1.概况
新昌县所在区域属于浙东盆地低山区新昌盆地河谷平原亚区。地质构造单元总体走向呈北偏东向（田行舟等，1989）。区内广泛种植茶叶、花生等作物，东部地区毛竹林分布普遍。据当地农业生产管理部门反映，区内不同地质背景对农产品分布及品质有着明显的控制作用，玄武岩台地上各种作物的长势和品质均较优良。
根据测区地质构造单元总体走向，以及农作物类型分布格局，布设了新昌生态地质剖面。该生态地质剖面分为东、西2 部分，西段剖面以镜岭镇牛窝岭为起点，向东北至西坑，折向东偏南经后代山、儒岙镇，至东山结束；东段剖面以西山村为起点，向东南方向经大市聚至小将镇，折向东至马岙结束。
2.地质背景
新昌生态地质剖面位于浙东盆地低山区新昌盆地河谷平原亚区。区内海拔多在50～600m之间，地质构造单元的总体走向以北偏东为主。剖面上分布的岩性类型大体可分为四大类，即：新近纪玄武岩类、早白垩世砂岩类、晚侏罗世火山岩及火山碎屑岩类、晚侏罗世及早白垩世花岗岩类。
新昌地区基岩出露区土壤类型以红壤为主，沟谷中零星分布水稻土（章明奎等，2003；浙江省土壤普查办公室，1994）。
新昌生态地质剖面（图2-1）切穿地层主要有嵊县组（N1s）、朝川组（K1c）、馆头组（K1g）九里坪组（J3j）、高坞组（J3g）、大爽组（J3d），早白垩世花岗岩（K1γ）和晚侏罗世石英二长闪长岩（J3δηο）等地层（浙江省地质矿产局，1989）。各地层岩性特征如下。
嵊县组（N1s）：岩性比较单一，主要为黑色玄武岩，在其风化残积产物基础上形成巨厚的红壤，其上种植有大片的茶园，质量较好，产量高。
朝川组（K1c）：岩性主要为紫红色沉积岩夹火山岩。沉积岩主要为砂砾岩、砂岩，火山岩夹层主要为流纹质角砾凝灰岩，间夹酸性火山岩及安山岩。
馆头组（K1g）：岩性主要是一套杂色砂岩、泥岩，夹少量火山岩。
九里坪组（J3j）：主要为酸性熔岩，局部地区夹沉凝灰岩、沉积岩及酸性火山碎屑岩，偶夹中酸性及中性熔岩。岩性主要为灰紫色块状流纹岩夹少许流纹质凝灰角砾岩。
高坞组（J3g）：主要为中酸性、酸性火山碎屑岩，沉积夹层少，是一套岩性较单一的厚层至块状火山岩岩系。岩性主要为具假流纹构造的深灰色英安质含角砾熔结凝灰岩。
大爽组（J3d）：为上侏罗统最下部的一个地层单位，是一套呈层性较好的火山沉积岩，其岩性下部以沉积岩（凝灰岩）为主，部分地区安山岩较多；上部为酸性火山岩夹沉积岩。是区内大面积毛竹林区，毛竹生长态势非常好。
3.剖面测制
（1）野外调查
野外调查采用1：5万地形图为工作手图，结合GPS定位，并携带1：50万地质图、1：50万土壤图作为野外工作参考用图。一般观察点的点距控制在500m左右，综合研究点的点距控制在2000m左右。
一般观察点通常只采集表层土壤组合样。综合研究点则布设土壤剖面，采集不同层位土壤样品以及岩石、茶叶等样品。
剖面总设观察点90个，共采集土壤样131件，岩石样23件，植物样19件。
按前节所述记录内容和方式，采用“生态地质填图野外记录卡”、“土壤剖面性态描述表”、地形图、野外记录本，进行野外记录描述。
（2）样品加工与分析
基岩样品经过风干、粗碎、研磨等加工后，分析SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、As、B、Ba、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Hg、La、Mn、Mo、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Sr、Th、Ti、V、Y、Zn、Z33项指标。
土壤样品经过风干，过20目筛，研磨加工后测定SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、As、B、Ba、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Hg、La、Mn、Mo、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Sr、Th、Ti、V、Y、Zn、Zr、Org.C、pH35项指标。
植物样品分析SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、As、B、Ba、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Hg、La、Mn、Mo、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Sr、Th、Ti、V、Y、Zn、Zr33项指标。
4.地球化学特征
（1）岩石地球化学特征
新昌剖面岩石样分析数据基本反映了该区岩石地球化学特征。由统计资料和剖面图可以看出（表2-1，图2-1），各类地层岩石具有以下化学特征：
表2-1 新昌剖面各地层单元岩石中元素平均含量（n=23）
注：含量单位氧化物为%，Cd、Hg为ng/g，其余为mg/kg；括号中数据为样品数。
图2-1 浙江省新昌生态地质剖面岩、土元素含量分布
Q—第四系；N1s—嵊县组；K1c—朝川组；K1g—馆头组；J3j—九里坪组；J3g—高坞组；J3d—大爽组；K1γ—早白垩世花岗岩；J3δηo—晚侏罗世石英二长闪长岩
As、B、Cr、F、Hg、S、Sb、Se、Sr、Zn等元素存在个别特高异常值（指含量大于平均值加3倍标准离差，后文同），剔除个别特高值后，平均值明显下降。基岩样中元素含量特高值显然与沉积成岩、岩浆作用、后期成矿叠加等地质作用有关。
嵊县组（N1s）黑色玄武岩明显富集Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Ti、V、Y、Zn、Zr、Fe、Ca等多种大量和微量元素，其中某些元素含量为其他地层的数倍甚至数十倍。而Pb、K2O、SiO2含量很低。
馆头组（K1g）杂色砂泥岩、火山岩明显富集SiO2以及微量元素As、Hg、B、Mo、Sb等，而MgO、CaO、Na2O含量低。
其他地层、岩体间各种元素含量也有差异，但除了S在J3d、Se在J3g、F和K2O在J3j、Sr在J3δηo、Pb在K1c中含量明显偏高外，元素含量总体上差异不显著。
（2）土壤地球化学特征
由各类岩石风化形成的表层土壤元素平均含量特征见表2-2。
表2-2 新昌剖面各类母岩风化形成的土壤元素平均含量（n=90）
续表
注：含量单位氧化物为%，Cd、Hg为ng/g，其余为mg/kg；括号中数据为样品数。
As、Co、Cr、Hg、Mn、Ni、P、Sb、Sr、MgO、CaO、Na2O 等多种组分的异常值明显。剔除异常值后，土壤元素平均值明显下降。表明元素含量具有较大幅度的波动。
一些土壤元素较明显地继承了成土母岩（母质）元素含量特征。最明显的是嵊县组（N1s）黑色玄武岩发育形成的土壤，Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、P、S、Se、Ti、V、Zn、Fe等多种元素含量明显高于其他地层（岩体）所形成的土壤，同时Pb、K2O、SiO2含量较低，这种土壤元素组合基本保持了成土母岩元素组成特征，且低钙高镁，有利于提高茶叶品质。
馆头组（K1g）杂色砂泥岩、火山岩所形成的土壤，基本保留了成土母质富 SiO2、As、Mo、Sb的特点，即这些组分高于其他母质形成的土壤。
总的来说，经过风化成壤作用，土壤中元素分布具有均匀化趋势，不同地质背景（地层、岩体）所形成的土壤中元素含量差异程度较成土母岩有所降低。
（3）茶叶元素含量特征
表2-3为新昌剖面茶叶样品中元素含量平均值。
表2-3 新昌剖面各类成土母岩（母质）产出的茶叶的元素含量平均值（n=19）
续表
注：含量单位氧化物为%，Cd、Hg为ng/g，其余为mg/kg；括号中数据为样品数。
除了个别样品中As、B、Cr、Cu、Sb、Ti、V、Fe等少数几种元素含量存在特高值外，茶叶中元素含量比较接近，变化幅度较小，一般没有大于“平均值+3倍标准差”的特高值。
嵊县组（N1s）黑色玄武岩地层及其所形成的土壤相对富集多种元素，但茶叶中除Ni、Cr明显较高外，其他元素含量与其他地层产出的茶叶元素含量基本接近，Cu、Ti、V、Y、Zn、Fe、Mg稍微高于其他地区茶叶。表明富集多种元素的嵊县组（N1s）黑色玄武岩及其所形成的富含这类元素的土壤，并未导致茶叶中元素含量的相应增加。
朝川组（K1c）地层分布区产出的茶叶中Hg、Cd、F、Pb等多种有毒元素含量明显高于其他地层产区的茶叶，同时，也富含Se、Sr、Zn、Mg、K等生命必需元素。
里坪组（J3j）产出的茶叶中Mn、P、S、Ca等元素含量高于其他地层的茶叶，Mn、Ca高可能对茶叶质量产生不利用影响。
5.岩-土-植物系统中元素分配迁移规律
（1）成壤过程中元素富集与贫化
对新昌剖面土壤与成土母岩样品元素含量进行了比值计算，其结果见表2-4。土壤与岩石元素含量比值反映出如下特征。
表2-4 新昌剖面土壤与成土母岩元素含量比值的平均值（n=23）
注：括号中数据为样品数。
成壤过程中元素的富集与贫化与元素类型密切相关。其含量比值（指土壤含量/岩石含量）总体上具有以下规律：＞5 的元素有Se、Hg，表现为强烈的成壤富集作用；处于2～5之间的元素有Cr、B、S、Ni、As、Mo，表现为显著的成壤富集作用；处于1～2之间的元素有Pb、Sb、Cu、V、Th、Fe、Ti、Mn、Co、Zr、Al、Cl、Cd、Zn、La，即成壤过程中得到一定程度的富集；处于0.5～1之间的元素有P、Si、F、Y、Mg、K、Ba、Ca、Sr，风化成土过程中呈较明显的淋失贫化；＜0.5的元素有Na，属强烈淋失贫化元素。
元素的富集与贫化还与地质背景直接有关。由比值可见：高坞组（J3g）地层风化成土时，Cr、Mn、Ni、Pb、Sb、Ti、V、Al、Fe、Mg、Ca等元素的富集程度高于其他地层，而Cu、K则低于其他地层，且呈贫化特征；馆头组（K1g）风化成土时，As、Ba、Cl、Co、Cr、Hg、Pb、S、Sb、Se、Ti、V等元素富集系数低于其他地层，只有Na高于其他地层；早白垩世花岗岩（K1γ）风化成土时，Ba、Cd、Co、Cu、La、Sr、Th、Y、Zn、Zr等元素富集程度明显高于其他地层；嵊县组（N1s）黑色玄武岩风化成土时，As、B富集系数高于其他地层，F、Mn、Y、Zn、Mg、Ca、Na则低于其他地层。
不同地层单元对元素富集与贫化的影响还体现在强富集、强贫化元素的种类及其富集程度。由表2-5可见，尽管不同地层岩石风化成土过程中最强烈富集元素大多为Se、Cr、Hg、S、B等，明显贫化元素一般为Na、K、Ca等，但其富集贫化程度有时甚至元素种类仍有所变化。如B元素在J3g、J3j、K1c、K1γ风化成土时表现为强富集趋势，而在J3δηo风化成土时恰表现为明显的淋失贫化特点。
表2-5 新昌剖面成土过程中强富集与明显贫化元素
注：括号内数据为土壤与岩石元素含量比值。
（2）土壤—茶叶元素含量关系
由表2-6所示，茶叶与表层土壤元素含量的比值（即吸收累积系数）具有以下特点。
表2-6 新昌剖面茶叶与表层土壤元素含量比值的平均值（n=19）
注：括号中数据为样品数。
茶叶对土壤元素的吸收累积率与元素种类密切有关。吸收累积系数总体上按下列顺序递减：＞10的元素有Cl、F、S；1～10的元素有Mn、Ca、P、Na、Hg；0.1～1的元素有K、Ba、Cd、Sr、Se、Mg、Ni、Zn、Sb、Pb、Mo、As；0.01～0.01的元素有Y、B、Cr、Al、La、Cu、Co、V；＜0.01的元素有Th、Zr、Fe、Si、Ti。
茶叶对土壤元素的吸收累积率还与地质背景有关。数据显示地层岩性不同，许多元素的吸收累积率差异很大。其中，朝川组（K1c）产出的茶叶中F、Mn、Mo、P、Sr、Ti、V、Zn、Al、Na的吸收累积率高于其他地层岩性；馆头组（K1g）产出的茶叶中Cd、Ni、S、Fe的吸收累积率较高，同时As、Hg、Cr、F、La、Mo、Sb、Sr、Y、Al、Na、K的吸收累积率较低；早白垩世花岗岩（K1γ）区产出的茶叶中As、S的吸收累积率高，而Pb、Se、Th、Mg的吸收累积率低；嵊县组（N1s）黑色玄武岩区产出的茶叶对B、La、Pb、Th、Y、K的吸收累积率较高，而对于Cd、Cl、Co、Mn、Ni、P、S、Se、Ti、V、Zn、Fe等元素的吸收累积率较低。
（3）典型岩土剖面元素含量变化
沿新昌生态地质剖面，分层采集了典型成土母岩发育形成的不同层位的土壤以及成土母岩样品，其部分元素含量平均值见表2-7（表中，层1为表层0～20cm表层土壤，层2相当于B层，层3相当于C层）。由表可见：
表2-7 典型岩土剖面元素含量垂向变化
注：含量单位K2O、Na2O为%，Cd、Hg为ng/g，其余为mg/kg；括号内数据为典型剖面数。
在基岩风化成土过程中，Hg、Cd、S、Se等多数微量元素逐渐得到富集，即由基岩—土层3—土层2—土层1，含量不断增加。成壤过程中元素的这种自然富集规律，意味着当基岩中存在这类元素的地球化学高背景时，有可能通过表生成壤作用形成一定强度的土壤元素异常；另一方面，诸如重要生命元素Se的成壤富集过程，意味着在研究区自然景观条件下，有利于形成相对富Se的土壤生态环境，从而为富集Se的农产品开发提供了物质基础。
K、Na等表生环境下活动性强的易淋溶元素，在基岩风化过程中总体上表现为淋失贫化。但在不同的地层（岩体）所形成的土壤中，由基岩—土层3—土层2—土层1的变化规律不尽一致，有时表层土壤含量高于较深土层，这可能是由于表层土壤粘土化程度较高导致的K、Na相对富集所致。
6.生态环境特征
新昌生态地质剖面研究表明，不同地质背景条件（地层、岩性类型）导致基岩、土壤中元素组合特征与含量水平不同。由基岩风化形成的残坡积土壤中Fe、K、Si、As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Pb、Th、Ti、V、Zr等多种元素含量，在很大程度上受到成土母岩元素含量的控制，两者间具有较好的共消长趋势。地层、岩性类型及其元素组合特征，影响到土壤中有毒有害元素、植物营养元素以及生命必需元素的含量特征。研究总结这种传承特点，可以为土壤环境质量、土壤耕作和生产潜力评价，特色优质农产品种植适宜区发展规划提供地质地球化学依据。
通过实地调查及走访农业生产管理部门，发现新昌农业生产优势区多对应于嵊县组（N1s）黑色玄武岩台地地质背景区。调查表明，富含各种营养有益元素的黑色玄武岩，风化形成的土体深厚，土壤质地适宜而有利于保水保肥，土壤中营养有益元素含量较丰富，十分有利于作物生长和高产。比如，区内重要的名特优产如新昌小金生（花生）、新昌茶叶等主要产于玄武岩台地。不过，由于玄武岩在富含营养有益元素的同时，Cd、Cr、Cu、Ni、Zn等重金属元素含量也相对较高，风化形成的土壤中也相对富含这些元素，从而对农产品安全品质构成一定的威胁。因此，玄武岩台地区农业生产发展布局中，一方面应根据玄武岩台地土壤结构、营养有益元素含量特征，从特色优质农产品适生环境条件要求出发进行合理布局，充分发挥玄武岩台地土壤有利于作物生长的优势；同时，应考虑到土壤中重金属含量较高所带来的潜在问题，筛选对重金属吸收累积性较低的农作物，以达到生产绿色安全农产品的目标，提高农业生产的效益。
西湖龙井茶自唐宋至今，已有1200多年的历史，是仅产于龙井及附近几个山凹里的一种扁型绿茶，以“色绿、香郁、味甘、形美”四绝而称雄于世，按传统习惯，世人把这种绿茶叫做“龙井茶”，又因数量不多而变得格外珍贵。
20世纪80年代中期，国内茶产业开始了从大众茶向名优茶的战略转型，量少价高的龙井茶即受到市场的追捧，供不应求。原绍兴、新昌、嵊州等地的“珠茶”产区，率先进行“圆改扁”的尝试，以“浙江龙井”推向市场。从此，各种“龙井茶”遍地开花，从浙江蔓延到江西、福建、四川、贵州等省。为以示区别，“龙井茶”不得不追加为“西湖龙井茶”。
2001年11月，为保护浙江的既得利益，备受争议的《龙井茶原产地域产品保护》终于被国家核准，而龙井茶产区正式扩大为西湖区、钱塘区、越州区等三大区域，几乎涵盖了浙江大部分茶叶主产区。
但是，这种漠视历史沿革的行政行为，在各种形形色色“龙井茶”的冲击下，很快就隐入了一个尴尬的境地。浙江产区已经合法化，有了“名分”不用管，外省的产区则鞭长莫及又管不了。为此，浙江的有关部门又开始提出了注册全省性的“龙井茶”证明商标。
四川的一位茶叶经销户坦承：“龙井茶是全国人民的文化遗产，你们浙江人可以做，我们为啥就不能做?”
而一位在杭州买了“假西湖龙井”的黑龙江游客，则对浙江省任意扩大龙井茶产区的做法提出了质疑：“只有杭州才出龙井茶，已有千百年的历史了，每一个中国人都知道，你们现在的做法实在欠妥。”
西湖龙井茶的此种尴尬还被带到了“海外”，2004年“浙江十大名茶”在香港展出，“西湖龙井”与“大佛龙井”同行，许多兴冲冲赶来品尝“龙井茶”的特区政府代表、香港市民，都会无一例外地被工作人员问得一头雾水：“是喝西湖龙井，还是大佛龙井?”
“怎么会有哪么多的龙井，是老祖宗搞错了，还是浙江搞错了?”
“西湖龙井”与“龙井茶”的“拉郎配”
茶产区的扩大，带来了龙井茶各种不同的品质差异，使捉襟见肘的西湖龙井茶打假愈加紧张。为此，杭州各级政府也相应加大了保护力度。政府立法基地保护、二维条码防伪、划区定界、专卖店制度等等，虽是动足了脑筋，却苦于缺少一个统一的管理机构，又受到人力、物力和行政区划的制约，在面对如潮涌来的各类“龙井茶”时，更显得势单力薄。
据有关部门统计，至2004年底，浙江全省龙井茶产量已达1.6万吨、产值近20亿元，占全省茶叶总产值的50%以上，而受种植面积限制的西湖龙井茶仅为1亿元左右。自此，浙江的名茶产业已逐步完成了以“西湖龙井茶”为旗帜到以“龙井茶”为主体的跨越。
随后，一场大规模的按工业化要求组织生产的“龙井茶”产业升级，又被演绎的红红火火。
龙井茶之所以能历经千年、长盛不衰，除对产地有极严格的界定以外，采摘、摊放等等工序都有讲究，抖、搭、甩、压、磨等共有12道手法又要因茶势而变，一气呵成。西湖区的许多老茶农都说，西湖龙井茶的炒制，就是靠这种手里的感觉。
而在此，机制化、标准化、品牌化、商业化已成为新的追求。龙井茶延续千百年的、特有的加工、制作技艺在此被彻底地颠覆，经济效益就成了唯一的核心，机制化成了浙江省内“龙井茶”产区无可逆转的新趋势。
可是，人们难免会有疑惑：“机器生产，不就是和可口可乐、肯德基一样了吗?”
一位名叫陆山正的龙井村村民说：“原产地保护时也说要保护西湖龙井，结果是越弄越乱，证明商标再出来，西湖龙井被机器做的龙井压了一头，今后越加难了。”
一个是延续千年的文化结晶，独此一家；一个是工业化催生出来的“新秀”，跃跃欲试；貌合神离的“拉郎配”焉能久乎?
