福建省安溪县生态茶园与非生态茶园生态效益比较研究

杨丽韫，彭 飞，熊鹏飞，刘某承，闵庆文,3

（1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；3.中国科学院大学，北京 100049）

福建省安溪县是中国最大的铁观音主产区，茶叶已成为安溪县的支柱产业，茶叶发展好坏将直接影响到安溪县区域经济发展。安溪县自2005年开始建设生态茶园，目前安溪生态茶园的面积达到20万亩（1亩≈666.67 m2），但还有将近40万亩非生态茶园[1]。生态茶园是在同一块土地上，按生态学原理和生态规律建立起来的多物种、多层次、多功能，结构稳定、系统开放有序，物种间相互协调发展、互相促进，以取得最大而稳定的经济、生态、社会效益的茶园[2-3]。生态茶园发挥了生物配置优势，为茶树创造一个原生性良好的生态系统，从而改善和提高了茶园生态因子和茶叶品质[4]。建设生态茶园必须要构建一个自然生态系统工程，依据茶树的生物特性，充分利用光、热、水、土、气等自然资源，提高太阳能和生物能的利用率，促进茶园生态系统内物质和能量的循环[5]；通过生态调控生物种群，将病虫草害控制在经济阈值以内；通过植物的配置改善生态小气候，提高茶园产出；为开发无公害茶、绿色食品茶、有机茶产品创造条件[6]。多物种生态茶园使时间、物质、能量和空间朝着有利的方向转换，从而在有限的土地资源上创造出最大的经济和生态效益，促进茶树种植业的可持续发展[7]。

本项研究通过实地调查和取样的方法，对安溪县的生态茶园和非生态茶园进行了系统研究，计算和比较两者生态效益的差别，为安溪茶园的生态建设和生产提供科学依据。

1 研究区域和研究方法

1.1 研究区域

安溪县位于福建省东南沿海，隶属泉州市。县域范围东经117°36′～118°17′，北纬24°50′～25°26′，全县总面积3057.28 km2辖24个乡镇465个村居，人口112万。安溪地处亚热带，属亚热带海洋性季风气候，气候温暖，日照充足，四季分明，霜期短，雨量充沛，水热资源丰富。自然环境得天独厚，十分适宜茶树的生长。

1.2 研究方法

本研究选择安溪县典型的生态茶园和非生态茶园进行了实地观测和取样分析。

1.2.1 调查样地的特征

两块典型样地的具体环境特征如表1所示。

1.2.2 实地调查和取样

(1)茶园小气候测定。茶园内空气温度和湿度采用温湿度计测量，茶园内光照强度采用照度计测量，对两块样地同时观测。

(2)茶园空气质量测定。茶园内的空气负离子含量通过空气负离子检测仪测定。

(3)水土保持测定。通过对安溪县水土办设置的标准径流小区（20 m×5 m）的监测，在实验期（1年）内，分别监测22°小区径流在茶园（裸露）、茶园（坡壁留草）、茶园（坡壁马塘草）及茶园（坡壁百喜草）下泥沙产生量，判断其在防止水土流失方面的影响作用。

(4)土壤样品采集。采用“S”形布点，每个样点集中于茶行中间，取样深度为0～10 cm和10～20 cm。每个茶园按照不同的土壤深度各采集15个样品，将每5个样品混合为一份，用四分法将多余的土壤弃去，保留混合土样1 kg左右。为了测定土壤容重和孔隙度，每个茶园按不同的土壤深度各取3个土壤环刀[8]。

1.2.3 实验室分析

土壤容重采用环刀法，土壤含水率采用TDR 100，土壤孔隙度利用容重和密度计算得到。

土壤有机质采用重铬酸钾氧化——外加热法。土壤全氮采用半微量开氏法。

土壤全磷采用酸溶——钼锑抗比色法。

土壤有效磷采用双酸浸提法。

土壤全钾采用酸溶——火焰光度法。

1.2.4 生态服务功能计算方法

茶园水源涵养功能主要通过土壤贮水量来衡量，土壤贮水量计算如下式，土壤贮水量（W）= 10×P×h[9]。式中：W指土壤贮水量（mm）；P指土壤非毛管孔隙度（%）；h指土壤层厚度（cm）。

安溪县生态茶园0～20 cm的土壤层非毛管孔隙度为16.30%，根据公式计算得，W生态= 16.30%×20×10=32.6 mm；安溪县非生态茶园0～20 cm的土壤层非毛管孔隙度为10.81%，根据公式计算得，W非生态=10.81%×20×10=21.6 mm。

2 安溪生态茶园和非生态茶园生态效益结果分析

2.1 局地小气候比较

2.1.1 气温

通过实地的测定，如表2，安溪铁观音生态夏季茶蓬表面的气温明显低于大田，到14:30前后差异更明显，铁观音生态茶园茶蓬表面气温比大田低3℃左右，尤其是35.0℃以上气温的持续时间非生态茶园明显比生态茶园长。结果表明，生态茶园对气温的自然平衡调控作用明显好于非生态茶园。

2.1.2 空气湿度

经测定，如表2，从10:00到17:00，生态茶园茶蓬表面空气相对湿度日变幅为36%至70%，极差为34%；非生态茶园为32%至68%，极差为36%。生态茶园茶蓬表面空气相对湿度为51.4%，而非生态茶园则为44.9%，生态茶园的空气相对湿度明显高于并且稳定于非生态茶园，从而促进茶叶有效成分生长，提高茶叶品质。

2.1.3 光照强度

茶树在长期系统发育过程中形成了喜光耐荫、忌强烈直射光、喜散射光的特点，其光合作用补偿点较高、光饱和点较低。经测定，铁观音生态茶园茶蓬表面平均光照强度为30263 lx，而非生态茶园为41479 lx，非生态茶园的光照强度明显高于生态茶园（表2）。生态茶园茶蓬表面光照强度变幅为1012～86300 lx，而非生态茶园为2610～98600 lx。结果表明，生态茶园光照强度降低。另外，通过上层树木的拦截，改善光质，使到达生态茶园茶蓬表面的光多为蓝紫色，有利于光合作用向有利的方向变化。

表2 安溪生态茶园和非生态茶园温度、湿度和光照的比较测定

2.2 土壤物理性状和肥力

2.2.1 土壤物理性状

2.2.1.1 土壤容重

适宜的土壤容重则有利于养分转化和作物的生长。生态茶园土壤容重为1.34 g∕cm3，非生态茶园为1.40 g∕cm3，依据土壤容重可以判断出安溪县各茶园土壤的紧实度（表3），生态茶园土壤处于偏紧等级，而非生态茶园土壤处于紧实等级。因此，生态茶园土壤物理性状优于非生态茶园。

表3 土壤容重与紧实度的分级标准（选自《土壤养分等级分级标准》）

2.2.1.2 土壤孔隙度

生态茶园和非生态茶园土壤孔隙度在0～20 cm深度上分别为49.71%、47.91%。由于张家春[10]等人研究的贵州鸟王茶适宜生长的土壤孔隙度在48%～56%之间。生态茶园土壤孔隙度良好，非生态茶园土壤孔隙度偏小。因此，生态茶园土壤物理性状优于非生态茶园。

2.2.1.3 土壤相对含水量

生态茶园和非生态茶园土壤相对含水量在0～20cm深度上分别为74.71%、85.62%。Carr M.K.V[11]的研究发现，土壤相对含水量在70%～90%是茶树生长发育最适宜的条件，而低于50%或高于110%时，茶树根系发育受阻。因此，生态茶园和非生态茶园土壤的含水量都适宜茶树生长。

生态茶园土层与非生态茶园相比（表4），土质、通气性和贮水能力较好，土壤孔隙状况和松紧程度适当，适合于茶树生长发育。

表4 生态茶园与非生态茶园土壤物理性状

2.2.2 土壤肥力

对生态茶园和非生态茶园0～20 cm土层的土壤化学成分测定结果如表5，依据全国第二次土壤普查[12]各项土壤养分指标的等级范围，可以判断土壤中有机质的级别（表6），依据优质高产茶园土壤[13]的有机质含量的要求（表7），通过对浙江、安徽等省份在内的代表性茶园土壤基本农化性状的测定表明，0～40 cm土壤全钾含量的范围是0.27%～3.91%[13]。生态茶园土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、全钾均处于国家标准适宜茶树生长的范围，而非生态茶园土壤有机质、全氮、全钾均低于国家标准，这将对茶树的生长产生影响。由此可见，生态茶园矿质元素能够满足茶树的生长。

表5 生态茶园和非生态茶园土壤肥力状况

表6 土壤养分指标的分级标准（选自《中国土壤普查技术》）

表7 优质高效高产茶园土壤营养诊断指标（选自《茶园土壤主要营养障碍因子及系列茶树专用肥的研制》）

2.3 防止水土流失

根据安溪水土办的监测结果（表8），泥沙产生量依次为茶园（无坡壁留草）＞茶园（坡壁留草）＞茶园（坡壁马塘草）＞茶园（坡壁百喜草）。可见，与裸露茶园相比，茶园坡壁留草可使保持水土的功能显著提高。因此，生态茶园在防止水土流失方面明显强于非生态茶园。

表8 茶园标准径流小区监测结果

2.4 涵养水源

安溪铁观音生态茶园通过实施“茶-林-绿肥”的复合栽培，达到了乔、灌、草的有机结合。铁观音生态茶园可通过乔灌木冠层截留、草本和枯落物持水以及土壤非毛管空隙蓄水实现水源涵养的功能[3]。通过野外调查发现，铁观音生态茶园乔木的郁闭度为20%～30%，茶树的郁闭度可达95%以上，这样可避免雨水的直接冲刷土壤，并且能将降雨部分截留或者全部截留，从而减少了地表进径流。铁观音生态茶园的土层厚度在20 cm以上，也能较好地储存水分。

根据实验测定，由1.2.4生态服务功能计算得出，安溪铁观音生态茶园和非生态茶园20 cm深的土壤贮水量分别为32.6 mm、21.6 mm，生态茶园土壤贮水量远超于非生态茶园。因此，生态茶园在涵养水源方面有更大的优势。

2.5 净化空气

空气负离子被誉为空气维生素，对生命必不可少，对人体健康十分有利。可仰制多种疾病，或起到缓解和辅助治疗的作用。有研究显示当空气负离子的浓度达到700个/cm3以上时,就会使人感觉空气新鲜；达到1000个/cm3以上时，就有保健作用；达到8000个/cm3以上就可以治病[14]。

安溪生态茶园与非生态茶园的空气负离子含量比较如表9。前者的浓度均在1000 个/cm3以上，远高于非生态茶园。因此，生态茶园清新的空气具有一定的保健功能。

表9 安溪生态茶园空气负离子与非生态茶园的比较测定

3 结束语

通过以上对比及其研究表明，生态茶园在调节局地小气候（调节气温、保持生态湿度稳定及改善光质）和保持土壤肥力方面相比非生态茶园有一定的优势，尤其在防止水土流失、涵养水源以及净化空气等方面，生态茶园则表现出了强大的活力。所以，生态茶园的生态效益优势远超于非生态茶园。生态茶园是以生态学、生态经济学原理为基础，以优化互利原则，人为构建的一种多物种、多层次、多功能、 多效益的高效、持续、稳定的复合生态系统。这种复合生产体系能有效地提高对资源的充分利用和转化，改造了传统单一模式，是21世纪茶业可持续发展的方向。因此，安溪县在生态茶园建设过程中，应做到以茶为主，立体种植，多物种结合栽培。要用生态理念去改造非生态茶园，使其既能更适宜茶树的生长，也能维持生态系统的平衡。