武夷山茶園種植與土壤屬性關(guān)系的研究進(jìn)展

周 艷

(武夷山國(guó)家公園科研監(jiān)測(cè)中心，福建 武夷山 354300)

我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)和栽植茶樹(shù)的國(guó)家。茶作為我國(guó)千年以來(lái)的傳統(tǒng)飲品，與藥用、養(yǎng)生息息相關(guān)。武夷山地域遼闊，所產(chǎn)茶葉品種較多。其中武夷巖茶是利用當(dāng)?shù)鬲?dú)特的自然生態(tài)環(huán)境條件、栽培技術(shù)以及加工工藝制作而成的具有巖韻品質(zhì)特征的烏龍茶[1]，被認(rèn)為是中國(guó)烏龍茶中的極品。同時(shí)，作為武夷山國(guó)家公園主體區(qū)域的所在地之一，茶園種植與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)及武夷山國(guó)家公園發(fā)展保護(hù)尤為密切。20世紀(jì)90年代，隨著武夷巖茶在國(guó)內(nèi)逐漸聲名遠(yuǎn)揚(yáng)，學(xué)者們陸續(xù)開(kāi)展了武夷茶園種植的相關(guān)研究。為全面了解武夷山茶園種植與生態(tài)環(huán)境相關(guān)關(guān)系的研究概況，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量法，依托中國(guó)知網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)1981—2021年有關(guān)武夷山茶園或茶葉方面研究文獻(xiàn)進(jìn)行檢索與梳理，分析武夷山茶園種植區(qū)研究現(xiàn)狀和主要成果，以期為武夷山茶園研究領(lǐng)域的進(jìn)一步深化及武夷山地區(qū)區(qū)域綜合規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

武夷山屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，年均日照時(shí)間2000 h左右，年均溫18～18.5 ℃，年降水量2000 mm左右，年均相對(duì)濕度80%左右[1]。具有獨(dú)特的微域氣候特征。武夷山所產(chǎn)巖茶產(chǎn)品眾多，包括大紅袍、肉桂、水仙、名樅、奇種等[1]。武夷巖茶種植區(qū)按傳統(tǒng)方式被劃分為正巖區(qū)(紫色砂礫巖)、半巖區(qū)(紅色硅鋁質(zhì)土)、洲茶區(qū)(河流沖積黃土)[2]；因茶產(chǎn)地各異，巖茶根據(jù)品質(zhì)由高到低又分為正巖茶、半巖茶、洲茶[3]。2002年3月武夷巖茶被國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員列為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品后，正巖區(qū)和半巖區(qū)被合并為名巖區(qū)(武夷山市崇陽(yáng)溪以西、黃柏溪以南、南星公路以北之風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi))，其余地區(qū)稱(chēng)為丹巖區(qū)。

1.2 研究方法

以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)的核心全文數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，設(shè)定主題詞=“武夷山”AND“茶園”，搜索時(shí)間范圍為1981年1月1日—2021年2月28日，檢索到217條結(jié)果，其中中文期刊182篇，學(xué)位論文29篇，會(huì)議3篇，報(bào)紙2篇，成果1篇，剔除涉及文學(xué)、旅游相關(guān)的文獻(xiàn)后，與本研究密切相關(guān)的有效文獻(xiàn)為99篇。在對(duì)這99篇有效文獻(xiàn)進(jìn)行查閱、整合梳理的基礎(chǔ)上，對(duì)武夷山茶園種植與土壤生態(tài)環(huán)境的相關(guān)關(guān)系研究概況進(jìn)行綜述。

2 結(jié)果與分析

2.1 武夷山茶園研究概述

通過(guò)文獻(xiàn)中明確標(biāo)注武夷山茶園研究區(qū)的地理坐標(biāo)來(lái)看(圖1)，主要集中在武夷山市中部和西南部的星村鎮(zhèn)、武夷街道2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)，同時(shí)兩者也是武夷山國(guó)家公園、雙遺產(chǎn)地武夷山中的武夷山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、武夷山風(fēng)景名勝區(qū)和九曲溪上游保護(hù)地帶的3個(gè)亞區(qū)的所在地。

1981—2021年涉及到武夷山茶園種植相關(guān)文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容主要集中在茶區(qū)(園)土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分與肥力、微生物、重金屬分布、茶園品質(zhì)和茶園管理與建設(shè)等方面。從圖2可見(jiàn)，自20世紀(jì)80年代起，武夷山茶園方面文獻(xiàn)開(kāi)始零星發(fā)表，根據(jù)研究文獻(xiàn)數(shù)量的變化大致可劃分為2大階段：1981—2009年為第一階段，總體上與武夷山茶園研究相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)量較少，處于緩慢增長(zhǎng)時(shí)期，研究?jī)?nèi)容主要涉及茶園摸底調(diào)查與合理開(kāi)發(fā)的建議等；第二階段為2009—2021年，是研究論文逐漸增多的發(fā)展階段，主要涉及茶園土壤性質(zhì)、合理改進(jìn)茶園管理措施、茶品質(zhì)影響因素等方面研究。

圖1 研究文獻(xiàn)中涉及茶園采樣點(diǎn)的分布情況 圖示數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)所標(biāo)注年份每3 a文獻(xiàn)數(shù)量總和圖2 武夷山茶園研究文獻(xiàn)年際變化

2.2 茶園種植與土壤生態(tài)環(huán)境的關(guān)系

2.2.1 茶園種植與土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 在武夷山茶園土壤物理性質(zhì)相關(guān)文獻(xiàn)中，以土壤的機(jī)械組成、容重、孔隙組成以及水分狀況等為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。武夷山茶園主要土壤類(lèi)型為黃壤，且機(jī)械組成主要以壤質(zhì)土為主[4]，大部分茶區(qū)土壤母巖為火山礫石、紅砂巖及頁(yè)巖[1]。茶園土壤的酶活性、土壤酸度、陽(yáng)離子交換量等為武夷山茶園土壤化學(xué)性質(zhì)的主要研究方面。葉江華等[5-6]通過(guò)分析武夷山御茶園(正巖區(qū))、龜巖(半巖區(qū))、旗山(洲茶區(qū))3個(gè)種植區(qū)的土壤酶活性，表明土壤酶活性整體上形成3者依次遞減趨勢(shì)，且存在顯著性差異(P<0.05)。武夷茶區(qū)土壤pH范圍為4.21～5.78[7]，近年來(lái)可能由于大量施肥而存在局部土壤嚴(yán)重酸化的問(wèn)題[8]，尤其是茶樹(shù)根際土壤(pH為3.14～3.36)[9]，吳志丹等[10]對(duì)武夷山市土壤酸度特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)茶園紅壤、紫色土、粗骨土的0～20、20～40 cm土層土壤均重度酸化(pH<4.5)，并且隨酸度增加，土壤酸堿緩沖性能會(huì)降低[10]。

2.2.2 茶園種植與土壤養(yǎng)分的關(guān)系 茶樹(shù)從土壤吸收用于生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)元素大約有40多種，且土壤環(huán)境、肥力適宜對(duì)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的提高有利[11]。姚月明[12]研究發(fā)現(xiàn)磷和鉀在洲茶區(qū)土壤中含量最低、正巖區(qū)最高，而氮素含量水平分布情況相反。林貴英[13]研究發(fā)現(xiàn)，在正巖區(qū)土壤中不僅有效鎂與速效鉀的含量較高，而且各理化指標(biāo)比例也較為合理。鐘荔荔[14]、華偉平等[15]研究三大茶區(qū)的水仙和肉桂種植區(qū)土壤發(fā)現(xiàn)，速效磷、全鉀、速效鉀含量隨土壤深度增加而降低，且鉀的水平含量分布表現(xiàn)為洲茶區(qū)最高，正巖區(qū)最低。李靈等[16]探索了土壤元素受巖茶種類(lèi)和種植年限的影響，得出武夷山茶園土壤的Ca、Mg含量呈現(xiàn)下層富集的趨勢(shì)。

作為肥力重要組成部分的土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)，其含量直接影響茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育以及茶的品質(zhì)和產(chǎn)量。王峰等[17]對(duì)比分析了武夷山5種主要的茶園土壤——高山草甸土、黃壤、紫色土、潮砂土、紅壤的有機(jī)質(zhì)狀況(圖3、圖4)，結(jié)果表明5種土壤類(lèi)型茶園有機(jī)碳和全氮含量都隨土層深度增加而逐漸下降，并且同一土層有機(jī)碳、氮含量整體上呈依次遞減的趨勢(shì)?？傮w上，武夷山茶園土壤表面腐殖層較厚，有機(jī)質(zhì)含量高且保持較好[18]。

圖3 武夷山5種土壤類(lèi)型不同土層深度有機(jī)碳含量分布[17]圖4 武夷山5種土壤類(lèi)型不同土層深度全氮含量分布[17]

2.2.3 茶園種植與土壤微生物的關(guān)系 微生物在茶園土壤中的功能主要體現(xiàn)在固氮、釋鉀、解磷以及增強(qiáng)土壤保濕性等方面，它們對(duì)促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解、土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)、維持和提高土壤肥力等起著關(guān)鍵作用[19]。陳麗華等[9]針對(duì)武夷山茗上緣茶業(yè)有限公司試驗(yàn)茶園的茶樹(shù)根際土壤微生物進(jìn)行研究，表明隨土層加深可培養(yǎng)微生物數(shù)量在逐漸減少，并且隨著茶樹(shù)種植年限的延長(zhǎng)，微生物數(shù)量先增加后減少。李巍等[20]對(duì)武夷山常綠闊葉林區(qū)域內(nèi)同一緯度下的原始林地和茶園土壤的氨氧化微生物的相對(duì)豐富度進(jìn)行對(duì)比分析，得出不同用地類(lèi)型土地中的氨氧化微生物種類(lèi)大致相仿，唯茶園土壤中出現(xiàn)獨(dú)特的亞硝化葉菌屬(Nitrosolobus)的結(jié)論。總體上看，武夷山茶園種植對(duì)土壤微生物影響方面的研究相對(duì)較少。

2.2.4 茶園種植與土壤重金屬的關(guān)系 茶園土壤重金屬的相關(guān)研究可為保護(hù)茶園生態(tài)環(huán)境以及保障茶葉質(zhì)量安全提供參考，并為防治重金屬污染提供科學(xué)依據(jù)[21]。武夷山茶園土壤重金屬的研究涉及鉻(Cr)、鎳(Ni)、砷(As)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、錳(Mn)、汞(Hg)、鈷(Co)、鐵(Fe)以及稀土元素等，其中Cd、Hg、Pb顯著富集，富集最顯著的Cd以離子交換態(tài)為優(yōu)勢(shì)形態(tài)，生物有效性最高；Cu、Cr、Zn、Ni、Hg和Pb以殘?jiān)鼞B(tài)為優(yōu)勢(shì)形態(tài)；As元素以殘?jiān)鼞B(tài)為主；錳以殘?jiān)鼞B(tài)和鐵錳氧化態(tài)為主[7，22-24]。相關(guān)研究表明，在眾多巖茶種植區(qū)內(nèi)，名巖區(qū)土壤累積的重金屬元素(Co、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、As、Hg)含量不如丹巖區(qū)豐富[25]。葉宏萌等[24]利用主成分分析法研究武夷山茶園土壤重金屬的含量特征，表明武夷山茶園土壤重金屬主要源于交通源因子、自然源因子、農(nóng)業(yè)源因子及其它來(lái)源4個(gè)方面，因此，廖素蘭等[21]研究公路旁茶園土壤重金屬的分布特征后，建議茶園最好設(shè)在距離公路150 m外或車(chē)流量較少且增設(shè)隔離帶的地方，在靠近公路的茶樹(shù)種植區(qū)宜適當(dāng)設(shè)置綠籬，以減少茶樹(shù)中交通源重金屬的污染和積累，多施用天然的有機(jī)肥料等，提高茶葉品質(zhì)。

2.3 武夷山茶產(chǎn)量與品質(zhì)的影響因素

2.3.1 土壤條件對(duì)茶產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 種植土壤的理化性質(zhì)顯著影響茶樹(shù)的茶青品質(zhì)，對(duì)不同茶樹(shù)品種的影響程度差異較大，根據(jù)茶樹(shù)品種特性選擇不同的種植土壤十分必要[26]。周志等[8]對(duì)武夷山桐木區(qū)、巖茶區(qū)、洲茶區(qū)土壤和茶品質(zhì)綜合分析結(jié)果表明：茶葉中大部分次級(jí)代謝物質(zhì)含量在土壤pH>5的條件下會(huì)急劇下降，但酸度過(guò)大也不利于品質(zhì)成分形成，并建議在茶園種植中應(yīng)注重合理補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)以提高土壤肥力，但不宜超過(guò)40 g·kg-1，否則茶葉品質(zhì)可能下降。葉江華等[5]分析茶園土壤特征對(duì)武夷水仙(NarcissustazettaL.var.chinensisRoem)生長(zhǎng)及鮮葉品質(zhì)(茶多酚、咖啡堿、游離氨基酸、可溶性糖、水浸出物、兒茶素、茶氨酸)的影響，結(jié)果表明高氮、高磷的土壤肥力不利于武夷巖茶的鮮葉品質(zhì)指標(biāo)，而提高土壤鉀、有機(jī)質(zhì)含量則有利于巖茶的鮮葉品質(zhì)形成；同時(shí)建議洲茶區(qū)水仙茶園應(yīng)以“減氮控磷，增鉀和有機(jī)質(zhì)”為主要施肥方案。黃梓璨等[27]在武夷山市茶園設(shè)置不同鎂肥用量試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同鎂肥用量處理均可提高茶樹(shù)新梢對(duì)氮、磷、鉀、鎂養(yǎng)分的吸收量；施用鎂肥可有效提高茶芽密度，進(jìn)而增加茶葉產(chǎn)量。廖樹(shù)彩[28]的研究指出武夷山茶園鮮葉鉬元素十分匱乏，建議追加鉬肥來(lái)提高土壤鉬含量或活性態(tài)組分，進(jìn)而提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.3.2 茶樹(shù)栽培管理與病蟲(chóng)害防治措施對(duì)茶產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 武夷山茶園常規(guī)管理方式有除草、施肥、深翻、修剪等，對(duì)茶園內(nèi)所生長(zhǎng)的各種雜草，需依據(jù)茶園的地理位置、年齡、種植密度、生長(zhǎng)狀態(tài)，采用農(nóng)藝、生物等措施，防治結(jié)合；同時(shí)，對(duì)于低產(chǎn)茶園，可以利用改土、改樹(shù)(利用重修剪和臺(tái)刈等，重新培育樹(shù)冠)、改園(即茶樹(shù)全部挖除，重新?lián)Q種，重新規(guī)劃品種，道路、水溝等)等的方式提高產(chǎn)量[29-30]。對(duì)因土壤自身保水保肥能力差、茶樹(shù)自然衰老或因周?chē)h(huán)境光照偏少、地下水位過(guò)高、病蟲(chóng)害等而導(dǎo)致的樹(shù)體衰老，通?？梢圆扇≡鰪?qiáng)光照降低濕度(修建周?chē)^(guò)密樹(shù)枝)、適量施肥改良土壤、挖溝降水位、重修剪或臺(tái)刈更新樹(shù)冠、病蟲(chóng)害(化學(xué)防治)及苔蘚地衣防治(清除雜草、開(kāi)溝排水)等措施有效復(fù)壯[31]。武夷山茶園重點(diǎn)防治的病害有茶網(wǎng)餅病、茶白星病、茶炭疽病等，主要害蟲(chóng)有茶麗紋象甲、茶毛蟲(chóng)、茶尺蠖、卷葉蛾、假眼小綠葉蟬、黑刺粉虱、茶葉螨類(lèi)、蚧類(lèi)、茶天牛、茶吉丁蟲(chóng)等[32-35]。2013年茶樹(shù)病蟲(chóng)害綠色防控技術(shù)得到大力示范推廣，即從生物、農(nóng)業(yè)、物理防治以及生態(tài)調(diào)控等方面入手，利用害蟲(chóng)天敵、飼養(yǎng)家禽、土蓋、蟲(chóng)卵銷(xiāo)毀、通風(fēng)透光、合理施肥灌溉、色板或燈光誘殺、樹(shù)種搭配、深耕以及改善環(huán)境等方式提高茶樹(shù)抵抗力，以提升茶品質(zhì)[36-37]。

3 生態(tài)或有機(jī)茶園建設(shè)

武夷山地區(qū)茶產(chǎn)業(yè)早期蓬勃發(fā)展，也伴隨一定程度的水土流失、過(guò)度使用化肥和農(nóng)藥實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)等茶園種植的共性問(wèn)題，如何平衡生態(tài)保護(hù)和茶業(yè)發(fā)展也成為武夷山相關(guān)管理部門(mén)和茶農(nóng)們需要考慮的問(wèn)題[38-39]。為尋求既保障茶園經(jīng)濟(jì)效益又能維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的茶園發(fā)展之路，采取人工立體復(fù)合栽培技術(shù)，調(diào)控茶園小氣候，豐富生物多樣性，提高抵御病害、蟲(chóng)害和自然災(zāi)害的能力，改善和優(yōu)化茶樹(shù)生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)無(wú)公害生態(tài)茶葉[40-41]，這種“生態(tài)茶園”模式符合可持續(xù)發(fā)展和無(wú)公害農(nóng)業(yè)的要求。例如，倪偉星[40]總結(jié)梳理了7種生態(tài)茶園建設(shè)模式后，指出茶—林、茶—果、茶—藥、茶—禽、茶—旅游/休閑等5 種是適用于武夷山市生態(tài)茶園建設(shè)的模式；同時(shí)，建議武夷山現(xiàn)有茶園應(yīng)通過(guò)套種喬灌木、留草、種草、施有機(jī)肥等措施，逐步完成生態(tài)茶園改造。姜咸彪[42]分析了武夷山市有機(jī)茶生產(chǎn)現(xiàn)狀、優(yōu)勢(shì)以及存在的問(wèn)題，表明武夷山有機(jī)茶園雖起步較晚，但其能夠快速發(fā)展離不開(kāi)各級(jí)政府和企業(yè)的幫助。鄒德潤(rùn)[43]總結(jié)分析了武夷山市有機(jī)巖茶栽培管理的建議：使用無(wú)公害肥料，禁止使用化學(xué)農(nóng)藥、注重病蟲(chóng)害防治、實(shí)現(xiàn)采摘自動(dòng)化等一系列的有效措施，使得茶園取得病害發(fā)病輕、害蟲(chóng)爆發(fā)遲等成效，有利于高品質(zhì)有機(jī)茶的生產(chǎn)。

4 結(jié)論與討論

對(duì)武夷山茶園生態(tài)環(huán)境、茶品質(zhì)和管理建設(shè)的梳理與分析，結(jié)果表明：總體來(lái)看，武夷山茶園土壤存在部分酸化現(xiàn)象，不同養(yǎng)分元素占比和有機(jī)質(zhì)含量在正巖區(qū)、半巖區(qū)和洲茶區(qū)3大茶區(qū)差異性特征明顯，土壤酶活性受多種因素影響，重金屬中Pd、Cd、Hg較明顯富集。茶品質(zhì)受耕種措施、土壤理化性質(zhì)和重金屬含量等多種因素綜合影響，對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行合理調(diào)控與管理可有效提升茶的品質(zhì)與產(chǎn)量。

武夷巖茶的質(zhì)量具有顯著的地域性[44]。各區(qū)域綜合環(huán)境條件和微環(huán)境存在差異，從而不同程度地影響茶品質(zhì)。以丹霞地貌為主的正巖區(qū)，土壤為礫質(zhì)沙壤，土層較厚、土壤疏松、通氣和排水性好，且礦質(zhì)元素比例合理，有機(jī)質(zhì)含量較高；芳香物質(zhì)含量和種類(lèi)在合適的光照和濕度條件下增多，因而正巖產(chǎn)區(qū)的茶葉品質(zhì)相對(duì)更高。半巖區(qū)地處丹霞和河谷地貌的過(guò)渡區(qū)，主要為厚層巖紅土，鋁含量較多而鉀含量較少，酸度高，質(zhì)地較粘重，所以半巖區(qū)茶樹(shù)生長(zhǎng)適中。洲茶區(qū)主要為黃壤土及河洲、溪畔沖積土等，沙礫保水和保肥性差，且日照長(zhǎng)，不利于茶樹(shù)積累內(nèi)含物，因而所產(chǎn)茶葉質(zhì)量較前兩區(qū)域低[45]。影響茶園品質(zhì)的因素復(fù)雜，并且茶產(chǎn)品品鑒更帶有主觀評(píng)判特征，例如，人們把“巖韻”認(rèn)為是衡量巖茶品質(zhì)的關(guān)鍵因素。近年有學(xué)者嘗試通過(guò)代謝組技術(shù)來(lái)分析產(chǎn)地對(duì)“巖韻”的影響，這為從機(jī)理角度定量解析產(chǎn)地與“巖韻”的關(guān)系提供了科學(xué)依據(jù)[44，46]。利用微生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和技術(shù)手段，研發(fā)生態(tài)茶園建設(shè)技術(shù)并提升武夷山茶產(chǎn)品品質(zhì)，進(jìn)而降低其生態(tài)環(huán)境影響將是未來(lái)新興研究領(lǐng)域之一。