测谷水分仪器(遥感｜武夷岩茶孕育与对地观测技术应用)

有一个地方以其独特的自然景观和生物多样性闻名中外，集联合国教科文组织的“世界自然与文化遗产地、世界人与生物圈自然保护区及世界地质公园”三大皇冠于一身，具有悠久历史的岩茶也以其独特的“岩骨花香”享誉世界。你知道这个地方是哪里吗？

它就在福建武夷山。你有没有想过武夷山的这些自然地貌景观和岩茶独特的生长环境都是如何发现的呢？其实，这多亏了俗称“天眼”的空间对地观测技术。

空间对地观测技术：认知地球空间格局的好手段

空间对地观测技术作为一种高新技术，以地球为观测对象，依托卫星、飞船、航天飞机、航空飞机、低空悬浮器以及无人机作为遥感平台，利用可见光、红外光、微波等电磁波谱段对地球上地物进行探测，接收反射回来的电磁波，进而分析地物特性。该技术为探测武夷山的自然地貌景观与生态环境及其变化过程提供了非常独特的高科技手段。

空间对地观测技术宏观、快速、准确探测地球的特点,为我们认识地球环境景观及其时空变化提供了新方法。该技术广泛应用于国土资源调查、农林普查、城市规划、环境监视、地质勘探、灾害监测等众多领域，可以说是认识地球生态环境和地貌景观的好手段。

“天眼”观武夷山自然地貌景观

从二维卫星遥感图像我们可以看出，武夷山世界遗产地主要包括五个部分：生物多样性保护区、九曲溪上游保护区，自然与文化景观保护区、旅游服务区和西汉闽越王遗址保护区。

如图1所示，生物多样性保护区位于武夷山西部，它是世界同纬度带现存最典型、面积最大、保存最完整的亚热带原生性森林生态系统，是生物多样性保护的关键地区。遥感图像上亮绿色的色调表明其生态环境良好，未见过多人类活动的痕迹。位于中部的九曲溪上游保护区植被生态环境总体良好，并分布一系列居民聚居的村落。东部的自然与文化景观保护区形似一片巨大的武夷岩茶“叶片”，图像色调表现出绿色与红色相间分布，绿色代表植被，红色代表裸露的岩石（图2）。丹霞地貌区裸露的砂、砾岩热惯量值小，其昼夜温差大：白天接受太阳辐射升温较快，而夜间降温较快。

图1 武夷山世界遗产地卫星遥感图像

1.生物多样性保护区；2. 九曲溪上游保护区；3. 自然与文化景观保护区；4.旅游服务区；5.西汉闽越王遗址保护区。图像中绿色代表植被，粉红代表建城区不透水层，蓝色代表水体，红色代表裸露的岩石或人类活动区。

图2 武夷山世界遗产地三维卫星遥感图像显示河流水系和构造地貌特征

形似一片巨大“茶叶状”的武夷岩茶核心区被武夷山地区崇阳溪、大安溪、黄柏溪、九曲溪等几大河流所环绕

武夷山生物多样性自然保护区和九曲溪上游保护地带主要分布了古老的变质岩系，中生代的火山岩、花岗岩和碎屑岩。三维卫星遥感图像（图2）显示区内最显著的地貌特征是发育自东北向西南流的北东向和自西北向东南流的北西向两组水系，这些水系大多发源于生态环境良好的武夷山生物多样性保护区，并被早期发育的北东走向的断裂体系 (比如图2中的桐木关断裂)所切割。

东部的自然与文化景观保护区（武夷山风景名胜区）（图2）主要发育由白垩纪晚期的红色砂、砾岩构成的“丹霞地貌”。红色砂、砾岩经长期风化剥离和流水侵蚀，形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石，造就了武夷山优美的自然风光。其中最典型的“丹霞地貌”就是发育于九曲溪沿岸的奇峰和峭壁，映衬着清澈的河水，构成一幅奇妙秀美的杰出自然景观。

岩性对武夷山地貌发育起着明显的控制作用。西部海拔1500米以上的山峰，基本上由坚硬的花岗岩、凝灰熔岩和流纹岩等构成，发育大型的深切河谷地貌（图2）；东部红色砂、砾岩发育的丹霞地貌区域则往往发育相对狭窄的线谷和相对宽阔的巷谷地貌（图3）。而武夷山所发育的丰富地貌类型是构造动力作用、流水侵蚀、风化剥蚀、重力崩塌等长期综合作用的结果。

武夷“岩茶”的诞生，因为有这样独特的地质构造和地貌

图3 高精度卫星遥感图像显示武夷正岩茶核心产区发育的近东西走向的巷谷和近南北走向的线谷地貌特征

武夷山发育的独特地质地貌特征为高品质武夷山岩茶的孕育提供了可能。西部的高山峡谷地貌区河谷两侧的坡地为武夷山红茶种植提供了独特空间环境，其土壤主要源自花岗岩和火山熔岩的风化产物；而东部的丹霞地貌区（图3）的发育的沟谷地貌为武夷山正岩茶种植提供了独特生长环境，土壤源自石英含量高的红色砂、砾岩风化产物，其透水性好。特别是位于武夷山风景名胜区的“三坑、两涧、两窠”（牛栏坑、倒水坑、慧苑坑、悟源涧、流香涧、九龙窠和竹窠）发育的近东西走向的巷谷和近南北走向的线谷地貌特征（图3），为高品质的武夷山正岩茶生长提供了最优良的“微生态环境”。

到过武夷山或喜欢岩茶的人大多都参观过位于武夷山景区九龙窠已有数百年树龄的大红袍母树 (图4)。仔细观察不难发现，大红袍母树生长在悬崖峭壁的岩石裂隙之中，这十分令人惊奇。因为茶树通常都生长于田野、山坡等有土壤的地方。但大红袍母树却与众不同，生长于岩石缝隙之中。这就注定武夷岩茶必定与其独特的“岩石”有千丝万缕的联系。

图4 生长于岩石裂隙的武夷山大红袍“母树”

正是由于武夷岩茶的“岩骨花香”，提升了武夷岩茶的价值,市场上才出现了“正岩茶”的提法。事实上，并不是所有的岩茶都是“正岩茶”。只有产自武夷山正岩茶核心产区的“三坑、两涧、两窠”的岩茶才是真正的正岩茶（图3）。这要归功于其独特的峡谷地貌及其微生态系统，它们对于岩茶的品质至关重要。如果我们把母树生长的岩石裂隙，在自然界放大几十、几百万倍的话，那应该就是武夷山风景名胜区一带（简称小武夷）被流水切割、深达数十米的巷谷和线谷发育的丹霞地貌区域。

茶树生长的水分来源也同样非常重要。在“三坑、两涧、两窠”正岩茶产区，深切巷谷和线谷两侧的悬崖峭壁都有源源不断、清澈透明的山泉水渗出或瀑布流出 (图5)。武夷岩茶产区发育“丹霞地貌”，厚达数百米的红色砂、砾岩被切割成不同走向的峡谷，加之砂、砾岩的渗水性极好。天然的大气降水经过厚层砂、砾岩的缓慢渗透，将地层当中的矿物质、微量元素淋洗出来，源源不断地从悬崖峭壁表面渗透出来，就如同天然的“矿泉水”滋养着峡谷中的茶树，这也是为什么大红袍“母树”能够长期生长于岩石裂隙的原因。

图5武夷山丹霞峡谷峭壁渗出的“山泉水”为茶树生长提供来了独特的水分条件

图6 武夷山风景名胜区一带的卫星遥感图像显示武夷岩茶核心产区生态环境保持良好，但沿九曲溪一带的居民居

空间对地观测技术不仅可以为地球生态环境及其时空变化提供一种快速的监测和评估技术手段，还可以为区域绿色发展带来经济效益。多时相卫星遥感图像（图6）显示了武夷山九曲溪上游保护区近三十多年来生态环境的变化，特别是1987年武夷山加入联合国教科文组织人与生物圈计划，1999年12月被列入《世界文化与自然遗产名录》以来，其总体生态环境保护较好。但我们通过遥感图像分析也发现，沿九曲溪中游河谷地区居民聚集区规模在逐渐扩大（图6中红色圈定区域）,其对武夷岩茶核心区生态环境的影响值得关注。

出品：科普中国

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