福建福鼎白茶主产区地球化学特征及区划研究①

甘秋玲

(福建省第四地质大队，宁德，352100)

白茶属微发酵茶，是中国茶农创制的传统名茶，中国六大茶类之一。白茶是不经杀青或揉捻，只经过晒或文火干燥后加工的茶，因其成品茶多为芽头，满披白毫，如银似雪而得名，主要产区在福建福鼎、政和、松溪、建阳及云南景谷等地。福鼎白茶是福建的特产，是中国国家地理标志产品。福鼎产茶历史悠久，茶园总面积约1.4万hm2(21万亩)，是福建省乃至中国的重点茶区，素有“中国白茶之乡”之称，白茶生产已有200多年历史，白茶产量占全国白茶产量的80%以上(1)福建省第四地质大队，福鼎农业地质调查报告，2018。

此次研究选取福鼎白茶发源地太姥山镇，以及茶园面积最大的点头镇、白琳镇、磻溪镇共4个乡镇作为研究区，4个乡镇茶园总面积约7666.7 hm2，占茶园总面积的55%。通过收集资料、现场勘查、布点采样、样品采样与分析，同时对结果进行统计研究，分析探讨了地貌环境、土壤、岩石类型等对茶叶品质的影响，划分了福鼎白茶种植的优质区、适宜区和非适宜区，为福鼎优质白茶种植和规划提供了理论依据和参考。

1 地质环境背景

福鼎属福建东北部沿海城市，境内山海相连，丘陵起伏，南雁荡山余脉从东北延伸入境。太姥山脉斜贯西部，西北部和西南部群山连绵，层峦叠嶂。东南部丘陵凸起，中部地势凹陷，成盆状。东南沿海海岸线曲折，形成众多港湾。沙埕港从东南向西北深入腹地，使中部和东南部多为块状盆谷和滨海小平原状，整个地势从东北、西北、西南向中部和东南沿海呈波状倾斜，构成三面环山，一面临海的格局。白茶种植区海拔在200～800 m以下，属中亚热带海洋性季风气候，东南面海，西靠太姥山脉，具得天独厚的地理条件。区域内年气温为17.6～18.9℃，年降雨量为1 400～1 800 mm，累计年平均日照时数为1 727.3 h。得天独厚的地理背景、气候环境为种植福鼎优质白茶提供了有利的条件。

研究区主要出露地层有晚侏罗世南园组、早白垩世石帽山群和第四纪长乐组，地质构造属于华南褶皱系闽东火山断坳带东北段，福安—南靖北东向断裂带北段；侵入岩主要岩性为燕山晚期花岗斑岩、碱长花岗斑岩、晶洞碱长花岗岩； 区内潜火山岩主要为早-晚白垩世花岗斑岩、流纹斑岩，以及少量酸性、中性岩脉。

根据福鼎白琳镇、太姥山镇、点头镇和磻溪镇的岩性相似情况，将侏罗纪南园组合并到流纹质熔结凝灰岩类，中酸性侵入岩归入到碱长花岗岩类。因此，研究区分为流纹质熔结凝灰岩类、碱长花岗岩类、砂岩/砂砾岩、英安质熔结凝灰岩4大岩类(图1)。

图1 研究区4大岩性分类简图Fig.1 Lithology classification of the study area1—英安质(角砾)熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩；2—流纹质熔结凝灰岩、流纹岩；3—砂砾岩、粉砂岩、流纹质岩屑晶屑凝灰岩；4—碱长花岗岩；5—酸性脉岩/中性脉岩；6—四镇行政区划线

2 样品采集与分析

此次研究，在太姥山镇、点头镇、白琳镇、磻溪镇4个乡镇的30个行政村采集土壤样和茶叶样各36件样品，海拔分布在58～785 m(表1)。

表1 研究区福鼎白茶布点情况

土壤样品测试、茶叶元素测试由福建省地质测试研究中心完成，茶叶有机成分测试由华测检测厦门分公司完成。

2.1 土壤样品采集与分析

采集配套根系土壤样以50 m半径范围内采集3～5个点进行取样组合成一个混合样，每个分样点的采样部位、深度及重量一致。土壤样品采集根系层为0～30 cm，为表层土壤样，取每个混合土样约2 kg，作点位标记。样品风干后，按0.625 mm预加工处理，检出土壤样结果(表2)。

表2 研究区土壤样品测试元素及方法

2.2 茶叶样品采集与分析

鲜茶叶样品采集以1 000～2 000 m2为采样单元，随机选择15～20株树势一致、无病虫害和机械损伤的茶树，采集相应的茶叶鲜样(形成驻芽，中开面二、三叶)，每个茶叶鲜样为1～1.5 kg。采用同一采样点区多植株样品组合成1个样的方法采集鲜茶叶，制成混合样，茶叶样品测试结果(表3)。

表3 研究区茶叶样品测试元素及方法

3 影响茶叶品质的因素

福鼎白茶在中亚热带季风气候、海洋性气候、年平均温度18.5℃区域，经过长期发育，形成耐阴湿、喜漫射光的生态习性[6]。茶叶产量品质的优劣固然受品种本身遗传因素所控制，但环境因素对作物品质性状也有很大的影响[7]。一般来说，茶叶鲜叶品质受其所生长的生态环境直接决定[8-9]。茶园中光照强度、海拔、土壤类型、岩石类型等生态环境因子的变化都会对茶叶生长和品质产生一定的影响[10-12]。

3.1 地貌环境与茶叶品质的关系

3.1.1 海拔对茶叶品质的影响

海拔高的基岩在风化成土壤的过程中比较完全，土壤的通透性好，茶树汲取土壤中丰富的营养物质。且海拔越高，气温随海拔增高而降低，高海拔容易产生雾气，形成漫射光，使得红黄光得到加强，有利于氨基酸、咖啡碱的合成，但并不是海拔越高茶叶品质越好。海拔在400 m左右时，茶树各方面综合指标反而优于600 m、800 m的茶园。在一定的海拔范围内，云雾多，漫散射光强，茶叶能积累较多的芳香物质，茶叶肥厚柔软，持嫩性强，可以作为良好的制茶原料。研究表明，海拔在300～400 m的茶园生产的茶叶品质最好，也较稳定。海拔在600 m以上的茶园，由于日照少、温度低、土壤微生物活性弱等原因，反而影响了茶树生产及鲜叶物质的合成积累。此次采集样品海拔在58～785 m，因此，将海拔分为0～300 m、300～600 m、>600 m 3大类，海拔在300～600 m为优质区，主要分布在磻溪镇的桑海村、清坑村、油坑村、吴洋村、南广村、后坪村，太姥山镇的蒋阳村、杜家村，白琳镇的高山村、牛埕下村；次为>600 m，主要分布在点头镇及太姥山镇的西南边；0～300 m,为非适宜区。

3.1.2 坡度对茶叶品质的影响

茶树具有耐阴的特性，所以茶树在漫射光条件下生长较好。茶园坡向主要以朝东向为主，由于缓坡土层(<15°)深厚，排水良好，便于土壤管理和机械操作，产量高；而15°～25°坡地易发生水土流失，在建园时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，将工作区坡度<15°的划为福鼎白茶种植优质区，15°～25°为适宜区，>25°为非适宜区域。通过野外调查发现坡度在15°以下的区域，为白茶的主要种植区域，主要分布在磻溪镇、太姥山镇以及白琳镇，占总面积的70%。

3.2 土壤与茶叶品质的关系

茶叶的产量和品质与土壤类型及相关土壤化学元素含量有关系[14-17]。

3.2.1 土壤类型

研究区主要发育红壤土、黄壤土及水稻土等土壤类型。红壤土类集中分布在海拔600 m以下的丘陵地带，坡度较缓，水热条件好、土层较深厚、自然肥力较高；黄壤土类主要分布在海拔600 m以上，其富铝化作用较弱，有机质腐解缓慢而积累较丰富，但由于淋溶作用较强，故矿质养分显得贫乏；水稻土是经过人为水耕熟化而形成的耕作土壤，由于长期处于水淹的缺氧的状态，易形成锈斑、绣线，土壤下层较为黏重。土壤肥力的高低对提高作物的产量、改善作物品质、培肥地力、保持农田土壤生态系统良性循环，防治土壤退化，以及提高农业生产效益等方面具有重要意义。因此，根据土壤肥力因素，将红壤土定为优质种植白茶区，黄壤土次之，水稻土最不适宜种植白茶。

3.2.2 土壤地球化学元素

生态地质环境条件影响着土壤中的矿质元素的贮存状态，并进而影响到元素在土壤中的迁移分布和在植株体内的吸收和富集。前人研究指出，矿质元素是衡量茶业品质的重要指标，茶叶中Zn、Cu、Se、Mg、Mn等含量一般与茶叶品质呈正相关[18-19]。通过土壤与茶叶中的Zn、Cu、Se、Mg、Mn元素相关性分析结果显示，Zn、Mg、Mn元素具有相关性，而Se、Cu元素相关性不明显。推测回归方程及相关系数(n=36)(表4)。

表4 研究区土壤元素与茶叶元素相关性

依据“土地质量地球化学评价规范”标准[1]，对土壤中Zn、Mg、Mn 3个元素含量进行分级(表5)，评价分析了白茶种植区域。通过分级统计，Zn、Mg、Mn一等(丰富)种植区主要分布在磻溪镇的桑海村、清坑村、油坑村、大洋村、湖林村，太姥山镇的蒋阳村、杜家村、孔坪村，而五等(缺乏)种植区则主要分布在白琳镇大部分地区。

表5 研究区Zn、Mg、Mn元素含量分级

3.2.3 土壤及茶叶重金属含量

对影响土壤环境质量及茶叶中的Cd、Cr、Pb、As、Hg、F、Ni指标进行土壤样、茶叶样全量分析，统计其平均值、最大值、最小值等结果(表6)。对研究区土壤环境地球化学等级进行划分，经计算36件样品均为土壤环境地球化学一等(清洁)等级。茶叶中重金属含量必须低于限量指标，36件样品的茶叶重金属各元素均低于限量指标，样品合格率为100%(表7)。因此，福鼎茶园土壤无重金属污染，茶叶是安全无污染的。

3.3 岩石与茶叶品质的关系

农作物对岩石类型具有较强的选择性，在品种、气候等条件相近时，岩石类型就成为控制品质的内在条件[12]，福鼎白茶也不例外。影响茶叶品质的条件有氨基酸、咖啡碱、茶多酚、糖类等。其中茶多酚是茶叶中的主要物质之一，是构成茶汤浓度、强度和鲜爽感的重要呈味物质；氨基酸是茶叶品质成分中含氮化合物的突出化合物，是形成茶汤鲜爽感和香味的主要物质。而酚氨比(茶多酚与氨基酸的比值)可以有效地反应茶叶的滋味品质。一般来说酚氨比低，鲜爽度高，茶叶品质相对较好；酚氨比高，鲜爽度低，茶叶品质相对较差[24]。

表7 茶叶重金属元素合格数统计

此次对不同岩石类型的茶叶样品中的茶多酚、氨基酸进行分析，通过计算酚氨比来评定品质最优的岩石类型背景，不同岩石类型背景统计酚氨比得分结果，为砂砾岩、砂岩→英安质熔结凝灰岩→流纹质熔结凝灰岩→碱长花岗岩(表8)。

表8 研究区不同岩性背景中酚氨比得分

4 福鼎白茶种植区划

影响福鼎优质白茶生长的地球化学因子很多，由于此次土壤及茶叶重金属元素均无超标，因此未将重金属元素作为此次区划的依据；主要通过产茶区的海拔、坡度、土壤类型、岩石类型、土壤地球化学元素对茶叶生长及品质影响探讨，建立比配关系(表9)。

表9 研究区白茶茶叶品质种植区划比配关系

在GIS平台上利用空间分析功能，将上述指标进行重分类处理，均划分3类。将分类后的各指标层进行叠加处理即可得到白茶种植区域规划。

分析得出优质区面积为0.33 km2，占研究区面积的5.84%；适宜区面积最大，达到3.05 km2，占研究区面积的54.50%，其余为非适宜区，面积为2.22 km2。其中，优质区主要分布在磻溪镇的湖林村、桑海村、油坑村，白琳镇的牛埕下村；磻溪镇大部分地区(南广村、黄冈村、后坪村、金谷村)都为适宜区，其余还分布在点头镇的点头村、大坪村，白琳镇的翁江村(福鼎茶场)、外宅村、郭洋村、秀洋村，太姥山镇的西边(东埕村、太姥洋村、孔坪村、才堡村、仙梅村)；非适宜区主要分布在磻溪镇的磻溪村，点头镇的上宅村、西洋尾村、观洋村、马洋村、柏柳村，白琳镇的大赖村、车洋村、玉琳村以及太姥山镇的东边(冷城村、下尾村)。

5 结论

(1)不同海拔的福鼎白茶品质优质的顺序为300～600 m→≥600 m→0～300 m，优质白茶产于15°以下，次于15°～25°；将红壤土类定为优质种植白茶区，黄壤次之，水稻土最不适宜种植白茶；Zn、Cu、Se、Mg、Mn是影响白茶品质的主要元素；各个岩性的福鼎白茶品质优质的顺序为砂砾岩、砂岩→英安质熔结凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩→碱长花岗岩。

(2)根据影响茶叶品质的元素，将海拔、坡度、土壤类型、土壤地球化学元素、岩石类型进行分级并建立比配关系表，在GIS平台上利用空间分析技术进行多因素叠置分析，得出福鼎白茶种植的优质区、适宜区和非适宜区域。