蚯蚓生物有機培肥對金萱綠茶品質成分的影響

摘要：【目的】探究蚯蚓生物有機培肥（Bio-organic fertilization technology，FBO）對金萱綠茶品質的影響及其作用機制，為該技術在茶園土壤培肥中推廣應用提供理論依據。【方法】采用長期定位試驗，比較兩種蚯蚓FBO處理（100% FBO和50% FBO）與常規化肥處理（CK）下的金萱綠茶產量及感官審評綜合得分差異，并分析其水浸出物、茶多酚、氨基酸、可溶性糖、咖啡堿含量及酚氨比等品質成分指標的變化?！窘Y果】應用蚯蚓FBO能在保證茶葉產量的同時顯著提升茶葉綜合品質3.5%～5.7%（P<0.05，下同），并顯著降低茶葉咖啡堿含量，輕微提升可溶性糖含量。蚯蚓FBO處理下的金萱綠茶氨基酸總量低于CK，與總氮投入量較低有關。主成分分析結果顯示，第一主成分貢獻率為46.56%，第二主成分貢獻率為30.46%；對第一主成分貢獻最大的指標是咖啡堿，對第二主成分貢獻最大的指標是可溶性糖，即應用蚯蚓FBO可提升茶葉品質的原因主要與咖啡堿含量降低和可溶性糖含量增加有關。【結論】金萱綠茶施用有機肥+接種蚯蚓能完全或部分替代化肥，減少化肥用量，促進茶葉產量提高和品質提升，可在茶葉生產上推廣應用。

關鍵詞： 綠茶；蚯蚓；生物有機培肥；茶葉品質

中圖分類號： S571.062 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）07-1261-05

0 引言

【研究意義】我國的茶葉種植面積和產量均居世界首位，尤以綠茶產量最高。近年來化學肥料的大量施用，雖然在一定程度上增加茶葉產量，但同時降低了茶葉品質，造成茶園土壤生態質量惡化（Hou et al.，2015）。有機肥作用效率較低、作用周期較長，是限制其在茶園培肥中廣泛應用的主要問題。蚯蚓通過取食、掘穴、排泄等活動可加速有機物料分解和營養循環（Blouin et al.，2013），基于蚯蚓的生態功能，法國發展研究院的Lavelle教授和印度薩姆巴珀大學的Senapati教授在土壤中接種蚯蚓，利用其處理農業有機物料和激活土壤生態系統，合作開發了蚯蚓生物有機培肥（Bio-organic fertilization technology，FBO）。在茶園應用該技術可顯著提升土壤肥力，增加微生物活性（唐勁馳等，2016）；但在茶園中引入蚯蚓FBO后，茶葉品質成分的變化情況目前尚不清晰。因此，探究蚯蚓FBO對金萱綠茶品質的影響及其作用機制，對該技術在茶園土壤培肥中的推廣應用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】近幾十年來的茶樹栽培管理表現出重施化肥輕有機肥、效益較好的名優茶施肥嚴重過量、肥料養分種類不均衡等問題，影響了茶葉品質的提升，同時降低了土壤質量，造成環境污染（Liu et al.，2012）。在改變茶園培肥現狀研究方面，丁方軍等（2013）研究發現，生物有機緩控釋肥對茶園土壤堿解氮和有機質含量的提高效果最佳；馬立鋒等（2015）研究發現，控釋氮肥與普通氮肥配施的茶葉產量和品質明顯提高，氮素利用增效明顯。在茶園有機培肥技術方面，王利民等（2012）研究發現有機肥可顯著增加微生物數量，且微生物數量與土壤肥力關系密切；林新堅等（2013）研究也表明，有機肥和化肥配施可顯著增加土壤微生物活性和數量；沈星榮（2014）研究表明沼肥和菜籽餅等是有機茶園較理想的有機肥料。在使用生物有機肥培肥茶園研究方面，陸雄偉等（2010）對3種生物有機肥在茶園中的施用效果進行對比研究，發現生物菌種漚肥更適合茶樹大田栽培生產；曾維超等（2014）研究發現酵素菌生物有機肥能有效補充茶樹所需的各種養分，促進茶樹新梢萌發，提升茶葉產量。綜上所述，減少化肥用量、增施有機肥是提升茶葉品質的有效途徑之一。【本研究切入點】目前，針對茶園土壤培肥中應用蚯蚓FBO的研究報道較少?！緮M解決的關鍵問題】在前期試驗基礎上，探究蚯蚓FBO對金萱綠茶品質成分的影響效果，進一步論證蚯蚓FBO在提升茶葉品質方面的作用機制，以期為該技術在茶園土壤培肥中推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗區域概況

試驗于2009～2015年在廣東省農業科學院茶葉研究所試驗基地進行。試驗田占地面積0.4 ha（寬80 m×長50 m），地處東經113°23′、北緯24°18′，屬南亞熱帶季風氣候，年均氣溫21.1 ℃，年平均有霜日6 d；年均降水量1906.2 mm，降雨主要集中在4～9月；年均蒸發量1717.9 mm，年均相對濕度77%；年均日照時數1631.7 h，一年中平均有62.2%的白天時間天空被云、雨和霧遮蔽，氣候有利于茶樹生長。試驗田的土壤為赤紅壤，pH 5.45～5.55，土壤有機質含量17.56 g/kg，堿解氮含量94.81 mg/kg，有效磷含量4.55 mg/kg，速效鉀含量94.55 mg/kg。

1. 2 試驗材料

供試茶樹品種為金萱，2009年布置試驗時樹齡為5年。蚯蚓品種為本地優勢蚓種皮質遠盲蚓（Amynthas corticis）和壯偉環毛蚓（A. robustus），由本課題組自行馴化養殖。所用有機肥中的牛糞在試驗前已自然堆熟30 d，水含量約50%，總氮含量約1%；稻草已在田間自然風干，總氮含量約2%。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 試驗設計 共設3個處理，處理1為100% FBO（蚯蚓+有機肥，不添加化肥）；處理2為50% FBO（蚯蚓和有機肥的用量為處理1的50%，化肥用量為常規化肥施用量的50%）；以常規使用化肥為對照（CK，只施用化肥，用量按周邊常規茶園管理確定），各處理具體施用量如表1所示。每處理3次重復，共9個小區，隨機排列，每小區面積264 m2（寬22 m×長12 m），試驗地四周設5 m寬的隔離帶，小區間設2 m寬的隔離行。試驗從2009年底開始布置到2015年，每年年底按照設計用量開溝施用相應的有機肥，CK也進行開溝處理但不施有機肥。處理2和CK在每年春季按照設計用量分3次撒施尿素。處理1和處理2僅在試驗開始后第2年（2010年）雨季接種蚯蚓1次，接種蚯蚓品種為皮質遠盲蚓和壯偉環毛蚓，約各占接種總量的50%。其他茶園管理措施均按照當地茶園管理習慣進行。

1. 3. 2 樣品采集與測試 2015年根據當地采茶習慣，按照一芽二葉的標準采摘茶葉，統計各小區的茶青產量。取各小區茶青微波蒸青5 min，烘干，用于測試品質成分含量。同時將各小區的茶青按當地習慣工藝制成烘青綠茶，邀請10位茶葉審評人員進行盲評，計算各處理的評價綜合得分。茶多酚含量的測定參照GB 8313-2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》，咖啡堿含量的測定參照GB 8312-2002《茶咖啡堿測定》，氨基酸含量的測定參照GB/T 8314-2002《茶游離氨基酸總量測定》，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法，水浸出物含量的測定采用烘干稱重法進行測定。

1. 4 統計分析

采用SAS 8.0對試驗數據進行差異顯著性分析和多重比較，利用ADE-4茶葉產量和品質指標進行主成分分析。

2 結果與分析

2. 1 蚯蚓FBO對金萱綠茶茶青產量和成茶感官審評結果的影響

從圖1可知，經過連續5年（2009～2014年）的蚯蚓FBO處理后，處理1在氮素總投入量低于CK的情況下，金萱綠茶年茶青產量較CK增加1477.50 kg/ha，與CK差異達顯著水平（P<0.05，下同）；處理2的年茶青產量比CK高，比處理1低，但與兩者的差異均未達顯著水平（P>0.05，下同）。說明接種蚯蚓+施用有機肥在金萱綠茶產量方面可完全或部分替代化肥，減少化肥用量，促進茶葉產量提高。

從圖2可知，處理1綠茶的感官審評綜合得分較CK高5.7%（絕對值，下同），二者差異達顯著水平；處理2綠茶的感官審評綜合得分較CK高3.5%，二者差異顯著；處理1綠茶的感官審評綜合得分高于處理2，但二者差異不顯著。說明應用蚯蚓FBO可顯著提升茶葉綜合品質。

2. 2 蚯蚓FBO對金萱綠茶品質成分含量的影響

由表2可知，處理1、處理2與CK相比，可溶性糖含量有所升高但差異未達顯著水平，水浸出物和茶多酚兩項指標未發生顯著變化，而氨基酸含量顯著降低，導致酚氨比顯著升高；同時，咖啡堿含量顯著下降，且處理1顯著低于處理2，說明蚯蚓FBO處理可顯著降低茶葉咖啡堿含量。

2. 3 蚯蚓FBO對金萱綠茶品質影響的主成分分析結果

由主成分分析的空間分布圖（圖3-a）可知，第一主成分貢獻率為46.56%，其中對第一主成分貢獻較大的指標主要有產量、感官審評得分、酚氨比、氨基酸、咖啡堿等；第二主成分貢獻率為30.46%，對第二主成分貢獻較大的指標主要有水浸出物、茶多酚、可溶性糖等。由主成分分析的綜合得分圖（圖3-b）可知，處理1、處理2與CK相比，依次從第一主成分的正方向朝第一主成分的負方向偏移，根據各指標對第一主成分的貢獻率可知，蚯蚓FBO處理的變化主要來源于咖啡堿、氨基酸和酚氨比。在第二主成分的方向上，處理2與CK間的差異較小，處理1則顯著偏向第二主成分負方向，對第二主成分負方向貢獻最大的指標是可溶性糖。由此可見，可溶性糖在蚯蚓FBO處理提升茶葉品質的過程中也有一定貢獻。

3 討論

蚯蚓可吞食和消化有機物料，加速其分解和轉化，提高土壤礦化氮的濃度，增加交換態磷、鉀、鈣、鎂等養分含量（Adejuyigbe et al.，2006），并通過分泌各種酶和排泄物等對土壤pH、氧化還原電位、溫度等肥力屬性產生影響（Hooper et al.，2005）。通過蚯蚓和有機物的共同作用，可全面改善土壤肥力質量，提升茶園土壤生態系統功能（唐勁馳等，2016），進而全面提高茶葉的產量和品質。本研究結果也進一步驗證該觀點，表明蚯蚓生物有機培肥可在茶葉生產中推廣應用。

本研究中為維持有機肥和化肥的正常習慣施用水平，處理1和處理2的總氮素投入量低于CK，導致氨基酸的總量降低，與付乃峰等（2010）研究發現尿素可增加茶葉氨基酸和咖啡堿含量的結果一致，可能與氮素投入總量增加有關。但茶湯最后的滋味除了與總氨基酸含量有關外，氨基酸各組分的比例及相對含量也受較大影響，且受氮、磷、鉀等養分協同供應的影響，本研究中處理1和處理2的感官審評綜合得分高于CK主要是由于有機肥各養分的供應比例較協調。但究竟哪些種類氨基酸組分及何種比例導致本研究中處理1和處理2茶葉品質的提升，還有待進一步分析驗證。本研究中咖啡堿含量顯著降低，而可溶性糖含量有所升高，與沈星榮（2014）的研究結果一致，說明施用有機肥可降低茶葉咖啡堿含量，增加水浸出物含量，從而減少茶葉的苦澀味，增加鮮爽程度。

綜上所述，有機肥+蚯蚓的處理可顯著改善茶園土壤肥力質量和生物活性，進而促進茶葉產量和品質的提升，且效果優于化肥，可全面或部分替代化肥。養分投入量減少，卻能全面提升產量和品質，可能與土壤生物活性的改善有關，土壤生態系統更加健康，生態功能更加完善。氨基酸總量低于化肥，茶葉綜合品質卻較優的原因可能是在較佳的土壤生態條件下，茶葉中的幾種呈味物質含量達到一種相互協調和拮抗的較佳比例，減少了苦澀味，增加了鮮濃醇厚的程度。但關于幾種呈味物質間的最佳協調比例，以及土壤生態條件是影響呈味物質在茶樹體內運移和轉化的機制等問題均有待深入研究。

4 結論

金萱綠茶施用有機肥+接種蚯蚓能完全或部分替代化肥，減少化肥用量，促進茶葉增產和品質提升，可在茶葉生產上推廣應用。

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（責任編輯 鄧慧靈）