海島火山茶種植區(qū)氣候土壤條件對茶樹生長及茶葉品質的影響

姜佳敏，王萱，徐嘉聰，陳天然，朱麗東

(浙江師范大學 地理與環(huán)境科學學院，浙江 金華 321004)

中國是茶葉的故鄉(xiāng)，中華民族對茶葉的飲用可以追溯到東漢時期，至今已有3 000 a的歷史。中國最早的茶葉對外貿易可以追溯到公元475年，距今已有1 500 a的歷史，海陸兩條絲綢之路均為我國茶葉對外貿易的重要通道，明代鄭和七下西洋有力地促進了我國茶葉在世界范圍內的傳播。迄今為止，我國共有19個省份生產茶葉，主要分為江北、江南、西南和華南四大茶區(qū)。俄羅斯及獨聯體，亞、非地區(qū)的伊斯蘭國家，美國，日本，歐盟，以及中東地區(qū)是我國主要的茶貿易區(qū)。茶葉一直以來就是我國重要的經濟作物，近10 a我國茶葉出口量雖然呈上升趨勢，但增長速度低于世界茶葉出口量的平均增長速度，浙江省的茶葉企業(yè)近十年出口總量增長近乎停滯。雖然我國擁有茶葉生長最有利的自然條件，尤其是我國南方的土壤和氣候條件非常適宜茶樹生長，但隨著我國茶葉產業(yè)發(fā)展過程中茶葉品質低、茶葉標準化程度低、產業(yè)組織化程度低、缺乏龍頭企業(yè)等各種弊端的出現，印度、斯里蘭卡、肯尼亞、印尼和越南等主要茶葉出口國的競爭，以及歐盟、美國和日本等主要茶葉進口國對茶葉生產技術、市場準入技術等制定了嚴格的標準，使得當前我國在國際茶葉貿易市場的優(yōu)勢大大削弱。我國茶葉雖然產量大，但是價格低，品牌知名度低，下游產業(yè)價值鏈短，產品利潤不高。因此，提高茶葉品質，延長茶葉產業(yè)鏈，打造知名的茶葉品牌，對于我國重新立足世界茶葉貿易市場意義非凡。

影響茶葉品質的因素有很多，土壤的理化性質就是其中一個非常重要的因素。前人大量的研究結果表明，土壤的通氣度、排水性、酸堿度、氮磷等植物體必需元素的含量對茶樹的生長狀況以及茶葉的品質均有較大影響。林智等[1]研究了不同pH值的土壤對茶樹生長、茶葉品質的影響，結果表明，茶樹生長的最適pH是5.0～6.0，最佳pH為5.5；李相楹等[2]對茶樹氮、磷、鉀施肥配比進行歸納，并就茶園土壤施肥方法提出了看法；劉海燕等[3]以貴州4個茶葉產地的茶葉與土壤為研究對象開展研究，結果表明，土壤中的鋅、硒元素主要來源于成土母質，其含量直接影響茶葉的產量和品質；吳洵[4]對我國主要低丘紅壤茶園土壤有效鋅含量進行廣泛抽樣調查，結果發(fā)現，就低丘紅壤茶園土壤來說，有效鋅含量為0.3～19.5 mg·kg-1，平均1.9 mg·kg-1，且提出高產優(yōu)質茶園土壤平均有效鋅含量不得<3 mg·kg-1。合理選擇土壤類型對種植優(yōu)質茶和規(guī)劃發(fā)展茶產業(yè)具有重要意義?；谖覈鞔竺璺N植區(qū)土壤的理化性質展開的相關研究已有很多，如葉江華等[5]通過測定御茶園、龜巖和旗山大紅袍茶樹的土壤理化性質和土壤酶活性、茶樹生長與葉片光合指標以及鮮葉品質指標，掌握了土壤性質與茶樹生長及鮮葉品質之間的關系；陳培珍等[6]檢測了武夷山茶園土壤中重金屬含量并進行生物有效性評價；張寶林[7]檢測了廬山云霧茶茶園土壤酸度和肥力狀況，并提出了應對措施。但目前還鮮有針對龍額火山茶種植基地的土壤理化性質展開的研究。因此，本文針對當地土壤理化性質，特別是土壤微量元素特征展開深入研究，通過實地考察、采樣檢測以及數據對比分析初步探討當地土壤的理化特性對火山茶葉品質的影響。

鑒于氣候也是影響茶樹生長以及茶葉品質的重要環(huán)境因子，本文以火山茶種植基地2個鄰近氣象站(大麥嶼氣象觀測站、坎門氣象觀測站)2012—2017年的氣象觀測數據為基礎，分析了局地溫度、降水、大氣濕度、光照天數、大霧天數和無霜期等指標，探討氣候條件對茶樹生長及茶葉品質的影響。

1 材料與方法

1.1 采樣區(qū)概況

本文研究的海島火山茶種植園位于浙江省臺州市玉環(huán)縣鑲額村以東300 m處，距海岸線670 m(圖1)。地處清鎮(zhèn)港大雷山山區(qū)的西南部，系北雁蕩山余脈，地質構造上屬于江紹斷裂帶以東的華南褶皺系浙東南火山活動帶。該地區(qū)的石峰山火山是浙東南沿海的一座萬年死火山，是華東地區(qū)保存最完整的一處微型火山遺址，域內巖漿活動始于中新世(約20 Ma)，沿NE-NNE斷裂分布[7]，基巖以廣泛發(fā)育的堿性系列玄武巖為主，部分為拉斑玄武巖[8]，主要形成于0.9～17.1 Ma[9]。茶園分布在玉環(huán)島東南部的石峰火山口遺址附近，是目前全球僅有的三個海島火山茶產地之一。茶園總面積由2008年以來的14 hm2擴展到2017年的47 hm2。

圖1 火山茶園地理位置及土壤采樣點分布

茶園種植區(qū)為丘陵地貌，海拔257 m，相對高差177 m，坡度15°～30°，排水能力強，常年地下水位0.6 m，最高水位0.3 m，最低水位1.2 m，土壤含水量適中，采用提水噴灌的輸水灌溉方式。

火山噴發(fā)形成的基性玄武巖積聚覆蓋于地表，加之玉環(huán)是一個三面環(huán)海的海島，茶園與海岸線相距約1 km，受海島地理位置和亞熱帶季風氣候的影響，年均溫18.5 ℃，年平均降水量1 528.05 mm，水熱條件優(yōu)越。玄武巖母質發(fā)生脫硅富鋁過程和生物富集過程，風化發(fā)育為紅色酸性土壤，風化侵蝕程度為三級(弱風化)，其中包括典型紅壤和紅黃壤亞類。因茶園丘陵坡度較緩，土體中硅和鹽基離子淋失較少，土壤風化程度較弱，質地疏松，透水性較好。加之距海岸線較近，在海浪拍擊海岸產生的飛沫中挾帶較多的鹽分，在海風挾帶下這些固體顆粒進入并沉降在茶園土壤中，使土壤含鹽量和鹽基離子有所增加，土壤淋失的Na+、Mg2+、Ca2+離子又得到了一定程度的補充，減緩了土壤的脫鹽過程，因此，土壤的酸性不強，屬微酸性土壤。在茶園開辟之前，地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，在高溫多雨條件下，微生物快速分解礦化凋落物，因此，生物與土壤之間的養(yǎng)分循環(huán)速度快，生物富集作用強烈。

1.2 采樣點設計

1.2.1 采樣方法

在茶園設置了4個茶葉采樣點，分別為東南部近海灘海拔80 m低地(A1)、與海灘同向海拔193 m坡地(A2)、陽坡海拔237 m處(B1)和陰坡237 m處(B2)，各采摘500 g新鮮茶葉。5個土壤采樣點分別位于茶園西北坡海拔250 m(D1)處，茶園西南坡海拔196 m(D2)、228 m(D3)、242 m(D4)處，茶園東南坡海拔138 m(D5)處(圖1)，采用S型采樣法，按0～15 cm和15～30 cm深度采樣，共獲得10個樣品。

1.2.2 數據測定

經浙江采云間茶業(yè)有限公司測得茶葉灰分、水分含量，同時經由臺州市農業(yè)部茶葉質量監(jiān)督檢驗測試中心測得茶葉中茶多酚、多種氨基酸、維生素C及鋅、硒含量，主要儀器為馬弗爐、氨基酸自動分析儀等，檢測方法參照GB/T 8314—2002、GB/T 8313—2008、GB/T 5009.14—2003等。土壤pH及堿解氮、有效磷、速效鉀、硒、鋅含量等測試均完成于臺州市農科院農產品檢測中心，主要儀器為電感耦合等離子體射光譜儀和原子熒光光譜儀，參考方法NY/T 890—2004、NY/T 1104—2006。研究所用氣候數據取自距離研究區(qū)最近的坎門氣象站和大麥嶼氣象站。

2 結果與分析

2.1 火山茶主要生化指標

灰分是茶葉檢驗項目中唯一一種既具有品質判定意義又具有衛(wèi)生檢驗意義的化學指標[10]。茶葉總灰分含量越高，說明茶葉越粗老、品質越差。1981年國家對外貿易部和進出口商品檢驗總局聯合頒布了出口茶葉品質規(guī)格標準WMB48—81(1)[11]，規(guī)定了各類進出口茶葉的總灰分最高限量指標，其中所有紅、綠茶類的正茶、烏龍茶類、白茶類、花茶類和沱茶的總灰分最高限量不超過6.5%。火山茶各采樣點茶葉樣品灰分檢測結果顯示，A1、A2、B1、B2四處茶葉總灰分含量均在限度以內，最高5.78%，最低5.09%，接近普洱茶和特級花茶的總灰分含量(表1)。

表1 各樣品火山茶葉的總灰分含量

茶葉中富含多種氨基酸，各類氨基酸是茶葉呈味物質以及香氣物質的重要成分，也是使茶葉具有益生功效的營養(yǎng)成分之一，其中茶氨酸是氨基酸中較特殊的一種。茶氨酸不參與蛋白質的組成，具有焦糖香和類似味精的鮮爽味，能消減咖啡堿和兒茶素引起的苦澀味，增強茶湯甜味[11]。除增加茶湯的口感之外，茶氨酸還具有抗腫瘤、降血壓、提高記憶力、安神鎮(zhèn)定等生理生化作用，因而成為評價高級茶葉的重要標志之一[12]。茶氨酸的含量因茶樹品種以及茶葉生長環(huán)境的差異而異。將火山茶與西湖龍井茶原產地保護區(qū)內3個最主要的茶樹品種即龍井43、龍井長葉種及龍井群體種的游離氨基酸、茶氨酸和茶多酚進行對比[13]，結果發(fā)現，火山茶的游離氨基酸總含量和茶氨酸含量均高于3種西湖龍井茶，而茶多酚含量低于3種西湖龍井茶(表2)。因此，火山茶的茶湯滋味偏清甜，澀味較西湖龍井更弱，且營養(yǎng)價值不低于西湖龍井。

2.2 土壤理化性質及其對茶葉品質的影響

土壤pH及堿解氮、有效磷、速效鉀、硒、鋅含量等如表3所示。

表3 火山茶園各土樣的土壤酸堿度及養(yǎng)分含量

2.2.1 酸堿度

由表3可知，總體來看，茶園土壤的pH在5.03～5.83；垂向上看，0～15 cm土層pH平均值為5.41，15～30 cm土層pH平均值為5.40，上、下土層pH差異不顯著，平均值均接近5.5；從采樣點位置看，西北坡土壤pH略高，約為5.67，西南坡和東南坡土壤pH均為5.33。對照“全國第二次土壤普查pH值分級標準”，茶園西北、西南和東南坡的土壤pH都在5.0～6.0這一茶樹生長最適pH范圍內。

土壤酸堿度對茶樹生長狀況的影響最大，茶樹生長的最佳pH為5.5?；鹕讲鑸@雖處于亞熱帶季風氣候條件下的紅壤區(qū)，但因茶園丘陵地勢低緩，加之靠近海洋，氣候的海洋性特征顯著，降水和溫度的季節(jié)差異較小，土壤風化淋溶作用較弱，故土壤酸化進程較緩慢，且土壤中流失的鹽分和部分鹽基離子在海水的作用下得到一定補充，使茶園土壤pH得以維持在5.5左右。

雖然茶樹是典型的喜酸作物，但并非pH越低越有益于茶樹生長，當pH<4.0時，茶樹根系生長將受到阻礙并發(fā)生爛根現象。pH還對茶樹新梢的生長有直接影響，林智等[1]通過實驗得出茶樹新梢生長速率最大的pH為5.5。從茶樹新梢發(fā)育、根系生長以及整株的生物產量來看，pH為5.5時，根系生長最好，茶樹生長量最大。而土壤pH值對茶葉品質的影響相比其對茶樹生長狀況的影響要更為復雜。就氨基酸和茶多酚含量而言，土壤酸性越強，鮮葉中氨基酸和茶多酚含量越高，對茶葉品質也越有利。但從鮮葉的浸出物和咖啡堿來看，土壤pH值對兩者含量都存在一個閾值，分別為5.0～5.5和5.5～6.0，土壤pH高于或低于這個閾值，水浸出物含量均減少，咖啡堿含量則均增加。研究表明，pH為5.5時，鮮葉中水浸出物含量最高，咖啡堿含量最低。而氨基酸、茶多酚等呈味物質含量在pH為3～8時隨pH上升而下降。

因此，綜合pH對茶樹生長狀況及茶葉品質的影響來看，土壤pH 5.5最適宜。但近年來越來越多的茶園土壤因酸化而對茶樹生長及茶葉品質產生危害。發(fā)育在我國第四紀紅土層上的紅壤茶園，有7%的茶園土壤pH在5.0以下，并有持續(xù)酸化的趨勢。雖然目前看來這些茶園仍能獲得較高產量，但這主要受益于其前期良好的肥培管理和栽培措施，若不及時對土壤酸堿度進行合理的調控，將不利于茶園的可持續(xù)發(fā)展。相較于這些茶園，玉環(huán)火山茶園的土壤酸堿度非常適宜茶樹生長，弱酸條件下茶樹根系既能更好的吸收土壤中的養(yǎng)分，又不至于因發(fā)生氧化腐蝕而出現爛根現象，且能夠促進茶樹新梢的發(fā)育，提高茶葉中氨基酸和茶多酚含量，促進茶葉品質的提升，有利于茶園的可持續(xù)發(fā)展。

2.2.2 營養(yǎng)元素

土壤中的堿解氮含量能直接說明土壤供氮強度[14]。如表3所示，橫向上看，火山茶園土壤中的堿解氮含量在不同坡向之間存在差異，西北坡樣品堿解氮含量在62.2～87.0 mg·kg-1，上下層平均值為74.6 mg·kg-1；西南坡為49.7～199.0 mg·kg-1,平均116.5 mg·kg-1；東南坡為87.0～99.5 mg·kg-1，平均93.3 mg·kg-1。根據“全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準”(表4)，茶園西北坡堿解氮養(yǎng)分等級為四級(適宜)，西南坡和東南坡均為三級(最適宜)。垂向上看，表層土壤(0～15 cm)的堿解氮含量略高于下層(15～30 cm)土壤，表層最高199.0 mg·kg-1，最低49.7 mg·kg-1，平均111.8 mg·kg-1；下層最高162.0 mg·kg-1，最低49.7 mg·kg-1，平均95.1 mg·kg-1。對比“土壤養(yǎng)分水平分類標準”，茶園堿解氮的養(yǎng)分水平滿足茶樹生長的要求，介于中產茶園與高產茶園土壤堿解氮含量之間。

表4 全國第二次土壤普查的養(yǎng)分分級標準

茶園西北坡和東南坡土壤速效鉀的養(yǎng)分等級為四級(適宜)，西南坡為三級(最適宜)。其中西北坡土壤速效鉀含量垂向變化較顯著，表層明顯高于下層，而西南坡與東南坡垂向變化上差距不大，且垂直差異與海拔高度呈負相關。據大麥嶼氣象觀測站連續(xù)五年年均風頻圖(圖2)顯示，西北坡為背風坡，降水較少，淋溶作用較弱，故速效鉀在土體中的垂向遷移作用較弱，多堆積在上層土壤中，因此，西北坡上層的速效鉀含量明顯高于下層。

圖2 大麥嶼2012—2017年的風頻玫瑰

0～15 cm土層的平均有效磷含量為6.15 mg·kg-1，15～30 cm土層的平均有效磷含量為6.40 mg·kg-1，上、下土層有效磷含量差異不大，茶園平均有效磷含量為6.27 mg·kg-1，養(yǎng)分等級四級(適宜)。但是由表3中可以看出，D1、D2和D3采樣點的有效磷含量均很低，土壤有效磷含量貧乏，養(yǎng)分等級六級。D4采樣點的有效磷含量最豐富，養(yǎng)分等級二級。

茶葉是喜氮植物，土壤氮素可以從多方面影響茶樹產量，如促進細胞分裂，提高葉綠素含量，增強光合作用，促進茶芽萌發(fā)和新梢伸長，使茶葉出芽多，葉大，節(jié)間長，生長快，嫩度提高，從而提高茶葉產量[15-20]。土壤中氮元素對茶葉品質的影響，一是通過其對茶葉中氨基酸、茶多酚、咖啡堿等呈味物質，香葉醇、1-戊烯-3醇、吲哚等揮發(fā)性香氣組分(VFC)，多種維生素含量的影響；二是通過其對各種酶類的活性與含量的影響而實現的。因此，土壤中氮元素的含量對茶葉品質影響重大。火山茶葉形扁平挺直，呈暗黃綠色，葉底嫩勻，綠明。茶湯明亮，香氣高爽，滋味濃厚略澀，其在色、香、味各方面的優(yōu)良品質，得益于火山茶園土壤中豐富的氮素含量。

磷是核酸、核蛋白、磷脂以及ATP、DNA的組成元素，參與茶樹的光合作用、呼吸作用、生長發(fā)育過程中的各種能量轉換與酶促反應，是茶樹生長不可缺少的元素。Lin等[21]研究表明，茶園土壤缺磷不僅會導致茶樹樹體干重下降，產量降低，還會導致茶葉中茶多酚、游離氨基酸、類黃酮以及水浸出物含量下降，提升酚氨比，導致茶湯滋味苦澀清淡，使茶葉品質下降?；鹕讲鑸@土壤與南方大部分茶園土壤類似，有效磷含量都較低，這是因為磷素的遷移性在營養(yǎng)元素中最低，在偏酸與偏堿的土壤中均易形成難溶性化合物而發(fā)生淀積。土壤中的磷素主要來源于成土母質和肥料，其含量在我國自北向南逐漸降低，由于磷以沉積的形式存在，遷移性低，故植物對其利用率低。尤其在南方，酸性或強酸性土壤較多，活性鐵、鋁含量相對較高，可溶性磷多與其結合形成難溶性鹽，降低了土壤有效磷含量[2]。因此，為保障茶葉品質，火山茶園需根據實際情況加施適量的磷肥。

土壤鉀素能影響葉片光合系統活性和庫容量的大小，促進碳水化合物的代謝及其運輸量，進而加強茶樹的光合作用[2]。土壤鉀素能通過影響蛋白質的合成、穩(wěn)定蛋白質結構進而影響植物細胞的結構，并對多種蛋白酶起到活化作用[22]。鉀在茶樹體內通常以離子形式存在并參與各種生化反應，其在各生化過程中的作用主要有促進茶樹體運輸、貯存代謝產物和光合作用；增強茶樹抗干旱能力；活化茶樹體內多種酶；增強茶樹抗寒、抗病能力。據調查，茶園自2008年種植以來，至今沒有使用過化學殺蟲劑，也未出現過大范圍的病蟲害現象。據2017年玉環(huán)縣市場監(jiān)督管理局對茶園茶葉的食品安全檢測報告顯示，火山茶葉為零農殘綠色食品，這得益于茶園土壤中豐富的鉀元素對茶樹體的調節(jié)，增強了茶樹的抗病蟲害能力。

土壤中氮元素的含量對茶葉品質的影響最大，但只有當氮、磷、鉀三者在土壤中的含量達到適宜配比，才能夠最有效提高茶葉品質。目前茶園土壤中速效磷含量是茶樹品質提升的一個重要限制性因素。提高土壤中有效磷含量的方法通常有三種，根據磷元素在偏酸與偏堿環(huán)境中均易淀積這一性質，將土壤pH調節(jié)為中性，但這顯然不適用與茶園土壤的改良；增加土壤有機質，因為含有機質多的土壤，其固磷作用較弱；適量施加磷肥。茶園可以綜合使用后兩種方法，使土壤中氮、磷、鉀三種元素的含量達到最佳配比。

2.2.3 微量元素

統計學處理 采用SPSS 23.0、Stata 14.0統計軟件對數據進行處理。通過SPSS 23.0對數據進行描述分析，將數值變量轉化為分類變量，通過單因素方差分析和卡方檢驗，比較不同年份研究對象年齡、性別及發(fā)病率的差異性。采用單因素分析和卡方檢驗分析研究對象在開放式隊列中哮喘發(fā)病的影響因素。由于本研究發(fā)生哮喘結局的研究對象人數所占總的觀察對象比例較小，因此，多因素分析采用適用于罕見結局發(fā)生率的多因素Poisson回歸模型，使用Stata 14.0統計學軟件建立多因素Poisson回歸模型，將哮喘發(fā)生結局作為被解釋變量納入Poisson回歸模型中，該模型設定P<0.05具有統計學意義。

除氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量外，還測得土壤中硒和鋅等微量元素的含量(表5)。西北坡硒元素含量平均0.53 mg·kg-1，西南坡平均0.41 mg·kg-1，東南坡平均0.20 mg·kg-1，除東南坡外，另兩坡土壤均為富硒土；而火山西北坡土壤有效鋅含量約1.07 mg·kg-1，西南坡約1.89 mg·kg-1，東南坡約2.74 mg·kg-1，含量均相對較低。吳洵[4]通過定量實驗發(fā)現土壤中鋅含量與pH呈顯著的負相關，pH每上升一個單位，土壤中Zn2+含量下降100倍。將茶園各坡土壤pH與有效鋅含量對照分析，發(fā)現兩者之間符合上述負相關關系。

表5 火山茶園各土樣的有效態(tài)鋅、全硒含量

茶樹是天然含硒植物，并含有較高的維生素C、維生素E和維生素A，他們之間在生理上具有協同作用。茶葉的總硒含量受多因素影響，其中影響最為深刻的是土壤的總硒量。另外，土壤中有機硒經土壤微生物分解后與土壤溶液形成的硒酸鹽可被茶樹根系有效吸收，因此，腐殖質含量高的土壤，能適當提高其土壤的總硒量[15]。我國將農業(yè)用地中土壤硒含量大于0.4 mg·kg-1的土壤列為富硒土壤?；鹕讲鑸@土壤中西北坡測得的硒元素含量約0.53 mg·kg-1，西南坡約0.41 mg·kg-1，均為富硒土，僅東南坡含量相對較低，約0.2 mg·kg-1。

硒對植物產量與品質的影響主要有兩條途徑，一是通過間接作用實現的：硒首先通過對土壤中的酶類活性產生影響，進而影響植物根系的養(yǎng)分環(huán)境，使得植物體對土壤養(yǎng)分的吸收效率發(fā)生改變，最終影響植物的產量和品質。二是通過直接影響植物氨基酸和植物干物質總量來影響植物的產量和品質。研究表明[16]，施加適量的硒可以顯著促進早春茶樹提前發(fā)育，增加茶葉多種氨基酸含量，尤其是胱氨酸，在硒制劑作用下其含量顯著增加?；鹕讲桦装彼岬臋z測含量為0.128 mg·g-1。適量的硒還能促進茶葉中維生素C的合成。

火山茶土壤中硒含量豐富，屬富硒土，但茶葉中硒含量僅達到普通茶葉的水平，推測這與茶樹的品種有關，茶園管理者可考慮選種對硒元素富集能力較強的品種，以提高對茶園土壤中豐富硒元素的有效利用率。

茶樹體內所有鋅均從土壤中獲得，鋅元素對茶樹體代謝過程中的許多酶促反應有特殊的意義。紅壤茶園鋅含量與成土母質關系極大，據吳洵[4]對7種不同母質上發(fā)育的紅壤茶園土全鋅含量的測定結果發(fā)現，在母質中石英砂類的全鋅量最低，只有24.3 mg·kg-1，而凝灰?guī)r的全鋅量最高，達178.2 mg·kg-1。劉海燕等[3]認為，鋅對茶葉氨基酸、茶多酚的形成有良好的促進作用，且在土壤微量元素的研究中發(fā)現，玄武巖等基性巖母質發(fā)育的紅壤中有效鋅含量高于其他紅壤中有效鋅含量[17]。

但母質的含鋅量高，其風化出的土壤含鋅量不一定高。母質風化后，由于在成土過程中受到多種因素的影響和作用，有的土壤鋅富集起來，有的土壤鋅明顯貧化，南方低丘紅壤茶園土壤有效態(tài)鋅平均為1.9 mg·kg-1。據吳洵[4]對7省高產茶園(每667 m2產干茶在150 kg以上)和低產茶園(每667 m2產干茶在50 kg以下)的對比分析結果，茶園的產量與土壤中有效態(tài)鋅呈正相關。研究表明，每667 m2產干茶在150 kg的茶園，若平均含鋅量高于3 mg·kg-1，則被認為是高產優(yōu)質茶園。據2015年相關檢測數據顯示，玉環(huán)火山茶園每667 m2產約100 kg，西北坡的土壤有效鋅含量約1.07 mg·kg-1，西南坡約1.89 mg·kg-1，東南坡約2.74 mg·kg-1。由此可見雖然茶園南坡土壤有效態(tài)鋅含量高于南方低丘紅壤茶園的平均水平，但與高產優(yōu)質茶園之間仍存在一定差距。

土壤中有效態(tài)鋅含量不是恒值，是在動態(tài)變化過程中平衡的結果，當有效態(tài)鋅被茶樹吸收或被雨水淋濕后，礦物中的鋅在土壤酸度、有機肥料分解產生的有機酸及茶樹根系分泌的有機酸作用下可逐步釋放出來，成為茶樹營養(yǎng)可利用態(tài)[3]。研究表明，土壤pH在4～8，土壤中能為植物所吸收利用的有效態(tài)鋅隨土壤pH的上升而下降，pH每升高1個單位，土壤中Zn2+含量下降100倍。玉環(huán)火山茶園土壤pH約為5.4，較南方大部分優(yōu)質高產茶園的土壤pH值高出一個單位左右，致使巖石礦物中Zn2+的釋放受到阻礙，土壤中有效態(tài)鋅含量顯著下降。

鋅是人體必需的微量元素，在人體中的含量為2～3 g，主要參與人體中多種酶的組成或作為酶的激活劑，在促進生長發(fā)育、提高記憶力和免疫力、調節(jié)血壓、預防癌癥等方面發(fā)揮著重要作用。茶葉中所含的鋅元素在熱水中的溶解率一般為80%，日常飲用含鋅量高的優(yōu)質茶，可以及時補充人體所需的鋅元素，有益于人體健康。

將火山茶與云棲產西湖龍井特級、龍井村產西湖龍井一級和梅家塢產西湖龍井二級等杭州市西湖龍井茶區(qū)3個典型地點生產的西湖龍井茶的鋅含量[18]進行對比(表6)，發(fā)現雖然茶園土壤中有效態(tài)鋅含量偏低，但是火山茶葉中鋅含量相較于3個優(yōu)質龍井茶區(qū)的茶葉更高。有研究表明，茶葉含鋅量一般在48～126 mg·kg-1，其中名優(yōu)茶的鋅含量為(74±10)mg·kg-1，大宗茶的鋅含量為(58±13)mg·kg-1[19-24]?；鹕讲枞~平均鋅含量82.6 mg·kg-1，符合名優(yōu)茶鋅含量的標準。由此可見，茶葉中的鋅含量不僅與土壤中有效態(tài)鋅含量有關，而且受到茶樹品種的顯著影響，火山茶產區(qū)的茶樹品種對土壤中鋅元素的吸收和富集能力較西湖龍井更強。

表6 不同品種茶葉的含鋅量

受茶園土壤酸堿度和茶樹品種的綜合影響，火山茶園土壤中有效態(tài)鋅的收支失衡。若不及時提高土壤中有效態(tài)鋅含量，將不利于未來茶樹的正常生長與茶葉品質的提高。通過增加土壤酸度來促進Zn2+釋放的方法顯然不符合可持續(xù)發(fā)展的原則，不利于茶園的長遠發(fā)展，因此，茶園應通過施加相應的含鋅有機肥來彌補土壤中有效態(tài)鋅的消耗。

2.3 氣象氣候條件對茶葉品質的影響

實踐表明，氣象氣候條件是影響茶樹生長與茶葉品質的重要因素。茶樹喜溫濕，耐陰不耐干旱與嚴寒。玉環(huán)島處于28°05.14″～28°04′25.76″N，121°12′05.48″～121°12′27.69″E，三面環(huán)海，亞熱帶海洋性季風氣候特征顯著，年溫差較小，降水量豐富，空氣相對濕度大，全年大霧天數多，十分有利于茶樹生長。

2.3.1 光照條件

光照是植物代謝與生長的首要條件，而云霧也是影響茶葉品質的重要氣象因子。在研究茶葉種植區(qū)的光照條件時，往往將云霧條件與光照結合起來考慮。茶樹喜漫射光，耐陰，因此，有“高山云霧出好茶”一說。在漫射光條件下，茶樹能有效利用紫外線和可見光中的藍紫光，促進體內蛋白質和含氮物質的合成、積累以及VFC的增加。茶樹生長期間要求日照百分率<45%，若<40%品質更佳。

火山茶園分布在海拔100～300 m，沒有達到高山云霧的海拔高度，但因其位于亞熱帶海島上，距離海岸線極近，在無雨的早晨，茶園常被海霧籠罩，有時持續(xù)到午時霧氣才會完全消散，因此，成為了難得的低海拔云霧茶園。由圖3和表7可知，火山茶所在地年日照時長平均為1 729.7 h，年均日照百分率38%左右，多陰天或多云天氣，最高日照時長出現在每年的7月；玉環(huán)縣年均大霧天數65 d，主要集中在每年的3—6月，對春茶的生長與成熟十分有益。所以適宜的緯度位置和較長的海霧期，為茶園創(chuàng)造了適宜的光照條件，促使茶樹有效的利用紫外線和藍紫光合成多種氨基酸與VFC等有效成分，提升茶葉的口感與香氣，增進品質。

圖3 玉環(huán)縣2012—2017年的月光照總時長

表7 玉環(huán)縣2012—2017年的月大霧天數 單位：d

2.3.2 水熱條件

溫度是影響茶樹生長發(fā)育的基本條件，圖4為2012—2017年玉環(huán)縣各月份的平均氣溫，可以看出玉環(huán)縣各年份的氣溫變化曲線基本吻合，未出現極端高溫或低溫等異常氣象事件，氣溫的年際波動不大。

圖4 玉環(huán)縣2012—2017年的月平均氣溫變化

茶樹的生長周期存在三個基點溫度。當日平均溫度穩(wěn)定在10 ℃以上時，茶芽開始萌發(fā)；氣溫升至14 ℃時，茶芽開始舒展嫩葉；當氣溫升至20～30 ℃時，芽梢進入加速生長期。

火山茶園年均溫平均18.5 ℃，最冷月平均最低氣溫8.7 ℃，最熱月平均最高氣溫28.4 ℃；除2016年出現47 d的霜期外，其他年份全年無霜?；鹕讲柙诿磕?月中下旬茶芽即開始萌動，3月中旬嫩葉舒展，3月底進入春茶的采摘期，采茶期可一直延續(xù)至5月份?；鹕讲枭L環(huán)境熱量充足，氣溫年較差不大，幾乎不會受到霜凍危害，有利于優(yōu)質茗茶的栽培。

水是茶樹體內各種生化反應的介質以及各物質的重要組成成分，過多和過少的水都不利于茶樹的生長，各月份雨量均勻，年降水量在1 500 mm以上最適合茶樹生長。

如圖5所示：火山茶園年平均降水量1 528.05 mm，每年最大降水量出現在春末夏初，恰好是春茶采摘季結束，秋茶進入生長期的時節(jié)。各月份空氣中水汽含量均較大，月平均相對濕度大多在80%～90%。在春茶生長的2—3月，月平均降水量103.53 mm；秋茶生長的6—7月，平均每月降水量148.48 mm，均達到茶葉生長期高于100 mm的降水需求。因此，火山茶園的降水與濕度條件適宜生產優(yōu)質茶葉。

圖5 玉環(huán)縣2012—2017年的月降水量和大氣相對濕度變化

3 小結與討論

通過對玉環(huán)火山茶園土壤的研究，可以看出茶園在培育優(yōu)品茗茶上具有較大潛能。通過上述的數據對比和分析得出以下結論：

茶葉灰分、茶多酚、游離氨基酸、茶氨酸等各項生化指標檢測結果表明，玉環(huán)火山茶茶葉品級優(yōu)良，茶葉灰分含量接近普洱茶與特級花茶，游離氨基酸、茶氨酸、茶多酚和鋅元素含量優(yōu)于西湖龍井茗茶，有潛在市場推廣價值。

特殊的海島氣候和火山風化土壤是火山茶品質的主要影響因素。根據茶園土壤的酸堿度以及各養(yǎng)分參數來看，火山茶園土壤滿足茶樹生長的基本條件。土壤酸堿度、堿解氮含量、速效鉀含量以及硒元素含量均優(yōu)于大部分茶園，適合培育優(yōu)質茶樹。為促進茶園可持續(xù)發(fā)展，在今后的種植管理中維持適宜的土壤酸堿度，適當提高土壤中有效磷含量，優(yōu)化土壤中氮磷鉀元素含量配比是關鍵。

火山茶種植園區(qū)土壤理化性質存在一定的坡向差異。茶園西北坡、西南坡與東南坡三個坡向均種植茶葉，但目前來看西南坡的土壤pH為5.33，堿解氮和速效鉀的養(yǎng)分含量為三級，全硒含量0.41 mg·kg-1，有效鋅含量1.89 mg·kg-1，土壤質量最佳，最利于優(yōu)質茶樹的栽培，應該作為茶園區(qū)的精細種植管理區(qū)。

茶園土壤中有效態(tài)鋅收支失衡，應通過施加相應的含鋅有機肥來彌補土壤中有效態(tài)鋅的消耗。茶園土壤中硒含量豐富，屬富硒土，但茶葉中硒含量僅達到普通茶葉的水平，茶園管理者應考慮選種對硒元素富集能力較強的品種，以提高對茶園土壤中豐富硒元素的有效利用率。

綜上，從地理環(huán)境因子的角度分析來看，海島的地理位置、亞熱帶季風氣候以及火山風化土壤為優(yōu)質茶葉的培育提供了有利的條件，火山茶具有強大的發(fā)展?jié)撃芘c良好的發(fā)展前景。除土壤因素和氣候條件外，不排除其他諸如茶樹品種、坡向、微地形等因素對茶樹生長狀況與茶葉品質的影響，有待進一步深入研究。