从茶到海:森林、营养动态和茶农

从茶到海:森林、营养动态和茶农
由吉米·伯里奇撰写

特色图片: Chagusaba茶农在 兼乐松本茶园 茶田周围的草被切割、干燥并铺在植物之间,以施肥并防止杂草。 图为刚栽种的 高顺品种茶园.

水汽上升,飘到山上。 雨水落在山上,滴入泥土,在春天出现,最终流入大海。 我们的农业实践会影响土壤、水,甚至影响水的流动方式。 无论是山里的茶,还是海里的鱼,都在呼唤我们与他们好好合作。 结果将是优质的茶和健康的生态系统。


介绍

人类、森林和水之间的关系是我们影响世界的最古老、最持久和最根本的方式之一。 在本文中,我们调查了人们及其农业需求如何与陆地和水道相互作用,从山脉到海洋,特别关注茶。 我们将探讨茶园的营养动态,并解释茶叶生产如何影响下游环境。 一个例子说明了高地和下游人群之间的合作如何确保他们所依赖的生态系统的正常运作。

历史悠久的森林管理 

日本的农业历史是由地质、地形以及统治者和人口中心的命令所定义的。 最明显的是,连续的树木砍伐浪潮是由纪念碑建筑、城市建设、木炭制造以及农民对自己的燃料、建筑材料、用于肥料的绿色材料,当然还有粮食生产的需求推动的。 学者康拉德·托特曼(Conrad Totman)对日本的森林利用和管理历史进行了一些出色的研究,这里有一个 链接 到一篇短文。 森林历史部分的大部分材料来自他的作品,见 引用.

日本最古老和最宏伟的树木最着名,也许是最广泛的使用是建造众多的寺庙,神社,城堡和大名和皇帝的房屋。 随着帝国的发展,几乎完全由木材建造的城市也在发展。 由于火灾,由于逃脱的家庭烹饪火灾或战争,经常摧毁建筑物,有时甚至是大片城市,因此需要砍伐更多的木材来重建。

东京都大高山的大老树东京都大竹山的大古树。 照片由 Moé Kishida 提供。

 

森林管理可以说是现代养分管理的先驱,主要有两个原因: 确保林产品的稳定供应,并防止因森林侵蚀、淤积和供水不均衡而造成的洪水和干旱等负面下游影响。 当水携带沉积物时发生淤积,其负面影响是立即降低鱼类和水生生物的水质,并在沉积物沉积到下游时对水流和河流健康产生负面影响。 这种沉积导致河流变得更浅,因此更宽,减缓流动并导致进一步的沉积物沉积,这是一种反馈循环。 沉积物使低洼的田地,例如稻田,更容易受到洪水的影响。 因此,统治者试图通过减少上游沉积物径流来防止对这些生产田地的破坏。 再加上继续为建筑采伐树木的愿望,煤炭和无数其他用途推动了日本的森林管理,通过保护、管理砍伐、再生许可、再植和人工林等实验。

 

树 - Moé Kishida两张年轻的、重新造林的林地区域的图像,主要是一种树种。 左图为爱知县,右图为东京都青梅市。 照片由 Moé Kishida 提供。

 

对森林资源的更密集但更分散的利用归功于农民,他们在历史的大部分时间里当然是人口的大多数。 农村人不仅会收集做饭和取暖的燃料,还会收集木材来制作木炭,然后卖给城市居民。 此外,日本传统的耕作系统依赖于收集刷子、草、苔藓、落叶,基本上是任何可堆肥的有机材料,以融入农田土壤。 这种有机物质会分解,养分会慢慢为农作物提供。 为了不使传统的农民做法浪漫化,还必须提到的是,许多农民会燃烧有机材料并掺入灰烬,这使得养分可以更快地获得,但显然导致几乎所有的碳损失,从而有助于增加大气中的二氧化碳水平。

为燃料和建筑目的进行的广泛而密集的树木砍伐,特别是城市、寺庙和贵族的房屋,以及农民收集灌木、苔藓和森林碎片,定义和改变了日本的森林结构、组成和生态。 这种森林结构变化的影响的一个有趣例子是,喜欢多样化、成熟、完全遮荫的森林的平茸(牡蛎)蘑菇如何在 13 世纪左右被松茸代替。 松茸在受干扰的景观中茁壮成长,并且可以在以松树为主的人工林中生长良好,这些人工林已被未种植的多样化森林所取代(Totman,2000)。 农业扩张、贵族的快速增长和松茸的扩散之间的这种联系可能有助于解释为什么松茸成为日本文化的一个组成部分(查看 Anne Tsing 的《松茸,世界尽头的蘑菇》一书,如果人和蘑菇之间的关系听起来很有趣!)。 

 

精致而短暂的 Katakuri- Moé Kishida在混交林中开花的精致而短暂的 Katakuri(Erythronium japonicum,一种鳟鱼百合)。 照片由 Moé Kishida 提供。

 

茶通常在山坡上种植,以利用通常与风土相关的环境因素,如温度波动、晨雾,但也因为其他作物,如水稻、大豆、荞麦、水果等. 生长在平坦的低地,在那里他们的照顾要容易得多。 茶很适合在陡峭的斜坡上种植,因为每一行都可以占据一个单独的小露台。 此外,由于茶是一种不需要耕作并且全年保持土壤覆盖的多年生作物,它不会像一年生作物需要耕作并且一年中的一部分时间不覆盖土壤那样造成侵蚀。 

 

陡峭的茶园和冢,京都府京都府和冢市陡峭的茶园和单一栽培林。 照片由吉米伯里奇拍摄。

 

茶叶生产施肥

在现代提供合成氮肥之前,茶农和日本几乎所有其他农民一样,依靠上述从包括森林在内的周边地区收集的有机材料施用于他们的田地。 在茶的情况下,这被称为 查古萨巴 方法,这里提到 访问. 恰古萨巴,以及更现代地使用加工过的蝙蝠鸟粪或鱼粉作为肥料,提供了相对缓慢的养分释放,而自然产生的土壤微生物也使用这些养分。 然而,特别是在引入合成氮肥之后,茶叶经常被大量施肥。 施肥可以促进春天的茂盛生长,并可以实现多次收获。 它还可以帮助生产富含鲜味的富含氮的叶子。 

如前文所述 职位,优质茶的鲜味与更多的富含氮的氨基酸有关。 底纹 是鼓励植物产生更多叶绿素的经典方法,这种独特的分子利用阳光将二氧化碳转化为糖,然后转化为提供鲜味的富含氮的化合物。 

合成氮肥来自于分解大气中的氮(两个氮原子相互三键结合),然后将氮与氢结合以制造氨,然后是其他形式的植物可用氮。 这个过程需要大量的化石燃料衍生能源来创造反应所需的高压和高温环境。 虽然该工艺最初是在第一次世界大战期间开发的,但它只是在第二次世界大战后才大规模用于生产肥料。 在日本,和许多地方一样,这种新的氮肥来源出现在人口快速增长、森林和传统养分来源严重枯竭的时期。 出于这个原因,许多人认为传统方法无法满足快速增长的人口的农业需求,事实上,在全球范围内,合成肥料的传播使数百万人得以养活。 在日本,在战后年代和 1990 年代,鼓励并广泛使用合成肥料。

合成施肥的权衡

然而,这种施肥有时会以负面的方式影响养分动态、土壤健康、生态系统功能甚至人类健康。 施肥影响环境的主要方式是径流、浸出和挥发。 当肥料施用于土壤但未被植物吸收或在被水运出根区之前未与土壤结合时,会发生肥料径流和浸出造成的地下水污染。 研究表明,在高施肥情况下,大部分施用于田地的肥料不会被植物吸收,并且在第一年有很大一部分会流失到环境中(Chen 和 Lin,2016 年)。 来自农田的营养物质(主要是磷和硝酸盐形式的氮 (N))径流会导致藻类大量繁殖,然后是富营养化,这会降低水的氧气水平,导致鱼类和其他水生物种实际死亡。 养分通过土壤渗入地下水同样会导致溪流和泉水中养分含量升高,从而对河岸生态系统产生负面影响(Nagumo 等。,2012)。 

美国的读者可能知道,为了保护海湾的健康,切萨皮克湾流域需要进行密集的肥料管理。 过去,无意中流入海湾的化肥导致大量藻类大量繁殖,导致富营养化,进而危害动植物生命,包括最重要的渔业。 欧洲的几个水域,如波罗的海、东北大西洋和黑海,由于从农业区进入过多的营养物质,也出现了严重的富营养化问题(欧洲环境署报告) 摘要)。 中国还存在营养过剩危害水质和生态系统功能的重大问题。

肥料的挥发是指固体肥料转化为气态形式的过程,通常与土壤微生物结合,并与土壤温度、湿度、pH 等相互作用。含氮肥料的挥发可以以氨(NH3 ) 或一氧化二氮 (N20)。 氨排放对农民来说首先是一个问题,因为施用于土壤的昂贵的氮实际上会飘走,其次,因为当它返回土壤时会导致土壤酸化和富营养化问题。 农业,特别是氮肥的使用,是一氧化二氮排放的重要来源,一氧化二氮是一种强效温室气体(田 等。, 2020)。 虽然茶叶仅占日本总农田的 1% 左右,但茶叶种植占 N10O 农田排放量的 2% 以上,这意味着解决茶叶中的 N20 排放非常重要(Hirono 等。, 2021)。 日本的研究已经研究了茶田的一氧化二氮排放,并提供了帮助理解并最终减少 N20 产量的工具(Hirono 和 Nonaka,2012 年;Zou 等。,2014)。 

由于施肥和种植茶叶,土壤也会变得更加酸性(Yan 等。, 2018)。 酸性土壤影响土壤微生物群落以及根和植物的生长。 研究已经量化了从酸化农田中渗出的水如何进入地下水并出现在泉水和溪流中,最终影响鱼类和两栖动物(Hirono 等。, 2009; 严 等。, 2018)。 最近的研究扩大了氮肥对土壤微生物群落的影响范围,发现氮肥可能部分通过酸化降低了微生物多样性,削弱了微生物群落多样性并降低了土壤微生物群落稳定性(Ma 等。,2021)。

更好的管理、应用方法和产品减少权衡 

从 1960 年代到 1990 年代,施氮量增加,重点转向降低施氮量和提高氮利用效率(Hirono 等。, 2021)。 对静冈茶集约种植区溪流、泉水和地下水水质的广泛和长期环境调查显示,自 1990 年代以来,茶田周围水系统中硝酸盐氮呈下降趋势(广野 等。, 2009)。 研究人员、农学家和农民的许多工作致力于通过使用新技术、新技术或简单地调整施用量、时间和施用方法来提高 N 的吸收和利用效率(Watanabe,1995;Wang 等。, 2020)。 已经制定了肥料管理策略,包括限制坡地径流(Wang 等。,2018 年,2020 年)。 肥料推荐策略的进一步发展涉及更好地表征茶吸收养分的时间动态,以便使施用与吸收相匹配(唐 等。, 2020)。 其他工作将合成肥料与油菜籽(芸苔属植物)衍生肥料进行了比较,结果表明油菜籽衍生肥料降低了土壤酸化和水体富营养化的风险(Xie 等。, 2021)。 然而,茶园的总肥料(N 和 P)施用量仍然很高,并且对地表水、地下水、最终海湾和泻湖甚至海洋本身的风险仍然存在(Nagumo 等。,2012)。  

 

陡峭的茶园,Kiroku茶园在京都府和冢的 Kiroku 茶园,对陡峭的茶园进行精确和负责任的管理。 照片由 雾六茶园.

 

连接茶、土、水路和大海

几十年来,日本的渔民已经知道渔业健康与农业和林地健康之间的联系,可以说是几个世纪以来。 某些沿海森林甚至被命名为“鱼月林”——“鱼类繁殖林”(岩崎,2021 年)。 通过将海水带到森林神社(岩崎,2021),仍然举行季节性仪式,将森林和海洋连接起来。 在另一种情况下,春季融雪导致奈良二月堂的一个特定泉水溢出并开始下降到海中,表明春天的开始(Bedini,1994)。 尽管人们在历史上知道山海之间的联系的指标,但需要一些时间才能将养分动态和生态系统功能的巨大变化与化学肥料的引入联系起来。

九州县的有明海是一个咸水湾,接收来自七条主要河流的淡水。 它拥有日本最大的滩涂集合,展示了管理养分的挑战和不同参与者的利益。 有明湾为野生鱼类提供育苗栖息地,以及海藻和贝类(八木)等大量水产养殖活动 等。, 2011)。 然而,它的流域在历史上也被集约化耕作,直到今天,高地地区种植大量茶,低地地区种植蔬菜和水稻(白谷 等。, 2005)。 因此,进入海湾的养分径流和侵蚀土壤一直是影响鱼类、贝类和海藻养殖的挑战。 虽然创新的水循环系统、改进的高地和低地农场管理以及其他措施改善了条件,但政府机构、农民和研究人员继续努力了解和解决挑战。 

 

一条穿过东京青梅半管理森林的小水道的两个视角。 照片由 Moé Kishida 提供。

 

如上所述,减少对茶田的施用量改善了静冈地区的水质(广野 等。, 2009),这一趋势可能在日本其他茶叶种植区保持一致。 人们普遍朝着更精确、适当和适时使用肥料的方向发展。 正如里山运动所显示的那样,对重新连接传统做法的兴趣重新抬头,为帮助重建健康的生态系统提供了进一步的希望。 里山是一种传统的农业景观,农民和林务员在其中改造景观并产生一种与前几千年一致的生态系统马赛克(Ito 和 Sugiura,2021 年)。 一些里山团体专注于创造出产著名松茸的复杂人工管理景观(Satsuka,2014 年)。 年轻人和老年人、城市和农村的群体聚集在一起帮助振兴传统习俗,这是一个令人鼓舞的例子,说明人和环境如何重新学会共同生活。 

最近一篇鼓舞人心的文章确定了 3784 个支持改善水质和鱼类栖息地的森林和渔业倡议案例(Iwasaki,2021 年)。 作者概述了几个例子,包括在宫城/岩手县被称为“海洋渴望森林”的重新造林项目,该项目由关注流域生态系统健康的牡蛎养殖者发起。 熊本的另一个例子涉及蛤蜊农民,这次是在有明湾。 那里的农民注意到上游土壤侵蚀对其蛤蜊的负面影响,并开始与高地社区合作,重新造林敏感土地并减少侵蚀。 其他项目解决了与海藻和海胆生产有关的问题。 日本是少数几个拥有此类农民主导举措的国家之一,这些举措通过连接森林和海洋来解决流域健康问题。 这些合作项目所展示的代理和合作类型非常令人振奋。 

 

可爱的森林精灵和冢人们在京都府和冢为可爱的森林精灵腾出空间,祝你好运! 照片由吉米伯里奇拍摄。

 

总结

现在我们更多地了解森林物种组成、森林年龄结构和土壤本身的变化如何影响保水能力以及鱼类和两栖动物的健康和繁殖成功。 向上游行进产卵的洄游鱼类在从海洋或下游湖泊带入养分方面发挥着重要作用,但它们的洄游和繁殖对水道健康很敏感。

现代茶叶生产需要氮输入,即使来自有机来源,例如当地采购的绿肥、酱油或味噌生产中的废大豆、鱼粉或蝙蝠粪。 这可能是昂贵的,特别是合成形式,可能会径流或渗入地下水。 良好的管理,包括正确选择产品,以及应用的时间和速度是很重要的。 许多对生态负责的茶农既减少了肥料投入,又改善了管理。 茶农正在认识到茶农与下游合作伙伴之间的联系,并尽自己的一份力量支持健康的水道,这对下游的每个人,甚至鱼类和渔民都有积极影响。



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环境吉米伯里奇茶叶种植茶叶种植

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