福建省安溪縣生態茶園與非生態茶園生態效益比較研究

楊麗韞，彭 飛，熊鵬飛，劉某承，閔慶文,3

（1.北京科技大學冶金與生態工程學院，北京 100083；2.中國科學院地理科學與資源研究所，北京100101；3.中國科學院大學，北京 100049）

福建省安溪縣是中國最大的鐵觀音主產區，茶葉已成為安溪縣的支柱產業，茶葉發展好壞將直接影響到安溪縣區域經濟發展。安溪縣自2005年開始建設生態茶園，目前安溪生態茶園的面積達到20萬畝（1畝≈666.67 m2），但還有將近40萬畝非生態茶園[1]。生態茶園是在同一塊土地上，按生態學原理和生態規律建立起來的多物種、多層次、多功能，結構穩定、系統開放有序，物種間相互協調發展、互相促進，以取得最大而穩定的經濟、生態、社會效益的茶園[2-3]。生態茶園發揮了生物配置優勢，為茶樹創造一個原生性良好的生態系統，從而改善和提高了茶園生態因子和茶葉品質[4]。建設生態茶園必須要構建一個自然生態系統工程，依據茶樹的生物特性，充分利用光、熱、水、土、氣等自然資源，提高太陽能和生物能的利用率，促進茶園生態系統內物質和能量的循環[5]；通過生態調控生物種群，將病蟲草害控制在經濟閾值以內；通過植物的配置改善生態小氣候，提高茶園產出；為開發無公害茶、綠色食品茶、有機茶產品創造條件[6]。多物種生態茶園使時間、物質、能量和空間朝著有利的方向轉換，從而在有限的土地資源上創造出最大的經濟和生態效益，促進茶樹種植業的可持續發展[7]。

本項研究通過實地調查和取樣的方法，對安溪縣的生態茶園和非生態茶園進行了系統研究，計算和比較兩者生態效益的差別，為安溪茶園的生態建設和生產提供科學依據。

1 研究區域和研究方法

1.1 研究區域

安溪縣位于福建省東南沿海，隸屬泉州市。縣域范圍東經117°36′～118°17′，北緯24°50′～25°26′，全縣總面積3057.28 km2轄24個鄉鎮465個村居，人口112萬。安溪地處亞熱帶，屬亞熱帶海洋性季風氣候，氣候溫暖，日照充足，四季分明，霜期短，雨量充沛，水熱資源豐富。自然環境得天獨厚，十分適宜茶樹的生長。

1.2 研究方法

本研究選擇安溪縣典型的生態茶園和非生態茶園進行了實地觀測和取樣分析。

1.2.1 調查樣地的特征

兩塊典型樣地的具體環境特征如表1所示。

1.2.2 實地調查和取樣

(1)茶園小氣候測定。茶園內空氣溫度和濕度采用溫濕度計測量，茶園內光照強度采用照度計測量，對兩塊樣地同時觀測。

(2)茶園空氣質量測定。茶園內的空氣負離子含量通過空氣負離子檢測儀測定。

(3)水土保持測定。通過對安溪縣水土辦設置的標準徑流小區（20 m×5 m）的監測，在實驗期（1年）內，分別監測22°小區徑流在茶園（裸露）、茶園（坡壁留草）、茶園（坡壁馬塘草）及茶園（坡壁百喜草）下泥沙產生量，判斷其在防止水土流失方面的影響作用。

(4)土壤樣品采集。采用“S”形布點，每個樣點集中于茶行中間，取樣深度為0～10 cm和10～20 cm。每個茶園按照不同的土壤深度各采集15個樣品，將每5個樣品混合為一份，用四分法將多余的土壤棄去，保留混合土樣1 kg左右。為了測定土壤容重和孔隙度，每個茶園按不同的土壤深度各取3個土壤環刀[8]。

1.2.3 實驗室分析

土壤容重采用環刀法，土壤含水率采用TDR 100，土壤孔隙度利用容重和密度計算得到。

土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化——外加熱法。土壤全氮采用半微量開氏法。

土壤全磷采用酸溶——鉬銻抗比色法。

土壤有效磷采用雙酸浸提法。

土壤全鉀采用酸溶——火焰光度法。

1.2.4 生態服務功能計算方法

茶園水源涵養功能主要通過土壤貯水量來衡量，土壤貯水量計算如下式，土壤貯水量（W）= 10×P×h[9]。式中：W指土壤貯水量（mm）；P指土壤非毛管孔隙度（%）；h指土壤層厚度（cm）。

安溪縣生態茶園0～20 cm的土壤層非毛管孔隙度為16.30%，根據公式計算得，W生態= 16.30%×20×10=32.6 mm；安溪縣非生態茶園0～20 cm的土壤層非毛管孔隙度為10.81%，根據公式計算得，W非生態=10.81%×20×10=21.6 mm。

2 安溪生態茶園和非生態茶園生態效益結果分析

2.1 局地小氣候比較

2.1.1 氣溫

通過實地的測定，如表2，安溪鐵觀音生態夏季茶蓬表面的氣溫明顯低于大田，到14:30前后差異更明顯，鐵觀音生態茶園茶蓬表面氣溫比大田低3℃左右，尤其是35.0℃以上氣溫的持續時間非生態茶園明顯比生態茶園長。結果表明，生態茶園對氣溫的自然平衡調控作用明顯好于非生態茶園。

2.1.2 空氣濕度

經測定，如表2，從10:00到17:00，生態茶園茶蓬表面空氣相對濕度日變幅為36%至70%，極差為34%；非生態茶園為32%至68%，極差為36%。生態茶園茶蓬表面空氣相對濕度為51.4%，而非生態茶園則為44.9%，生態茶園的空氣相對濕度明顯高于并且穩定于非生態茶園，從而促進茶葉有效成分生長，提高茶葉品質。

2.1.3 光照強度

茶樹在長期系統發育過程中形成了喜光耐蔭、忌強烈直射光、喜散射光的特點，其光合作用補償點較高、光飽和點較低。經測定，鐵觀音生態茶園茶蓬表面平均光照強度為30263 lx，而非生態茶園為41479 lx，非生態茶園的光照強度明顯高于生態茶園（表2）。生態茶園茶蓬表面光照強度變幅為1012～86300 lx，而非生態茶園為2610～98600 lx。結果表明，生態茶園光照強度降低。另外，通過上層樹木的攔截，改善光質，使到達生態茶園茶蓬表面的光多為藍紫色，有利于光合作用向有利的方向變化。

表2 安溪生態茶園和非生態茶園溫度、濕度和光照的比較測定

2.2 土壤物理性狀和肥力

2.2.1 土壤物理性狀

2.2.1.1 土壤容重

適宜的土壤容重則有利于養分轉化和作物的生長。生態茶園土壤容重為1.34 g∕cm3，非生態茶園為1.40 g∕cm3，依據土壤容重可以判斷出安溪縣各茶園土壤的緊實度（表3），生態茶園土壤處于偏緊等級，而非生態茶園土壤處于緊實等級。因此，生態茶園土壤物理性狀優于非生態茶園。

表3 土壤容重與緊實度的分級標準（選自《土壤養分等級分級標準》）

2.2.1.2 土壤孔隙度

生態茶園和非生態茶園土壤孔隙度在0～20 cm深度上分別為49.71%、47.91%。由于張家春[10]等人研究的貴州鳥王茶適宜生長的土壤孔隙度在48%～56%之間。生態茶園土壤孔隙度良好，非生態茶園土壤孔隙度偏小。因此，生態茶園土壤物理性狀優于非生態茶園。

2.2.1.3 土壤相對含水量

生態茶園和非生態茶園土壤相對含水量在0～20cm深度上分別為74.71%、85.62%。Carr M.K.V[11]的研究發現，土壤相對含水量在70%～90%是茶樹生長發育最適宜的條件，而低于50%或高于110%時，茶樹根系發育受阻。因此，生態茶園和非生態茶園土壤的含水量都適宜茶樹生長。

生態茶園土層與非生態茶園相比（表4），土質、通氣性和貯水能力較好，土壤孔隙狀況和松緊程度適當，適合于茶樹生長發育。

表4 生態茶園與非生態茶園土壤物理性狀

2.2.2 土壤肥力

對生態茶園和非生態茶園0～20 cm土層的土壤化學成分測定結果如表5，依據全國第二次土壤普查[12]各項土壤養分指標的等級范圍，可以判斷土壤中有機質的級別（表6），依據優質高產茶園土壤[13]的有機質含量的要求（表7），通過對浙江、安徽等省份在內的代表性茶園土壤基本農化性狀的測定表明，0～40 cm土壤全鉀含量的范圍是0.27%～3.91%[13]。生態茶園土壤有機質、全氮、全磷、有效磷、全鉀均處于國家標準適宜茶樹生長的范圍，而非生態茶園土壤有機質、全氮、全鉀均低于國家標準，這將對茶樹的生長產生影響。由此可見，生態茶園礦質元素能夠滿足茶樹的生長。

表5 生態茶園和非生態茶園土壤肥力狀況

表6 土壤養分指標的分級標準（選自《中國土壤普查技術》）

表7 優質高效高產茶園土壤營養診斷指標（選自《茶園土壤主要營養障礙因子及系列茶樹專用肥的研制》）

2.3 防止水土流失

根據安溪水土辦的監測結果（表8），泥沙產生量依次為茶園（無坡壁留草）＞茶園（坡壁留草）＞茶園（坡壁馬塘草）＞茶園（坡壁百喜草）。可見，與裸露茶園相比，茶園坡壁留草可使保持水土的功能顯著提高。因此，生態茶園在防止水土流失方面明顯強于非生態茶園。

表8 茶園標準徑流小區監測結果

2.4 涵養水源

安溪鐵觀音生態茶園通過實施“茶-林-綠肥”的復合栽培，達到了喬、灌、草的有機結合。鐵觀音生態茶園可通過喬灌木冠層截留、草本和枯落物持水以及土壤非毛管空隙蓄水實現水源涵養的功能[3]。通過野外調查發現，鐵觀音生態茶園喬木的郁閉度為20%～30%，茶樹的郁閉度可達95%以上，這樣可避免雨水的直接沖刷土壤，并且能將降雨部分截留或者全部截留，從而減少了地表進徑流。鐵觀音生態茶園的土層厚度在20 cm以上，也能較好地儲存水分。

根據實驗測定，由1.2.4生態服務功能計算得出，安溪鐵觀音生態茶園和非生態茶園20 cm深的土壤貯水量分別為32.6 mm、21.6 mm，生態茶園土壤貯水量遠超于非生態茶園。因此，生態茶園在涵養水源方面有更大的優勢。

2.5 凈化空氣

空氣負離子被譽為空氣維生素，對生命必不可少，對人體健康十分有利。可仰制多種疾病，或起到緩解和輔助治療的作用。有研究顯示當空氣負離子的濃度達到700個/cm3以上時,就會使人感覺空氣新鮮；達到1000個/cm3以上時，就有保健作用；達到8000個/cm3以上就可以治病[14]。

安溪生態茶園與非生態茶園的空氣負離子含量比較如表9。前者的濃度均在1000 個/cm3以上，遠高于非生態茶園。因此，生態茶園清新的空氣具有一定的保健功能。

表9 安溪生態茶園空氣負離子與非生態茶園的比較測定

3 結束語

通過以上對比及其研究表明，生態茶園在調節局地小氣候（調節氣溫、保持生態濕度穩定及改善光質）和保持土壤肥力方面相比非生態茶園有一定的優勢，尤其在防止水土流失、涵養水源以及凈化空氣等方面，生態茶園則表現出了強大的活力。所以，生態茶園的生態效益優勢遠超于非生態茶園。生態茶園是以生態學、生態經濟學原理為基礎，以優化互利原則，人為構建的一種多物種、多層次、多功能、 多效益的高效、持續、穩定的復合生態系統。這種復合生產體系能有效地提高對資源的充分利用和轉化，改造了傳統單一模式，是21世紀茶業可持續發展的方向。因此，安溪縣在生態茶園建設過程中，應做到以茶為主，立體種植，多物種結合栽培。要用生態理念去改造非生態茶園，使其既能更適宜茶樹的生長，也能維持生態系統的平衡。