在海陸分布,造山運動等大型地質構造活動的基礎上形成的氣候,主要受緯度、海陸分布影響,氣候決定著土壤的形成方式,巖石類型和礦物質成分,則決定所發育土壤的質地和養分結構,氣候和巖石一起,不斷修飾著地形,具體地點的小氣候環境,主要受地形、水系分布的影響。
茶樹的生長離不開水熱條件,熱主要來自光照,水則來自降水,都是氣候的主體。水熱條件作用于葉片,表現為對光合作用和呼吸作用的影響,作用于土壤,表現為對土壤形成方式、養分水平和根系養分吸收效率的影響。在基因和人為馴化之外,茶樹的生長習性主要由氣候和巖石共同塑造,茶葉滋味的變化,主要也和氣候的變化相關,茶樹可以說是它所依賴的氣候和土壤的一部分。
氣候、土壤養分和茶樹鮮葉持嫩度
水熱作用通過對茶樹地上部分和地下部分的影響,調節著茶樹所積累物質的含量和種類,進而影響著鮮葉的持嫩度。在各地的氣候、土壤條件下,能有好的持嫩度的茶樹品種,多數是優良品種,因為嫩度好的鮮葉加工得當,可體現“鮮醇爽”的特點,這是大部分茶類都很看重的高品質特征。鮮醇爽的基礎在于茶樹鮮葉有豐富的碳類化合物,并且內含物質的碳氮比偏低,一般來說,比值越低,茶樹營養生長時間越長,鮮葉持嫩度越強。而鮮葉持嫩度除受生長階段、氣候土壤影響外,和品種關系也較大,如龍井43是持嫩度略差的品種。
茶葉主要的香氣和滋味物質都是含碳化合物,如滋味的主體多酚類物質,香氣的主體醇、醛、酮、酸、酯、酚等,這些“碳“大多來自光合作用所固定的二氧化碳,多酚類是光合作用形成的糖類物質經酶的作用轉化而成的,所以日照越強,溫度越高,形成越多;茶葉主要的鮮味,部分的苦味和香氣物質來自含氮化合物,如茶氨酸等氨基酸是鮮味物質的主體、咖啡堿等是苦味的一小部分、含氮芳香物質是香氣的一小部分。氮的供應,主要靠根系吸收和輸送,光照強度和時間長,對氮類化合物的形成有一定程度的抑制作用。安徽茶科所據此提出的提高茶葉持嫩度的方法為:
1)、立體樹冠培育:在春茶結束后的5月中旬對茶樹進行重修剪,重修剪之后的茶樹高度為10~15cm;同時在茶行間開10~15cm施肥溝,以kg/畝的用量施用腐熟、粉碎后過80目篩的菜籽餅肥;2)、翌年春茶采摘前20天,以40~50升/畝的用量噴施濃度為0.5%的氨基酸和尿素復合葉面肥,之后用黑色遮陽網對茶樹進行覆蓋,覆蓋度大于95%,直至開采前一天的17:00~18:00,揭去遮陽網,留待次日早上開始采摘工作;所述的氨基酸和尿素復合葉面肥,氨基酸中包含谷氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、甘氨酸和苯丙氨酸;尿素中加入了0.05%ZnSO4;其中的氨基酸和尿素的質量比例為1:1;所述氨基酸和尿素復合葉面肥主要成分是:氨基酸20~30份、尿素10~15份、硫酸鋅1~2份、硫酸鎂2~3份、硫酸亞鐵3~5份、木醋酸5~10份、螯合銅2~3份、萘乙酸1~2份、糖醇3~5份、EDTA-Na2~3份按重量份額制成;
水熱條件和茶樹鮮葉持嫩度
水熱條件主要受緯度、海陸分布的影響,在此大氣候前提下,地形地貌強烈影響著各地的小氣候,如云貴高原雖然緯度低太陽輻射強烈,但河谷有熱帶的氣溫特點,海拔高處則有溫帶和北、中亞熱帶的氣溫特點;寧夏雖然緯度高,但西鄰賀蘭山,擋住了大部分冷空氣,又有黃河從南方流入銀川盆地,形成了塞上江南,魚米之鄉的景觀。
自然氣候中肉眼可見的水,有雪山冰川的固體形式、江河湖海和地下水等液體形式、空氣中氣體形式,這些水可以吸收、儲存和反射、釋放熱量,調節氣候,對土壤的風化、侵蝕作用強烈。一般來說,濕度受環境影響大,降水越多、離江河湖泊,海洋森林越近,空氣和土壤濕度越高,氣候越溫和;降水越少,離水體越遠,光照越強烈,氣溫越高,空氣濕度和土壤濕度越低;肉眼可見的水源之外,生物、大氣和土壤中儲存著許多細胞、分子結合水,這些結合水在土壤和茶樹根系的離子交換、茶樹細胞的新陳代謝中,不可或缺。茶樹缺水時,光合作用和呼吸作用均受抑制,葉片萎蔫;水分過多時,根系吸收養分受阻,光合作用需要的元素供應不足,呼吸作用較為強烈,葉片內含物質生成不足,消耗過度。
沿海地區多有名茶產區,如山東的黃島茶區、浙江舟山群島茶區、福建福鼎、泉州茶區、廣東潮州茶區等;大江大河和湖區,對周邊空氣濕度有明顯調節,如長江流經的四川南部和云南北部、重慶、湖北南部、安徽南部、江蘇南部茶區;源出贛閩邊界武夷山西麓,經贛州匯入九江的贛江流域、源出貴州,經湖南洪江市進入洞庭湖的沅江流域等茶區;江蘇太湖茶區、浙江千島湖茶區、湖南洞庭湖茶區、江西鄱陽湖茶區(含廬山)等。高原和山區、盆地的交界處、深山峽谷,因冷熱空氣的對流,降水豐富,造就很多名茶產區,如四川的雅安、秦巴山區,夷陵山區、三峽流域、瀾滄江流域、南北盤江流域等地的茶區;除了地熱溫泉外,太陽輻射是熱的根本原因,從低緯度到高緯度地區,太陽輻射角越小,單位面積接受的太陽輻射越少,光照越弱,熱量越少。自然狀態下,吸熱能力水>森林>濕土壤>干土壤,單位體積吸收同樣多的熱量時,提高的溫度水<森林<濕土壤<空氣<干土壤,故光照強的地方,氣溫會短時升高、夏季時大陸性氣候最高溫度比海洋性的高、晴天最高溫度比陰天的高。地表既吸收熱量,也釋放熱量,太陽輻射強度決定氣溫和地表溫度,地表輻射影響近地空氣溫度,光照強烈的地區,地溫大于氣溫就是受地表輻射影響,城市玻璃墻面對空氣的加熱更為顯著;太陽落山后,地表溫度迅速散失,如果有較厚云層,就可以吸收這部分熱量并反射到地面,所以陰天常比晴天悶熱,初春的陰天可保護茶樹免受凍害。
國內的茶區主要在長江以南,藏東南以東,海南五指山以北,這些區域的空氣和土壤溫度較高,熱量條件好,長江以北的北亞熱帶、中亞熱帶氣候區因水熱條件好,也可以種茶,如甘肅隴南可以一年兩收。
對流層和氣溫,海拔和氣壓
地表白天吸收太陽輻射存儲熱量,夜間釋放太陽輻射提升氣溫,能被地表影響到的空氣,叫對流層空氣,它分布在海平面至不再受地表熱輻射影響的高空處,這個高度在地表最熱處,可達到17、8千米厚,在最冷處則薄至8、9千米。
對流層空氣干燥純凈的,吸收的熱量較少、水蒸氣、雜質多的,吸收的熱量多。四川盆地因處于青藏高原的迎風坡,陰雨天氣多,為全國太陽輻射最少的地區,但將四川與其上部的對流層看做整體的時候,這一區域接收的太陽輻射并不少,只是部分熱量被存儲在了濕重的對流層。濕重的對流層吸收大量太陽輻射,帶來悶熱潮濕、紫外線強度低的白天和氣溫較高的夜晚,日夜溫差較小濕度大;晴朗天氣,地面接收太陽輻射多,高溫干燥,夜間地表溫度驟降,氣溫較低,日夜溫差大濕度小;冬季則由于受季風影響很小,是同緯度的溫暖中心。
大氣層受地心引力和對流層厚度和影響,越靠近地面,氣壓越高,空氣密度越大,空氣中的雜質越多,吸收的熱量越多。離地面越遠,雖然太陽輻射更強,但因空氣層的表面積更大,空氣密度更小,氣壓更低,空氣更純凈,氣溫表現出下降趨勢,一般海拔每升高米,氣溫降低0.65℃。當空氣下沉或上升的時候,隨自身氣壓的增大和變小,溫度隨之上升或下降的幅度,通常都接近±6.5℃/km。雖然空氣吸收、傳導熱量的能力極弱,但我們所看到的大幅遮擋光線的云層,一般都是密度極大,水汽含量高的高壓空氣團,因雜質多氣壓強,其吸收和反射光線的能力很強,好似大地的棉被和遮陽傘。
氣壓和氣流、氣候
空氣和水,因高壓(低溫)和低壓(高溫)的差異,出現各種環流現象,如地球對流層空氣環流和海洋的洋流運動。
由于赤道地區氣溫高,氣流膨脹上升,高空氣壓和氣溫均較高,氣流向低溫低壓的極地上空流動。受地轉偏向力的影響,這股暖空氣大部分在北緯30度(副熱帶)處堆積下沉,導致此處對流層中、下部氣壓增高,形成副熱帶高壓;赤道地區近地氣壓較低,形成赤道低壓,高空氣流從赤道流向副熱帶,近地氣流從副熱帶高壓區流向赤道低壓區,形成低緯環流;極地冷空氣收縮下沉,向赤道流動,在北緯60度(副極地)附近遇到低緯環流繼續北上的分支,形成叫做極峰的鋒面,對流壓力將部分氣流抬升,近地面形成副極地低氣壓帶。氣流抬升后,在高空分流,分別向副熱帶高壓以及極地低壓流動,形成中緯環流和高緯環流;赤道高溫高壓空氣,和極地冷空氣,隨著太陽在南北回歸線之間的移動,大致在南北緯30°-60°之間相遇,形成自赤道刮向兩極的大風帶,大風隨著地球自西向東自轉,成了強勁的西風,因季節變化,夏季多為西南風,冬季多為西北風。海洋的洋流和大氣類似,也有暖流和寒流,我國東南沿海有一股較弱的“沿岸寒流”對氣候影響不大,故東南沿海地區的氣候主要受夏季風影響。日本和英國都是受暖流影響較大的國家,通常冬季較為溫暖。副熱帶高壓帶來的赤道暖氣、中緯環流,極地冷空氣帶來的寒潮,分別盛行在夏、冬季,是亞熱帶茶區大氣候的主要成因,特點是春溫多雨,夏熱冬冷,夏季有梅雨期和伏旱,春秋易結霜,冬季較干燥,冬春季因寒潮,常有降溫、大風、雨雪等天氣。
山區、高原獨特的小氣候氣候
高山和坡地有海洋性氣候特點,高山太陽輻射強,地溫高于氣溫,海拔越高,差異越明顯;秋溫高于春溫;一定高度內,絕對空氣濕度低,相對空氣濕度高;空氣純凈,風速大。坡地氣候降水較多,比較大型的山坡,白天有谷風上升形成降雨,夜晚有山風下沉形成降溫;東西向坡地太陽輻射時間短,北向太陽輻射強度低,南向坡太陽輻射熱量多;暖濕氣流的迎風坡是氣候暖濕的雨坡,背風坡常形成焚風,氣候極端干熱,秦嶺腳下、川南丘陵、金沙江河谷、皖南山區都能見到其蹤跡;寒冷氣流的迎風坡,氣候特別干寒,其背風坡因有山坡屏障,冬季特別溫暖,如賀蘭山腳的銀川。
高原和谷地有大陸性氣候特點,高原邊緣有典型的高山或坡地氣候,常會阻擋海洋濕氣形成大量降雨,使內部缺水,形成典型大陸性干燥氣候,溫度變化極端;因為海拔高,白天高原的太陽輻射更強烈,對近地空氣的加熱顯著,和周邊形成空氣環流。谷底太陽輻射少,絕對空氣濕度高,相對空氣濕度低;風速小,氣流不易與外界交換,河谷越深,越窄,風速越小;溫度年日變化都比高山大,白天氣溫和坡度、朝向有關,南北走向的河谷,只有中午有陽光直射;夜間氣溫和冷空氣下沉、山風有關。
低緯度的青藏高原,云貴高原等地,太陽輻射強烈,比高原邊緣的低山丘陵或盆地的近地氣溫低,比平原地區同等高度處氣溫高。高原近地空氣因地面輻射升溫而上升,在高空形成高溫高壓氣層,近地氣壓變小,與周邊同樣高度的空氣有明顯的溫度和氣壓梯度,形成環流。高原夜間地面溫度驟降,高原邊緣冷空氣沿坡地向氣溫更高的低處下沉,將溝谷、盆地的暖濕空氣擠壓、抬升,并形成空氣渦流和降雨,夜間因此多雨,如雅安夜雨、貴州東部夜雨、巫山夜雨等。此外,海洋濕氣遭遇高原迎風坡也形成了大量降雨,因此出現了降雨天數極多的一些地區,如遵義、雅安等地。
逆溫層和霜凍預防
因副熱帶的海陸分布,副熱帶高壓受地表輻射加熱不均勻,斷裂成若干具有閉合高壓、高溫中心的反氣旋,反氣旋本身溫度較高,經下沉、擠壓、升溫可形成比下層空氣溫度更高的逆溫層;晴朗天氣地面輻射加熱顯著,空氣上升形成高溫高壓氣層,夜間地表溫度驟降,近地氣溫下降空氣下沉后,形成低溫高壓,上下層空氣結構穩定,也會出現逆溫層;春秋季多有暖空氣水平移動到冷空氣上空而出現的逆溫層;谷底雖光照輻射熱量小,但因風小,容易聚溫,太陽落山后,氣溫驟降的坡地,冷空氣沿坡流向谷底,將谷底暖氣抬升形成逆溫層,空氣濕度大時谷底還容易形成霧或霜。逆溫層因結構穩定不易流動,可通過除霜風將上層暖空氣引到下層,預防低溫給植物帶來凍害。而寒潮入侵帶來的凍害,需要通過地表升溫、覆蓋、遮擋茶樹蓬面、高壓噴水除霜等方式來預防和補救。
空氣中的水分因夜間低溫程度不同,凝結于地表,形成露水、白霜(空氣相對濕度%)或暗霜(水汽含量少),當地表氣溫在0度以上、5度以下的范圍內,就可以造成部分植物細胞失水,形成凍害,茶園除霜的風扇,利用空氣流動形成低壓,促使逆溫層氣體下壓,提高地表氣溫。
高山云霧
高山云霧的關聯,在于高山氣溫低,植被豐富空氣濕度大,而空氣的飽和含水量是隨溫度的升高逐漸增大的。1立方米的空氣,4℃時最多能容納6.36克水汽;20℃時最多可以含水汽17.30克,對于高山來說,森林植被豐富的地區,水汽多氣溫低,有大量空氣吸收不盡的水汽,它們與空氣中微小的灰塵顆粒結合在一起,同時水分子本身也相互粘結,變成小水滴或冰晶,表現為霧或霜。在一些-米以及更高海拔處,有不少是常年云霧繚繞的狀態,雖然是高山云霧,但因太陽輻射熱和光照強度太低,茶樹生長過于緩慢,如峨眉山海拔米左右的空中,年云霧日天。
至于低山丘陵、河谷的霧,一般形成于冷熱空氣在流動以及氣溫和地表、水面溫差較大,使水汽凝結,這些太陽出來后一般就很快消散了,對茶樹的影響較少,不過山區地形復雜,溝谷縱橫,有許多可以積聚水汽的低洼地形,坡地冷空氣下沉的時候,常能產生霧氣,而谷底又常因逆溫層的存在而霧氣較少,山腰處由此常能在下雨前后、早晚間見到云霧縈繞的景象。這個起霧的位置一般也是夜間暖氣聚集的逆溫層,種植茶樹可減輕凍害威脅,增加散射光照射時間,利于保持鮮葉的持嫩度。
光照性質、強度、溫濕度和光合、呼吸等作用
茶樹生長所需熱量主要來自光照,北半球的長日照時間出現在3月22日-9月22日之間,一般情況下,緯度越高,光照強度越弱,但長日照時間更多,春分至秋風期間,尤其是夏季,南北接收的總熱量接近。光的性質和光的強度有一定關聯,比起直射光,漫射光以光波較短的藍紫光為主,強度較弱,熱量較低,因為藍紫光是葉綠素吸收和利用的主要類型,故漫射光越多,茶樹的光合效率越高;光照強度直接影響空氣溫濕度和土壤溫濕度,進而影響了茶樹的光合作用和呼吸作用強度。一定范圍內,溫度和濕度越大,光合作用和呼吸作用越強。就新陳代謝積累的物質而言,碳氮比越高、鮮葉成熟越快,茶樹越早進入生殖生長階段;碳氮比越低,鮮葉成熟越慢、營養生長時間越長、鮮葉持嫩度越強。漫射光環境下,陽光經過折射,輻射熱量降低,空氣溫度偏低,濕度偏大,茶樹新芽生長緩慢,其情形可參照各地春茶期間多云天氣的水熱條件。即使在漫射光下,茶樹葉片也已經成熟較快的地方,宜有遮光措施,如大葉種茶樹,本身適宜生長在熱帶雨林中,人工開墾的茶園,也多建議和喬木間種。看起來,似乎是大葉品種比小葉品種耐陰性強,其實耐陰性是相對而言的,種植到水熱條件較差的地區時,大葉種的耐陰性未必強過當地的中小葉種。而幼苗、幼年期茶樹,因本身以營養生長為主,葉片持嫩性好,過于強烈的光照會曬傷葉片,所以說比成年期茶樹耐陰性強,這個規律對選育持嫩性強的茶樹品種是一種啟示,基因中成齡后仍重營養生長輕生殖生長的茶樹品種,鮮葉持嫩性強,同時,這類品種很可能不耐強光。
高溫高濕天氣光照強度低,漫射光多,如炎熱氣候下的陰雨天氣,這時候新陳代謝速度最快,積累的內含物碳氮比較高,進入生殖生長階段的速度較快,持嫩度略低,如夏季的陰雨天氣;高溫干燥天氣光照強烈,這時光合作用較強,呼吸作用略弱,積累的內含物質碳氮比高,進入生殖生長階段的速度快,持嫩度低,如夏季的晴天;低溫高濕天氣光照強度低,漫射光多,氣溫低,光合作用和呼吸作用較弱,積累的內含物較少,碳氮比較低,營養生長時間長,鮮葉持嫩度較強,如早春的陰雨天氣;低溫低濕環境一般光照充足但熱量低,光合作用較弱,呼吸作用最弱,積累的內含物質相對較多,碳氮比較低,營養生長時間長,鮮葉持嫩度較強,如早春的晴天。
水既是光合作用的原料之一,又可影響葉片氣孔的開閉,間接影響氧氣、二氧化碳的吸收;空氣濕度會影響植物葉面的水分和植物體的水分含量,從而影響植物體營養液的流速,間接的也就影響了植物的呼吸作用;一定范圍內,空氣濕度越高,土壤含水量越高,粘粒膠體的吸附、水解作用越強,茶樹根系吸收(交換)的養分越多,利用二氧化碳形成的糖類物質越多,次生代謝產物種類和含量越多。土壤養分中的氮、鉀和鎂相對更利于氮代謝的發生,可顯著提高含碳化合物含量并降低酚氨比,延長營養生長,提高鮮葉持嫩度、磷相對更利于碳代謝的增強,可顯著提高酚氨比和含氮化物含量,促進葉片成熟和茶樹生殖生長。
氮是構成葉綠素、酶、ATP等化合物的元素,胺態氮肥利于葉綠素的形成,可促進氨基酸、咖啡堿等含氮化合物的生成,尤其是茶氨酸、精氨酸、絲氨酸等,可降低酚氨比,增強鮮葉持嫩度;自然狀態下,氮主要來自雷雨、動植物殘落的有機體等。在低溫脅迫下,蛋白質分解,脯氨酸含量上升明顯,植物釋放橙花叔醇、芳樟醇、香葉醇、水楊酸甲酯等芳香物質作為信息素,提示并誘導茶樹同胞著手抗寒準備,這可能是高香品種茶樹冬茶更加鮮香的原因之一。磷是細胞膜和ATP的主要組成成分,是光合、呼吸作用得以發生的基礎,也是顯著提高新陳代謝尤其是碳代謝水平的重要元素,可提高鮮葉內含物質酚氨比,加快葉片成熟、進入生殖生長的速度。磷元素越充足,光合作用將水轉化成氧氣和能量的效率越高,根系分支和生長越快。但適宜茶樹生長的富鋁鐵化的紅壤、黃壤,容易固定磷肥形成磷酸鐵、磷酸鋁,降低有效磷水平。因目前還不能鑒定土壤中天然存在的含磷礦物的形態,所以人類并不知道磷酸根離子和環境的關系。自然狀態下,磷主要來自生物殘落物和磷灰土的風化,雖然酸性土壤普遍缺有效磷,但茶樹新捎可以利用成熟葉片分解輸送而來的磷元素。鉀能提高光合能力,促進芽葉的萌發和莖干的生長,對鮮葉中氨基酸含量的提高效果顯著,可降低酚氨比,增強持嫩度、促進茶樹樹高和莖粗的效果顯著,提升茶樹抗旱能力。除了動植物殘落物中有鉀,干濕分明氣候環境下,粘度適中的土壤很可能鉀含量相對更高,土壤中的鉀元素主要來自長石等的風化和水云母的離子交換。鎂是構成葉綠素的元素,影響著茶樹的光合作用,對于碳代謝和氮代謝都極為重要,因茶氨酸合成中的酶促反應離不開鎂元素,故其對氮代謝水平的影響更為顯著,鎂可提高酚氨比,增強鮮葉持嫩度。鎂元素和鈣元素極易淋失,即使在干濕分明的土壤中也較難保持,質地較為粘重的土壤,可能鎂含量相對較高,不過常綠闊葉林和杉木的殘落物可以補充較多鈣和鎂,此外,鎂元素也容易移動,新梢缺鎂時可以得到成熟葉片輸送的鎂。微量元素也是構成碳氮類化合物的成分,錳、鋅等氮類化合物的組成成分,利于降低酚氨比,提高葉片持嫩度,錳雖然不易淋溶,但在土壤中含量偏低,闊葉林的殘落物也可以補償一定量的錳。提高有效磷水平和降低土壤酸度是同時發生的,pH6-7時,土壤中有效磷最多。磷還影響重金屬的吸收:鈣鎂磷肥可有效提高茶園土壤的pH值,并可顯著降低茶樹各部位對鎘的吸收累積量,0.5g·kg^-1施磷水平下效果尤為明顯;過磷酸鈣和磷酸二氫鉀對pH值的提高則不明顯,且使茶樹對鎘的吸收累積量增加;
茶樹累積鎘含量為根〉莖〉葉。根系對鎘的富集能力極強,向莖和葉部位的遷移量較低;隨著酸度的升高,有效態鎘含量基本呈下降趨勢,根系吸收鎘的量逐步升高,而莖和葉中鎘的含量有所降低。過磷酸鈣和鈣鎂磷肥均提高了土壤有效態鎘含量,磷酸二氫鉀對土壤有效態鎘含量的影響不顯著;與不施磷肥相比,鈣鎂磷肥可增大土壤有效鉛(鹽酸提取態)含量,且隨著施磷量增大,有效鉛含量降低。
氣溫高于或低于光合作用的最適溫度時,因酶鈍化,變性、葉綠體結構變化,受損、氣孔開閉等,影響光合和呼吸作用;高溫時酶和葉綠體活性低,葉子的蒸騰速率高,失水嚴重造成氣孔關閉,使二氧化碳供應不足,并且二氧化碳溶解度的下降超過氧溶解度的下降,光合作用表現隨溫度上升而下降,呼吸作用有所增強,葉片呈現萎蔫狀態。氣溫過低時,細胞膜受損、細胞脫水影響光合和呼吸功能、酶活性因蛋白質變質和分解而受抑制,次生代謝受抑制、生長激素受抑制葉片開始脫落。
霜凍、降雪、結冰后,水勢過低的冰晶溶液引發細胞內水分的流失,造成嚴重脫水,氣孔阻力增加,從而使二氧化碳的吸收受阻,間接降低光合作用的速度,呼吸代謝也表現異常,冷害初期,植物的呼吸作用有所加強,以后又下降。同時,有氧呼吸降低,無氧呼吸增加,不僅造成有毒物質如乙酸、氯原酸等的積累,而且大量有機物質被消耗,導致茶樹處于“饑餓”狀態;清除活性氧自由基的酶、抗壞血酸等活性降低,自由基積累超過閾值,引起膜脂過氧化,其產物丙二醛大量積累,細胞膜透性上升,出現物質滲漏等功能性損傷,導致葉綠體的結構和功能受破壞,如被膜和類囊體膜斷裂,基粒垛疊消失,基質內出現小泡,整個葉綠體顯著膨脹,而且使葉綠素的合成受抑,光合作用減弱。細胞膜損傷也會進一步加劇細胞脫水;抗寒品種的一大特點就是清除自由基的能力較強,低溫脅迫下的茶樹,主要通過降低細胞透性來抗寒。低溫還導致蛋白質變質和分解加強。植物細胞產生自溶水解酶或溶酶體,釋放出水解酶,加速蛋白質的分解過程,造成蛋白質的匱乏和有毒水解產物的積累,隨著蛋白質的減少,游離氨基酸和游離氨大量積累。此外,受低溫脅迫后,植物內源激素原來的平衡狀態被破壞,促進生長的激素減少,而抑制生長的激素,如脫落酸(ABA)含量增加。此外,還會形成一些作為信息素的糖苷類芳香物質,它們可以提醒其它茶樹啟動抗寒程序,增加自身細胞液濃度,增強抗寒性。大棚內種植茶樹時,溫度對溫室、塑料大棚中生長的植物的影響也是巨大的。除對室溫有要求外,對地溫也有要求,通常適宜的地溫是15~20℃。溫度高時,根系呼吸旺盛,因缺氧而發生病害;溫度低時,根系不能吸收養分、水分,特別是磷、氮等元素。在低溫時吸收受阻,使植物葉片易形成花青素,葉片濃綠,營養生長時間長。氣候、土壤和巖石
土壤是陸地表面具有一定肥力,能夠生長植物的疏松表層,大部分土壤是巖石風化成的顆粒度細小礦物質。巖石的形成,有三種途徑:地殼表層的物質,經長期沉積可形成沉積巖、地球內部的巖漿,噴出或噴入地表后,冷卻結晶可形成巖漿巖、沉積巖和巖漿巖經地質活動中的外力,可發生不同程度的變質和重結晶,形成變質巖。因此,地表75%左右都是沉積巖,沉積巖平均深度1.8km,但其在地殼中僅占5%,剩下的95%是巖漿巖和變質巖。因沉積巖的形成條件和地表的氣候環境最接近,是最難風化的巖石;巖漿巖高溫高壓的形成環境,和地表氣候環境差異極大,較易風化;變質巖則視其母巖類型和變質程度的不同,風化難度不同,高級變質的巖漿巖易風化,低級變質的沉積巖難風化。
地殼中氧和硅元素共占了75%左右,巖石和土壤的主要成分因此都是二氧化硅,其它比較多的元素,如鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等,大多以氧化物的形式和二氧化硅結合,形成以晶體為主,含少量非晶體(膠體、玻璃質體)的物質。石英和含氧鹽礦物分布最廣,數量最多,是構成各類巖石的重要造巖礦物。自然界中組成巖石的常見礦物并不多,主要的有20余種,這些礦物被稱為造巖礦物,不少造巖礦物在成巖過程中經高溫結晶成粗晶體,是質地堅硬,色澤奪目的寶石,如金剛石、紅藍寶石、水晶、祖母綠等。巖石風化形成的次生粘土礦物,也是陶瓷、顏料、釉料的來源,有不少還可做藥材,如石膏、滑石、高嶺土、蒙脫石;其它來自巖石的藥物還有琥珀、石燕化石、方解石等。次生礦物粒度小,質地粘重,粘粒膠體多,可以吸附更多的礦物質離子,因此保水保肥,供水供肥能力強。
巖石風化形成土壤
物理風化不改變礦物質成分,形成的土壤以粒徑的大小可分為碎石、砂、粉粒三種,它們都是土壤的組成部分。從粒度大于2mm的角礫到粒度大于mm的飄石都是碎石類,當碎石超過土壤全重一半,就屬碎石土類;粒度大于0.1mm的粉砂細砂占比不超過75%、粒度大于0.25mm、0.5mm的中砂、粗砂占比超過50%或者粒度大于2mm的粗砂占比25%-50%的,屬砂土類;粒徑小于0.1mm的為粘性土類,它在沉積巖中約占一半以上,二氧化硅含量越少的巖石,發育的土壤質地越粘重。
巖石中的各種礦物質縮脹系數不同,長期的熱脹冷縮交替誘發巖石不均一縮脹而逐漸破碎;巖石裂隙中,植物根系的楔入、水分遇冷結冰并膨脹都可產生使巖石崩解的壓力;流水和風力的磨蝕、切割、沖擊可使巖石發生形態變化并破碎。化學風化改變了礦物質的化學成分,發生在粒徑小于0.01mm的粘粒膠體中,粘粒膠體有無機的鋁硅酸鹽粘土礦物、金屬氧化物和硅酸等、有機的腐殖質顆粒以及兩者的復合膠體三類。土壤通過粘粒礦物膠體的離子交換、氧化、水化等方式實現了化學風化。干燥氣候下,氧化作用容易進行,鐵鋁氧化物形成較多,如降水較少的季節,土壤中形成氧化鐵、氧化鋁等;潮濕氣候下,淋溶和水化易于發生,礦物質離子流失較多,金屬氧化物水化程度程度高,如中亞熱帶發育的紅壤,黃壤;水熱條件好,淋溶強烈,脫硅富鋁化較強,土壤溶液呈較強的酸性,如熱帶發育的磚紅壤和南亞熱帶發育的赤紅壤。
土壤的礦物質養分含量,和巖石的礦物質成分有關,鈣、鎂、鉀含量越高的巖石,礦物質養分越多,如長石質巖石、鐵鎂質巖石發育的土壤,相同氣候條件下,一般長石質巖石發育的土壤,鉀含量較高,土質粘度適中;鐵鎂質巖石發育的土壤,鈣鎂含量較多,土質偏粘。
植物光合作用和呼吸作用產生的氧氣,二氧化碳和水、生物殘落物分解形成的酸和礦物質等進入土壤后,與土壤中的粘粒膠體進行離子交換,土壤粘粒膠體中的鉀鈣鈉鎂等被交換進入土壤溶液中后,一般以氯化物和硫酸鹽的形式,受流水作用逐漸淋溶流失,巖石的化學性質由此改變。酸性溶液中,離子交換能力鐵>鋁>鈣>鎂>鉀>鈉>磷,因地殼中的元素含量本身不同:鋁7.73%,鐵4.43%,鈣3.45%、鈉2.74%、鉀2.47%、鎂2%,磷<0.76%,交換量可能是鋁>鐵>鈣>鎂>鈉>鉀>磷,而實際情況,則和巖石中的物質含量有關,如鐵鎂質的巖石鐵鎂的交換量偏大,長石質巖石鉀的交換量大。化學風化和土壤養分,質地相互影響,關系著土壤的酸堿度和肥力
土壤酸堿度和分布
鋁、氫離子的交換,導致土壤水溶液呈酸性,為酸性陽離子;鉀鈣鈉鎂等陽離子的交換,不明顯影響酸堿度,屬于非致酸性的鹽基離子。適宜茶樹生長的酸性土壤中,粘粒膠體主要吸附的是陽離子,陽性的鹽基離子大多是茶樹生長所需的養分,所以土壤膠體對鹽基離子吸附總量越高、鹽基離子飽和度越高的,養分的有效性越強。當吸附的陽離子有鋁和氫時,鹽基離子呈不飽和狀態,土壤溶液呈不同程度的酸性,這類酸性土壤主要分布在北緯35°以南(山東臨沂一線以南,幾乎是中國茶區分布的最北端了)。
土壤膠體吸附的陽離子都是鹽基離子時,鹽基離子呈飽和狀態,當吸附的陽離子中鈣和鎂占優勢,土壤呈微堿性,鈉占優勢呈堿性。中國的北緯35°以北,一般土壤鹽基飽和度較高,這些地方氣候較寒冷,土壤又是堿性,屬不適宜茶樹生長區域。
土壤礦物質養分含量和土壤發育方式
茶樹適生區域土壤大致的帶性分布特點一般土壤質地越粘重,含粘粒越多,陽離子吸附量越多;陽離子濃度越大、電荷量越高(吸附性僅次于三價離子的氫離子是例外),如鐵離子,鋁離子、半徑越大,水膜越薄,土壤膠體對其吸附(交換)的能力越強,即土壤的保肥供肥能力越強,但在不同pH值下,不同類型粘粒礦物質的陽離子吸附量會有所不同。而吸附總量少、飽和度低,或者容易被固定在晶格中成為固態形式的鹽基離子,可看做無效養分,負電荷的離子吸附也是如此,如銨根離子有時會因晶格失水陷于網穴內成為固態,不再參與交換,所以氮肥不宜選擇銨態氮。
茶樹所需部分大量元素在地殼中的占比較少,經淋溶后含量更低,但生物殘落物形成的腐殖質中有機質含量較高,它是土壤給植物提供養分的主要部分,分布在表土的枯枝落葉層之下。腐殖質含有腐殖酸、黃腐酸、褐腐酸和胡敏素,可加速酸性淋溶,是影響化學風化速度的重要因素。
土壤粘粒膠體中的鈣、鎂等二價電荷的離子,比鈉、鉀、磷等一價電荷易被土壤溶液中的陽離子交換,淋移最多,鈣比鎂易淋失,但地殼中鎂含量比鈣低不少,且茶樹對鎂需求量較大,所以酸性土壤更易缺鎂。磷和硅一樣,在堿性溶液中溶解性嬌俏,在酸性溶液中溶解量極少。鈉、鉀隨原子半徑的減小,交換難度逐漸增加。磷原始含量最低,在酸性土壤中易和游離的鐵、鋁離子化合,形成難溶性的磷酸鐵、磷酸鋁,不再參與交換,酸性土壤因此普遍缺磷,不過,土壤、植物根系、生物循環是一個動態平衡的復雜系統,雖然有效磷含量低,但酸性土壤溶液中,還是始終有一部分游離形態的磷存在;鉀較難淋移,在干濕季明顯、水熱條件略差地區的土壤中,含量較多,但鉀離子有時會因晶格失水陷于網穴內成為固態,不再參與交換。熱帶和全年較潮濕氣候下,土壤因淋溶多而缺鉀,如磚紅壤、赤紅壤、黃壤;土壤因干旱固定而缺鉀,如副熱帶高壓控制下的伏旱天氣。二氧化硅只能溶解于因膠體和土壤溶液的電解而形成的堿性、中性水溶液,隨水流淋溶流失,在酸性土壤中,屬于移動性中等較弱的物質;硅在生物交換強烈的土壤中,淋失最多,如熱帶發育的磚紅壤、赤紅壤、中亞熱帶發育的紅壤。硅酸鹽鐵(鋁)礦物雖因中性和堿性溶液發生了脫硅反應,但鐵(鋁)離子游離性差,只在酸性較強的情況下,能成為游離狀態發生少量遷移。鋁的狀態最為穩定,鐵雖會被氧化,但和水結合形成的含水氧化鐵(針鐵礦、褐鐵礦)游離性同樣不高。土壤中的硅酸鹽鐵鋁礦物,脫去二氧化硅等礦物質,使鐵鋁含量相對提高的過程叫脫硅富鋁(鐵)化,屬于深度的化學風化,主要發生在水熱條件優越的熱帶和南亞熱帶地區,茶樹富鋁的生長特性,也是它適宜酸性土壤的原因之一。水熱條件越好的地方,殘落物的積聚越多,生物殘體提供的有機質含量越多,如磚紅壤、赤紅壤;溫度較高,透氣性較好的土壤,物質循環較快,土壤中積累的有機質含量不高,如紅壤;溫度較低,透氣性差的,有機質分解較慢,土壤富集的有機質養分較多,如黃壤。此外,不同類型植被歸還給土壤的物質不同,竹林歸還的硅最多、常綠闊葉林和衫木對鈣、鎂的歸還較多;植被良好的自然土壤,有機質和氮素含量較高,開墾后,風化淋溶和作物吸收將導致養分迅速流失。
巖石
土壤質地主要和母巖巖質有關常見的造巖礦物和土壤原生礦物
造巖礦物是巖石的主要礦物成分,如巖漿巖中,約有35%的斜長石,15%的正長石、2.65%的橄欖石、13%的輝石,3.85%的白云母(質軟),土壤的原生礦物直接來源于母巖,隨著化學風化程度的加深,大部分礦物被風化,僅有微量極穩定巖石礦物殘留于土壤中,主要有硅酸鹽和鋁硅酸鹽類、氧化物類、硫化物、磷酸鹽類和某些特別穩定的原生礦物。
巖石礦物在風化與成土過程,通過離子的淋溶,供給土壤水分以及可溶性成分,并為植物生長發育提供大量元素和微量元素,其礦物抗風能力為氧化物硅酸鹽碳酸鹽和硫化物,化學風化難易度由弱到強為:食鹽、石膏(硫酸鈣)、方解石、橄欖石、輝石、角閃石、滑石、蛇紋石、綠簾石、正長石、黑云母、白云母、石英。經過徹底風化,土壤中的原生礦物主要是石英、高嶺土、氧化鐵、鋁土礦的組合。
石英在地殼中含量僅次于長石,占地殼重量的12%,是許多巖漿巖、沉積物和土壤中最為常見的礦物。在土壤中石英顆粒表面常被黃棕色的氧化鐵、氧化錳膠膜所包裹,而呈現黃棕色,因極為穩定,是土壤的基底物,土壤砂粒中石英的含量在80%以上。石英風化形成硅酸、石髓、次生石英。長石在地殼中最為常見,是一種含有鉀、鈉、鈣的質地脆較硬的鋁硅酸鹽礦物,是幾乎所有巖漿巖的主要礦物成分。長石有兩個系列:鹽基離子主要是鉀,鈉離子的鋁硅酸鹽礦物屬堿性長石系列,鹽基離子主要是鈉鈣離子的鋁硅酸鹽礦物,屬斜長石系列。斜長石鈉代鈣可轉化為酸性斜長石,鈣代鈉可轉化為基性斜長石;長石占土壤圈重量的10%~15%,多集中于土壤粗粒級之中,它們的風化產物為高嶺石、二氧化硅,并釋放大量鹽基離子,是土壤中鉀元素的重要來源。鈣、鈉、鉀長石的風化難度依次增大,主要是進行水解脫鈣作用。云母族中,白云母類鹽基離子是以鉀為主的含水鋁硅酸鹽礦物,呈細小纖維狀的為絹云母;分布在酸性和中性巖漿巖中的黑云母類,FeO高,MgO低、基性巖和超基性巖中的,MgO高,FeO低,鉀金云母K2O為7~10.3%、MgO為21.4~29.4%、Al2O3為10.8~17%、SiO2為38.7~45%、H2O為0.3~4.5%,含少量Fe、Ti、Mn、Na和F等;堿性偉晶巖中的,MgO低,而Fe2O3相對要高一些;鋰云母類是富含氧化鋰的各種云母,呈細小鱗片;云母類礦物占地殼重量的3.8,僅次于石英,白云母不易風化,風化難度超過鉀長石,而黑云母比鈣長石還易風化,土壤細砂或粉粒中常有云母碎片,云母風化是植物鉀元素的最重要來源。白云母脫鉀形成伊利石、蒙脫石、高嶺土;黑云母水化脫鉀、氧化形成水云母。輝石族是一種常見的鎂、鐵、鈣、鈉、鋁等的硅酸鹽或鋁硅酸鹽,以硅氧分子鏈組成主要架構的單鏈結構,廣泛存在于巖漿巖和變質巖中,是玄武巖的主要礦物之一。正輝石亞族是頑火輝石Mg2[Si2O6]和正鐵輝石Fe2[Si2O6]之間的各種礦物,Fe2[Si2O6]分子含量10%以下為頑火輝石,10%~30%為古銅輝石,30%~50%為紫蘇輝石,50%以上為正鐵輝石;單斜輝石多為透輝石、異剝輝石、普通輝石,普通輝石在輝石中最常見,也是基性、超基性巖漿巖中最常見的暗色礦物之一,它是含鈣、鎂、鐵、鈦和鋁的硅酸鹽礦物,鋁代硅數量稍大,可達1/8-1/2,普通輝石次要成分有Ti、Na、Cr、Ni、Mn等,Ti4+和Fe3+代替Si較少,鈦輝石通常含TiO2在3%~5%,有的高達8.97%。角閃石族與輝石族形態、組成相近,僅能以分子式含OH來區別,它們是巖漿巖最主要的鐵鎂礦物成分,角閃石是某些中度變質巖,如角閃巖、角閃石片巖的特征礦物,被用來作為僅次于粒變巖相的中等變質巖相,可由輝石經后期巖漿結晶作用形成。輝石比角閃石難風化,它們風化后提供鈣鎂元素。輝石和角閃石通過水解形成綠泥石、蒙脫石。橄欖石成分主要是硫酸鐵,硫酸鎂,鐵和鎂可以交換,不影響晶體結構,全硫酸鎂是鎂橄欖石,全硫酸鐵是鐵橄欖石;橄欖石是二氧化硅含量低的基性、超基性巖漿巖的重要造巖礦物,在土壤中極易被風化成蛇紋石。橄欖石類礦物因含鐵不同呈淺黃綠至深綠色,風化主要提供鎂元素。方解石(碳酸鈣)的含量僅次于云母,當鈣部分被鎂替代時,轉為白云石,它們均極易風化,主要提供鈣、鎂元素。土壤中常見的原生硫化物主要是黃鐵礦和褐鐵礦,兩者為同質異構物。黃鐵礦是地殼中最為常見的硫化物,在各類巖石中都可出現。土壤中的黃鐵礦易于被風化變成褐鐵礦,并釋放大量硫元素。磷灰石含量較少,常以微小晶粒散布于巖漿巖之中,在沉積巖中多有大型的集中分布帶,風化與成土過程中磷灰石分解逐漸釋放磷化物,是土壤中植物生長發育所需磷元素的重要來源。部分常見的次生礦物:
原生礦物在自然狀態下,經溶解,水解,水化(水),氧化(氧氣)及生物的作用,逐漸在成分上脫鉀,脫鎂,脫硅,在結構上晶格發生變化,風化成土。巖石徹底風化形成的次生粘土礦物有非晶態的含水硅酸鹽礦物和晶態的含水鐵、鋁氧化物,非晶態粘土礦物主要以膠膜狀態包裹在土粒表面,或者結合成粒狀凝膠,成為極細的土粒。一些碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物,也常存在于土壤中。
正長石—吸水脫鉀→水化云母—脫鉀→蒙脫石(又稱微晶高嶺石)—脫硅→高嶺石Al[Si4O10](OH)8—分解→鐵鋁氧化物。黑云母—脫鉀→綠泥石(一種特殊的2:1型含水的層狀鋁硅酸鹽礦物)—脫鉀鎂鐵→水云母或蛭石(一種層狀結構含鎂的水鋁硅酸鹽粘土礦物,主要由黑金云母經熱液蝕變作用或風化而成,因受熱失水膨脹時呈撓曲狀,酷似水蛭得名);高嶺土硬度小,呈土狀或塊狀,濕潤時具有可塑性、黏著性和體積膨脹性;膨脹性更大的微晶高嶺石又叫蒙脫石、膠嶺石;在深度范圍應在—m之間的地下,蒙脫石可脫去層間水向伊利石轉化,形成混層礦物。紅黏土是指由石灰巖,白云巖等碳酸鹽類在亞熱帶溫熱氣候條件下經風化作用而形成的褐紅色的黏性土。礦物成分除仍含一定數量的石英顆粒外,大量的黏土顆粒主要為多水高嶺石、水云母類、膠體SiO2及赤鐵礦、三水鋁土礦等組成,不含或極少含有有機質。紅黏土的一般特點是天然含水量高但處于堅硬狀態或硬可塑狀態,含水量一般為40%-60%,最高達90%。巖石種類
巖漿巖,巖漿在逐漸冷凝過程中結晶而來,其化學成分主要是鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋁等的硅酸鹽,主要造巖礦物有石英、正長石、斜長石、白云母、黑云母、閃石、輝石、橄欖石、磁鐵礦等。以二氧化硅含量的不同,巖漿巖有超基性巖(<45%)、基性巖(45-52%)、中性巖(52-66%)和酸性巖(>66%)四大類。巖漿巖所處環境與其高溫高壓的形成環境差異巨大,容易被風化,超基性巖抗風化能力最弱,酸性巖抗風化能力最強。超基性、基性巖風化土壤質地較粘重,次生礦物以蒙脫石為主,酸性巖風化土壤粘度適中,次生礦物以高嶺石為主。沉積巖,地表礦物、生物等沉積而成,可見到明顯的分層,煤炭、化石多在沉積巖中形成。沉積巖的結構和土壤十分相似,也可用不同粒度礦物顆粒的最小占比分類,有礫巖、砂巖、粉砂巖(以石英為主,常含較多的白云母,巖屑極少見到)、黏土巖(高嶺石族、多水高嶺石族、蒙脫石族、水云母族和綠泥石族等粘粒礦物占比50%以上的巖石)四類。地殼中的磷,主要存在于磷灰石中,規模巨大的磷灰石礦床主要為淺海沉積,或由它們再經變質作用形成(以膠磷礦為主),比較大型的有湖北襄陽、云南昆陽、貴州開陽磷礦。沉積巖抗風化能力比巖漿巖和沉積巖強,灰巖白云巖石英巖抗風化能力強;泥巖頁巖抗風化能力弱,發育的土壤質地粘重;內源碎屑巖抗風化能力弱,火山碎屑巖抗風能力強。變質巖中的礦物可分為兩部分:一部分是與巖漿巖和沉積巖共有的,如石英、長石、云母、閃石、輝石以及方解石、白云石等;另一部分是變質巖中特有的,如石榴子石、紅柱石、滑石、石墨等。變質巖因形成條件越苛刻,越易風化,變質沉積巖較變質巖漿巖穩定。巖漿巖因成巖方式不同,有侵入巖和噴出巖兩種,最常見的巖漿巖有:
花崗巖,分布最廣的深成侵入巖,二氧化硅含量超過65%,主要礦物成分是石英、長石和云母,淺灰色和肉紅色最為常見,具有等粒狀結構和塊狀構造,鉀含量較高。按次要礦物成分的不同,可分為黑云母花崗巖、角閃石花崗巖等,鈣鎂含量次之。花崗巖因垂直三項節理發育,風化后常形成網格狀節理,表現為“大臺階”式山體層次,典型的有華山陡直的漸落層次,黃山氣勢磅礴的奇峰奇石景觀、三亞天涯海角,鼓浪嶼日光巖等怪石、似球狀的“石蛋”。橄欖巖,侵入巖的一種,二氧化硅含量少于45%,主要礦物成分為橄欖石及輝石,深綠色或綠黑色,比重大,粒狀結構,鈣、鎂含量較高。橄欖巖是鉑及鉻礦的唯一母巖,鎳、金剛石、石棉、菱鐵礦、滑石等也同這類巖石有關。玄武巖,分布最廣的噴出巖,二氧化硅45%-52%,礦物成分以斜長石、輝石為主,黑色或灰黑色,鈉、鈣、鎂含量較高;根據次要礦物成分,可分為橄欖玄武巖、角閃玄武巖等。銅、鈷、冰洲石等有用礦產常產于玄武巖氣孔中,日本富士山、美國的夏威島主要是玄武巖、在高原常可見到玄武巖形成的廣闊臺地、山體經風化常形成柱狀、繩狀節理。安山巖,分布僅次于玄武巖的噴出巖,二氧化硅52%-65%,主要礦物成分是斜長石、角閃石和少量的輝石等,鈉、鈣、鎂含量較高。新鮮時呈灰黑、灰綠或棕色,具斑狀結構。與安山巖有關的礦產主要是銅,其次是金、鉛、鋅等。流紋巖,與花崗巖化學成分相當的噴出巖,一般色淺,多為淺紅、灰白或灰紅色,具斑狀結構,流紋構造,性質堅硬致密。常見的沉積巖有:
砂巖、礫巖、泥巖、頁巖或粉砂巖和石灰巖等。在巖漿巖中數量最多的礦物如鉀長石、酸性斜長石及石英在沉積巖中也廣泛存在。沉積巖主要成分之一,如某些氧化物和氫氧化物、粘土礦物,是在地表常溫常壓并富含水、二氧化碳、氧氣的條件下生成的,又叫自生礦物,在巖漿巖中極少見。抗物理風化能力石灰巖>片巖>砂巖>花崗巖,碳酸巖類中,化學風化難度石灰巖白云巖泥灰巖,其中,泥灰巖兼有大量不溶解黏土。沉積巖不易風化,經風化侵蝕常形成山峰,如水平層理的砂巖,如果礦物質較為一致,常形成饅頭山和方形山,如果礦物質種類差異大,經風化侵蝕,常形成孤峰、從峰、塔狀峰巒。丹霞山、武夷山就是以秀險著稱的,典型的水平層理紅砂巖地貌(丹霞地貌),廬山、江郎山也屬丹霞地貌,多陡峭絕壁。喀斯特地貌多為沉積巖風化而成,有溶洞、石林、天坑、石芽等景觀。常見的變質巖有:
區域變質作用分布面積很大,一般是溫度、壓力、流體共同作用形成。原巖為泥巖的主要有低級變質的板巖→千枚巖→中級變質的片巖→高級變質的片麻巖→麻礫巖。片巖片柱狀礦物大于1/3,新生礦物主要有云母、石英、長石、,以及石榴子石等;片麻巖具有片麻結構,長英、石英含量大于50%,且長英多于石英;常見的區域變質巖有九類:堿長片麻巖類、云母片巖及云母片麻巖類、斜長片麻巖類、含云母變粒巖及云英片巖類、斜長角閃巖及角閃片巖類、鈣硅酸鹽巖類、大理巖及白云石大理巖類、石英巖類、滑石片巖及蛇紋片巖類。動力變質作用形成的巖石,主要有糜棱巖、藍閃石片巖、含金剛石榴灰巖。由于是地殼構造運動引起的局部地帶的巖石發生變質,有脆性和韌性兩種變質形式,在斷層帶上經常可見,變質的巖石主要是變得破碎不堪,常見的形態有構造角礫巖、碎裂巖類、糜棱巖類。接觸變質作用形成的巖石,分布局限,規模不大,主要有矽卡巖、大理巖、角巖、斑點板巖、(接觸)片巖和片麻巖。成因是巖漿沿侵入圍巖造成變質:如泥巖→斑點板巖、角巖;頁巖→角巖;石灰巖→大理巖、砂巖→石英巖。矽卡巖是中酸性巖漿和冷圍巖通過物質交換形成,變質礦物有硅灰石、石榴石、黃銅礦等,接觸面附近石英含量高,距離遠處方解石含量高。混合巖化作用是區域高級變質巖,部分發生高溫熔融進一步變質形成的,主要有條帶狀、腸狀、片麻狀混合巖。混合巖化的巖石有深色變質巖基體和新生的淺色熔融巖(長石、石英)脈體兩部分,如武夷山的部分混合巖化變質巖。巖石和風化土壤的質地、養分
硅質巖,富含二氧化硅的巖石,如石英巖、石英砂巖、硅質礫巖和頁巖等,抗物理和化學風化能力強,風化厚度薄,土壤質地偏砂,保水性差,透氣性較好,離子飽和度低,養分含量少。
長石質巖,富含正長石的巖石,如流紋巖、花崗巖、正長巖、酸性斑巖、長石砂巖、片麻巖等,抗物理風化能力差,容易形成厚的風化殼。因含有一定量的二氧化硅,風化土壤粘度適中。濕熱、潮濕氣候下,淋溶程度深,粘土礦物質養分淋失多,土壤偏砂,肥力較差;半干濕氣候下,因母巖含鉀較多,鎂、鈣較少,風化土壤鉀含量較多,鎂、鈣偏少。
鐵鎂質巖石風化物,富含深色礦物的巖石,如輝長巖、玄武巖、閃長巖、安山巖等,抗物理風化和化學風化能力均較弱,易形成厚的風化殼。因二氧化硅含量少,土質偏粘重,林地環境下排水較好;濕熱、潮濕環境下,鹽基離子淋失較多,土壤肥力差;半干濕氣候下,因母巖含鉀少,鎂易淋失,風化土壤鉀含量偏低,鎂亦不多,礦物質養分含量不及長石質風化土壤。
鈣質巖石風化物,指含碳酸鈣小于25%的巖石,如鈣質砂巖和頁巖等,抗物理風化強,抗化學風化弱,風化土壤薄,殘留的主要是粘土礦物,土質較粘重。碳酸鈣含量超過一半的石灰巖、大理巖;白云質灰巖(含碳酸鎂的石灰巖);泥灰巖(含碳酸鈣>25%)等,多發育為中性或堿性土壤,不適宜茶樹生長,活性水含量少,適宜種植的植物不多,南酸棗、梧桐和無患子等植物可以加快鈣的淋溶,降低土壤堿度,改善土壤質量。碳酸巖(石灰巖、白云巖)、硫酸巖、鹽巖可風化形成喀斯特地貌,化學風化以鹵化物鹽類最容易,硫酸鹽居中,碳酸鹽類最難,因碳酸鹽分布廣,常見的是碳酸鹽類喀斯特地貌。安化云臺山多為白云巖喀斯特地貌和火山巖土層,平緩處的翠綠茶園和山坡上灰白低矮的峰林互望,景觀獨特。當地原生品種有灌木、中葉中生的云臺山大葉種,適制性廣,是湖南主栽品種櫧葉齊、香波綠、安茗早、湘波綠、白毫早、碧香早等的母本。云臺山大葉種在安化的栽種推介標準里,適生土壤為板頁巖發育的質地較粘,pH4.5-6.5的土壤,結合地貌土質來看,土壤養分很可能以鎂、鈣含量為多,火山巖土壤可能也提供了一定的鉀含量。熱帶濕潤氣候條件下水中含有大量二氧化碳與有機酸,地上與地下喀斯特作用均很強烈,以峰林-洼地為代表,分布于桂、粵西、滇東和黔南等地。該區地下洞穴眾多,地下河支流較多,流域面積大,地表發育有眾多洼地,呈現峰林-洼地地貌。峰林的坡度很陡,一般大于45度,黔桂兩省區交接帶氣候較為炎熱,地下水垂直運動強烈,峰林高達-米,熱帶海洋的珊瑚礁是最年輕的碳酸鹽巖,構成礁島的珊瑚礁多溶孔景觀。亞熱帶季風氣候條件是地帶性熱量條件與非地帶性降水條件相結合的產物,喀斯特作用仍然較強烈,地貌類型以喀斯特丘陵與溶蝕洼地為代表,是地質時期氣候條件下發育起來的。一般在海拔米或米以上的高原面上主要是溶蝕小洼地、漏斗和落水洞等以及散布其間的一些低矮的峰林和石林,石林分布于云南路南、宜良、東川、彌勒、羅平一帶。在海拔0~米的地面上,則以大型溶蝕洼地、矮小的丘陵或石林為特征,大型洼地中有許多落水洞和漏斗,它們成連串分布,其地下往往是暗河。貴州南部向廣西盆地降落的斜坡地帶,高大的峰叢往往伴以深陷的圓洼地,地表河流多半轉入地下。黔北、鄂西、川東、湘西一帶,碳酸鹽巖分布亦廣泛,溶蝕洼地、漏斗、落水洞等的密度和深度都很大。如水的侵蝕形成溶溝與溶溝中的突起”石芽“,千島湖羨山島就屬石芽、漏斗與落水洞,靈隱寺的一線天屬落水洞;溫帶季風氣候有利于地下喀斯特地貌發育。干旱區地下水富含硫酸根離子,尤其利于地下喀斯特作用進行。寒帶和高原寒冷氣候下,由于多年凍土妨礙地下水下滲,即使水中二氧化碳含量較多,也只能發育小型溶溝和淺洼地,凍土層下也可形成溶洞。
成巖作用下形成的部分寶石有:鉆石,即金剛石;寶石是氧化鋁,屬于剛玉類,硬度僅次于鉆石,紅寶石因有微量的鉻離子而呈紅色,藍寶石因微量的亞鐵離子和鈦離子而呈藍色;綠柱石含有氧化鈹(BeO)14.1%,氧化鋁(Al2O3)19%,氧化硅(SiO2)66.9%。六方晶系,純凈的綠柱石是無色的,甚至可以是透明的,但大部分為綠色,也有淺藍色、黃色、白色和玫瑰色的,有玻璃光澤,顏色好看的有祖母綠、海藍寶石等;硬度僅次于紅藍寶石的金綠寶石如貓眼石也是含鈹鋁硅酸鹽;水晶即二氧化硅;和田玉是一種具鏈狀結構的含水鈣鎂硅酸鹽。它是造巖礦物角閃石族中以透閃石、陽起石為主,并含有其它微量礦物成分的顯微纖維狀或致密塊狀礦物集合體。化學成分為Ca2(Mg,Fe2+)5(Si4O11)2(OH)2。翡翠是一種以硬玉為主的纖維狀、致密塊狀的鈉鋁硅酸鹽礦物集合體,化學分子式為NaAl(Si2O6)。硬玉是自然界中最常見的造巖礦物之一輝石族中的一種少見品種。生成在巖石風化過程中的部分寶石有:歐泊,礦物學中屬蛋白石類,是具有變彩效應的寶石蛋白石,這是因為硅石凝結過程中,水分逐漸減少,凝膠形成球體狀,球狀體自然附著小粒的硅石,這些球粒雖然很小,但是布滿了歐泊內部,由于它們是圓的球體,從結構上來說有很小的空隙,歐泊的色彩正是由于這些規則排列的空隙通過光學衍射作用分解白光產生的。當硅粒比較大的時候,空隙相對也會比較大,紅色或橙色的衍射光線就會出現。如果硅粒比較小,同樣空隙就會比較小,藍紫色的光譜就通過衍射作用被分解出來。歐泊的化學成分是含水二氧化硅SiO2·nH2O,含水量一般為3%-10%,非晶質體,內部具球粒結構,集合體多呈葡萄狀、鐘乳狀。底色呈黑色、乳白色、淺黃色、桔紅色等,白色體色可稱為白蛋白,黑、深灰、藍、綠、棕色可稱為黑蛋白,橙、橙紅、紅色體色可稱為火蛋白。半透明至微透明、玻璃光澤、珍珠光澤、蛋白光澤。硬度為5.5-6.5,性脆,易干裂,貝殼狀斷口。在長波紫外線照射下,不同種類的歐泊發出不同顏色的熒光。綠松石,又稱松石,因形似松球色近松綠而得名。綠松石礦物屬于一種含水的銅鋁磷酸鹽礦物,多呈隱晶質集合體,致密塊狀構造孔雀石,主要成分為堿式碳酸銅,呈翠綠或草綠色的塊石,含71.9%CuO、19.9%CO2、能溶于酸。孔雀石是一種古老的玉料,中國古代稱孔雀石為綠青、石綠或青瑯,后由于顏色酷似孔雀羽毛上斑點的綠色而獲得名。胎土和釉料:中國古瓷制胎原料,包括瓷石、高嶺土、白坩土、紫金土等。瓷石是南方地區最重要的制胎原料,是花崗巖類巖石經過長期風化與地質作用而形成,主要由石英、絹云母組成,有時含少量長石和高嶺石,瓷石能在高溫下單獨成瓷;高嶺土由長石類巖石經長期風化與地質作用而形成,在中國南、北方都有出產,因鋁含量高而常在配制高級硬質瓷胎時采用;紫金土是一種含鐵量較高的黏土,是配制南宋官窯和哥窯胎的重要原料;白坩土是一種高鋁質黏土,是北方地區的重要制胎原料。白色陶瓷是高嶺土燒制而成的,景德鎮因出產高質量的高嶺土,燒制的白瓷胎體致密透光好,為其他地區白瓷所不及。胎釉中Fe、Tio、Aio含量均較適中,燒成時采用還原氣氛,瓷器呈現白里泛青的色調;唐宋北方白瓷,是用氧化鋁含量較高的粘土燒制的,粘土內含助熔物質(鉛)少,器胎不夠致密,透光度較差。胎、釉中Tio、Aio含量比較高,燒成時采用氧化氣氛,瓷器呈現白中泛黃的色調;德化白瓷則用氧化鉀含量高達6%的粘土,燒成后玻璃質較多,瓷胎致密,透光度特別良好。胎釉中則Feo含量特別高,燒成時采用中性氣氛,比唐宋北方白瓷和景德鎮同期生產的白瓷釉色更純凈。釉是覆蓋在陶瓷制品表面的無色或有色的玻璃質薄層。是用礦物原料(長石、石英、滑石、高嶺土等)和化工原料按一定比例配合(部分原料可先制成熔塊)經過研磨制成釉漿,施于坯體表面,經一定溫度煅燒而成,景德鎮制瓷用的釉漿由釉果和釉灰配制而成,釉果主要由氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉等組成,釉灰是用石灰石、鳳尾草燒煉而成。按釉料組成可分為石灰釉、長石釉、鉛釉、無鉛釉、硼釉、鉛硼釉等。瓷器上的彩繪,也來自礦物顏料,青花瓷用的是氧化鈷,釉里紅用的是氧化銅,此外還有鐵、錳等顏料,它們在燒制中通過不同的氧化還原環境,達到不同的氧化狀態,呈現出相應的顏色。青花瓷用的氧化鈷在古代大體分為兩種:一種含錳量高含鐵量低,為國產鈷土礦,如明代成化到嘉靖中期,景德鎮青花瓷器使用的主要色料是產于今江西樂平的平等青,呈色淡雅;一種含錳量低含鐵量高,為西亞地區產鈷土礦,如元末明初景德鎮的青花瓷器大多使用從波斯進口的青花色料“蘇泥麻青”,這種青料,其特點是發色凝重濃艷,并有黑色似鐵銹斑點;明代正德、嘉靖、隆慶、萬歷時景德鎮的青花瓷器大多使用的回青,也是一種進口的青花色料,特點是發色藍中泛紫,與蘇麻離青、平等青色調不同;明代中期景德鎮民窯青花瓷器上使用一種產于今江西上高的色料“石子青“,發色濃中帶灰;清代景德鎮青花瓷器所用的主要青料是珠明料,是產于云南,由鈷土礦煅燒而成的青花色料,發色鮮明青翠。
土壤的結構、類型
發育于森林下的土壤,在枯枝落葉層之下,常見的土壤結構是:表層-心土層-母質層。
表層是結構疏松成塊狀網狀砂礫狀,有機質豐富的暗色腐殖質層,植被少或農業土地可能腐殖質層不明顯,呈紅、黃、棕、褐等顏色。一般來說,腐殖質是暗棕色,紅色是氧化鐵的顏色,黃色是氧化鐵在潮濕環境下水化的顏色。表土之下的心土,一般是鐵鋁氧化物粘粒相對聚集形成的。鐵鋁氧化物原地聚集叫淋溶殘積,發生遷移聚集叫粘粒積淀形成;鋁遷移明顯的,土壤溶液呈強酸性(鋁離子是酸性陽離子,鋁在強酸性溶液中才較易呈游離狀態);心土比表土質更粘重,酸性比表土強。心土之下的母質層,是發育土壤的風化巖石層,可能是紅色風化殼或母巖的直接風化層,一般色彩豐富,有網紋或沙姜狀。土粒越細,吸水性、黏結性、保肥性越強,通氣性、透水性越弱。土壤在土粒支撐下,以膠體結構,進行活躍的離子交換,吸附養分,實現保肥功能,通過解吸附將養分釋放給植物實現供肥作用。通常淋溶殘積和淋淀粘積的粘粒,以移動性差的次生粘粒礦物質為主,如鐵鋁氧化物、二氧化硅,由此形成的粘積層(心土層)質地粘重,酸度高,鹽基離子飽和度低;移動性最強,易溶于水的鎂鈉鉀磷等元素,在潮濕地區常隨水溶液淋失到土體之外。水土流失嚴重的土壤,表土層已被沖刷至消失不見;初育土則尚未形成心土層。
茶區的土壤,主要有鐵鋁土綱紅壤系列土壤;淋溶土綱棕壤系列的土壤;初育土綱的紫色土等。紅壤系和棕壤系土壤常與大生物氣候條件的變化相適應而呈帶狀分布,一般來說,磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、褐土從南到北依次呈帶狀分布;紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤從山腳到中高山,依次呈帶狀分布;通常,鐵鋁富集化強度磚紅壤>赤紅壤>紅壤>黃壤,磚紅壤因鐵鋁氧化物富集最多而有松脆性,黃壤因濕度高淋失多,鐵鋁富集層質地相對較輕,透氣性強,氧化鐵的水化度最高,呈現出亮黃色。除碳酸鈣質巖石外,在適宜茶樹生長的氣候下,發育的大部分土壤都是酸性土壤。
茶樹生長習性和不同氣候,植被所發育的土壤類型的聯系
對于茶區土壤發育來說,降水和土壤濕度是淋溶、淋移、粘積的主要原因,在降水充足的前提下,熱量是脫硅富鋁化的主要原因。同等水熱和地形條件下發育的土壤,硅質巖石偏砂質,鉀含量較多、鐵鎂質巖石多粘質,鎂較多、粘重的鈣質土一般不宜茶樹生長;植被下的表層土壤因淋溶多而偏砂,心土層因淋淀而偏粘,礦物中養分和有機質含量較高;植被少時表土因淋失而偏砂,心土因淋淀而偏粘,礦物質和有機質含量均偏低。雖然這種情況下的土壤肥力低,但在干濕分明的氣候下,心土層保水保肥性較好,可幫助茶樹向深處發展根系,抵抗缺少植被帶來的較多極端天氣,如安溪低山茶區的紅壤;枯枝落葉等生物殘落物補充的養分種類、數量和淋失的差異較大,一般常綠闊葉林歸還的鉀少于淋失,歸還的鈣最多可接近80%左右,鎂最多接近60%左右,竹林歸還的物質以硅為主。
總的來說,植被較多,富鋁,有機質含量高的紅壤,是適宜茶樹生長的土壤,形成此土壤的氣候條件,也是適合茶樹生長的氣候,而且此區域的茶樹極適合生長在森林之中,如云南勐宋、南糯山等地熱帶雨林中的茶園、江西和福建交界處武夷山脈森林里的茶園、安徽南部山區森林里的茶園。氣溫較低的地方,土壤有機質分解較慢,合理利用有機肥就足夠維持茶樹的生長需求,可以開辟連片的茶園,如蒙頂山高山茶園的平緩地帶;氣溫高的地方,有機質分解快,以保護植被來涵養水肥才是較為高效和生態的方式。
多雨炎熱地區,淋溶風化程度深,缺乏植被的時候,容易水土流失,土壤土層變薄、砂質化、養分貧乏,如云南花崗巖發育的表層是石英砂的磚紅壤性土。因潮濕氣候環境發育的砂質壤土,土體含水量較高,排水性好,只要保證土壤表層有機質養分大于1-2%,就很適合喜濕怕澇的茶樹,可謂理想土壤。因土壤狀態和氣候、植被關聯,自然狀態下,土層較深厚,沒有滯水現象的森林黃壤土,都是當地最適合茶樹生長的理想土壤,因為熱量偏低,生長在黃壤區森林中的茶樹發芽偏晚,接受更多陽光的茶園發芽早。
茶區的巖石分布:覆蓋地表最廣泛的沉積巖遍布中國;變質巖主要分布在高壓變質帶,如秦嶺、大別山上,易風化;巖漿巖中,噴出巖主要在火山或古火山地區分布,如山東昌樂火山(日照西北多公里處)、海南古火山、騰沖火山、臺灣大屯山等,侵入巖主要分布在以侵入巖為主的造山帶上,山東青島嶗山、福建武夷山等,侵入巖以花崗巖的分布最為廣泛,故土壤多偏砂、缺少自然礦物養分。整體看來,東部巖漿巖較多,西部沉積巖更為廣泛。熱帶、南亞熱帶的熱帶雨林、季雨林區:炎熱,多雨或干濕交替氣候下,生物土壤循環強烈,鹽基淋溶和脫硅富鋁化作用強,發育成強酸性的磚紅壤、赤紅壤,屬鐵鋁土,粘土礦物以高嶺石為主,礦物質含量低。母質相同的情況下,磚紅壤因淋溶劇烈,粘土流失多,土質偏砂,沒有植被的情況下養分極少,植被豐富時,有機質含量高,補償的礦物質養分也多,適宜茶樹生長。赤紅壤相對干濕分明,有一定的粘質礦物積淀,土壤原生礦物質養分稍多于赤紅壤。中亞熱帶常綠、落葉闊葉林區:溫暖濕潤、干濕交替或常年濕潤的氣候條件下,鹽基淋溶較強烈,脫硅富鋁化較強,發育成酸性的紅壤、黃壤,屬鐵鋁土,西部的粘土礦物以蛭石、高嶺石為主,紅壤區高嶺石、水云母較多,黃壤區高嶺石較多。黃壤和紅壤常為同一地點的垂直分布土壤,黃壤分布地比紅壤低溫高濕,一般是因處于多云霧多雨的海拔高度或森林郁閉度高所致。黃壤低溫、有機質分解緩慢、土壤有機質含量高,原生礦物質養分偏低,茶樹生長較紅壤區緩慢。相對來說,較為粘重的土壤,排水性略差,透氣性略低,可能鎂含量更高,相對缺鉀;較為疏松的土壤,氧含量相對較多,有機質分解相對更快,可能鉀含量相對較多,鎂相對略少,茶樹養分吸收效率高,生長更快,發芽偏早。北亞熱帶常綠、落葉闊葉林區:較溫暖濕潤,巖石的脫硅富鋁化略弱,淋溶粘化度較強,多發育成土層較厚,但不及紅、黃壤厚的黃棕壤、棕壤、暗棕壤,屬淋溶土;林地黃棕壤腐殖質的胡敏酸與富里酸的比率一般在0.5左右,介于棕壤與紅壤之間,由于氣候比較暖熱濕潤,次生的粘粒礦物較多,介于棕壤與紅壤之間。棕壤的粘粒礦物以水云母、蛭石為主,礦物質養分占比較高,土壤中鉀、鎂元素占比高于黃棕壤等土壤。酸性淋溶使鐵、錳呈游離態時,容易形成二氧化硅粘積成的灰化層。涼濕氣候中,母巖中鹽基含量較少的,如花崗巖等,在富含單寧、樹脂等多酚類物質的植物,如針葉林植被下,因腐殖質有酸性很強的富里酸及其他有機酸,使表層土壤中的礦物被蝕變分解,這些酸還作為絡合劑與析出的金屬離子結合,使鐵、鋁等發生強烈的絡合淋溶作用而淋移淀積于下部,不溶于酸性溶液的二氧化硅則殘留在土體上部,在表層形成一個灰白色淋溶粘積層。飄灰層是土體質地比較黏重時,因上層滯水,由酸性蝕變而釋放出的鐵、錳被還原,并隨側滲水流帶出土體,出現的灰白色土層。在形成的漂灰層中,鋁減少不多,而鐵的減少量大,黏粒也無明顯下降;滯水、缺鋁的土壤,不適宜茶樹生長。暖溫帶針葉、闊葉,常綠、落葉林區:較寒冷干旱,降水量少,生物富集形成的有機質含量較少,脫硅富鋁較弱,淋溶和粘粒遷移量小,多發育成土體較薄的褐土,屬半淋溶土。殘落物多以干燥的落葉疏松地覆于地表,以機械摩擦破碎和好氣分解為主,積累的土壤腐殖質少,腐殖質類型主要為胡敏酸,殘落物中的CaO含量一般可高達20~50g/kg,僅次于硅(~g/kg),生物歸還率75%~%,土壤風化鈣的補償多,甚至部分有表層復鈣現象。土質偏砂的,可能自然肥力更高,當其分布在水源充足或相對更濕潤的地方時,適合茶樹生長;質地偏粘的,保水性好,可能相對缺鉀,自然養分較高,利于降水偏少地區茶樹的生長。傳統種植業,除了施肥外,還講究深耕土壤,以將下層土壤翻到表層,使農作物獲得淋溶遷移到表土下層和心土上層的鹽基養分。但發育于炎熱多雨的熱帶雨林、季雨林的磚紅壤、赤紅壤,土體中絕大部分游離礦物質被強烈的降水淋失,即使下層土壤,養分含量也不高,這意味著熱帶地區開墾的茶園,自然養分低。
茶圣陸羽在《茶經》中說:“上者生爛石,中者生礫壤,下者生黃土”,從風化程度來說,黃土風化最深,原生礦物分解徹底,以次生的粘土礦物為主,而且常年濕潤,氧化鐵的水化程度深,礦物質離子流失多,土壤主要以鋁硅酸鹽膠體和水化氧化鐵為主,肥力主要來自腐殖質,但既說到黃土,表層腐殖質很可能已被雨水沖刷殆盡,所以才看得到是黃土,土壤肥力不足;礫壤則砂礫多粘土少,保水保肥性差,原生礦物較多,雖然土層較黃土薄,養分含量比心土裸露的黃土還是要好一些,畢竟原生礦物還在繼續淋溶、提供礦物質離子養分;爛石顯然是風化程度最弱的土壤,土層最淺薄,保水保肥性最差,雖然原生礦物最多,但土壤粘粒少,可吸附的有效養分少。爛石想生好茶有一個很必要的輔助條件,即周邊植被豐富,生物殘落物補償的養分多,表土層富含有機質,這種情況下,被腐殖質酸加強的原生礦物的淋溶風化,可以給土壤溶液提供數量豐富的礦物質離子,雖然土壤膠體吸附的養分少,但土壤整體的養分水平高,茶樹生長較好。
氣候土壤和茶樹品種
此節內容列舉的茶樹品種,除黑體字外均是國家級良種。
雖然中國的茶葉產區跨度大,山川錯落,微域氣候和立體氣候復雜多變,但絕大部分的茶葉產區,都處在溫暖濕潤,少澇旱和風雪凍害的氣候條件下,一般來說,日夜溫差大,極端天氣少,散射光多,土層較厚,養分豐富,透氣性排水性好,生態系統豐富的產區,茶葉品質較高。大葉種茶樹一般抗寒性弱,只能忍受-5℃左右的低溫,中、小葉種可以忍受-15℃低溫。灌木型茶樹一般較喬木型茶樹耐寒。具體說來,茶產區的氣候環境和茶樹品種的分布情況如下:
北熱帶,南亞熱帶的赤紅壤、磚紅壤區域
北緯22°以南的北熱帶地區,包括海南島、雷州半島、西雙版納和臺灣島南部,氣候炎熱多雨,全年高溫,年平均氣溫為23~26℃,分干濕兩季,年平均降水量為~毫米。熱帶雨林中發育成的磚紅壤表土有厚度在15~30厘米以上的枯枝落葉層,有機質含量高達8~10%,腐殖質灰棕色。磚紅壤的原生礦物分解最徹底,鹽基淋失最多,硅遷移率最高,鐵鋁富集最明顯,因為能溶可懸移物已淋出土體,沒有粘土的積淀層,只有磚紅色鐵鋁殘積層,土壤pH值4.8-5.6,質地偏砂,因鐵鋁多而緊實厚重,土層深厚,紅色風化層可達數米乃至十幾米,缺乏養分,尤其缺磷、缺鉀。
北緯22°至25°之間的南亞熱帶,北線是福州、韶關、柳州、田林,南線是臺灣南部、雷州半島北部、北部灣沿岸;云南、貴州和四川的南亞熱帶區域面積較大,主要分布于金沙江、雅礱江、元江等河谷地帶。此區域氣候特點為冬暖夏熱、濕潤多雨,年均氣溫19-22℃,年降水量0-毫米,干濕季節交替,一般3-9月為雨季,10-2月為旱季。南亞熱帶雨林的常綠闊葉林下,主要發育赤紅壤,它是磚紅壤與紅壤之間的過渡類型,土壤膠體淋溶,并能在一定的深度凝聚,多數赤紅壤因交換性鋁占絕對優勢而呈酸性,土壤pH值5.0-5.5。表層有時呈棕至棕紅色,鐵鋁氧化物含量和活化度高于積淀層,因粘粒淋失質地稍輕,植物土壤循環的水熱條件較優;心土層鐵鋁氧化物移動淀積較明顯,呈棕紅至紅棕色,砂粒、砂粉粒占比65%-89%,質地稍粘,透氣性較好;
以云南為例,其南部山地、丘陵的海拔為-米,盆地和河谷海拔小于0米,是磚紅壤和赤紅壤的主要分布區。在哀牢山東側,磚紅壤主要分布在海拔高度米以下區域;赤紅壤主要分布在石屏、建水、開遠、蒙自、富寧一線以南,海拔~1米區域;赤紅壤分布于東南部南盤江及其支流海拔1米以下河谷,曲靖市紅壤占比61.07%。在哀牢山西側,磚紅壤主要分布在海拔高度米以下區域;赤紅壤主要分布在梁河、芒市、云縣、南澗、景東一線以南海拔~1米區域;臨滄的磚紅壤主要分布在海拔米以下,占比2.3%、赤紅壤主要分布在海拔~1米之間,占20.3%;勐海海拔~米以內的屬磚紅壤、海拔~米的屬赤紅壤,分布在低山和中山地區;勐臘海拔米以下是磚紅壤,多為紅色砂頁巖發育,表土有機質含量3%-4%、海拔-屬赤紅壤,表土有機質含量4%-7%。
黃色磚紅壤主要分布在屬北熱帶地區的海拔較低的河口、東南,西南部的低中山,其成土條件為降雨量比磚紅壤區高毫米,因此比赤紅壤有更高的含水氧化鐵活化度,呈現出偏黃色澤,紅河、德宏、文山三州海拔--m的低山河谷,分布花崗巖、片麻巖等酸性結晶巖類風化物發育的黃色磚紅壤盈江麻磚土,通體夾少量石英砂粒,質地多為壤質粘土。土壤PH5.0-5.5,鹽基飽和度在20%以下,粘粒硅鋁率1.95,有機質含量3.09%,多為旱耕土;褐色磚紅壤主要分布在西北高山峽谷區的干暖河谷,其成土母質富含碳酸鈣;赤紅壤帶東部,水土流失嚴重的低山丘陵區,主要分布赤紅壤性土,當其為花崗巖發育而成時,地表會遍布石英砂;燥紅土分布于西北端海拔1米以下河谷,表土復鹽基過程明顯;山原紅壤是滇東高原廣大地區的基帶土壤,保留古紅色風化殼殘留特性。
水熱條件優越,夏半年氣溫總體偏低,無效高溫天氣少,森林土壤肥沃的熱帶磚紅壤、赤紅壤帶,原生茶樹多為喬木型,發芽較早,葉型較大。一般喬木型大葉種芽葉的內含物質中,氨基酸占比略低,茶多酚占比較高,其多酚類中,又以簡單兒茶素占比較高,表現出滋味濃醇甘厚的特點,制作綠茶、紅茶、黑茶、白茶均有地域風味。
喬木型大葉種早生的有云南的勐庫大葉種,鳳慶大葉種,勐海大葉種、廣東樂昌白毛茶、云南大葉群體種中選育出來的云抗十號、英紅九號等;云南高原區因氣溫高,光照強烈,可以曬干茶葉,除制作曬青綠茶、曬紅,也生產優質的紅碎茶、工夫紅茶、名優綠茶、白茶、黑茶等茶類。中亞熱帶的紅壤、黃壤區
紅壤和黃壤多分布在長江以南的大部分地區以及四川盆地周圍的山地,原生植被為亞熱帶常綠闊葉林。紅壤的分布以長江以南的低山丘陵區為主,包括江西、湖南的大部分,云南南部、湖北東南部,廣東、福建北部,貴州、四川、浙江、安徽、江蘇等的一部分,以及西藏南部等地;黃壤分布在四川、重慶、云南、湖南、福建等省的山地或高原,比紅壤區域年平均氣溫低,濕度高。形成紅、黃壤的氣候特點為四季分明,干濕季明顯,晝夜溫差大:廣西10~3月是干季,4~9月為雨季,總降水量占全年降水量的70%~85%;廣東3-8月為雨季,9-2月為干季;臺灣北部夏季高溫多雨,冬季溫和少雨;四川西南部6-9月為雨季,11月-4月為干季;貴州南部邊緣的河谷低洼地帶和北部赤水河谷地帶,年均溫18~19℃,東部河谷低洼地帶為16~18℃。
中亞熱帶,冬季溫暖干旱,夏季炎熱潮濕,干濕季節明顯,年均氣溫15~25℃,年降雨量為~0毫米的氣候區域,常綠闊葉林下主要發育紅壤,紅壤的富鋁化作用和溶淋作用不如赤紅壤強,鹽基淋失較赤紅壤和黃壤少,鹽基飽和度在40%左右,粘化更明顯。雖然有機質來源豐富,但分解快,流失多,土壤中腐殖質少,表土與心土PH5.0~5.5,底土PH4.0,土體呈均勻的紅色。丘陵紅壤一般氮、磷、鉀的供應不足,有效態鈣、鎂的含量少,硼、鉬、鋅很貧乏;山源紅壤分布于云貴高原1~m的高原面上,土體干燥,鐵的活化度較高但不及紅壤,土色暗紅。
中亞熱帶比紅壤區域氣溫低,濕度大的地區的常綠闊葉林下,主要發育黃壤,終年水熱狀況穩定、雨量足、云霧多、相對濕度75%以上的高濕環境,導致淋溶度深,鹽基極不飽和,表層鹽基飽和度一般在10~30%之間,酸性較強,pH值4.5—5.5。森林下的土壤表層,是10~30cm的未分解或半分解枯枝落葉和暗灰棕至淡黑的富鋁化的腐殖質層,有機質可達5%以上,有機質和氮、磷、鉀等養分高于紅壤;心土是粘重、緊實的淀積層,因土壤含水量全年較高,吸濕水含量在10%左右,鐵鋁聚積層中大量的氧化鐵發生水化作用而形成針鐵礦,呈現鮮艷黃色或蠟黃色。母質層保留母巖色澤,混雜不一。因植被和氣候不同,黃壤表土的枯枝落葉層厚度和有機質含量差異較大,原生植被保存較少,次生櫟類灌叢和稀疏馬尾松、杉木混交林較多的山地,主要分布有機質含量5%左右的黃壤;海拔較高、森林保存較好、有明顯的枯枝落葉層的山地,主要分布表土有機質含量達10%以上、呈強酸性的灰化黃壤;常年云霧彌漫,相對濕度較大,有較厚的枯枝落葉層的亞熱帶山脊地帶,主要分布表層水分常呈飽和狀態而有滯水、飄灰現象,有機質含量達20%左右的表潛黃壤。
以云南為例,紅壤主要分布在滇中海拔-0米,滇南海拔0-米的高原湖盆邊緣和中低山地,成土母質主要是古紅土和紅色風化殼及巖石風化的殘積物,pH值4.5-5.5;山源紅壤主要分布在海拔1-0的高原地區,主要受古風化殼影響,礦物風化程度深,暗紅色,pH值5.5-6.0;黃紅壤主要分布在紅壤帶的中、低山平緩坡地,因水分條件好,上部有黃化現象,以黃橙色或橙色為主,下部仍是紅壤色調,pH值5.0-5.8;紅壤性土主要分布在紅壤帶的陡坡處,因水土流失嚴重,土壤侵蝕程度深,表土之下的心土、底土裸露出來,石粒多,質地偏砂,養分少。黃壤主要分布在滇東北地區,pH值4.5-5.5;暗黃壤下層土壤呈暗黃色;黃壤性土主要分布在黃壤土帶的上部或陡坡處,植被覆蓋少,土壤侵蝕較嚴重。德宏茶分布在德宏州1-米海拔;臨滄的紅壤分布在海拔1~2米之間,占14.5%;黃壤分布在海拔2~2米之間,占14.5%;在普洱,紅壤多分布在北部與西部、在勐海多分布在中山部或山頂平緩地,海拔~2米區域,如勐宋的滑竹梁子茶園在-2米之間;在勐臘(最高海拔.9米),紅壤多分布在米以上,表土有機質含量7%-10%;文山州紅壤分布最廣,約占全州土地總面積的75%,耕地面積的60%,集中在邱北、硯山、文山、廣南、馬關、富寧等縣海拔0至米之間的地區,黃壤主要分布在馬關、麻栗坡、西疇、硯山、廣南等縣海拔1至1米之間的地區;曲靖市的黃壤主要分布在東南部的羅平、師宗及富源南部,墾殖系數較高;版納部分地區發育黃壤;紅壤區域常有紫色土和紅色石灰土交錯而生,紫色土成土母質多為紫紅色砂頁巖,通過物理崩解和頻繁的侵蝕堆積作用、碳酸鈣不斷淋失和較弱的生物積累作用形成,pH在6.5-7.5乃至更高,土層薄蓄水差養分低但富含磷鉀。大理州紫色土類占土地總面積的31.75%,紅壤土占27.7%,楚雄紫色土主要分布于海拔~2米的東部壩區,占土地面積的32.4%,紅壤占比26.1%。紅色石灰土呈紅色或紅棕色,pH值6-7;與黃壤交錯而生的,有碳酸鹽類發育的黃色石灰土,它因環境濕度高,游離氧化鐵的活性高,呈黃色或黃棕色;滇西騰沖縣中部火山群熔巖區,火山灰和熔巖風化母質發育出了pH6.0左右的火山灰土,它土層較薄、石礫較多,干旱缺水。此氣候和土壤下的原生茶樹,通常為小喬木型和灌木型、發芽較早、葉片大或中等大小。在福建、廣東、臺灣的產區,尤其適合高香品種的生長,如奇蘭、水仙、鐵觀音、青心烏龍等花香型品種和肉桂、紅玉、杏仁香、白毛茶等表現出肉桂、薄荷、杏仁、可可等香料、干果風味的高香品種。高香品種多分布在沿海、云霧多、空氣濕度大的環境下,如武夷山景區雖然緯度偏高,但其茶園海拔低,溫度較高、九曲溪環繞其間,空氣濕度大、山峰險峻,巨巖林立,散射光多;潮州鳳凰山雖然茶園海拔高,但其緯度低,近海且山頂有天池調節氣候,空氣濕度大,散射光多;安溪鐵觀音核心產區也是近海、緯度偏低,海拔較高的環境。這些地方發育的土壤以紅壤為主,有少量黃壤,主要依靠生物殘落物提供有機質養分,茶樹生長較為緩慢,可能因為光合效率高,積累了較為豐富的碳、氮化合物,又因四季分明,年溫差大,茶樹經冬天的低溫脅迫,生成的糖苷類芳香物質種類豐富,含量高,具有了高香的特點。另外,因黃色的類胡蘿卜素氧化可形成多種花果香型的芳香物質,不少制茶師認為,葉片顏色偏黃綠色的,更適合制作高香型烏龍茶。
小喬木型大葉種早生的有原產漳州市詔安的八仙、福鼎柏洋村的福鼎大毫,雜交選育的福云六號等;中生的有樂昌白毛茶、凌云白毛茶;晚生的有福建水仙、政和大白等;小喬木型中葉種早生的有潮州市饒平的嶺頭單叢、安溪羅巖的黃棪、福鼎大白、福安大白,雜交選育的有黃觀音、黃玫瑰等,中生的有梅占等;灌木型中葉種,早生的有溫州市永嘉的烏牛早、黃芽早,宜賓市筠連的早白尖、早白尖5號、安化群體種中發現的白毫早,廣西桂林在從浙江引種的黃葉早有性群體種后代中發現的特早生桂綠1號、八仙自然雜交后代中選育的鴻雁7號等、雜交選育而來的有金牡丹、金觀音、丹桂等;中生的有本山、毛蟹、大葉烏龍、紫牡丹、北斗、白瑞香、矮腳烏龍、奇蘭、青心大冇,選育的悅茗香、瑞香、金萱、翠玉等;晚生的有青心烏龍、鐵觀音、奇丹、肉桂、鐵羅漢、白雞冠、半天妖等;云南中小葉種區域有勐宋、布朗山、格朗河、西定、巴達、勐海、勐旺、小街、勐龍、象明、瑤區、勐侖等鄉鎮,但大部分都分布在紅水河、南盤江、元江、哀牢山、無量山、怒山一線以北。東部種植較廣泛的有適制綠茶白茶紅茶的福鼎大白、福鼎大毫、政和大白、福云六號;適制紅茶的宜昌種;適制紅茶、烏龍茶的毛蟹;適制烏龍茶的水仙、肉桂等,西南部種植較廣泛的有適制紅茶的南江大葉種、筠連早白尖,黔眉、、蜀永1號等。粵東、閩北、閩南、臺灣等地可加工出優質的條形單叢、巖茶,顆粒狀或緊壓型烏龍茶等。此外,閩東出產近年來知名度較高的白茶;浙南溫州、川南宜賓等地出產中國最早的綠茶,貴州出產鮮醇的高山綠茶;宜賓出產的工夫紅茶清鮮醇爽,較為濃郁。閩東福安的工夫紅茶花香高揚,滋味醇濃鮮爽。北亞熱帶的黃棕壤區
亞熱帶季風區北緣,氣候特點是年平均氣溫5~14℃,年降水量約~0毫米,夏季多雨高溫,7月平均溫一般為25℃左右,冬季干旱較冷,平均溫度多在0℃以上,冬夏風向有明顯變化。江蘇、浙江、安徽、湖北、湖南、江西、福建的降水主要集中在春夏季,6-7月梅雨期過后,一般是較長時間高溫干旱天氣,短暫的秋季后,初冬會略有降雨;沿海地區7-9月是臺風季;四川東部和重慶、貴州雨季集中在夏秋,重慶尤以夜雨為多,秋末至春初則多霧。貴州大部分地區濕潤多雨,冬季漫長溫和,西部比東部海拔高,光照多。雜生有常綠闊葉樹種的落葉闊葉林原生植被下,主要分布有黃棕壤,黃棕壤是黃紅壤與棕壤之間過渡型,既有溫帶典型的明顯粘化,又有熱帶典型的脫硅富鐵(鋁)化。
山地垂直帶中的暗黃棕壤,因熱量低雨水充沛,生物積累過程和鹽基淋溶率較強,粘化作用不明顯,質地較輕。自然狀態下,黃棕壤表層是枯枝落葉的殘落層和腐殖質層,有機質含量不高,一般針葉林下較薄,約1cm、混交林下較厚、灌叢草類下最厚,可達10~20cm;耕作后的黃棕壤有兩類,一類表層呈紅棕色或亮棕色,質地多壤質、疏松;淀積層呈亮棕色,常因母質不同而色澤不一,由于粉沙粘粒的聚集,質地偏粘較緊實;母質層保留母巖特點;還有一類較為粘重的黃棕壤,主要分布于蘇、皖、贛長江兩側及浙北、鄂北、豫南的第四紀黃土丘崗、階地,其土體深厚,具有均質黃土層,表層灰棕或黃棕,小塊狀結構粉質粘壤土,下層是呈黃棕或褐棕色,粘重緊實的粘磐層。
以云南為例,黃棕壤pH值5.0-6.0,西部的黃棕壤主要分布在麗江玉龍雪山一線、北緯27°以南,海拔1-2米的中山坡地上部,北部楚雄的黃棕壤分布于海拔2米以上的冷涼地帶,土層較厚,占比8%;東南部文山州的黃棕壤主要分布在文山、馬關、邱北、廣南縣海拔1至2米的冷涼山區;東部曲靖市的山地黃棕壤主要分布在北部,墾殖率稍高;臨滄的黃棕壤分布在海拔2~0米的地帶,占比4.0%;
此環境條件下,原生茶樹多灌木型、發芽略晚的中生種、葉片中等大小或較小。一般中小葉種內含物質中,氨基酸占比較高、茶多酚占比略少,其多酚類又以酯型兒茶素占比較高,表現出滋味鮮醇的特點,所制作的綠茶清香持久,紅茶則較大葉種更為鮮爽活潑。
灌木型中葉種中生的有淳安的鳩坑種、修水的寧州種、祁門種等,選育的品種有安吉發現的溫度敏感型顏色變異品種白葉一號、余姚發現的光照敏感型顏色變異品種黃金芽,從武義種植的有性系福鼎大白中發現的春雨2號、湖南群體種茶樹中發現的適制紅碎茶的櫧葉齊,櫧葉齊自然雜交選育的櫧葉齊12號、重慶南江大葉種中發現的南江2號、福鼎大白和梅占雜交選育的鄂茶1號等;各地群體種中,常會發現一些灌木型中葉種的早生品種,如鳩坑種中的龍井43,龍井長葉、川茶群體種中發現的名山白毫、宜昌大葉群體種中發現的宜紅早等;選育的早生品種有輻照龍井43得到的中茶,從云南大葉種馴化而來的農抗早等;灌木型大葉種中生的有黃山種等,早生品種有上饒大面白、婺源上梅州種等;小喬木型中葉種早生的有杭州從福鼎大白茶與云南大葉茶自然雜交后代中選育的浙農、迎霜等;因不同時期的市場導向和品種改良需求,云南大葉種和福鼎大白被廣泛引種過,除此之外,東部種植較廣泛的有適制綠茶龍的井43、祁門3號、7號、湘波綠、大葉尖等,西部種植較廣泛的有適制綠茶的昆明十里香、黔眉,名山等。引種的品種在生長過程中逐漸和當地品種融為一體,典型的如農抗早,它是鳳慶大葉種引種于英德后雜交得到的茶籽,引種到安徽宣城后再雜交得到的茶籽,引種于合肥后,因幸存于極寒天氣而被選育出來的,樹型介于灌木和小喬木之間,較為高大。皖南黃山、浙北杭州、川西雅安、贛北婺源、鄂西北古丈等出產名優綠茶,重慶、鄂西南恩施、浙北等出產玉露、抹茶等蒸青綠茶;紅茶發源地,贛南、閩北交界處出產小種紅茶和工夫紅茶,其周邊的皖南祁門、贛東北浮梁、贛西北修水等地出產工夫紅茶;湘西安化、鄂南赤壁、咸寧、川西雅安等地出產黑茶。暖溫帶的棕壤區
暖溫帶,包括山東半島、遼東半島和河南、安徽、湖北北部等淮漢流域地區,屬以亞熱帶向溫帶過渡為主的涼爽氣候,茶區受海洋、湖泊、山川的調節,都有較為充足的光照和溫和的微域氣候氣候,夏季暖熱多雨,冬季寒冷干旱,年平均氣溫5~14℃,年降水量約~0毫米,暖溫濕潤的落葉闊葉林和針葉、闊葉混交林下主要分布棕壤,有明顯的淋溶作用、粘化作用和較強烈的生物積累作用,質地多為壤土至壤粘土,或者更輕的砂質壤土,土壤pH5.0-6.5,肥力較高。地表有2~10厘米枯枝落葉層,之下是灰棕色腐殖質層,厚10~20厘米,表層有機質含量6%左右;往下是棕色、紅棕色或黃棕色的粘化淀積層,質地粘重,粘粒厚約30余厘米或更厚一些,比黃棕壤的粘化層薄;母質層通常近于母質本身色澤。由于落葉闊林凋落物的灰分含量高,阻止了土壤灰化作用的發展,但丘陵和山地都可見到白漿化作用的發生。褐壤的粘化層薄,全剖面的鹽基飽和度80%,常有一定的CaCO3新生體,鐵的游離度40%。因pH值一般為7.0~8.5,不適宜茶樹生長。
以云南為例,棕壤主要分布在北緯25°以北,海拔-3米的山地,成土母質主要是紫色砂質巖、酸性及基性結晶鹽、石灰巖,表土暗棕色,pH5-6;文山州的棕壤主要分布在文山、邱北縣海拔2至2米地帶,曲靖的棕壤主要在高山、半高山;暗棕壤主要分布在迪慶、怒江、大理州海拔0-3米的高山區,pH值5-6,通過腐殖質積累、淋溶和粘化、白漿化、潛育化過程生成。褐土主要分布在金沙江、瀾滄江及其支流的河谷地帶,氣候干燥植被稀疏的山地、丘陵、洪積扇和高階地形,通過碳酸鈣的淋溶積淀和粘化作用形成,淋溶作用較棕壤弱,水土流失嚴重,養分含量低。
此氣候土壤條件下,因冬季漫長,氣溫較低,多是引進茶樹品種后開發的茶區,生長的茶樹一般葉片較厚、顏色較深、發芽較晚,更適宜加工鮮爽醇厚的綠茶,制作紅茶雖鮮度較好,但因茶多酚含量偏低,紅茶發酵的環境溫濕度略低,自然發酵的效果較差,容易醇厚度不足顯青澀感,如高溫烘干增加口感的圓潤度,會降低鮮度,如低溫長烤,不易散去青氣。
二十世紀五六十年代最開始引種時,多為黃山種、金寨燕子河種、舒城種、鳩坑種、祁門種、福鼎大白等優良群體種;八九十年代多引種特早生、早生品種以利用其突出的抗寒能力,如龍井43、平陽特早、白毫早、舒茶早、櫧葉齊、鄂茶1號、金寨1號等;近年來較多引種經濟價值高的安吉白茶、黃金茶、中茶,特早生,抗寒性強的農抗早等;云南選育的小喬木大葉中生種紫鵑也適宜暖帶的棕壤氣候區。當地品種有紫陽種、信陽種等群體種,選育出的有信陽10號等。緯度范圍在北緯30°23′(信陽最南)-37°08′(乳山最北),從西向東的部分茶區氣候情況:
隴南茶區主要在北亞熱帶氣候濕潤區,氣溫高、濕度大,年平均氣溫14℃左右,包括康縣南部、武都南部、文縣東部,白龍江、白水江、嘉陵江河谷淺山地區,尤其白龍江、白水江沿岸河谷及淺山區,是一年兩熟的熱量高值區,有小江南之稱。茶園多在海拔-1米的山地,主要是富含有機質的酸性砂壤土、黃棕壤和棕壤;漢中屬北亞熱帶氣候區,冬無嚴寒、夏無酷暑,氣候溫和,年平均氣溫14℃左右。北有秦嶺、南有大巴山脈兩大屏障,潮濕氣流不易北上,伏旱之后,秋季有連陰雨,氣溫主要受海拔影響,漢中海拔略高,最低海拔處西鄉平壩區也有米左右,茶園主要分布在大巴山北麓海撥―1米的緩坡地上,土壤主要有砂壤土、壤土、粘壤土;安康屬亞熱帶大陸性季風氣候,四季分明,雨量充沛,春暖干燥,秋涼濕潤并多連陰雨,氣候濕潤溫和,最低海拔米,年均氣溫16℃左右。其中紫陽的茶園主要分布在氣溫較高的沿江河淺山丘陵和氣溫偏低,降水充沛的巴山淺山區,海拔米以下,黃棕壤居多的山坡上。老茶園主要分布在糧地和桐林下,0米以上的山區茶園以苦茶為主,茶樹種植的最高海拔在1米。信陽屬亞熱帶向暖溫帶過渡地區,季風氣候明顯,雨量充沛,年均氣溫15℃左右,茶園主要分布在海拔-米的坡地,山區土壤多為黃、黑砂壤土,深厚疏松,腐殖質含量較多,肥力較高;泰安茶區主要在泰山周圍,屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候區,四季分明,寒暑適宜,光溫同步,雨熱同季,光照和雨水充足,年平均氣溫13℃左右,茶園土壤類型多樣,主要有棕壤、褐土、砂姜黑土、潮土、山地草甸型土和風沙土,土層深厚,土質疏松,保水保肥能力強;臨沂屬暖溫帶季風大陸性氣候,四季分明,雨量充沛,氣侯溫和,年平均氣溫14℃左右,還略低于漢中平壩地區,茶園多分布在嶺地坡地,土壤較薄,礫石較多,有機質含量略低;日照屬于溫帶季風氣候,四季分明,冬無嚴寒,夏無酷暑,光照充足、雨量充沛,臺風登陸頻繁,雖然年均氣溫12℃左右,但極端氣溫少,氣候更溫和,日照以山地丘陵為主,土壤呈微酸性,屬黃棕壤土,含有豐富的有機質和微量元素;嶗山茶區屬暖溫帶半濕潤季風區大陸性氣候,四季分明,冬無嚴寒,春季回溫慢,夏無酷暑,多霧,秋季寡照,晝夜溫差大,年平均氣溫和日照接近,茶園多在背風向陽的半山坡或丘陵地,土壤為土質深厚肥沃的花崗巖母巖棕壤土;乳山位于膠東半島,屬暖溫帶季風型大陸性氣候,四季變化和季風進退明顯,具有氣候溫和,雨水充沛,光照充足,無霜期長的特點,乳山比嶗山偏北,年平均氣溫略低于嶗山。土壤類型多樣,以棕壤為主,土體深厚,質地較好,保供性能好;更北方、更冷的產茶地,如屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區的赤峰,屬溫帶大陸性季風氣候區的遼寧,水熱條件不足以供應茶樹生長,需要在大棚種植。
看起來,從南到北,隨著水熱條件的變化,春天到來的越來越晚,冬天到來的越來越早,但茶芽的萌發,并不是緯度越低就越早,品種抗寒性、越冬休眠期的物質積累、茶樹健康狀況、同緯度地區差異較顯著的水熱條件、土壤肥力等都是影響因素。如烏牛早、元宵綠等早生品種,在溫州、宜賓等水熱條件好的地方,發芽特早,甚至早于大部分水熱條件更好的云南產區種植的大葉種,同時,也早于水熱條件較差的浙北、皖南、川西等地。
只有相對好,沒有絕對好
一般來說,每個品種都有它最適宜的生長環境,這個最適宜,除了指生活期內的生長勢、抗逆性、持嫩度等表現好,還指有最能表現其優異品質和品種特性的適制茶類。因為對品質理解的不同,不同時期有不同的明星品種,如崇尚濃厚風味的時代,云南大葉中最受歡迎,白化品種茶樹被認為沒有經濟價值,偏愛清鮮醇爽風味的時代,白化品種是最受追捧的品種;通常在同一氣候、土壤環境下,有許多品種混生,老茶園是因有性系品種的遺傳變異,新茶園是因無性系品種的搭配種植。一方面,品種多元化可以錯開采摘洪峰期,提高抵抗爆發性的病、蟲、熱、凍災害的能力。另一方面,品質標準多元化和種質資源、地域文化保護,給最適宜、最好帶來了很多不確定性,品種的優質性和獨特性共同促進了各地茶樹品種的多元化趨勢。
有些適制性接近的品種,看似性狀和產地都跨度極大,其實生長的氣候、土壤環境很接近。樹型、葉片大小、發芽時間等性狀,是通過茶樹的生長環境和品種基因相互協調而呈現出來的,但是,茶樹品種和其原產氣候土壤不一定是最優搭檔,在原產地沒有突出表現的品種,可能在引種后,與環境鍥合度更高,展現出特異的品質,如原產建陽的水吉水仙,引種到武夷山后,表現更加出色,成了武夷山的當家品種之一。另外,品種和產地的匹配度,受氣候變化的影響,不是一成不變的,一些不適應環境的品種,在某些年份,可能會有特別突出的表現;生長在最適宜環境中的茶樹品種,因為氣候、土壤條件的突然變化,很可能表現得差強人意。
人們所理解的茶葉品質的好壞,是一種有著時代和地域印記的文化現象,不同的飲茶習慣和偏好,造就不同的評價標準,如英式下午茶以濃強鮮的紅茶為優質紅茶,國內的清飲紅茶以醇爽甘鮮為優質紅茶。飲茶文化的積淀,滋養出新口味需求的時候,就是新的文化現象興起之時。不管流行風向是日新月異,還是循環播放,都不離氣候、土壤和品種所構建的一體化的品質基礎。
持嫩度和茶葉的口感、香氣滋味
持嫩度強的茶葉口感柔軟細膩,香氣優雅豐富;加工中的火工高低和口感的粗細軟硬并無直接聯系。氣候和土壤質地、養分的類型和含量,影響茶葉內含物質的組分,進而影響香氣和滋味。粗老原料口感粗糙,滋味淡薄,香氣短,弱。由于簡單兒茶素苦中有甜,不澀,比苦澀的酯型兒茶素味覺閾值幾乎高一倍,所以多酚類含量高、簡單兒茶素占比高的大葉種和多酚類含量低、酯型兒茶素占比高的中小葉種,很難說哪個滋味更苦澀。茶農常按味道類型的不同,把茶樹品種分成苦茶和甜茶兩類,同一地方同一品種的茶,在不同年份的差異性氣候里,可能表現出明顯苦澀或甘甜的味型。甜味是增加滋味醇厚度的主要因素,它和鮮葉持嫩度關系緊密,受氣候影響,尤其是溫度影響較大,葉片細胞常利用提高單糖含量,來增加細胞液濃度,以此來增強抗寒性。晝夜溫差大的氣候,可能對嫩葉的糖類積累較為有利,溫度過高時,糖類物質轉化形成的茶多酚也開始增加,滋味變濃變苦。一些知名產區的氣候、土壤和品種適制性
適制綠茶的品種主要原生于中亞熱帶黃壤區、北亞熱帶的黃棕壤地區。
浙江武義的植被屬中亞熱帶常綠闊葉林,全縣紅壤占比48.19%,黃壤占比18.67%,武義從引種的云南大葉中選育出的晚生種春雨2號,適制綠茶,滋味鮮爽,回甘強,花香明顯。臺灣海拔米以上的高山平緩區域,多雨寒冷的針葉林下多發育成類似棕壤的土壤,所種植的青心大冇、青心烏龍等中、晚生小葉種,可制出香氣清高,滋味鮮醇的綠茶、高山烏龍,。云南選育的紫鵑品種,花青素含量高,主要分布在怒江山脈向南延伸的余脈部,西雙版納的西部勐海縣境內的溫帶、暖溫帶濕潤季風氣候區發育的黃棕壤、棕壤區域,適制綠茶,可引種到北方有同樣氣候土壤條件的產區。適制中小葉種工夫紅茶的品種,多也適制綠茶,主要分布在中亞熱帶的紅壤、黃壤區域,紫土與其交錯而生,高山區有黃棕壤。
中亞熱帶森林生態系統中的武夷山桐木關,原生茶樹品種是表現出多種類型茶樹性狀的群體種“奇種“,桐木關m以下的紅壤,m至米為黃紅壤,以上為黃壤類的非地帶性土壤:山地黃壤和山地草甸土。發育的土壤鹽基飽和度較低,山體上部經過強烈淋溶迅速脫硅形成三水鋁石;山體下部是游離氧化鐵粘粒位移明顯的紅壤,化學風化程度深。隨和海拔的降低,土體厚度和粘粒度增加。北亞熱帶濕潤季風氣候下的祁門,北部中山區天然次生林、灌叢草被和人工林主要發育黃壤、黃棕壤;中山區外圍丘陵盆地主要發育紅壤、紫土;低山緩坡的次生林主要分布紅壤,原生有祁門種。川西南氣候炎熱,主要生產川紅工夫,原生品種有性狀各異的老川茶,宜賓筠連縣西北部的筠連鎮、塘壩鄉、孔雀鄉,縣東南的大雪山、聯合、蒿壩、維新、巡司等鄉鎮有反映巖性的特殊土壤類型紫色土系,占比22.95%,黃壤,占比59.93%。蒿壩鎮香臺山、大雪山鎮大雪山、龍鎮鄉老君山等海拔米以上的山區主要分布黃棕壤,占比5.33%。適制烏龍茶的品種主要原生于中亞熱帶的黃、紅壤地區,黃壤和紅壤在山區多呈垂直分布,一般黃壤在山體上部,紅壤在山體下部。高香品種的分布,東部比西部多,主要處在內地的中亞熱帶濕潤季風氣候、海洋氣候和臺灣的熱帶、暖帶林相下,主要特點是濕熱條件較高,極端天氣較少,四季分明,冬季最冷月平均氣溫在零度以上,可能因為茶樹抗寒主要靠芳香物質的形成來啟動,所以較多形成高香品種。
廣東潮州的鳳凰山、內安溪的海拔高于米的山區是中亞熱帶海洋性季風氣候下的黃壤區域,安溪海拔低于米的山區主要分布紅壤,原生的鳳凰水仙群體種、鐵觀音、黃棪、本山、毛蟹、梅占、引種的奇蘭等都是制作條形、顆粒狀高品質烏龍茶的品種;閩北武夷山景區、閩南平和縣,都是山巒起伏,地形錯綜復雜的中亞熱帶季風濕潤氣候下的紅壤、黃壤區域,原生的奇丹、肉桂、白雞冠、鐵羅漢、白芽奇蘭,引種的福建水仙等,都是制作高品質烏龍茶的原料。阿里山區公尺以下丘陵為熱帶林相,-1公尺主要為暖帶林相。1,~3,公尺為溫帶林相,3,~3,公尺主要呈現寒帶林的林相,阿里山烏龍茶,主要產在暖帶紅黃壤區和溫帶棕壤區,品種多青心大冇、青心烏龍等。臺灣是較同緯度氣溫偏高的亞熱帶季風氣候,地形平坦,起伏平緩的丘陵地區多發育成黃壤(呈黃、黃棕,紅棕色),這一區域包括發現了發現青心大冇的臺北縣文山和最早引種了青心烏龍的南投縣鳳凰山支脈凍頂山一帶、雜交選育的金萱、翠玉等的廣泛種植區域,金萱、翠玉適制烏龍茶和綠茶;適制大葉種工夫紅茶的品種,通常也適制綠茶,主要分布中亞熱帶紅壤、黃壤地區。
原產于四川崇州市的崇慶枇杷茶,屬大葉種,最適生長環境為西北部海拔0米左右山區,土壤為白堊紀酸性紫色土和侏羅紀酸性黃壤。原產宜昌大葉種的夷陵茶區,黃棕壤分布于海拔~米以上的山地;黃壤分布于西陵峽谷兩岸和西北山區海拔0米以下的低中山和丘陵;紫色土分布于東南海拔米以下的丘陵。原產凌云白毛茶的廣西凌云縣,屬亞熱帶氣候,黃紅壤土占比45%,分布在海拔米以上至米地帶、黃壤占比11%,分布在海拔0米以上地帶、紅壤占10%,分布在海拔米以下的高丘深谷地帶。原產樂昌白毛茶的廣東樂昌縣,屬中亞熱帶氣候,海拔米以下是紅壤區、以上是黃壤區。適制紅碎茶的品種,通茶也適制工夫紅茶、生普和熟普,主要分布在南亞熱帶赤紅壤區、北熱帶磚紅壤區。
適制紅碎茶的品種主要是云南大葉種等,包括勐庫大葉種(又名大黑茶)、鳳慶大葉種和勐海大葉種等,原產瀾滄江流域南部,主要分布在雙江、瀾滄、勐海、鳳慶、昌寧、云縣、保山、元江等縣(市)。大部分產區是磚紅壤、赤紅壤。云南中小葉種除了生長在氣候偏冷的滇東北部,在南部也有不少和大葉種混生的的,可見品種性狀和氣候、土壤的關聯,并不是絕對對應的,一些特殊的氣候條件和人員流動帶來的品種引種,也是其中的原因之一。相比較中、北亞熱帶的中小葉種,滇南中小葉種生長的環境特點,主要在于土壤是鐵鋁更為富集的赤紅壤,紅壤分布較少,降水和水汽蒸發更多,氣溫略高,因為古茶園大部分在森林中,常年都以漫射光為主,不過在強力開發的今天,不少古茶園已經部分暴露在了陽光直射下,如景邁古茶園,相對來說,勐宋部分古茶園的森林條件較好。
樂古茶山海拔在~米之間,勐龍勐宋古茶山海拔在0~米之間,布朗古茶山海拔在~米有中葉種。勐宋的茶和景邁一些,常以蘭花香著稱。云南南部的普洱茶小葉種,主要分布在云南東南角,勐臘縣象明鄉的倚邦、蠻磚、革登,勐臘的茶區年平均氣溫19℃—20℃,年積溫0℃—0℃,最熱月平均氣溫23℃左右,最低氣溫10℃~13℃,極端最低氣溫0℃~-3℃的天數很少,一般在7℃以上,有輕霜3-5天,或無霜,冬無嚴寒夏無酷暑,土壤主要是赤紅壤,米以上多紅壤。倚邦古茶山海拔在1~米之間有小葉種、小喬木,蠻磚古茶山處于倚邦、革登、曼撒、易武四座茶山之間,蠻磚古茶山海拔在~米之間,大葉種、喬木,小葉種、小喬木混生。革登古茶山處于倚邦茶山和莽枝茶山之間,海拔在~之間,樹齡在年左右。茶樹有大葉種、喬木,小葉種、小喬木,所產小葉種普洱茶,滋味類似倚邦,甜味顯著,但湯質稍薄。西接緬甸的瀾滄縣惠民鄉的景邁古茶山,也有小葉種的分布,且樹齡大的小葉種茶樹保存較完善。景邁古茶園距縣城70余公里,坐落在景邁、芒景萬畝古茶園內的村寨有10個,茶園面積畝,整個地形西北高、東南低,最高海拔米,最低海拔1米,屬亞熱帶山地季風氣候,干濕季節分明,年平均氣溫18℃,年降雨量1毫米,古茶園土壤屬于赤紅壤,所產古樹茶,一向以甜香著稱,香氣突出,但是喝到此茶的時候,感受并不突出,可見其特點只是相對而言。適制白茶的品種,重視外形,銀針講求外形肥壯,密披白毫,一般以多毫、大葉品種為宜,如特早生的福云六號、早生的福鼎大毫,福安大白、晚生的政和大白,福建水仙等,中葉種的有早生的福鼎大白、中生的菜茶等。
福鼎和政和產區屬中亞熱帶季風濕潤性氣候下的紅壤和黃壤地區,福鼎管陽全鎮海拔米以上、磻溪土壤以黃紅礫壤為主、白琳鎮一帶為幼紅壤,地面傾斜較大;政和產區60%在東部海拔~m海拔的山區,40%在西部~m海拔的山區,白茶茶樹品種中政和大白茶、水仙的耐寒能力較強;云南景谷,從峽谷地區到高寒山區,形成了北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶和暖溫帶五種氣候類型,從壩區河谷到山區半山區對應氣候分布有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃棕壤、棕壤、紫色土等,以赤紅壤面積為最大,占可利用土地面積的60.6%,海拔米至米的民樂鎮秧塔鎮,屬南亞熱帶氣候區,發育的土壤為赤紅壤和紅壤,所生秧塔大白茶為喬木型大葉種,多制作成白茶。經過時間積淀和市場推廣,被廣泛認可的經典名茶的品質特點:
杭州西湖產區龍井群體種制作的炒青綠茶龍井茶,嫰香、清香馥郁,滋味鮮醇甘爽;蘇州太湖洞庭山西山小葉種制作的炒青綠茶碧螺春,滋味清鮮甘醇,嫰香清鮮;種植于黃山市的黃山大葉種制作的烘青綠茶黃山毛峰,嫰香清香持久,鮮醇爽;蒙頂山川茶品種制作的綠茶蒙頂甘露毫香顯,鮮嫩甘醇,黃茶蒙頂黃芽,鮮醇爽口;武夷山桐木關采茶制作的小種紅茶,細膩甘甜;純正高長,似桂圓干香或松煙香,滋味醇厚回甘;金駿眉原料細嫩,屬工夫紅茶做法,滋味鮮爽甘醇,香氣甜鮮,極為耐泡;云南鳳慶以鳳慶大葉種制作的滇紅,甜香濃郁,鮮甜醇爽,隨原料成熟度的加深,滋味由鮮甜醇爽到甜醇、濃醇、濃厚,湯色的紅濃度逐漸加深;曬紅工藝還會表現出花果香;祁門歷口櫧葉種制作的祁紅,屬于工夫紅茶,有鮮嫩甜香和似玫瑰、蘋果等豐富的香氣,甘醇爽口。近年來,在細緊的出口精制茶外,多了針形、毛峰型、螺形等新的工藝;泉州安溪縣西坪鎮鐵觀音制作的顆粒狀烏龍茶,外形砂綠油潤,香氣清高持久,滋味清醇鮮爽;顆粒狀烏龍茶不同品種會表現出不同的風味,如黃金桂有獨特的四奶香的桂花香,佛手有似雪梨的香氣,滋味更醇厚;武夷山風景區肉桂、水仙品種制作的巖茶,甘醇爽口,香氣馥郁。肉桂隨原料成熟度不同,表現出類似乳香、蜜桃香、桂皮香的香氣,滋味醇厚鮮爽;水仙鮮醇濃爽或醇厚甘爽,香氣濃郁或清長;潮州鳳凰山單叢水仙茶制作的條形后顆粒狀鳳凰單叢,花蜜香清高悠長,滋味甜醇回甘,湯色金黃清亮;緊壓型水仙清花香明顯,滋味濃醇甘爽;清香型白芽奇蘭鮮醇甘爽,香氣清雅悠長,品種香明顯,濃香型白芽奇蘭醇厚甘爽,香氣濃郁持久,品種香顯。福鼎管陽鎮以福鼎大毫制作的福鼎白茶,毫香濃郁、鮮香、甘醇爽口,新工藝白茶滋味更為醇厚,清鮮度略差;云南勐海以云南大葉中制作的生普,隨原料成熟度的,香氣有嫰香、清香、花香等,滋味鮮醇到醇厚,濃度逐漸加強,熟普醇濃潤滑、濃厚,香氣陳純、濃郁;廣西梧州以梧州群體種、廣西大葉種制作的六堡茶醇厚、濃醇,陳香純。大部分群體種都遇到了生長勢弱,產量低,上市晚,成品花雜的問題,需要引進無性系良種提升品質,引種時,氣候和土壤的變化,常常會引發品種性狀、發芽時間和內含物質的變化,能夠適應新環境的品種,除了勝在外形勻整、產量高、上市早、適應性強,內質表現常常也很優異,氣候風土和品種組合出的最佳搭檔,往往是通過各地的斗茶發掘出來的,如武夷山的肉桂、安溪的鐵觀音等,也有一些,是隨著時代的變化,人們的審美發生改變,原來不看好的品種因此變得廣受歡迎,如安吉的白化品種。
現今較為廣泛種植,適應性強,品質符合市場需求的品種有
中茶、龍井43制作的龍井、毛峰等表現出鮮醇滋味和明亮湯色,中茶被認為有細微的蜜香型花香;安吉白茶、黃金芽制作龍井、玉露表現出的甘鮮滋味和明亮湯色,安吉白茶一般口感細膩,黃金茶隨產地和品種的不同,表現出或甜糯或細膩的口感;福選9號、名山、福鼎大白制作甘露、碧螺春,表現出多毫外形和鮮醇滋味;金牡丹、金觀音、黃玫瑰制作烏龍茶和紅茶表現出濃郁花香和較為細膩的口感;英紅9號、梅占制作的紅茶,滋味鮮濃,香氣高,口感較為細膩,梅占比英紅9號滋味更淡爽一些,似有梅子香,英紅9號有花香,滋味鮮甜醇爽,隨成熟度的加深,滋味的濃度變大。此外,以烏龍茶品種制作綠茶的一些嘗試,也有較為不錯的表現,如金觀音秋茶制作的綠茶,花果香明顯,滋味鮮爽醇和。
中國茶區邊界