福建福鼎白茶主產(chǎn)區(qū)地球化學(xué)特征及區(qū)劃研究①

甘秋玲

(福建省第四地質(zhì)大隊，寧德，352100)

白茶屬微發(fā)酵茶，是中國茶農(nóng)創(chuàng)制的傳統(tǒng)名茶，中國六大茶類之一。白茶是不經(jīng)殺青或揉捻，只經(jīng)過曬或文火干燥后加工的茶，因其成品茶多為芽頭，滿披白毫，如銀似雪而得名，主要產(chǎn)區(qū)在福建福鼎、政和、松溪、建陽及云南景谷等地。福鼎白茶是福建的特產(chǎn)，是中國國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。福鼎產(chǎn)茶歷史悠久，茶園總面積約1.4萬hm2(21萬畝)，是福建省乃至中國的重點茶區(qū)，素有“中國白茶之鄉(xiāng)”之稱，白茶生產(chǎn)已有200多年歷史，白茶產(chǎn)量占全國白茶產(chǎn)量的80%以上(1)福建省第四地質(zhì)大隊，福鼎農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查報告，2018。

此次研究選取福鼎白茶發(fā)源地太姥山鎮(zhèn)，以及茶園面積最大的點頭鎮(zhèn)、白琳鎮(zhèn)、磻溪鎮(zhèn)共4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為研究區(qū)，4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園總面積約7666.7 hm2，占茶園總面積的55%。通過收集資料、現(xiàn)場勘查、布點采樣、樣品采樣與分析，同時對結(jié)果進行統(tǒng)計研究，分析探討了地貌環(huán)境、土壤、巖石類型等對茶葉品質(zhì)的影響，劃分了福鼎白茶種植的優(yōu)質(zhì)區(qū)、適宜區(qū)和非適宜區(qū)，為福鼎優(yōu)質(zhì)白茶種植和規(guī)劃提供了理論依據(jù)和參考。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

福鼎屬福建東北部沿海城市，境內(nèi)山海相連，丘陵起伏，南雁蕩山余脈從東北延伸入境。太姥山脈斜貫西部，西北部和西南部群山連綿，層巒疊嶂。東南部丘陵凸起，中部地勢凹陷，成盆狀。東南沿海海岸線曲折，形成眾多港灣。沙埕港從東南向西北深入腹地，使中部和東南部多為塊狀盆谷和濱海小平原狀，整個地勢從東北、西北、西南向中部和東南沿海呈波狀傾斜，構(gòu)成三面環(huán)山，一面臨海的格局。白茶種植區(qū)海拔在200～800 m以下，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，東南面海，西靠太姥山脈，具得天獨厚的地理條件。區(qū)域內(nèi)年氣溫為17.6～18.9℃，年降雨量為1 400～1 800 mm，累計年平均日照時數(shù)為1 727.3 h。得天獨厚的地理背景、氣候環(huán)境為種植福鼎優(yōu)質(zhì)白茶提供了有利的條件。

研究區(qū)主要出露地層有晚侏羅世南園組、早白堊世石帽山群和第四紀(jì)長樂組，地質(zhì)構(gòu)造屬于華南褶皺系閩東火山斷坳帶東北段，福安—南靖北東向斷裂帶北段；侵入巖主要巖性為燕山晚期花崗斑巖、堿長花崗斑巖、晶洞堿長花崗巖； 區(qū)內(nèi)潛火山巖主要為早-晚白堊世花崗斑巖、流紋斑巖，以及少量酸性、中性巖脈。

根據(jù)福鼎白琳鎮(zhèn)、太姥山鎮(zhèn)、點頭鎮(zhèn)和磻溪鎮(zhèn)的巖性相似情況，將侏羅紀(jì)南園組合并到流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r類，中酸性侵入巖歸入到堿長花崗巖類。因此，研究區(qū)分為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r類、堿長花崗巖類、砂巖/砂礫巖、英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r4大巖類(圖1)。

圖1 研究區(qū)4大巖性分類簡圖Fig.1 Lithology classification of the study area1—英安質(zhì)(角礫)熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r；2—流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖；3—砂礫巖、粉砂巖、流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r；4—堿長花崗巖；5—酸性脈巖/中性脈巖；6—四鎮(zhèn)行政區(qū)劃線

2 樣品采集與分析

此次研究，在太姥山鎮(zhèn)、點頭鎮(zhèn)、白琳鎮(zhèn)、磻溪鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的30個行政村采集土壤樣和茶葉樣各36件樣品，海拔分布在58～785 m(表1)。

表1 研究區(qū)福鼎白茶布點情況

土壤樣品測試、茶葉元素測試由福建省地質(zhì)測試研究中心完成，茶葉有機成分測試由華測檢測廈門分公司完成。

2.1 土壤樣品采集與分析

采集配套根系土壤樣以50 m半徑范圍內(nèi)采集3～5個點進行取樣組合成一個混合樣，每個分樣點的采樣部位、深度及重量一致。土壤樣品采集根系層為0～30 cm，為表層土壤樣，取每個混合土樣約2 kg，作點位標(biāo)記。樣品風(fēng)干后，按0.625 mm預(yù)加工處理，檢出土壤樣結(jié)果(表2)。

表2 研究區(qū)土壤樣品測試元素及方法

2.2 茶葉樣品采集與分析

鮮茶葉樣品采集以1 000～2 000 m2為采樣單元，隨機選擇15～20株樹勢一致、無病蟲害和機械損傷的茶樹，采集相應(yīng)的茶葉鮮樣(形成駐芽，中開面二、三葉)，每個茶葉鮮樣為1～1.5 kg。采用同一采樣點區(qū)多植株樣品組合成1個樣的方法采集鮮茶葉，制成混合樣，茶葉樣品測試結(jié)果(表3)。

表3 研究區(qū)茶葉樣品測試元素及方法

3 影響茶葉品質(zhì)的因素

福鼎白茶在中亞熱帶季風(fēng)氣候、海洋性氣候、年平均溫度18.5℃區(qū)域，經(jīng)過長期發(fā)育，形成耐陰濕、喜漫射光的生態(tài)習(xí)性[6]。茶葉產(chǎn)量品質(zhì)的優(yōu)劣固然受品種本身遺傳因素所控制，但環(huán)境因素對作物品質(zhì)性狀也有很大的影響[7]。一般來說，茶葉鮮葉品質(zhì)受其所生長的生態(tài)環(huán)境直接決定[8-9]。茶園中光照強度、海拔、土壤類型、巖石類型等生態(tài)環(huán)境因子的變化都會對茶葉生長和品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[10-12]。

3.1 地貌環(huán)境與茶葉品質(zhì)的關(guān)系

3.1.1 海拔對茶葉品質(zhì)的影響

海拔高的基巖在風(fēng)化成土壤的過程中比較完全，土壤的通透性好，茶樹汲取土壤中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。且海拔越高，氣溫隨海拔增高而降低，高海拔容易產(chǎn)生霧氣，形成漫射光，使得紅黃光得到加強，有利于氨基酸、咖啡堿的合成，但并不是海拔越高茶葉品質(zhì)越好。海拔在400 m左右時，茶樹各方面綜合指標(biāo)反而優(yōu)于600 m、800 m的茶園。在一定的海拔范圍內(nèi)，云霧多，漫散射光強，茶葉能積累較多的芳香物質(zhì)，茶葉肥厚柔軟，持嫩性強，可以作為良好的制茶原料。研究表明，海拔在300～400 m的茶園生產(chǎn)的茶葉品質(zhì)最好，也較穩(wěn)定。海拔在600 m以上的茶園，由于日照少、溫度低、土壤微生物活性弱等原因，反而影響了茶樹生產(chǎn)及鮮葉物質(zhì)的合成積累。此次采集樣品海拔在58～785 m，因此，將海拔分為0～300 m、300～600 m、>600 m 3大類，海拔在300～600 m為優(yōu)質(zhì)區(qū)，主要分布在磻溪鎮(zhèn)的桑海村、清坑村、油坑村、吳洋村、南廣村、后坪村，太姥山鎮(zhèn)的蔣陽村、杜家村，白琳鎮(zhèn)的高山村、牛埕下村；次為>600 m，主要分布在點頭鎮(zhèn)及太姥山鎮(zhèn)的西南邊；0～300 m,為非適宜區(qū)。

3.1.2 坡度對茶葉品質(zhì)的影響

茶樹具有耐陰的特性，所以茶樹在漫射光條件下生長較好。茶園坡向主要以朝東向為主，由于緩坡土層(<15°)深厚，排水良好，便于土壤管理和機械操作，產(chǎn)量高；而15°～25°坡地易發(fā)生水土流失，在建園時需修筑梯田和水土保持工程；25°以上的坡度，不便于水土保持及肥水管理[13]。因此，將工作區(qū)坡度<15°的劃為福鼎白茶種植優(yōu)質(zhì)區(qū)，15°～25°為適宜區(qū)，>25°為非適宜區(qū)域。通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡度在15°以下的區(qū)域，為白茶的主要種植區(qū)域，主要分布在磻溪鎮(zhèn)、太姥山鎮(zhèn)以及白琳鎮(zhèn)，占總面積的70%。

3.2 土壤與茶葉品質(zhì)的關(guān)系

茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)與土壤類型及相關(guān)土壤化學(xué)元素含量有關(guān)系[14-17]。

3.2.1 土壤類型

研究區(qū)主要發(fā)育紅壤土、黃壤土及水稻土等土壤類型。紅壤土類集中分布在海拔600 m以下的丘陵地帶，坡度較緩，水熱條件好、土層較深厚、自然肥力較高；黃壤土類主要分布在海拔600 m以上，其富鋁化作用較弱，有機質(zhì)腐解緩慢而積累較豐富，但由于淋溶作用較強，故礦質(zhì)養(yǎng)分顯得貧乏；水稻土是經(jīng)過人為水耕熟化而形成的耕作土壤，由于長期處于水淹的缺氧的狀態(tài)，易形成銹斑、繡線，土壤下層較為黏重。土壤肥力的高低對提高作物的產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、培肥地力、保持農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，防治土壤退化，以及提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益等方面具有重要意義。因此，根據(jù)土壤肥力因素，將紅壤土定為優(yōu)質(zhì)種植白茶區(qū)，黃壤土次之，水稻土最不適宜種植白茶。

3.2.2 土壤地球化學(xué)元素

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境條件影響著土壤中的礦質(zhì)元素的貯存狀態(tài)，并進而影響到元素在土壤中的遷移分布和在植株體內(nèi)的吸收和富集。前人研究指出，礦質(zhì)元素是衡量茶業(yè)品質(zhì)的重要指標(biāo)，茶葉中Zn、Cu、Se、Mg、Mn等含量一般與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)[18-19]。通過土壤與茶葉中的Zn、Cu、Se、Mg、Mn元素相關(guān)性分析結(jié)果顯示，Zn、Mg、Mn元素具有相關(guān)性，而Se、Cu元素相關(guān)性不明顯。推測回歸方程及相關(guān)系數(shù)(n=36)(表4)。

表4 研究區(qū)土壤元素與茶葉元素相關(guān)性

依據(jù)“土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范”標(biāo)準(zhǔn)[1]，對土壤中Zn、Mg、Mn 3個元素含量進行分級(表5)，評價分析了白茶種植區(qū)域。通過分級統(tǒng)計，Zn、Mg、Mn一等(豐富)種植區(qū)主要分布在磻溪鎮(zhèn)的桑海村、清坑村、油坑村、大洋村、湖林村，太姥山鎮(zhèn)的蔣陽村、杜家村、孔坪村，而五等(缺乏)種植區(qū)則主要分布在白琳鎮(zhèn)大部分地區(qū)。

表5 研究區(qū)Zn、Mg、Mn元素含量分級

3.2.3 土壤及茶葉重金屬含量

對影響土壤環(huán)境質(zhì)量及茶葉中的Cd、Cr、Pb、As、Hg、F、Ni指標(biāo)進行土壤樣、茶葉樣全量分析，統(tǒng)計其平均值、最大值、最小值等結(jié)果(表6)。對研究區(qū)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級進行劃分，經(jīng)計算36件樣品均為土壤環(huán)境地球化學(xué)一等(清潔)等級。茶葉中重金屬含量必須低于限量指標(biāo)，36件樣品的茶葉重金屬各元素均低于限量指標(biāo)，樣品合格率為100%(表7)。因此，福鼎茶園土壤無重金屬污染，茶葉是安全無污染的。

3.3 巖石與茶葉品質(zhì)的關(guān)系

農(nóng)作物對巖石類型具有較強的選擇性，在品種、氣候等條件相近時，巖石類型就成為控制品質(zhì)的內(nèi)在條件[12]，福鼎白茶也不例外。影響茶葉品質(zhì)的條件有氨基酸、咖啡堿、茶多酚、糖類等。其中茶多酚是茶葉中的主要物質(zhì)之一，是構(gòu)成茶湯濃度、強度和鮮爽感的重要呈味物質(zhì)；氨基酸是茶葉品質(zhì)成分中含氮化合物的突出化合物，是形成茶湯鮮爽感和香味的主要物質(zhì)。而酚氨比(茶多酚與氨基酸的比值)可以有效地反應(yīng)茶葉的滋味品質(zhì)。一般來說酚氨比低，鮮爽度高，茶葉品質(zhì)相對較好；酚氨比高，鮮爽度低，茶葉品質(zhì)相對較差[24]。

表7 茶葉重金屬元素合格數(shù)統(tǒng)計

此次對不同巖石類型的茶葉樣品中的茶多酚、氨基酸進行分析，通過計算酚氨比來評定品質(zhì)最優(yōu)的巖石類型背景，不同巖石類型背景統(tǒng)計酚氨比得分結(jié)果，為砂礫巖、砂巖→英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r→流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r→堿長花崗巖(表8)。

表8 研究區(qū)不同巖性背景中酚氨比得分

4 福鼎白茶種植區(qū)劃

影響福鼎優(yōu)質(zhì)白茶生長的地球化學(xué)因子很多，由于此次土壤及茶葉重金屬元素均無超標(biāo)，因此未將重金屬元素作為此次區(qū)劃的依據(jù)；主要通過產(chǎn)茶區(qū)的海拔、坡度、土壤類型、巖石類型、土壤地球化學(xué)元素對茶葉生長及品質(zhì)影響探討，建立比配關(guān)系(表9)。

表9 研究區(qū)白茶茶葉品質(zhì)種植區(qū)劃比配關(guān)系

在GIS平臺上利用空間分析功能，將上述指標(biāo)進行重分類處理，均劃分3類。將分類后的各指標(biāo)層進行疊加處理即可得到白茶種植區(qū)域規(guī)劃。

分析得出優(yōu)質(zhì)區(qū)面積為0.33 km2，占研究區(qū)面積的5.84%；適宜區(qū)面積最大，達到3.05 km2，占研究區(qū)面積的54.50%，其余為非適宜區(qū)，面積為2.22 km2。其中，優(yōu)質(zhì)區(qū)主要分布在磻溪鎮(zhèn)的湖林村、桑海村、油坑村，白琳鎮(zhèn)的牛埕下村；磻溪鎮(zhèn)大部分地區(qū)(南廣村、黃岡村、后坪村、金谷村)都為適宜區(qū)，其余還分布在點頭鎮(zhèn)的點頭村、大坪村，白琳鎮(zhèn)的翁江村(福鼎茶場)、外宅村、郭洋村、秀洋村，太姥山鎮(zhèn)的西邊(東埕村、太姥洋村、孔坪村、才堡村、仙梅村)；非適宜區(qū)主要分布在磻溪鎮(zhèn)的磻溪村，點頭鎮(zhèn)的上宅村、西洋尾村、觀洋村、馬洋村、柏柳村，白琳鎮(zhèn)的大賴村、車洋村、玉琳村以及太姥山鎮(zhèn)的東邊(冷城村、下尾村)。

5 結(jié)論

(1)不同海拔的福鼎白茶品質(zhì)優(yōu)質(zhì)的順序為300～600 m→≥600 m→0～300 m，優(yōu)質(zhì)白茶產(chǎn)于15°以下，次于15°～25°；將紅壤土類定為優(yōu)質(zhì)種植白茶區(qū)，黃壤次之，水稻土最不適宜種植白茶；Zn、Cu、Se、Mg、Mn是影響白茶品質(zhì)的主要元素；各個巖性的福鼎白茶品質(zhì)優(yōu)質(zhì)的順序為砂礫巖、砂巖→英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r→堿長花崗巖。

(2)根據(jù)影響茶葉品質(zhì)的元素，將海拔、坡度、土壤類型、土壤地球化學(xué)元素、巖石類型進行分級并建立比配關(guān)系表，在GIS平臺上利用空間分析技術(shù)進行多因素疊置分析，得出福鼎白茶種植的優(yōu)質(zhì)區(qū)、適宜區(qū)和非適宜區(qū)域。