普洱市不同地域茶園土壤理化性質與茶葉內含成分相關性研究

蘭茗清 馬占霞 熊昌云 周正江 楊德龍 楊雪梅

（1.滇西應用技術大學普洱茶學院 云南普洱 665099；2.云南農業大學熱帶作物學院 云南普洱 665099；3.云南農業大學茶學院 云南昆明 650201）

茶樹[Camellia sinensis(L.) O.Ktze]屬山茶科，生長于熱帶、亞熱帶森林群落下層的小喬木或灌木，有耐蔭、喜溫、偏濕、偏酸的生態特性[1]。茶葉中活性成分的合成與積累主要受到茶園環境和管理措施的影響，土壤作為茶樹賴以生存和生長的基礎，土壤理化性質和土壤肥力是影響茶樹的生長和茶葉品質的主要因素。土壤的理化性質主要包括pH、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣等[2]。不同栽培模式造就的茶園生態異質性是茶葉品質差異形成的決定性因素[3]。茶樹的最適生長pH 5.5，該pH下生產的茶葉，鮮葉的水浸出物含量最高[4]。土壤有效氮、磷、鉀的含量在一定范圍內時，有利于茶葉中次級代謝產物的積累，從而提高茶葉品質[5-7]。有研究指出，速效鉀和有機質含量與茶葉的茶多酚含量呈顯著的正相關[2]。氮營養元素是茶葉的重要組成成分，有提高嫩度的效果，與蛋白質的形成有關，促進光合作用，提高茶葉產量和質量。磷營養元素可以促進茶葉中的水浸出物和茶多酚的積累，增加茶葉香氣物質。鉀營養元素能夠提高茶樹中的酶活性和庫容量，有效提升茶葉品質[4-5]。楊廣容等[8]通過分析云南古茶園和現代茶園的土壤肥力發現，茶葉品質與土壤理化性質息息相關。石晶等[9]通過比較分析不同樹齡的武夷水仙品質得出，水浸出物與茶湯品質和香氣呈正相關。周志等[10]分析烏龍茶主產區武夷茶園中土壤養分狀況及其對茶葉品質成分的影響，建議茶園在養分管理方面，總體采取有機肥取代部分化肥、適量補氮和鉀、嚴格控制磷肥施用等措施，為改良茶園養分管理和提升茶葉品質提供理論依據。樊戰輝等[11]研究得出，土壤酸度過低將改變土壤成分，茶樹根系生長受抑制，茶葉品質受影響。林鄭和等[12]采用磷的營養素澆沙培法得出，土壤缺磷會導致茶樹體重下降，產量降低，茶味苦澀。李金婷等[13]探究不同氮水平下茶樹/大豆間作對茶葉品質成分及茶園土壤養分的影響，結果表明，茶葉品質成分與土壤各營養成分的豐缺顯著相關，以有效磷的影響最大。曹啟民等[14]探究海南茶園復合種植對茶園土壤理化性狀、茶樹生長發育和茶葉化學品質的影響，為海南茶園綠色生產及茶葉品質提升提供依據。綜上所述，很多學者從土壤營養元素對茶葉品質影響方面開展研究，如在土壤理化性質與茶葉內含成分方面開展了許多具有生產指導意義的研究，但關于普洱市土壤理化性質和鮮葉春梢內含成分的相關性研究鮮有報道。本實驗分析普洱市當地具有特色的茶葉內含成分及其生長土壤環境，通過檢測土壤pH、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量和鮮葉春梢水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿和兒茶素，探究普洱市不同地域土壤理化成分所導致的茶葉品質差異，為普洱市更好地改善茶葉品質、提高茶園管理水平、推進普洱市茶行業可持續發展提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

采樣點為普洱市內祖祥高山有機茶園、景邁山（大平掌）古茶園、普洱茶樹良種場和洗馬河濕地公園周邊茶園。景邁山古茶園位于云南省普洱市瀾滄縣，茶樹種質資源豐富，主要有野生型、過渡型和栽培型茶樹；茶園生態環境良好，植被覆蓋面積廣，品種復雜。祖祥高山有機茶園位于普洱市思茅區南屏鎮整碗村，是經國家認證的有機食品生產地，已建成有機茶園12 000畝（1畝≈667 m2）；茶樹品種為云南大葉種，周邊生態環境良好，每年施用有機肥2次，11月深翻施肥，次年5月追肥1次，11月至次年1月中旬進行打剪修園，每年除草總共大約3次。普洱茶樹良種場位于普洱市南屏鎮振興大道，以無性系良種栽培為主，園內設有種質資源圃；茶園為梯田式茶園，采用先進，完整的茶園管理措施。洗馬河濕地公園周邊茶園呈緩坡型，成行密集種植云南大葉種，每年進行施肥2次，深耕1次。茶園基本情況見表1。

表1 采樣茶園基本情況

1.2 方法

1.2.1 樣品采集土壤與春梢樣品采集時間為2021年3月。根據采樣茶園的地形及形狀，在10 m×10 m的區域，采用S布點法采樣，于采樣點沿樹冠邊緣垂直投影取樣，適當清除地表的枯枝落葉，每個茶園取5點的樣品混合成1個土樣。同時用四分法留取樣品，剔除土樣雜物、壓碎，自然風干，過不同目篩后用自封袋分裝，密封，于干燥陰涼處保存，待測。

1.2.2 茶葉采樣與處理鮮葉采摘與土壤采樣同時進行，采摘標準為一芽二葉春梢200 g左右，將采摘的鮮葉用微波爐殺青，高火固樣90 s，冷卻走水60 s，再用中火固樣60 s，攤涼60 s；再用中低火固樣60 s，樣品大致保持含水率為6%左右。

1.2.3 樣品檢測

1.2.3.1 土壤性狀及養分含量測定土壤pH參照NY/T 1377—2007進行測定；土壤有機質參NY/T1121.6—2006法進行測定；土壤水解氮參照LY/T 1228—2015測定：土壤有效磷參照NY/T 1121.7—2014進行測定；土壤速效鉀和緩效鉀含量參照NY/T 889-2004進行測定；土壤全氮參照自動定氮儀法NY/T 1121.24—2012測定；土壤全磷參照NY/T 88—1988進行測定；土壤全鉀參照NY/T 87—1988進行測定；

1.2.3.2 茶鮮葉內含成分測定茶葉游離氨基酸采用茚三酮比色法（GB/T 8314—2013）進行測定；茶多酚采用酒石酸鐵比色法(GB/T 8313—2002)進行測定；咖啡堿采用紫外分光光度法（GB/T 8312—2013）進行測定；茶葉水浸出物采用沸水萃取法進行測定；兒茶素測定采用香莢藍素比色法進行測定；茶葉水分測定采用快速法進行測定。

1.2.4 數據統計與分析采用單因素方差分析（one-way ANOVA）和多重比較（LSD）法進行差異顯著性檢驗（p<0.05）；用Pearson法對茶葉化學成分和土壤養分間的相關性進行分析，數據用R語言進行分析，利用OriginRro 2018C軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同地域茶園土壤理化性質及養分含量比較

由表2可以看出，4個茶園土壤pH為4.82~6.24，由大到小依次為祖祥高山有機茶園、普洱茶樹良種場、景邁山古茶園、洗馬河濕地公園周邊茶園，均沒有出現明顯酸化現象，滿足茶樹生長的要求；不同茶園pH之間呈現顯著差異（p<0.05）。景邁山古茶園土壤有機質含量高達66.20 g/kg，祖祥高山茶園土壤有機質含量為48.73 g/kg，為有機質土壤；洗馬河濕地公園周邊茶園和普洱茶樹良種場茶園有機質含量分別為20.93、8.89 g/kg，為礦物質土壤。土壤氮素營養能有效提高茶葉產量，4個茶園全氮從高到低為景邁山古茶園（2.18 g/kg）>祖祥高山有機茶園（2.06 g/kg）>洗馬河濕地公園周邊茶園（1.22 g/kg）>茶樹良種場（0.37 g/kg），4個茶園全氮含量之間呈現顯著差異。土壤堿解氮含量表現為洗馬河濕地公園周邊茶園（414.00 mg/kg）>景邁山古茶園（212.33 mg/kg）>祖祥高山有機茶園（202.33 mg/kg）>茶樹良種場（28.66 mg/kg）；其中景邁山古茶園與祖祥高山有機茶園堿解氮含量之間差異不顯著（p<0.05）。土壤磷素營養促進作物葉片葉綠素的形成，4個茶園全磷含量為0.19~0.87 g/kg，為Ⅲ級茶園全磷含量標準。有效磷含量最高的為祖祥高山有機茶園（55.03 mg/kg），最低為茶樹良種場（5.60 mg/kg），而景邁山古茶園有效磷含量僅6.47 mg/kg，與普洱茶樹良種場有效磷含量無顯著差異。鉀元素稱為品質元素，4個茶園中全鉀含量最高的為景邁山古茶園，為8.90 g/kg，其余3個茶園全鉀含量差異不顯著。4個茶園速效鉀含量呈現顯著差異（p<0.05），從高到低為祖祥高山有機茶園（647.67 mg/kg）>洗馬河濕地公園周邊茶園（160.00 mg/kg）>普洱茶樹良種場（111.00 mg/kg）>景邁山古茶園（47.67 mg/kg）。

表2 不同茶園土壤理化指標（均值±標準差）單因素方差分析結果

2.2 不同地域茶園鮮葉春稍內含物質含量比較

由表3可以看出，4個茶園春梢中茶葉水分含量中，祖祥高山有機茶園最低，為2.44%；最高的是洗馬河濕地公園周邊茶園，為3.85%；景邁山古茶園、普洱茶樹良種場與洗馬河濕地公園周邊茶園差異水平不顯著。水浸出物含量高低影響著茶湯滋味、湯色和香氣，景邁山古茶園春梢中水浸出物含量最高，為47.18%；茶樹良種場含量最低，為35.00%；景邁山古茶園、祖祥高山有機茶園和洗馬河濕地公園周邊茶園水浸出物含量差異水平不顯著（p<0.05）。游離氨基酸含量與成分直接影響茶葉的香氣與滋味，對茶葉品質具有重要作用，4個茶園春梢中，游離氨基酸含量最高出自景邁山古茶園，為3.07%；其余3個茶園茶葉氨基酸含量差異不顯著，分別是祖祥高山有機茶園為2.28%，普洱茶樹良種場為2.18%，洗馬河濕地公園周邊茶園為2.30%。茶多酚決定茶葉湯色和滋味，具有抗氧化、調節免疫和解毒等基本功效，且含量與采摘時期和產地有關，茶多酚含量由高到低依次是景邁山古茶園（39.79%）>茶樹良種場（31.49%）>洗馬河濕地公園周邊茶園（31.47%）>祖祥高山有機茶園（28.16%），其中景邁山古茶園與祖祥高山有機茶園差異顯著?？Х葔A是茶葉中的呈味物質，影響著茶葉的品質，咖啡堿含量越高，茶湯越苦澀，4個茶園咖啡堿含量表現為景邁山古茶園（4.16%）>茶樹良種場（2.93%）>洗馬河濕地公園周邊茶園（2.13%）>祖祥高山有機茶園（1.98%）。兒茶素是茶的苦澀味的來源之一，影響茶葉品質，4個茶園春梢兒茶素含量由高到低為景邁山古茶園（116.57 mg/kg）>茶樹良種場（114.49 mg/kg）>祖祥高山有機茶園（97.48 mg/kg）>洗馬河濕地公園周邊茶園（96.30 mg/kg）。

表3 不同茶園茶葉內含物質（均值±標準差）單因素方差分析結果

2.3 不同地域茶園鮮葉土壤理化性質與春稍內含物質之間相關性分析

由表4可以看出，土壤pH與茶葉內含物質含量呈負相關，其中與茶多酚呈顯著負相關。土壤有機質與氨基酸、水浸出物呈極顯著正相關，與茶多酚、咖啡堿呈正相關，與兒茶素呈負相關。堿解氮與兒茶素呈極顯著負相關，與茶多酚、氨基酸、水浸出物呈正相關。速效磷、速效鉀分別與茶多酚呈顯著、極顯著負相關，與氨基酸、兒茶素、咖啡堿呈負相關。全氮與茶多酚、氨基酸、水浸出物、咖啡堿均呈正相關，其中與氨基酸、水浸出物呈顯著、極顯著正相關性；與兒茶素呈顯著負相關。全磷與氨基酸、水浸出物呈正相關性，與茶多酚、兒茶素、咖啡堿呈負相關，其中與兒茶素呈顯著負相關。全鉀與茶葉內含物質含量呈正相關，其中與茶多酚、氨基酸呈顯著正相關。根據土壤理化性質和茶葉化學成分做主成分分析，結果（圖1）顯示，4種茶園組成分1貢獻率為43.8%，組成分2貢獻率為32.9%，貢獻率均未達到80%以上。土壤成分和茶葉化學成分均差異較大。因此，聚類時4種茶園差異顯著。

圖1 不同地域茶園土壤理化性質與鮮葉春稍內含物質主成分分析

表4 不同地域茶園土壤理化性質與鮮葉春稍內含物質之間相關性（n=12）

3 討論與結論

茶葉內含成分是指茶多酚、氨基酸、咖啡堿、兒茶素和水浸出物等，影響著茶葉外形、色澤、香氣和滋味等。影響茶葉內含成分的因素有土壤、光照、茶樹品種和大氣環境等。土壤有機質可以作為土壤肥力水平的指標，對茶葉水浸出物含量具有決定性作用[15]。本研究中，土壤有機質與茶葉水浸出物（p=0.008）和氨基酸（p=0.007）相關性達到極顯著水平，與前人的研究結果一致。土壤pH與茶葉內含成分都呈負相關。陳曉婷等[16]在不同酸性茶園對照實驗中證明，土壤過酸過堿會影響茶樹生長和品質。土壤全氮與茶葉內含成分水浸出物（p=0.005）和氨基酸（p=0.048）相關性分別達到極顯著和顯著水平，堿解氮也與多種茶葉內含成分呈正相關。檢測區域氮磷鉀元素差異含量較大，間接影響所在茶區的茶葉品質。4個地域氮素含量較磷含量偏高，這可能與茶樹在栽培過程中使用氮肥有關，而磷肥施用量少。鉀含量處于適量情況，但也應該注意鉀肥的補充。

本實驗選取的4個茶園在地域特性和栽培管理方式方面具有差異。景邁山古茶園屬于栽培型茶園，樹齡約1 300多年，高山云霧，植被豐富，溫度差小，雨量充足；土壤理化性質中有機質、全磷、全鉀、堿解氮和pH都屬于高產優質茶園標準；茶葉內含成分氨基酸、咖啡堿、茶多酚和水浸出物含量在所測茶樣中最高。王麗娟等[17]通過不同遮蔭模式試驗得出，復合生態間作茶園能明顯改善土壤成分，增加茶葉產量，提高茶葉品質，與本實驗研究結論一致。茶樹良種場、祖祥高山有機茶園與洗馬河濕地公園周邊茶園為臺地茶，樹齡小，茶園植被稀疏，溫差大，其中祖祥高山有機茶園為生態茶園，施用有機肥，肥力釋放緩慢，能夠滿足茶樹生長的長期肥力需求，且施用有機肥能夠改善土壤品質，緩和土壤酸化程度，甚至提高土壤pH[18]，此結論與土壤理化檢測結果相一致。陳繼偉等[19]通過探究古茶園和臺地茶園的鮮葉常量成分得出，古茶園茶葉內含物質較臺地茶園更加豐富，也與本實驗得出的結論相一致。

景邁山古茶園土壤理化性質中有機質、全磷、全鉀、堿解氮和pH都處于高產優質茶園標準，茶葉內含成分氨基酸、咖啡堿、茶多酚和水浸出物含量在所測茶樣中最高。因此，在茶園建立與改造過程中，應加強茶園土壤管理，改善土壤成分；要根據茶樹營養特點、需肥規律、土壤供肥性能與肥料特性，運用科學施肥技術進行茶園施肥，以最大限度地發揮施肥效應，達到滿足茶樹生育需求和高產、高效、優質的效果。