昭君白茶氣候適宜性指標(biāo)與區(qū)劃研究

譚思陽 田云紅 裴淑蓉 林玉琪

摘要 利用昭君白茶主要產(chǎn)茶區(qū)采集的峽口鎮(zhèn)、黃糧鎮(zhèn)、高橋鄉(xiāng)、水月寺鎮(zhèn)的區(qū)域站的氣象要素、地理信息、氣候資源分布、土壤化學(xué)特征，分析海拔、溫度、相對濕度、日照時數(shù)、土壤類型、土壤化學(xué)元素含量對白茶生長及成茶品質(zhì)的影響，在此基礎(chǔ)上建立昭君白茶適宜性指標(biāo)比配關(guān)系，基于GIS平臺空間分析法劃分昭君白茶種植優(yōu)質(zhì)區(qū)、適宜區(qū)和不適宜區(qū)。結(jié)果表明，昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)的適宜氣象指標(biāo)為溫度15～25 ℃、相對濕度70%～80%、日照時數(shù)在1 550 h以上；優(yōu)質(zhì)昭君白茶種植區(qū)主要分布在海拔600～900 m；紫色土為昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)的主要土壤類型，黃壤土次之；Zn、Mg、Mn是影響昭君白茶成茶品質(zhì)的主要化學(xué)元素；優(yōu)質(zhì)區(qū)主要分布在峽口鎮(zhèn)普安村、巖嶺村。

關(guān)鍵詞 昭君白茶；土壤化學(xué)特征；氣候適宜性；種植區(qū)劃

中圖分類號 S162 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0202-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.048

Abstract Using the meteorological elements， geographical information， distribution of climatic resources， and soil chemical characteristics of regional stations in Xiakou Town， Huangliang Town， Gaoqiao Township and Shuiyuesi Town collected from the main tea producing areas of Zhaojun White Tea，the effects of altitude， temperature， relative humidity， sunshine hours， soil type， and soil chemical element content on the growth and tea quality of Zhaojun White Tea were analyzed， Based on this， the suitability index matching relationship of Zhaojun white tea was established， and the highquality， suitable area and unsuitable areas for planting Zhaojun white tea planting were divided based on the spatial analysis method on the GIS platform.The results showed that the suitable meteorological indicators for the highquality planting area of Zhaojun white tea were temperature 15-25 ℃， relative humidity 70%-80%， and sunshine hours above 1 550 hours;the highquality white tea planting area was mainly distributed at an altitude of 600-900 m;purple soil type was used as highquality planting area for Zhaojun white tea， followed by yellow soil;Zn， Mg and Mn were the main chemical elements that affect the quality of Zhaojun white tea.

Key words Zhaojun white tea;Soil chemical characteristics;Climate suitability;Planting zoning

基金項目 宜昌市氣象局自立課題專項（202108）。

作者簡介 譚思陽（1994—），女，湖北宜昌人，助理工程師，從事氣象觀測相關(guān)研究。

興山坐落于大巴山余脈（110°25′～111°06′E、31°04′～31°34′N），地形復(fù)雜，呈現(xiàn)山高、巖多、坡陡的地貌特征，是典型的亞熱帶陸地季風(fēng)氣候，海拔跨度達(dá)1 300 m，山清水秀，晝夜溫差大，是古代邊塞和平使者王昭君的故鄉(xiāng)。興山獨特的氣候及土壤條件決定了其特殊的生態(tài)環(huán)境，因此孕育出了彌足珍貴的昭君白茶。

為全面拓展推進(jìn)和鞏固脫貧攻堅及鄉(xiāng)村振興成果，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，經(jīng)過多年探索和試驗實踐，興山縣因地制宜發(fā)展昭君白茶，圍繞“種茶、采茶、制茶、賣茶”全流程，著力提升昭君白茶產(chǎn)業(yè)化和品牌化水平，初步形成了峽口鎮(zhèn)、黃糧鎮(zhèn)、高橋鄉(xiāng)和水月寺鎮(zhèn)四大主要種植區(qū)，培育精品白茶1 333.33 hm2以上。昭君白茶品牌在眾多名茶中脫穎而出，成為國家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志性示范產(chǎn)業(yè)。“種白茶、喝白茶、送白茶”的氛圍逐漸在縣域形成，有效助推了昭君白茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，成為精準(zhǔn)扶貧、脫貧的支柱性產(chǎn)業(yè)。白茶屬于一種低溫情況下產(chǎn)生葉綠素缺失的茶葉遺傳變異品種，特異之處在于春天幼嫩芽葉呈白色，盛白期過后白化返綠。由于其特異的代謝機(jī)能，對土壤化學(xué)特性、氣溫、雨水、日照等氣候條件有較為特殊的要求。

土壤化學(xué)特征通過改變白茶根系吸水條件進(jìn)而影響其生長發(fā)育及產(chǎn)量形成，溫度、水分、光照等氣象因子是決定白茶生長發(fā)育及品質(zhì)形成的生態(tài)條件中最重要的組成部分，因此進(jìn)行綜合考慮土壤地球化學(xué)特征的昭君白茶氣候適應(yīng)性指標(biāo)的區(qū)劃研究，對于昭君白茶種植布局和規(guī)劃具有十分重要的現(xiàn)實意義。作為作物生長與氣候條件間適宜程度的最佳量化指標(biāo)，氣候適宜性方法被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)氣候資源的適宜性評估、氣候變化條件下氣候資源的合理高效配置、作物產(chǎn)量預(yù)測以及農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候區(qū)劃等方面［1-5］。武強(qiáng)等［6］以巴南銀針茶葉為研究對象，以茶葉主產(chǎn)區(qū)為范圍，采用氣候適宜性理論和氣候品質(zhì)評價模型，定量分析了巴南銀針茶葉產(chǎn)區(qū)茶葉生長的氣候適宜性指標(biāo)，并劃分氣候品質(zhì)等級，揭示了其茶樹生產(chǎn)氣候優(yōu)勢。甘秋玲［7］基于福鼎白茶生長地理環(huán)境特征，定量分析了地球化學(xué)特征對茶樹生長發(fā)育的影響，從土壤化學(xué)元素角度為福鼎白茶種植區(qū)劃研究提供了一定理論依據(jù)。大多研究學(xué)者研究成果主要集中在玉米、水稻等糧食作物，或地區(qū)特色水果、藥材等作物生長適宜的氣象因子及生長發(fā)育過程遭受氣象災(zāi)害影響及精細(xì)化區(qū)劃等方面［8-10］，但是對于耦合氣象因子、地理因子、土壤養(yǎng)分等對經(jīng)濟(jì)作物品質(zhì)及氣候變化對其適生區(qū)的影響鮮見報道?；诖?，該研究利用興山縣昭君白茶主要種植區(qū)峽口鎮(zhèn)、黃糧鎮(zhèn)、高橋鄉(xiāng)和水月寺鎮(zhèn)所有自動站逐日氣象觀測資料、土壤化驗資料等，探討土壤地球化學(xué)特征及日照、氣溫、降雨、相對濕度等氣候要素對昭君白茶成茶品質(zhì)的影響，建立昭君白茶適宜種植氣候指標(biāo)，劃分其生產(chǎn)種植布局的優(yōu)質(zhì)區(qū)、適宜區(qū)和非適宜區(qū)，為優(yōu)質(zhì)昭君白茶的生產(chǎn)種植和布局規(guī)劃提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

興山縣地處宜昌市西北部，屬鄂西山區(qū)。作為大巴山余脈，整體地勢自東向西伸展，表現(xiàn)為南面低，西、北、東三面高。從整個地形上看（圖1），山和水均向中部和南部方向傾斜，西北部與神農(nóng)架林區(qū)相連，多重疊群山和臺地，山高坡陡，向南逐漸降低。興山縣境內(nèi)擁有香溪河、涼臺河兩大水系，溪河數(shù)量眾多，是長江中游水系的重要組成部分。興山陽光充足，降雨量豐沛，山區(qū)氣候宜人，為各種植被生長發(fā)育和繁衍提供了必要條件。興山縣四季分明，春秋冷暖變幅大，總體而言雨量充沛，但時空分布不均勻、差異大。梅雨期暴雨相對集中、盛夏期晴熱高溫、突發(fā)性“坨子雨”天氣時有發(fā)生。由于地形地貌的特殊性，氣候差異懸殊，主要氣象災(zāi)害有暴雨洪澇、干旱、高溫、冰雹、低溫連陰雨、強(qiáng)對流等。興山縣氣候特征如表1所示。

1.2 資料來源

興山縣內(nèi)有長年代（1957年至今）觀測資料的國家站1個。興山縣國家基本氣象觀測站1957年7月在興山縣高陽鎮(zhèn)東側(cè)大嶺頭建站，歷經(jīng)2次搬遷，2002年遷站至興山縣古夫鎮(zhèn)龍頭寨，遷站距離為13 km，2009年遷站至現(xiàn)址，遷站距離為2 km，海拔高差為61.3 m。興山縣內(nèi)區(qū)域站共36站（圖2）。

臺站氣象資料主要包括國家氣象觀測站（以下簡稱國家站）建站至2020年逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù)、降雨量（含小時數(shù)據(jù)）、濕度、最大風(fēng)速、極大風(fēng)速、大風(fēng)和冰雹等極端惡劣天氣現(xiàn)象觀測記錄；區(qū)域自動觀測站（以下簡稱區(qū)域站）有記錄至2020年的逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降雨量（含小時數(shù)據(jù)）、最大風(fēng)速。

1.3 樣品采集與處理

此次研究以31°N昭君白茶主要種植區(qū)域內(nèi)峽口鎮(zhèn)、黃糧鎮(zhèn)、高橋鄉(xiāng)和水月寺鎮(zhèn)4個典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村采集土壤樣品進(jìn)行化驗，主要采集和分析土壤樣品土壤質(zhì)地、化學(xué)元素成分及含量、土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷等。研究區(qū)采集配套茶樹根系土壤樣以50 m半徑范圍內(nèi)采集3～5個點進(jìn)行取樣組合成一個混合樣，保證每個分樣點的采集部位、深度及重量一致，樣品風(fēng)干并進(jìn)行處理。

2 昭君白茶種植區(qū)劃指標(biāo)分析

在適宜茶樹生長發(fā)育的一定溫度范圍內(nèi)，隨著氣溫的升高，促進(jìn)茶樹體內(nèi)酶促反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)一步促使有機(jī)物的合成和積累，使茶樹快速生長發(fā)育。白茶作為低溫情況下產(chǎn)生葉綠素缺失的一種茶葉遺傳變異品種，具有與普通茶樹不同的生長發(fā)育機(jī)能，對氣候條件和生長環(huán)境較為敏感。由于特異的茶樹代謝機(jī)能，對土壤條件、溫度、濕度、光照等氣候條件有嚴(yán)格的要求。

2.1 氣象指標(biāo)

有研究表明，海拔對植被生長所需土壤肥力有一定影響，一定范圍內(nèi)海拔越高，基巖風(fēng)化成土壤的過程越完全，土壤通透性越好，越有利于植被根系汲取土壤中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)［7］。但是隨著海拔的升高，氣溫隨之降低，并且海拔越高，霧氣越容易生成和漂浮，光照從而形成漫反射，吸收波長較短的紫外光，強(qiáng)化了紅黃光，有助于合成氨基酸、咖啡堿等［11］，但并不是海拔越高，白茶品質(zhì)越好。通常在一定范圍內(nèi)，云霧越多，漫散射光得到加強(qiáng)，芳香類物質(zhì)大量聚集于茶葉葉片中，使茶葉肥碩柔軟，持嫩性強(qiáng)，極大地促成優(yōu)良茶葉原材料的豐收。

通過調(diào)研采樣4個昭君白茶種植區(qū)白茶品質(zhì)可知，海拔600～900 m的村莊茶園，白茶生產(chǎn)質(zhì)量最好，成茶品質(zhì)較穩(wěn)定。海拔900 m以上的昭君白茶茶園，由于海拔升高，日照減少，氣溫降低，土壤微生物活性減弱等多重因素影響，致使茶葉生產(chǎn)及鮮葉礦物質(zhì)合成減少，成茶品質(zhì)下降。此次白茶樣品采集于海拔300～1 200 m，600～900 m海拔產(chǎn)茶區(qū)為適宜昭君白茶種植的優(yōu)質(zhì)區(qū)，主要分布在峽口鎮(zhèn)普安村、琚坪村、巖嶺村，水月寺鎮(zhèn)馬糧坪村以及高橋鄉(xiāng)鎮(zhèn)太陽村。

在適宜茶樹生長的溫度范圍內(nèi)，隨著氣溫升高，茶葉酶促反應(yīng)加強(qiáng)，促進(jìn)有機(jī)物合成與積累，從而加快茶樹生長。統(tǒng)計1978—2020年興山春茶生長期氣溫變化（圖3）可知，近43年來興山縣平均氣溫基本維持在15～25 ℃，是最適宜茶樹生長的溫度，平均最低氣溫在13 ℃，未達(dá)到低溫凍害條件，但此時低溫條件減緩了白茶茶芽的生長發(fā)育，降低氮代謝及次生代謝產(chǎn)物積累，減弱碳代謝過程，使成茶品質(zhì)提高。

在空氣濕度相對較高的環(huán)境條件下，茶樹新梢含水量充足、持嫩性好，葉片肥碩，代謝產(chǎn)生物質(zhì)豐富，成茶品質(zhì)高。在白茶茶樹生長發(fā)育期間，同等光照條件下，空氣相對濕度需要保持在80%以上，午后濕度相對較低情況下，空氣相對濕度至少也需在70%以上［6］。由近43年來昭君白茶主產(chǎn)區(qū)的年平均空氣相對濕度變化趨勢（圖4）可知，茶樹生長期內(nèi)，昭君白茶主產(chǎn)區(qū)的空氣相對濕度均維持在較高水平，平均值為70%，最大相對濕度達(dá)到78%，最小相對濕度68.3%，在空氣濕度相對較高的條件下，茶葉水分大部分用于形成嫩綠新梢，茶葉受光照的蒸散作用較弱，此時成茶品質(zhì)較好。

昭君白茶喜散射光，最適宜茶樹生長的日照百分率需低于45%，昭君白茶主產(chǎn)區(qū)地處海拔300～1 200 m，多屬丘陵山地，霧氣豐富，極易因漫反射的作用，減弱紫外光，強(qiáng)化紅黃光，有利于咖啡堿、氨基酸等的合成和積累。由昭君白茶主產(chǎn)區(qū)1978—2020年茶樹生長期年日照時數(shù)變化（圖5）可知，生長期內(nèi)茶樹年日照時數(shù)平均1 550 h，最大值1 950 h，最小值1 300 h，光照條件對新梢葉片持嫩性與品質(zhì)的保持有利。

2.2 土壤理化指標(biāo)

白茶的成茶品質(zhì)和產(chǎn)量與土壤類型及相關(guān)土壤化學(xué)元素含量息息相關(guān)［5-6，10］。研究區(qū)屬中高海拔丘陵山地，基巖風(fēng)化從而形成紫色土、黃壤土、黃棕壤等類型土壤。在海拔900 m以下的丘陵山地基巖中，發(fā)育形成紫色土類分布最為集中，土壤水熱條件好、土層深度適宜、自然肥力相對較高；在海拔900 m以上基巖中，主要是風(fēng)化為黃壤土類較多，由于有機(jī)質(zhì)風(fēng)化和腐化分解緩慢，使得有機(jī)質(zhì)積累豐富，富鋁化作用相對較弱，但富氧化使其淋溶作用較強(qiáng)，因此該土壤類型含礦質(zhì)養(yǎng)分較貧乏；黃棕壤由于長期處于人為水耕熟化缺氧狀態(tài)，土壤下層較黏重，易銹斑化。土壤肥力的高低直接影響作物品質(zhì)的改善及作物產(chǎn)量的提高，同時土壤養(yǎng)分對土壤生態(tài)系統(tǒng)保持循環(huán)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益提升等方面也具有重要的助推作用。根據(jù)土壤肥力因素對昭君白茶生長發(fā)育的不同程度的影響，將紫色土視為優(yōu)質(zhì)白茶種植區(qū)最適宜的土壤類型，黃壤土次之，黃棕壤最不適宜種植昭君白茶。

白茶品質(zhì)主要由氨基酸、咖啡堿、茶多酚、糖類等物質(zhì)含量決定。白茶茶湯濃度、強(qiáng)度和鮮爽感主要由茶多酚這一主要呈味物質(zhì)決定，氨基酸影響茶湯鮮爽感和香味，一般而言茶葉中茶多酚與氨基酸的比例越低，鮮爽度越高，成茶品質(zhì)越好。生態(tài)地質(zhì)環(huán)境條件直接影響土壤中礦質(zhì)元素的貯存狀態(tài)，進(jìn)而影響化學(xué)元素在土壤中的遷移分布以及活性，最終導(dǎo)致礦物元素在植株體內(nèi)的吸收和富集，有研究表明，衡量茶葉成茶品質(zhì)的最主要指標(biāo)之一即是土壤地球化學(xué)元素含量，其中Zn、Mg、Mn等微量元素含量通常與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)［7］。

依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T 1259—2016）［12］，對昭君白茶主要種植區(qū)域內(nèi)土壤中Zn、Mg、Mn含量進(jìn)行分級評價分析。由分級統(tǒng)計的結(jié)果可知，優(yōu)質(zhì)種植區(qū)主要分布在峽口鎮(zhèn)普安村、巖嶺村，適宜種植區(qū)主要分布在峽口鎮(zhèn)琚坪村以及高橋鄉(xiāng)鎮(zhèn)木城村。

3 昭君白茶種植區(qū)劃

昭君優(yōu)質(zhì)白茶的生長發(fā)育受氣象條件、土壤地球化學(xué)特征等自然條件影響，其生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成受多種自然環(huán)境指標(biāo)和條件制約［13-15］，通過白茶主產(chǎn)區(qū)的海拔、氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、土壤類型、土壤化學(xué)元素含量等量化指標(biāo)統(tǒng)計分析，探討氣象和土壤化學(xué)元素指標(biāo)對白茶生長及成茶品質(zhì)的影響規(guī)律，建立昭君白茶適宜性指標(biāo)比配關(guān)系，在GIS平臺上利用空間分析法對上述指標(biāo)進(jìn)行分類分級處理，并對分類后的各指標(biāo)層進(jìn)行疊加即可得到昭君白茶種植區(qū)域規(guī)劃。

從表1可以看出，昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)的適宜氣象指標(biāo)為溫度15～25 ℃、相對濕度70%～80%、日照時數(shù)在1 550 h以上；優(yōu)質(zhì)昭君白茶種植區(qū)主要分布在海拔600～900 m；紫色土為昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)的主要土壤類型，黃壤土次之；Zn、Mg、Mn是影響昭君白茶成茶品質(zhì)的主要化學(xué)元素。昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)占總體研究種植區(qū)面積的4.73%；適宜種植區(qū)占比最大，占64.67%，剩下為不適宜區(qū)。優(yōu)質(zhì)區(qū)主要分布在峽口鎮(zhèn)普安村、巖嶺村；適宜區(qū)主要分布在琚坪村、水月寺鎮(zhèn)馬糧坪村、高橋鄉(xiāng)木城村以及以這些自然村為中心的800 m范圍內(nèi)；不適宜區(qū)主要分布在黃糧鎮(zhèn)韓家灣村、吳家?guī)X、王家灣村等。

4 結(jié)論與討論

該研究系統(tǒng)分析昭君白茶主要產(chǎn)茶區(qū)氣候條件以及地理信息、氣候資源分布、土壤化學(xué)特征等影響茶葉生長和成茶品質(zhì)形成的主要氣象條件，重點研究了海拔、溫度、空氣相對濕度、日照時數(shù)、土壤類型、土壤化學(xué)元素含量對白茶生長及成茶品質(zhì)的影響，在此基礎(chǔ)上建立昭君白茶適宜性指標(biāo)比配關(guān)系，在GIS平臺上利用空間分析法劃分了昭君白茶生長種植的優(yōu)質(zhì)區(qū)、適宜區(qū)和不適宜區(qū)，得到以下結(jié)論：

（1）昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)主要分布在海拔600～900 m，優(yōu)質(zhì)白茶主要產(chǎn)于15～25 ℃，相對濕度70%～80%，日照時數(shù)在1 550 h以上，紫色土為昭君白茶優(yōu)質(zhì)種植區(qū)的主要土壤類型，黃壤土次之，Zn、Mg、Mn是影響昭君白茶成茶品質(zhì)的主要化學(xué)元素。

（2）昭君白茶種植優(yōu)質(zhì)區(qū)主要分布在峽口鎮(zhèn)普安村、巖嶺村；適宜區(qū)主要分布在琚坪村、水月寺鎮(zhèn)馬糧坪村、高橋鄉(xiāng)木城村以及以這些自然村為中心的800 m范圍內(nèi)；不適宜區(qū)主要分布在黃糧鎮(zhèn)韓家灣村、吳家?guī)X、王家灣村等。

（3）昭君白茶的生長發(fā)育是一個較復(fù)雜的代謝過程，受光照、溫度、水分、土壤肥力等環(huán)境條件和氣象因子相互匹配和綜合作用。影響昭君白茶成茶品質(zhì)的因素也是多方面的，除該研究所述的氣象因子和土壤化學(xué)特征之外，還受到生產(chǎn)力水平、培育、耕作種植方式、土地管理等因素的影響［16-18］，該研究僅對海拔、溫度、空氣相對濕度、日照時數(shù)、土壤類型、土壤化學(xué)元素含量對昭君白茶成茶品質(zhì)的影響進(jìn)行一定的定性分析，篩選對昭君白茶種植最有利的氣候適宜性條件，為優(yōu)質(zhì)昭君白茶的生產(chǎn)種植和布局規(guī)劃提供理論依據(jù)。氣候變化對農(nóng)作物蟲害、生長發(fā)育和產(chǎn)量形成等方面的研究還有待進(jìn)一步探討。

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