昭君白茶气候适宜性指标与区划研究

谭思阳 田云红 裴淑蓉 林玉琪

摘要 利用昭君白茶主要产茶区采集的峡口镇、黄粮镇、高桥乡、水月寺镇的区域站的气象要素、地理信息、气候资源分布、土壤化学特征，分析海拔、温度、相对湿度、日照时数、土壤类型、土壤化学元素含量对白茶生长及成茶品质的影响，在此基础上建立昭君白茶适宜性指标比配关系，基于GIS平台空间分析法划分昭君白茶种植优质区、适宜区和不适宜区。结果表明，昭君白茶优质种植区的适宜气象指标为温度15～25 ℃、相对湿度70%～80%、日照时数在1 550 h以上；优质昭君白茶种植区主要分布在海拔600～900 m；紫色土为昭君白茶优质种植区的主要土壤类型，黄壤土次之；Zn、Mg、Mn是影响昭君白茶成茶品质的主要化学元素；优质区主要分布在峡口镇普安村、岩岭村。

关键词 昭君白茶；土壤化学特征；气候适宜性；种植区划

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）09-0202-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.048

Abstract Using the meteorological elements， geographical information， distribution of climatic resources， and soil chemical characteristics of regional stations in Xiakou Town， Huangliang Town， Gaoqiao Township and Shuiyuesi Town collected from the main tea producing areas of Zhaojun White Tea，the effects of altitude， temperature， relative humidity， sunshine hours， soil type， and soil chemical element content on the growth and tea quality of Zhaojun White Tea were analyzed， Based on this， the suitability index matching relationship of Zhaojun white tea was established， and the highquality， suitable area and unsuitable areas for planting Zhaojun white tea planting were divided based on the spatial analysis method on the GIS platform.The results showed that the suitable meteorological indicators for the highquality planting area of Zhaojun white tea were temperature 15-25 ℃， relative humidity 70%-80%， and sunshine hours above 1 550 hours;the highquality white tea planting area was mainly distributed at an altitude of 600-900 m;purple soil type was used as highquality planting area for Zhaojun white tea， followed by yellow soil;Zn， Mg and Mn were the main chemical elements that affect the quality of Zhaojun white tea.

Key words Zhaojun white tea;Soil chemical characteristics;Climate suitability;Planting zoning

基金项目 宜昌市气象局自立课题专项（202108）。

作者简介 谭思阳（1994—），女，湖北宜昌人，助理工程师，从事气象观测相关研究。

兴山坐落于大巴山余脉（110°25′～111°06′E、31°04′～31°34′N），地形复杂，呈现山高、岩多、坡陡的地貌特征，是典型的亚热带陆地季风气候，海拔跨度达1 300 m，山清水秀，昼夜温差大，是古代边塞和平使者王昭君的故乡。兴山独特的气候及土壤条件决定了其特殊的生态环境，因此孕育出了弥足珍贵的昭君白茶。

为全面拓展推进和巩固脱贫攻堅及乡村振兴成果，加快农业现代化进程，经过多年探索和试验实践，兴山县因地制宜发展昭君白茶，围绕“种茶、采茶、制茶、卖茶”全流程，着力提升昭君白茶产业化和品牌化水平，初步形成了峡口镇、黄粮镇、高桥乡和水月寺镇四大主要种植区，培育精品白茶1 333.33 hm2以上。昭君白茶品牌在众多名茶中脱颖而出，成为国家农产品地理标志性示范产业。“种白茶、喝白茶、送白茶”的氛围逐渐在县域形成，有效助推了昭君白茶产业的可持续发展，成为精准扶贫、脱贫的支柱性产业。白茶属于一种低温情况下产生叶绿素缺失的茶叶遗传变异品种，特异之处在于春天幼嫩芽叶呈白色，盛白期过后白化返绿。由于其特异的代谢机能，对土壤化学特性、气温、雨水、日照等气候条件有较为特殊的要求。

土壤化学特征通过改变白茶根系吸水条件进而影响其生长发育及产量形成，温度、水分、光照等气象因子是决定白茶生长发育及品质形成的生态条件中最重要的组成部分，因此进行综合考虑土壤地球化学特征的昭君白茶气候适应性指标的区划研究，对于昭君白茶种植布局和规划具有十分重要的现实意义。作为作物生长与气候条件间适宜程度的最佳量化指标，气候适宜性方法被广泛应用于农业气候资源的适宜性评估、气候变化条件下气候资源的合理高效配置、作物产量预测以及农业生态气候区划等方面［1-5］。武强等［6］以巴南银针茶叶为研究对象，以茶叶主产区为范围，采用气候适宜性理论和气候品质评价模型，定量分析了巴南银针茶叶产区茶叶生长的气候适宜性指标，并划分气候品质等级，揭示了其茶树生产气候优势。甘秋玲［7］基于福鼎白茶生长地理环境特征，定量分析了地球化学特征对茶树生长发育的影响，从土壤化学元素角度为福鼎白茶种植区划研究提供了一定理论依据。大多研究学者研究成果主要集中在玉米、水稻等粮食作物，或地区特色水果、药材等作物生长适宜的气象因子及生长发育过程遭受气象灾害影响及精细化区划等方面［8-10］，但是对于耦合气象因子、地理因子、土壤养分等对经济作物品质及气候变化对其适生区的影响鲜见报道。基于此，该研究利用兴山县昭君白茶主要种植区峡口镇、黄粮镇、高桥乡和水月寺镇所有自动站逐日气象观测资料、土壤化验资料等，探讨土壤地球化学特征及日照、气温、降雨、相对湿度等气候要素对昭君白茶成茶品质的影响，建立昭君白茶适宜种植气候指标，划分其生产种植布局的优质区、适宜区和非适宜区，为优质昭君白茶的生产种植和布局规划提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

兴山县地处宜昌市西北部，属鄂西山区。作为大巴山余脉，整体地势自东向西伸展，表现为南面低，西、北、东三面高。从整个地形上看（图1），山和水均向中部和南部方向倾斜，西北部与神农架林区相连，多重叠群山和台地，山高坡陡，向南逐渐降低。兴山县境内拥有香溪河、凉台河两大水系，溪河数量众多，是长江中游水系的重要组成部分。兴山阳光充足，降雨量丰沛，山区气候宜人，为各种植被生长发育和繁衍提供了必要条件。兴山县四季分明，春秋冷暖变幅大，总体而言雨量充沛，但时空分布不均匀、差异大。梅雨期暴雨相对集中、盛夏期晴热高温、突发性“坨子雨”天气时有发生。由于地形地貌的特殊性，气候差异悬殊，主要气象灾害有暴雨洪涝、干旱、高温、冰雹、低温连阴雨、强对流等。兴山县气候特征如表1所示。

1.2 资料来源

兴山县内有长年代（1957年至今）观测资料的国家站1个。兴山县国家基本气象观测站1957年7月在兴山县高阳镇东侧大岭头建站，历经2次搬迁，2002年迁站至兴山县古夫镇龙头寨，迁站距离为13 km，2009年迁站至现址，迁站距离为2 km，海拔高差为61.3 m。兴山县内区域站共36站（图2）。

台站气象资料主要包括国家气象观测站（以下简称国家站）建站至2020年逐日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、降雨量（含小时数据）、湿度、最大风速、极大风速、大风和冰雹等极端恶劣天气现象观测记录；区域自动观测站（以下简称区域站）有记录至2020年的逐日平均气温、最高气温、最低气温、降雨量（含小时数据）、最大风速。

1.3 样品采集与处理

此次研究以31°N昭君白茶主要种植区域内峡口镇、黄粮镇、高桥乡和水月寺镇4个典型乡镇行政村采集土壤样品进行化验，主要采集和分析土壤样品土壤质地、化学元素成分及含量、土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷等。研究区采集配套茶树根系土壤样以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，保证每个分样点的采集部位、深度及重量一致，样品风干并进行处理。

2 昭君白茶种植区划指标分析

在适宜茶树生长发育的一定温度范围内，随着气温的升高，促进茶树体内酶促反应的进行，进一步促使有机物的合成和积累，使茶树快速生长发育。白茶作为低温情况下产生叶绿素缺失的一种茶叶遗传变异品种，具有与普通茶树不同的生长发育机能，对气候条件和生长环境较为敏感。由于特异的茶树代谢机能，对土壤条件、温度、湿度、光照等气候条件有严格的要求。

2.1 气象指标

有研究表明，海拔对植被生长所需土壤肥力有一定影响，一定范围内海拔越高，基岩风化成土壤的过程越完全，土壤通透性越好，越有利于植被根系汲取土壤中丰富的营养物质［7］。但是随着海拔的升高，气温随之降低，并且海拔越高，雾气越容易生成和漂浮，光照从而形成漫反射，吸收波长较短的紫外光，强化了红黄光，有助于合成氨基酸、咖啡碱等［11］，但并不是海拔越高，白茶品质越好。通常在一定范围内，云雾越多，漫散射光得到加强，芳香类物质大量聚集于茶叶叶片中，使茶叶肥硕柔软，持嫩性强，极大地促成优良茶叶原材料的丰收。

通过调研采样4个昭君白茶种植区白茶品质可知，海拔600～900 m的村庄茶园，白茶生产质量最好，成茶品质较稳定。海拔900 m以上的昭君白茶茶园，由于海拔升高，日照减少，气温降低，土壤微生物活性减弱等多重因素影响，致使茶叶生产及鲜叶矿物质合成减少，成茶品质下降。此次白茶样品采集于海拔300～1 200 m，600～900 m海拔产茶区为适宜昭君白茶种植的优质区，主要分布在峡口镇普安村、琚坪村、岩岭村，水月寺镇马粮坪村以及高桥乡镇太阳村。

在适宜茶树生长的温度范围内，随着气温升高，茶叶酶促反应加强，促进有机物合成与积累，从而加快茶树生长。统计1978—2020年兴山春茶生长期气温变化（图3）可知，近43年来兴山县平均气温基本维持在15～25 ℃，是最适宜茶树生长的温度，平均最低气温在13 ℃，未达到低温冻害条件，但此时低温条件减缓了白茶茶芽的生长发育，降低氮代谢及次生代谢产物积累，减弱碳代谢过程，使成茶品质提高。

在空气湿度相对较高的环境条件下，茶樹新梢含水量充足、持嫩性好，叶片肥硕，代谢产生物质丰富，成茶品质高。在白茶茶树生长发育期间，同等光照条件下，空气相对湿度需要保持在80%以上，午后湿度相对较低情况下，空气相对湿度至少也需在70%以上［6］。由近43年来昭君白茶主产区的年平均空气相对湿度变化趋势（图4）可知，茶树生长期内，昭君白茶主产区的空气相对湿度均维持在较高水平，平均值为70%，最大相对湿度达到78%，最小相对湿度68.3%，在空气湿度相对较高的条件下，茶叶水分大部分用于形成嫩绿新梢，茶叶受光照的蒸散作用较弱，此时成茶品质较好。

昭君白茶喜散射光，最适宜茶树生长的日照百分率需低于45%，昭君白茶主产区地处海拔300～1 200 m，多属丘陵山地，雾气丰富，极易因漫反射的作用，减弱紫外光，强化红黄光，有利于咖啡碱、氨基酸等的合成和积累。由昭君白茶主产区1978—2020年茶树生长期年日照时数变化（图5）可知，生长期内茶树年日照时数平均1 550 h，最大值1 950 h，最小值1 300 h，光照条件对新梢叶片持嫩性与品质的保持有利。

2.2 土壤理化指标

白茶的成茶品质和产量与土壤类型及相关土壤化学元素含量息息相关［5-6，10］。研究区属中高海拔丘陵山地，基岩风化从而形成紫色土、黄壤土、黄棕壤等类型土壤。在海拔900 m以下的丘陵山地基岩中，发育形成紫色土类分布最为集中，土壤水热条件好、土层深度适宜、自然肥力相对较高；在海拔900 m以上基岩中，主要是风化为黄壤土类较多，由于有机质风化和腐化分解缓慢，使得有机质积累丰富，富铝化作用相对较弱，但富氧化使其淋溶作用较强，因此该土壤类型含矿质养分较贫乏；黄棕壤由于长期处于人为水耕熟化缺氧状态，土壤下层较黏重，易锈斑化。土壤肥力的高低直接影响作物品质的改善及作物产量的提高，同时土壤养分对土壤生态系统保持循环和农业生产效益提升等方面也具有重要的助推作用。根据土壤肥力因素对昭君白茶生长发育的不同程度的影响，将紫色土视为优质白茶种植区最适宜的土壤类型，黄壤土次之，黄棕壤最不适宜种植昭君白茶。

白茶品质主要由氨基酸、咖啡碱、茶多酚、糖类等物质含量决定。白茶茶汤浓度、强度和鲜爽感主要由茶多酚这一主要呈味物质决定，氨基酸影响茶汤鲜爽感和香味，一般而言茶叶中茶多酚与氨基酸的比例越低，鲜爽度越高，成茶品质越好。生态地质环境条件直接影响土壤中矿质元素的贮存状态，进而影响化学元素在土壤中的迁移分布以及活性，最终导致矿物元素在植株体内的吸收和富集，有研究表明，衡量茶叶成茶品质的最主要指标之一即是土壤地球化学元素含量，其中Zn、Mg、Mn等微量元素含量通常与茶叶品质呈正相关［7］。

依据《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 1259—2016）［12］，对昭君白茶主要种植区域内土壤中Zn、Mg、Mn含量进行分级评价分析。由分级统计的结果可知，优质种植区主要分布在峡口镇普安村、岩岭村，适宜种植区主要分布在峡口镇琚坪村以及高桥乡镇木城村。

3 昭君白茶种植区划

昭君优质白茶的生长发育受气象条件、土壤地球化学特征等自然条件影响，其生长发育、产量和品质形成受多种自然环境指标和条件制约［13-15］，通过白茶主产区的海拔、气温、相对湿度、日照时数、土壤类型、土壤化学元素含量等量化指标统计分析，探讨气象和土壤化学元素指标对白茶生长及成茶品质的影响规律，建立昭君白茶适宜性指标比配关系，在GIS平台上利用空间分析法对上述指标进行分类分级处理，并对分类后的各指标层进行叠加即可得到昭君白茶种植区域规划。

从表1可以看出，昭君白茶优质种植区的适宜气象指标为温度15～25 ℃、相对湿度70%～80%、日照时数在1 550 h以上；优质昭君白茶种植区主要分布在海拔600～900 m；紫色土为昭君白茶优质种植区的主要土壤类型，黄壤土次之；Zn、Mg、Mn是影响昭君白茶成茶品质的主要化学元素。昭君白茶优质种植区占总体研究种植区面积的4.73%；适宜种植区占比最大，占64.67%，剩下为不适宜区。优质区主要分布在峡口镇普安村、岩岭村；适宜区主要分布在琚坪村、水月寺镇马粮坪村、高桥乡木城村以及以这些自然村为中心的800 m范围内；不适宜区主要分布在黄粮镇韩家湾村、吴家岭、王家湾村等。

4 结论与讨论

該研究系统分析昭君白茶主要产茶区气候条件以及地理信息、气候资源分布、土壤化学特征等影响茶叶生长和成茶品质形成的主要气象条件，重点研究了海拔、温度、空气相对湿度、日照时数、土壤类型、土壤化学元素含量对白茶生长及成茶品质的影响，在此基础上建立昭君白茶适宜性指标比配关系，在GIS平台上利用空间分析法划分了昭君白茶生长种植的优质区、适宜区和不适宜区，得到以下结论：

（1）昭君白茶优质种植区主要分布在海拔600～900 m，优质白茶主要产于15～25 ℃，相对湿度70%～80%，日照时数在1 550 h以上，紫色土为昭君白茶优质种植区的主要土壤类型，黄壤土次之，Zn、Mg、Mn是影响昭君白茶成茶品质的主要化学元素。

（2）昭君白茶种植优质区主要分布在峡口镇普安村、岩岭村；适宜区主要分布在琚坪村、水月寺镇马粮坪村、高桥乡木城村以及以这些自然村为中心的800 m范围内；不适宜区主要分布在黄粮镇韩家湾村、吴家岭、王家湾村等。

（3）昭君白茶的生长发育是一个较复杂的代谢过程，受光照、温度、水分、土壤肥力等环境条件和气象因子相互匹配和综合作用。影响昭君白茶成茶品质的因素也是多方面的，除该研究所述的气象因子和土壤化学特征之外，还受到生产力水平、培育、耕作种植方式、土地管理等因素的影响［16-18］，该研究仅对海拔、温度、空气相对湿度、日照时数、土壤类型、土壤化学元素含量对昭君白茶成茶品质的影响进行一定的定性分析，筛选对昭君白茶种植最有利的气候适宜性条件，为优质昭君白茶的生产种植和布局规划提供理论依据。气候变化对农作物虫害、生长发育和产量形成等方面的研究还有待进一步探讨。

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