葉生産不穩定性增加,如春季霜凍的風險因氣候變暖發育期提前而加大、局部乾旱高溫危害加重等。如何充分利用氣候資源,科學閤理地開展茶葉氣象服務,為茶葉生産提供精準的氣象信息,是農業氣象業務和科研人員共同關注的技術課題。
茶葉生産與氣象條件密切相關。茶樹種植、生長發育和茶葉的産量與品質形成需要特定的溫度、濕度、日照等氣象條件。關於茶葉氣象研究,國內外學者已經有相關的科研成果,一定程度上發揮瞭科學技術對茶葉生産的指導和促進作用,但缺乏係統性,在特色農業氣象服務中很難得到有效的應用。為此,本項目組布設茶園小氣候觀測站,開展人工控製和田間實驗,就茶葉生長氣象條件、災害監測預警、氣候資源、氣候適宜性、氣候品質評價、開采期預報、茶樹氣象災害和種植氣候區劃、業務係統研發等進行瞭係統研究,從生物學角度概述茶葉生長對氣象條件的需求,揭示茶樹對主要農業氣象災害的響應機製,構建江南茶葉農業氣象指標體係和監測預警評價模型;定量分析茶葉生産氣候資源、氣候適宜性和氣象災害的時空分布特徵及其演變趨勢,評價茶葉氣候品質和主要農業氣象災害風險,提取研究區域內茶樹種植分布現狀。作者將GIS、遙感、計算機研發技術與茶葉氣象服務理論相結閤,體現瞭專業化、定量化、精細化和智能化的特點,對保障茶葉生産安全具有十分重要的現實意義。為瞭更好地開展茶葉氣象服務和嚮基層氣象部門的技術推廣,項目組總結研究成果完成瞭《江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究》一書。該書可供氣象、農業等領域的業務、科研、科技人員參考和應用。
《江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究》-書,是在科技部公益行業(氣象)科研專項“江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究”、中國氣象局氣候變化專項“氣候變化對茶葉生産影響及適應對策研究”、中國氣象局氣象關鍵技術集成與應用項目“優質農産品氣候品質評價技術集成與應用”等多個項目研究成果的基礎上編寫而成。本書共分10章,第1章由金誌鳳、王嶽飛、徐平編寫;第2章由姚益平、王治海、李時睿、張立波、廖必軍、盧建偉編寫;第3章由金誌鳳、葉建剛、楊棟編寫;第4章由金誌鳳、姚益平、王治海、李仁忠編寫;第5章由金誌鳳、薑燕敏、鄭建飛、潘建義、盧建偉編寫;第6章由金誌鳳、楊再強、李亞春、吳彬、餘麗萍、王治海、吳楊、李時睿編寫;第7章由鬍波、金誌鳳、殷劍敏、孔萍編寫;第8章由孫睿和金誌鳳編寫;第9章由俞燎遠和金誌鳳編寫;第10章由王治海、金誌鳳和姚益平編寫。全書最後由金誌鳳和姚益平統稿。在本書的編著過程中,得到瞭黃壽波教授的熱心指導,提齣瞭重要的修改意見。還有許多的專傢和技術人員協助提供資料和建議,在此一並緻謝。
編著本書的目的是為瞭總結茶樹栽培與氣象條件之間的關係,其內容是作者多年的研究總結。限於學科的專業性和編著者的水平,書中難免有不足和疏漏之處,歡迎讀者批評指正。
江南,這片鍾靈毓秀的土地,自古以來便是茶的故鄉。溫潤的氣候、充沛的雨水,以及獨特的土壤條件,共同孕育瞭無數名揚四海的江南名茶。從龍井的清雅、碧螺春的鮮醇,到黃山毛峰的醇厚、六安瓜片的甘爽,江南茶葉以其豐富的品種和卓越的品質,在全球茶葉市場上占據著舉足輕重的地位。然而,茶樹的生長發育,從萌芽、展葉、開花到采摘,無不與氣象條件息息相關。微小的氣溫波動、一場突如其來的乾旱或洪澇,甚至一次不閤時宜的霜凍,都可能對茶葉的産量和品質造成決定性的影響。 本書並非直接聚焦於“江南茶葉生産氣象保障關鍵技術研究”這一特定課題,而是著眼於一個更廣闊的視角,深入探討氣象因素在傳統農業生産中的普遍影響,以及現代科技如何賦能農業,提升其應對自然變化的韌性。我們將從宏觀的氣候變化趨勢入手,分析其對我國,特彆是對江南地區農業生産可能帶來的長遠影響。例如,全球氣候變暖可能導緻區域性氣溫升高、降雨模式改變,這對於喜涼濕的茶樹生長而言,無疑是一項嚴峻的挑戰。我們將探討不同氣候情景下,可能齣現的極端天氣事件(如高溫、乾旱、強降雨、霜凍等)的頻率和強度變化,以及這些變化如何潛移默化地影響著作物的物候期、生長發育進程以及病蟲害的發生規律。 我們還將詳細剖析氣象信息在農業生産中的具體應用環節。在農業生産的各個階段,精確可靠的氣象預報都扮演著至關重要的角色。從春耕春播前的土壤墒情監測和農事活動安排,到生長期的溫度、濕度、光照等關鍵指標的實時觀測,再到收獲期的天氣預報,以確保農産品能夠適時、安全地收獲,每一個環節都離不開氣象數據的支撐。本書將通過豐富的案例分析,展示如何利用不同尺度的氣象信息,指導農民進行科學的耕作管理,例如,如何根據未來一周的降雨預報來安排灌溉或施肥,如何根據溫度預報來決定播種或移栽的時間,如何根據霜凍預警來采取有效的防護措施。 本書還將重點關注現代氣象科技在提升農業生産適應性方麵的作用。隨著科技的飛速發展,我們已經擁有瞭前所未有的工具和技術來監測、分析和預測氣象信息。衛星遙感技術能夠提供大範圍、高精度的地錶信息,包括地錶溫度、植被指數等,為農業生産提供宏觀視野。地麵氣象觀測網絡則能夠實時采集溫度、濕度、風速、降雨量等關鍵氣象要素,構建精細化的氣象監測體係。而數值天氣預報模型的不斷進步,則為我們提供瞭更長時間、更高精度的天氣預報能力。本書將探討如何將這些先進的氣象觀測和預測技術,集成到農業生産管理係統中,形成“智慧農業”的解決方案。 我們還將深入研究氣象信息與農作物生理生態的相互關係。不同作物對氣象條件有著截然不同的需求。以茶樹為例,其生長發育對溫度、濕度、光照、風等都有著特定的敏感性。例如,適宜的溫度範圍是茶葉産量和品質形成的關鍵,過高或過低的溫度都會對茶樹造成生理脅迫。降雨的量和分布直接影響土壤水分含量,進而影響茶樹的生長和代謝。光照強度則關係到茶葉的光閤作用效率,影響茶葉的內含物質積纍。本書將通過對相關科學研究成果的梳理和介紹,幫助讀者理解氣象因子如何直接或間接影響農作物的生理生化過程,從而為製定更科學的農業生産管理策略提供理論依據。 此外,本書還將觸及農業氣象災害的監測、預警和減災技術。自然災害是農業生産麵臨的最嚴峻挑戰之一。乾旱、洪澇、颱風、冰雹、霜凍等氣象災害,往往會給農業生産帶來毀滅性的打擊。本書將介紹當前在農業氣象災害監測和預警方麵所取得的進展,例如,如何利用氣象數據和模型來評估災害發生的可能性和潛在影響,如何建立多層次的預警體係,以及如何組織實施有效的減災措施,最大限度地降低災害造成的損失。例如,對於旱災,我們可以探討如何通過監測土壤墒情和預報降雨來提前製定節水灌溉計劃;對於洪澇,我們可以研究如何通過預報短時強降雨來及時疏導農田積水;對於霜凍,我們可以分析如何通過預測低溫來指導農民采取防寒保暖措施。 本書還將關注氣象信息在農産品質量安全管理中的作用。優質的農産品離不開適宜的氣象環境。本書將探討在不同氣象條件下,如何通過科學的種植和管理,來保證農産品的營養成分、風味口感以及安全衛生。例如,適宜的光照和溫度有助於茶葉中芳香物質的形成,而不良的氣象條件可能導緻茶葉品質下降,甚至引發黴變。我們將審視氣象信息如何助力農産品質量追溯體係的建設,以及如何通過氣象數據來指導農産品的倉儲和運輸,確保農産品在流通過程中的品質。 最後,本書將展望未來農業氣象保障技術的發展趨勢。隨著大數據、人工智能、物聯網等新興技術的不斷融閤,未來的農業氣象保障將更加智能化、精準化和個性化。例如,利用人工智能分析海量氣象數據和作物生長數據,可以實現對作物生長狀況的精準診斷和産量預測;利用物聯網技術構建智能氣象監測網絡,可以實現對氣象環境的實時、動態感知;而個性化的氣象服務,將能夠根據不同農戶、不同地塊的實際需求,提供定製化的氣象預報和指導建議。本書將對這些前沿技術的發展方嚮進行探討,為理解未來農業氣象保障的發展提供一個前瞻性的視野。 總而言之,本書並非僅限於某一特定領域的技術研究,而是以更廣闊的視野,係統地梳理和闡述瞭氣象因素對傳統農業生産的深遠影響,以及現代科技在提升農業生産適應性、抗災能力和質量安全水平方麵所扮演的重要角色。通過對宏觀氣候趨勢、微觀氣象因子與作物生長關係、氣象技術應用、災害預警減災以及未來發展趨勢的全麵探討,本書旨在為讀者提供一個關於氣象與農業生産之間復雜而深刻的聯係的全麵認知,並為推動我國農業嚮更可持續、更具韌性的方嚮發展提供有益的參考。