武夷山茶园种植与土壤属性关系的研究进展

周 艳

(武夷山国家公园科研监测中心，福建 武夷山 354300)

我国是世界上最早发现和栽植茶树的国家。茶作为我国千年以来的传统饮品，与药用、养生息息相关。武夷山地域辽阔，所产茶叶品种较多。其中武夷岩茶是利用当地独特的自然生态环境条件、栽培技术以及加工工艺制作而成的具有岩韵品质特征的乌龙茶[1]，被认为是中国乌龙茶中的极品。同时，作为武夷山国家公园主体区域的所在地之一，茶园种植与当地经济及武夷山国家公园发展保护尤为密切。20世纪90年代，随着武夷岩茶在国内逐渐声名远扬，学者们陆续开展了武夷茶园种植的相关研究。为全面了解武夷山茶园种植与生态环境相关关系的研究概况，本文采用文献计量法，依托中国知网平台，对1981—2021年有关武夷山茶园或茶叶方面研究文献进行检索与梳理，分析武夷山茶园种植区研究现状和主要成果，以期为武夷山茶园研究领域的进一步深化及武夷山地区区域综合规划提供参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

武夷山属亚热带季风气候，温暖湿润，年均日照时间2000 h左右，年均温18～18.5 ℃，年降水量2000 mm左右，年均相对湿度80%左右[1]。具有独特的微域气候特征。武夷山所产岩茶产品众多，包括大红袍、肉桂、水仙、名枞、奇种等[1]。武夷岩茶种植区按传统方式被划分为正岩区(紫色砂砾岩)、半岩区(红色硅铝质土)、洲茶区(河流冲积黄土)[2]；因茶产地各异，岩茶根据品质由高到低又分为正岩茶、半岩茶、洲茶[3]。2002年3月武夷岩茶被国家标准化管理委员列为国家地理标志产品后，正岩区和半岩区被合并为名岩区(武夷山市崇阳溪以西、黄柏溪以南、南星公路以北之风景名胜区内)，其余地区称为丹岩区。

1.2 研究方法

以中国知网(CNKI)的核心全文数据库为基础进行文献检索，设定主题词=“武夷山”AND“茶园”，搜索时间范围为1981年1月1日—2021年2月28日，检索到217条结果，其中中文期刊182篇，学位论文29篇，会议3篇，报纸2篇，成果1篇，剔除涉及文学、旅游相关的文献后，与本研究密切相关的有效文献为99篇。在对这99篇有效文献进行查阅、整合梳理的基础上，对武夷山茶园种植与土壤生态环境的相关关系研究概况进行综述。

2 结果与分析

2.1 武夷山茶园研究概述

通过文献中明确标注武夷山茶园研究区的地理坐标来看(图1)，主要集中在武夷山市中部和西南部的星村镇、武夷街道2个乡镇(街道)，同时两者也是武夷山国家公园、双遗产地武夷山中的武夷山国家级自然保护区、武夷山风景名胜区和九曲溪上游保护地带的3个亚区的所在地。

1981—2021年涉及到武夷山茶园种植相关文献研究内容主要集中在茶区(园)土壤理化性质、养分与肥力、微生物、重金属分布、茶园品质和茶园管理与建设等方面。从图2可见，自20世纪80年代起，武夷山茶园方面文献开始零星发表，根据研究文献数量的变化大致可划分为2大阶段：1981—2009年为第一阶段，总体上与武夷山茶园研究相关的文献数量较少，处于缓慢增长时期，研究内容主要涉及茶园摸底调查与合理开发的建议等；第二阶段为2009—2021年，是研究论文逐渐增多的发展阶段，主要涉及茶园土壤性质、合理改进茶园管理措施、茶品质影响因素等方面研究。

图1 研究文献中涉及茶园采样点的分布情况 图示数据为横坐标所标注年份每3 a文献数量总和图2 武夷山茶园研究文献年际变化

2.2 茶园种植与土壤生态环境的关系

2.2.1 茶园种植与土壤物理和化学性质的关系 在武夷山茶园土壤物理性质相关文献中，以土壤的机械组成、容重、孔隙组成以及水分状况等为重点研究内容。武夷山茶园主要土壤类型为黄壤，且机械组成主要以壤质土为主[4]，大部分茶区土壤母岩为火山砾石、红砂岩及页岩[1]。茶园土壤的酶活性、土壤酸度、阳离子交换量等为武夷山茶园土壤化学性质的主要研究方面。叶江华等[5-6]通过分析武夷山御茶园(正岩区)、龟岩(半岩区)、旗山(洲茶区)3个种植区的土壤酶活性，表明土壤酶活性整体上形成3者依次递减趋势，且存在显著性差异(P<0.05)。武夷茶区土壤pH范围为4.21～5.78[7]，近年来可能由于大量施肥而存在局部土壤严重酸化的问题[8]，尤其是茶树根际土壤(pH为3.14～3.36)[9]，吴志丹等[10]对武夷山市土壤酸度特征进行分析，发现茶园红壤、紫色土、粗骨土的0～20、20～40 cm土层土壤均重度酸化(pH<4.5)，并且随酸度增加，土壤酸碱缓冲性能会降低[10]。

2.2.2 茶园种植与土壤养分的关系 茶树从土壤吸收用于生长发育的营养元素大约有40多种，且土壤环境、肥力适宜对茶叶产量和品质的提高有利[11]。姚月明[12]研究发现磷和钾在洲茶区土壤中含量最低、正岩区最高，而氮素含量水平分布情况相反。林贵英[13]研究发现，在正岩区土壤中不仅有效镁与速效钾的含量较高，而且各理化指标比例也较为合理。钟荔荔[14]、华伟平等[15]研究三大茶区的水仙和肉桂种植区土壤发现，速效磷、全钾、速效钾含量随土壤深度增加而降低，且钾的水平含量分布表现为洲茶区最高，正岩区最低。李灵等[16]探索了土壤元素受岩茶种类和种植年限的影响，得出武夷山茶园土壤的Ca、Mg含量呈现下层富集的趋势。

作为肥力重要组成部分的土壤有机质(SOM)，其含量直接影响茶树生长发育以及茶的品质和产量。王峰等[17]对比分析了武夷山5种主要的茶园土壤——高山草甸土、黄壤、紫色土、潮砂土、红壤的有机质状况(图3、图4)，结果表明5种土壤类型茶园有机碳和全氮含量都随土层深度增加而逐渐下降，并且同一土层有机碳、氮含量整体上呈依次递减的趋势。总体上，武夷山茶园土壤表面腐殖层较厚，有机质含量高且保持较好[18]。

图3 武夷山5种土壤类型不同土层深度有机碳含量分布[17]图4 武夷山5种土壤类型不同土层深度全氮含量分布[17]

2.2.3 茶园种植与土壤微生物的关系 微生物在茶园土壤中的功能主要体现在固氮、释钾、解磷以及增强土壤保湿性等方面，它们对促进土壤有机质的分解、土壤矿质营养循环、维持和提高土壤肥力等起着关键作用[19]。陈丽华等[9]针对武夷山茗上缘茶业有限公司试验茶园的茶树根际土壤微生物进行研究，表明随土层加深可培养微生物数量在逐渐减少，并且随着茶树种植年限的延长，微生物数量先增加后减少。李巍等[20]对武夷山常绿阔叶林区域内同一纬度下的原始林地和茶园土壤的氨氧化微生物的相对丰富度进行对比分析，得出不同用地类型土地中的氨氧化微生物种类大致相仿，唯茶园土壤中出现独特的亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)的结论。总体上看，武夷山茶园种植对土壤微生物影响方面的研究相对较少。

2.2.4 茶园种植与土壤重金属的关系 茶园土壤重金属的相关研究可为保护茶园生态环境以及保障茶叶质量安全提供参考，并为防治重金属污染提供科学依据[21]。武夷山茶园土壤重金属的研究涉及铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、锰(Mn)、汞(Hg)、钴(Co)、铁(Fe)以及稀土元素等，其中Cd、Hg、Pb显著富集，富集最显著的Cd以离子交换态为优势形态，生物有效性最高；Cu、Cr、Zn、Ni、Hg和Pb以残渣态为优势形态；As元素以残渣态为主；锰以残渣态和铁锰氧化态为主[7，22-24]。相关研究表明，在众多岩茶种植区内，名岩区土壤累积的重金属元素(Co、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、As、Hg)含量不如丹岩区丰富[25]。叶宏萌等[24]利用主成分分析法研究武夷山茶园土壤重金属的含量特征，表明武夷山茶园土壤重金属主要源于交通源因子、自然源因子、农业源因子及其它来源4个方面，因此，廖素兰等[21]研究公路旁茶园土壤重金属的分布特征后，建议茶园最好设在距离公路150 m外或车流量较少且增设隔离带的地方，在靠近公路的茶树种植区宜适当设置绿篱，以减少茶树中交通源重金属的污染和积累，多施用天然的有机肥料等，提高茶叶品质。

2.3 武夷山茶产量与品质的影响因素

2.3.1 土壤条件对茶产量与品质的影响 种植土壤的理化性质显著影响茶树的茶青品质，对不同茶树品种的影响程度差异较大，根据茶树品种特性选择不同的种植土壤十分必要[26]。周志等[8]对武夷山桐木区、岩茶区、洲茶区土壤和茶品质综合分析结果表明：茶叶中大部分次级代谢物质含量在土壤pH>5的条件下会急剧下降，但酸度过大也不利于品质成分形成，并建议在茶园种植中应注重合理补充有机质以提高土壤肥力，但不宜超过40 g·kg-1，否则茶叶品质可能下降。叶江华等[5]分析茶园土壤特征对武夷水仙(NarcissustazettaL.var.chinensisRoem)生长及鲜叶品质(茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸、可溶性糖、水浸出物、儿茶素、茶氨酸)的影响，结果表明高氮、高磷的土壤肥力不利于武夷岩茶的鲜叶品质指标，而提高土壤钾、有机质含量则有利于岩茶的鲜叶品质形成；同时建议洲茶区水仙茶园应以“减氮控磷，增钾和有机质”为主要施肥方案。黄梓璨等[27]在武夷山市茶园设置不同镁肥用量试验结果发现：不同镁肥用量处理均可提高茶树新梢对氮、磷、钾、镁养分的吸收量；施用镁肥可有效提高茶芽密度，进而增加茶叶产量。廖树彩[28]的研究指出武夷山茶园鲜叶钼元素十分匮乏，建议追加钼肥来提高土壤钼含量或活性态组分，进而提高茶叶产量和品质。

2.3.2 茶树栽培管理与病虫害防治措施对茶产量与品质的影响 武夷山茶园常规管理方式有除草、施肥、深翻、修剪等，对茶园内所生长的各种杂草，需依据茶园的地理位置、年龄、种植密度、生长状态，采用农艺、生物等措施，防治结合；同时，对于低产茶园，可以利用改土、改树(利用重修剪和台刈等，重新培育树冠)、改园(即茶树全部挖除，重新换种，重新规划品种，道路、水沟等)等的方式提高产量[29-30]。对因土壤自身保水保肥能力差、茶树自然衰老或因周围环境光照偏少、地下水位过高、病虫害等而导致的树体衰老，通常可以采取增强光照降低湿度(修建周围过密树枝)、适量施肥改良土壤、挖沟降水位、重修剪或台刈更新树冠、病虫害(化学防治)及苔藓地衣防治(清除杂草、开沟排水)等措施有效复壮[31]。武夷山茶园重点防治的病害有茶网饼病、茶白星病、茶炭疽病等，主要害虫有茶丽纹象甲、茶毛虫、茶尺蠖、卷叶蛾、假眼小绿叶蝉、黑刺粉虱、茶叶螨类、蚧类、茶天牛、茶吉丁虫等[32-35]。2013年茶树病虫害绿色防控技术得到大力示范推广，即从生物、农业、物理防治以及生态调控等方面入手，利用害虫天敌、饲养家禽、土盖、虫卵销毁、通风透光、合理施肥灌溉、色板或灯光诱杀、树种搭配、深耕以及改善环境等方式提高茶树抵抗力，以提升茶品质[36-37]。

3 生态或有机茶园建设

武夷山地区茶产业早期蓬勃发展，也伴随一定程度的水土流失、过度使用化肥和农药实现增产等茶园种植的共性问题，如何平衡生态保护和茶业发展也成为武夷山相关管理部门和茶农们需要考虑的问题[38-39]。为寻求既保障茶园经济效益又能维护区域生态环境的茶园发展之路，采取人工立体复合栽培技术，调控茶园小气候，丰富生物多样性，提高抵御病害、虫害和自然灾害的能力，改善和优化茶树生长的生态环境，生产无公害生态茶叶[40-41]，这种“生态茶园”模式符合可持续发展和无公害农业的要求。例如，倪伟星[40]总结梳理了7种生态茶园建设模式后，指出茶—林、茶—果、茶—药、茶—禽、茶—旅游/休闲等5 种是适用于武夷山市生态茶园建设的模式；同时，建议武夷山现有茶园应通过套种乔灌木、留草、种草、施有机肥等措施，逐步完成生态茶园改造。姜咸彪[42]分析了武夷山市有机茶生产现状、优势以及存在的问题，表明武夷山有机茶园虽起步较晚，但其能够快速发展离不开各级政府和企业的帮助。邹德润[43]总结分析了武夷山市有机岩茶栽培管理的建议：使用无公害肥料，禁止使用化学农药、注重病虫害防治、实现采摘自动化等一系列的有效措施，使得茶园取得病害发病轻、害虫爆发迟等成效，有利于高品质有机茶的生产。

4 结论与讨论

对武夷山茶园生态环境、茶品质和管理建设的梳理与分析，结果表明：总体来看，武夷山茶园土壤存在部分酸化现象，不同养分元素占比和有机质含量在正岩区、半岩区和洲茶区3大茶区差异性特征明显，土壤酶活性受多种因素影响，重金属中Pd、Cd、Hg较明显富集。茶品质受耕种措施、土壤理化性质和重金属含量等多种因素综合影响，对茶树生长环境进行合理调控与管理可有效提升茶的品质与产量。

武夷岩茶的质量具有显著的地域性[44]。各区域综合环境条件和微环境存在差异，从而不同程度地影响茶品质。以丹霞地貌为主的正岩区，土壤为砾质沙壤，土层较厚、土壤疏松、通气和排水性好，且矿质元素比例合理，有机质含量较高；芳香物质含量和种类在合适的光照和湿度条件下增多，因而正岩产区的茶叶品质相对更高。半岩区地处丹霞和河谷地貌的过渡区，主要为厚层岩红土，铝含量较多而钾含量较少，酸度高，质地较粘重，所以半岩区茶树生长适中。洲茶区主要为黄壤土及河洲、溪畔冲积土等，沙砾保水和保肥性差，且日照长，不利于茶树积累内含物，因而所产茶叶质量较前两区域低[45]。影响茶园品质的因素复杂，并且茶产品品鉴更带有主观评判特征，例如，人们把“岩韵”认为是衡量岩茶品质的关键因素。近年有学者尝试通过代谢组技术来分析产地对“岩韵”的影响，这为从机理角度定量解析产地与“岩韵”的关系提供了科学依据[44，46]。利用微生物学和分子生物学的理论和技术手段，研发生态茶园建设技术并提升武夷山茶产品品质，进而降低其生态环境影响将是未来新兴研究领域之一。