内容简介
《江南茶叶生产气象保障关键技术研究》通过人工气候控制试验、田间试验和典型年份相关信息,构建了江南茶区茶叶主栽品种(龙井43、乌牛早、鸠坑、福鼎大白茶等)的农业气象指标体系,研究了茶叶生长发育、品质和产量与气象条件的耦合关系,建立了茶叶气象灾害监测预警、茶叶生长气候适宜度和茶叶气候品质评价诊断等模型;揭示了气候变化背景下茶叶生产气象灾害的发生规律和茶叶生长气候适宜性的变化特征,开展了基于GIS技术的茶树种植精细化气候区划和气象灾害风险评估;探讨了遥感技术在茶叶光谱与茶叶品质指标关系、基于卫星遥感数据的近地表气温估算和茶树种植区遥感提取等茶叶气象服务巾的应用;介绍了茶叶气象服务业务系统,包括系统功能构架、主要功能模块和业务应用。
《江南茶叶生产气象保障关键技术研究》可供从事应用气象、茶树栽培和农业技术推广的科技T作者在业务和科研工作中参阅,同时也可供茶树种植大户参考。
内页插图
目录
序
前言
1 江南茶区茶叶概况
1.1 中国茶叶生产现状
1.1.1 中国茶叶概况
1.1.2 中国茶叶发展简史
1.1.3 中国茶叶主产区
1.2 江南茶区茶叶生产概况
1.2.1 江南茶区简介
1.2.2 江南茶区茶叶生产
1.2.3 主.要茶树品种
1.2.4 江南名茶与气象条件
2 江南茶区气候资源
2.1 江南茶区气候概况
2.1.1 气候资源空间分布
2.1.2 气候资源时间变化
2.1.3 茶区气候资源对气候变化的响应
2.2 茶园小气候
2.2.1 茶园小气候监测
2.2.2 茶园温度
2.2.3 茶园湿度
2.2.4 茶园太阳辐射
3 江南茶叶生长气候适宜性
3.1 茶叶气候适宜度
3.1.1 茶叶气候适宜度模型
3.1.2 江南茶区茶叶气候适宜度评价
3.1.3 浙江省茶叶气候适宜度评价
3.2 茶叶气候生产潜力
3.2.1 茶叶气候生产潜力模型
3.2.2 茶叶气候生产潜力特征
3.2.3 茶叶气候资源利用率
3.2.4 气候变化背景下茶叶气候生产潜力分析
4 茶叶气候品质
4.1 茶叶气候品质评价
4.1.1 获取品质指标数据
4.1.2 建立气候品质指数模型
4.1.3 茶叶气候品质评价
4.2 茶叶气候品质认证
4.2.1 制定认证规范
4.2.2 统一认证标志
4.2.3 认证流程
4.2.4 个例介绍
4.2.5 效益评估
5 春茶开采期预报
5.1 春茶开采期特征分析
5.1.1 资料收集
5.1.2 统计方法
5.1.3 采摘期的特征分析
5.2 春茶开采前后气象条件
5.2.1 气象要素的变化特征
5.2.2 气象要素对春茶采摘期的影响
5.2.3 春茶芽萌动气象指标
5.2.4 春茶芽萌动时间变化特征
5.3 春茶采摘期预报模型
5.3.1 模型构建
5.3.2 模型验证
6 茶树霜冻监测预警
6.1 霜冻控制试验
6.1.1 试验选材
6.1.2 试验方案设计
6.1.3 生理生化指标测定
6.1.4 霜冻对茶树理化指标的影响
6.2 霜冻指标修订
6.2.1 指标修订
6.2.2 指标验证
6.3 霜冻监测预警评估
6.3.1 霜冻监测
6.3.2 霜冻预警
6.3.3 霜冻评估
6.4 基于无线传输技术的茶园霜冻可视化监测
6.4.1 可视化原理
6.4.2 硬件设计
6.4.3 软件设计
6.4.4 系统部署与应用
7 江南茶树气候区划和气象灾害风险评估
7.1 茶树种植气候区划
7.1.1 筛选区划指标
7.1.2 建立气候区划模型
7.1.3 江南茶树种植气候区划
7.1.4 浙江省茶树种植气候区划
7.1.5 松阳县茶树种植气候区划
7.2 茶叶气象灾害风险评估
7.2.1 确定气象灾害风险指标
7.2.2 建立风险评价模型
7.2.3 气象灾害风险评估
7.2.4 茶树种植气象灾害综合风险评估
8 遥感技术在茶叶气象服务中的应用
8.1 茶叶光谱与茶叶品质指标的关系分析
8.1.1 茶叶光谱与茶叶品质指标关系分析研究现状
8.1.2 茶叶光谱数据采集及预处理
8.1.3 基于最佳指数因子的茶_口十光谱与品质指标分析
8.1.4 基于支撑向量机的茶叶光谱与品质指标分析
8.2 茶树种植区遥感提取
8.2.1 茶树种植区遥感分类方法概述
8.2.2 茶树种植区目视解译
8.2.3 基于纹理和光谱信息的茶树种植区自动识别
8.3 基于卫星遥感数据的近地表气温估算
8.3.1 近地表气温估算方法综述
8.3.2 卫星过境时刻气温估算
8.3.3 日最低气温估算
8.3.4 日最高气温估算
9 茶树气象灾害防御
9.1 茶树气象灾害种类
9.1.1 冻害
9.1.2 霜冻害
9.1.3 旱热害
9.1.4 风灾
9.1.5 冰雹
9.2 气象灾害特征分析
9.2.1 早春霜冻害
9.2.2 夏季热害
9.2.3 冬季冻害
9.3 气象灾害防御
9.3.1 冻害预防措施
9.3.2 旱热害防御措施
9.3.3 风灾防御措施
10 茶叶生产气象保障服务系统
10.1 系统架构设计
10.1.1 系统需求
10.1.2 系统设计
10.2 系统功能
10.2.1 系统主界面
10.2.2 数据管理
10.2.3 小气候监测
10.2.4 灾害监测预警
10.2.5 农用天气预报
10.2.6 气候品质评价
10.2.7 气候适宜度
10.2.8 茶园可视化
10.2.9 农业气候区划
10.2.10 产品输出
10.2.11 基础知识
10.3 系统应用
10.3.1 省级应用
10.3.2 市县应用
参考文献
前言/序言
茶叶是原产于中国的特色经济作物,主要分布于长江以南。江南茶区为中国茶叶的主要产区,茶叶因其较高的经济效益和良好的生态效益,在国民经济中占有十分重要的地位。随着社会经济的快速发展和生活质量的提高,对茶叶生产提出了更高的要求,茶叶生产正朝着集约化、生态化、产业化的方向发展。21世纪以来,江南茶区茶叶正处于以优质高效为目标的快速发展期,成为该区特色农业的重要支柱产业。然而,在气候变化的大背景下,茶叶生产不稳定性增加,如春季霜冻的风险因气候变暖发育期提前而加大、局部干旱高温危害加重等。如何充分利用气候资源,科学合理地开展茶叶气象服务,为茶叶生产提供精准的气象信息,是农业气象业务和科研人员共同关注的技术课题。
茶叶生产与气象条件密切相关。茶树种植、生长发育和茶叶的产量与品质形成需要特定的温度、湿度、日照等气象条件。关于茶叶气象研究,国内外学者已经有相关的科研成果,一定程度上发挥了科学技术对茶叶生产的指导和促进作用,但缺乏系统性,在特色农业气象服务中很难得到有效的应用。为此,本项目组布设茶园小气候观测站,开展人工控制和田间实验,就茶叶生长气象条件、灾害监测预警、气候资源、气候适宜性、气候品质评价、开采期预报、茶树气象灾害和种植气候区划、业务系统研发等进行了系统研究,从生物学角度概述茶叶生长对气象条件的需求,揭示茶树对主要农业气象灾害的响应机制,构建江南茶叶农业气象指标体系和监测预警评价模型;定量分析茶叶生产气候资源、气候适宜性和气象灾害的时空分布特征及其演变趋势,评价茶叶气候品质和主要农业气象灾害风险,提取研究区域内茶树种植分布现状。作者将GIS、遥感、计算机研发技术与茶叶气象服务理论相结合,体现了专业化、定量化、精细化和智能化的特点,对保障茶叶生产安全具有十分重要的现实意义。为了更好地开展茶叶气象服务和向基层气象部门的技术推广,项目组总结研究成果完成了《江南茶叶生产气象保障关键技术研究》一书。该书可供气象、农业等领域的业务、科研、科技人员参考和应用。
《江南茶叶生产气象保障关键技术研究》-书,是在科技部公益行业(气象)科研专项“江南茶叶生产气象保障关键技术研究”、中国气象局气候变化专项“气候变化对茶叶生产影响及适应对策研究”、中国气象局气象关键技术集成与应用项目“优质农产品气候品质评价技术集成与应用”等多个项目研究成果的基础上编写而成。本书共分10章,第1章由金志凤、王岳飞、徐平编写;第2章由姚益平、王治海、李时睿、张立波、廖必军、卢建伟编写;第3章由金志凤、叶建刚、杨栋编写;第4章由金志凤、姚益平、王治海、李仁忠编写;第5章由金志凤、姜燕敏、郑建飞、潘建义、卢建伟编写;第6章由金志凤、杨再强、李亚春、吴彬、余丽萍、王治海、吴杨、李时睿编写;第7章由胡波、金志凤、殷剑敏、孔萍编写;第8章由孙睿和金志凤编写;第9章由俞燎远和金志凤编写;第10章由王治海、金志凤和姚益平编写。全书最后由金志凤和姚益平统稿。在本书的编著过程中,得到了黄寿波教授的热心指导,提出了重要的修改意见。还有许多的专家和技术人员协助提供资料和建议,在此一并致谢。
编著本书的目的是为了总结茶树栽培与气象条件之间的关系,其内容是作者多年的研究总结。限于学科的专业性和编著者的水平,书中难免有不足和疏漏之处,欢迎读者批评指正。
江南,这片钟灵毓秀的土地,自古以来便是茶的故乡。温润的气候、充沛的雨水,以及独特的土壤条件,共同孕育了无数名扬四海的江南名茶。从龙井的清雅、碧螺春的鲜醇,到黄山毛峰的醇厚、六安瓜片的甘爽,江南茶叶以其丰富的品种和卓越的品质,在全球茶叶市场上占据着举足轻重的地位。然而,茶树的生长发育,从萌芽、展叶、开花到采摘,无不与气象条件息息相关。微小的气温波动、一场突如其来的干旱或洪涝,甚至一次不合时宜的霜冻,都可能对茶叶的产量和品质造成决定性的影响。 本书并非直接聚焦于“江南茶叶生产气象保障关键技术研究”这一特定课题,而是着眼于一个更广阔的视角,深入探讨气象因素在传统农业生产中的普遍影响,以及现代科技如何赋能农业,提升其应对自然变化的韧性。我们将从宏观的气候变化趋势入手,分析其对我国,特别是对江南地区农业生产可能带来的长远影响。例如,全球气候变暖可能导致区域性气温升高、降雨模式改变,这对于喜凉湿的茶树生长而言,无疑是一项严峻的挑战。我们将探讨不同气候情景下,可能出现的极端天气事件(如高温、干旱、强降雨、霜冻等)的频率和强度变化,以及这些变化如何潜移默化地影响着作物的物候期、生长发育进程以及病虫害的发生规律。 我们还将详细剖析气象信息在农业生产中的具体应用环节。在农业生产的各个阶段,精确可靠的气象预报都扮演着至关重要的角色。从春耕春播前的土壤墒情监测和农事活动安排,到生长期的温度、湿度、光照等关键指标的实时观测,再到收获期的天气预报,以确保农产品能够适时、安全地收获,每一个环节都离不开气象数据的支撑。本书将通过丰富的案例分析,展示如何利用不同尺度的气象信息,指导农民进行科学的耕作管理,例如,如何根据未来一周的降雨预报来安排灌溉或施肥,如何根据温度预报来决定播种或移栽的时间,如何根据霜冻预警来采取有效的防护措施。 本书还将重点关注现代气象科技在提升农业生产适应性方面的作用。随着科技的飞速发展,我们已经拥有了前所未有的工具和技术来监测、分析和预测气象信息。卫星遥感技术能够提供大范围、高精度的地表信息,包括地表温度、植被指数等,为农业生产提供宏观视野。地面气象观测网络则能够实时采集温度、湿度、风速、降雨量等关键气象要素,构建精细化的气象监测体系。而数值天气预报模型的不断进步,则为我们提供了更长时间、更高精度的天气预报能力。本书将探讨如何将这些先进的气象观测和预测技术,集成到农业生产管理系统中,形成“智慧农业”的解决方案。 我们还将深入研究气象信息与农作物生理生态的相互关系。不同作物对气象条件有着截然不同的需求。以茶树为例,其生长发育对温度、湿度、光照、风等都有着特定的敏感性。例如,适宜的温度范围是茶叶产量和品质形成的关键,过高或过低的温度都会对茶树造成生理胁迫。降雨的量和分布直接影响土壤水分含量,进而影响茶树的生长和代谢。光照强度则关系到茶叶的光合作用效率,影响茶叶的内含物质积累。本书将通过对相关科学研究成果的梳理和介绍,帮助读者理解气象因子如何直接或间接影响农作物的生理生化过程,从而为制定更科学的农业生产管理策略提供理论依据。 此外,本书还将触及农业气象灾害的监测、预警和减灾技术。自然灾害是农业生产面临的最严峻挑战之一。干旱、洪涝、台风、冰雹、霜冻等气象灾害,往往会给农业生产带来毁灭性的打击。本书将介绍当前在农业气象灾害监测和预警方面所取得的进展,例如,如何利用气象数据和模型来评估灾害发生的可能性和潜在影响,如何建立多层次的预警体系,以及如何组织实施有效的减灾措施,最大限度地降低灾害造成的损失。例如,对于旱灾,我们可以探讨如何通过监测土壤墒情和预报降雨来提前制定节水灌溉计划;对于洪涝,我们可以研究如何通过预报短时强降雨来及时疏导农田积水;对于霜冻,我们可以分析如何通过预测低温来指导农民采取防寒保暖措施。 本书还将关注气象信息在农产品质量安全管理中的作用。优质的农产品离不开适宜的气象环境。本书将探讨在不同气象条件下,如何通过科学的种植和管理,来保证农产品的营养成分、风味口感以及安全卫生。例如,适宜的光照和温度有助于茶叶中芳香物质的形成,而不良的气象条件可能导致茶叶品质下降,甚至引发霉变。我们将审视气象信息如何助力农产品质量追溯体系的建设,以及如何通过气象数据来指导农产品的仓储和运输,确保农产品在流通过程中的品质。 最后,本书将展望未来农业气象保障技术的发展趋势。随着大数据、人工智能、物联网等新兴技术的不断融合,未来的农业气象保障将更加智能化、精准化和个性化。例如,利用人工智能分析海量气象数据和作物生长数据,可以实现对作物生长状况的精准诊断和产量预测;利用物联网技术构建智能气象监测网络,可以实现对气象环境的实时、动态感知;而个性化的气象服务,将能够根据不同农户、不同地块的实际需求,提供定制化的气象预报和指导建议。本书将对这些前沿技术的发展方向进行探讨,为理解未来农业气象保障的发展提供一个前瞻性的视野。 总而言之,本书并非仅限于某一特定领域的技术研究,而是以更广阔的视野,系统地梳理和阐述了气象因素对传统农业生产的深远影响,以及现代科技在提升农业生产适应性、抗灾能力和质量安全水平方面所扮演的重要角色。通过对宏观气候趋势、微观气象因子与作物生长关系、气象技术应用、灾害预警减灾以及未来发展趋势的全面探讨,本书旨在为读者提供一个关于气象与农业生产之间复杂而深刻的联系的全面认知,并为推动我国农业向更可持续、更具韧性的方向发展提供有益的参考。