不同海拔保靖黃金茶品質形成的氣象因子初探

肖健 劉慧 鄭福維 帥細強 劉松

摘要：為了確定不同海拔保靖黃金茶品質與氣象因子之間的關系，本研究采用相關分析方法，建立了保靖黃金茶茶多酚含量和氨基酸含量計算模型。結果表明：保靖黃金茶茶多酚與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差負相關，與累積降雨量正相關。最大影響時段與氣象因子為采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差、采摘前4～27天的累積降雨量。氨基酸含量與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差、累積降雨量正相關。最大影響時段及相關因子為采摘前18～28天的平均氣溫、采摘前9～14天的氣溫日較差、采摘前12～23天的累積降雨量。經模型計算，2019年360 m處保靖黃金茶酚氨比與實際測定值比較接近，誤差在10%以內。該模型可用于保靖黃金茶品質氣象條件評價。

關鍵詞：保靖黃金茶；茶葉品質；氣象因子；海拔

中圖分類號：S571.1文獻標志碼：A稿件編號：cjas2020-0077

Meteorological Factors of Quality Formation of Baojing Gold Tea at Different Altitudes： A Preliminary Study

Xiao Jian1，2， Liu Hui1， Zheng Fuwei3， Shuai Xiqiang4， Liu Song1

（1Hengyang Meteorological Bureau， Hengyang 421000， Hunan， China；2Hunan Provincial Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation， Changsha 410118， Hunan， China；3Xiangxi Meteorological Bureau， Jishou 416000， Hunan， China；4Hunan Institute of Meteorological Science， Changsha 410118， Hunan， China）

Abstract： To determine the relationship between the quality of Baojing gold tea at different altitudes and meteorological factors， this paper established a calculation model for the polyphenol content and amino acid content of Baojing gold tea by applying correlation analysis. The results show that： tea polyphenols of Baojing gold tea are negatively correlated with the average temperature and daily temperature range before picking， and positively correlated with the accumulated rainfall. The most influential period and meteorological factors are the average temperature of 14-22 days before picking， the daily temperature range of 16-24 days before picking， and the accumulated rainfall of 4-27 days before picking. Amino acid content is positively correlated with average temperature， daily temperature range and accumulated rainfall. The most influential period and related factors are the average temperature of 18-28 days before picking， the daily temperature range of 9-14 days before picking， and the accumulated rainfall of 12- 23 days before picking. According to the model calculation， the phenol ammonia ratio of Baojing gold tea at 360 m in 2019 is close to the actual measured value， and the error is within 10%. The model can be used to evaluate the meteorological conditions of Baojing gold tea quality.

Keywords： Baojing Gold Tea； Tea Quality； Meteorological Factor； Altitudes

0引言

“保靖黃金茶”產于湘西北武陵山區的保靖縣，地處茶葉生產“黃金緯度帶”[1]，是明清以來的“一兩黃金一兩茶”知名貢茶，被譽為中國最好的綠茶。該茶發芽早，產量高，抗逆性強，具有“綠、香、濃、爽”特性，是重要的縣域優勢特色產業[2-3]。目前，黃金村茶園面積22000 hm2，人均茶園面積6 hm2，2019年實現產值5000多萬元，茶葉扶貧已成為該村精準扶貧的主要內容。因此，加強保靖黃金茶氣象條件的研究非常重要。

保靖縣氣候溫潤，多年平均氣溫為16.2℃，年降雨量為1316.7 mm，年日照時數為1093 h，全年無霜期為290天，平均相對濕度77.9%。最冷月（1月）平均氣溫為4.8℃，最熱月（7月）平均氣溫為26.8℃。黃金村位于保靖縣東南部，茶區群山起伏，黃金河（又名冷寨河）貫穿其中。茶園生長區位于武陵山脈中段，屬云貴高原云霧山的東延部分，山系呈東北—西南延伸。茶園分布區域屬中低山地帶，多條獨具特色的10 km以上幽長峽谷山溪地形散布于保靖縣境內，茶園栽種區域最高海拔650 m，最低海拔180 m，屬亞熱帶山地濕潤季風氣候區。保靖縣溪谷縱橫，垂直高度氣候差異大，“山上飄雪花，山下開桃花”，幽居深山苗區，綠色生態環境特別優良，森林茂密如原始次生林。境內群山常年云霧繚繞，屬中國大霧中心地帶，年均霧日88天，黃色和紅色漫射光多，光合作用特優，土壤深厚肥沃，以板頁巖、砂巖等發育而成的扁沙土為主，pH 4.2～6.2，含硒豐富。獨特的氣候、海拔、土壤等生態因子條件適宜茶樹生長。

茶葉品質主要由所處生態環境決定，光照、溫度、濕度的變化以及土壤類型的不同都會對茶葉品質產生很大的影響[4-6]，且不同海拔地區種植的茶葉品質存在顯著差異[7-9]。保靖黃金茶品質優，將保靖黃金茶與西湖龍井、洞庭湖碧螺春、黃山毛尖、信陽毛尖、南京雨花茶等綠茶內含成分進行比較，保靖黃金茶的氨基酸、水浸出物含量最高，氨基酸含量高出其他茶葉近1倍，酚氨比值低了將近一半[10- 11]。Munivenkatappa Nalina等[12]探究了土壤濕度對綠茶品質及產量的影響，指出土壤水分含量下降限制茶葉生長。方洪生等[13]對不同海拔高度茶園環境和茶葉品質進行了研究，發現不同海拔高度茶葉品質存在差異，在海拔300～400 m的茶園生產的茶葉質量最好，也較穩定。張偉等[14]通過生化分析，定量得出高山出好茶，但并非海拔越高茶葉品質越好的結論。蔡烈偉等[15]研究認為閩臺兩地海拔越高，烏龍茶品質越好，相對低溫高濕多云霧的高山氣候利于形成高品質茶葉。筆者對保靖縣黃金茶生產基地不同海拔的3個氣象自動站資料和春茶內含成分進行分析，探討了春茶品質與氣象因子和海拔的關系，以期進一步拓寬氣象為農服務領域，提升現代農業定量評價水平，服務經濟社會發展。

1資料與方法

1.1數據來源

氣象數據來源于黃金茶生產基地3個不同海拔高度自動氣象觀測站，觀測要素有日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降雨量等。3個自動氣象觀測站分別位于黃金村茶園（109°47′E，28°27′N，海拔260 m）、夯龍溝茶園（109°46′E，28°26′N，海拔360 m）、高柔老茶園（109°46′E，28°26′N，海拔470 m）。茶葉采樣海拔高度分別為260、360、470 m，取一芽一葉新梢，每次鮮葉不少于2000 g，通過攤清—殺青—攤涼—揉捻—做形—烤干，制成干茶后測定茶葉品質成分。委托湖南省產商品質量監督檢驗研究院進行茶葉品質生化指標的檢測，茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量、水浸出物含量檢測按照國標GB/T 8313—2018、GB/T 8314—2013、GB/T 8305—2013進行。

1.2分析方法

采用Excel和Eviews 8進行數據處理分析。采用相關系數法分析保靖黃金茶茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量與氣象要素的關系。首先統計茶葉采摘前30天不同時間段的氣溫和氣溫日較差的算術平均值、以及降雨量的累積值，然后分別與茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量進行相關分析，以相關系數最大且通過0.05顯著性檢驗的時間段作為該因子的主要影響時段[16]。

2結果與分析

2.1不同海拔茶葉生化成分變化規律

一般情況下，海拔越高氣溫越低，茶樹萌芽會越晚，芽梢生長會越慢。據觀測，2016—2018年海拔260 m（黃金村茶園）、海拔360 m（夯龍溝茶園）、海拔470 m（高柔老茶園）春茶萌芽初始日期均為1月25日，但春茶初采期卻相差了幾天，其中海拔260 m茶園初采期為3月5日，海拔360 m茶園初采期為3月9日，海拔470 m茶園初采期為3月12日。經測定，3個觀測點的保靖黃金茶茶多酚含量分別為16.7%、18.3%、19.2%，變化區間為16%～20%，氨基酸含量分別為5.3%、6.1%、5.6%，變化區間為5%～7%，酚氨比分別為3.2、3.0、3.4，變化區間為3.0～3.5之間，咖啡因含量變化區間為23000～27000 mg/kg之間，水浸出物為44%左右。

保靖黃金茶茶多酚含量隨海拔的升高而增加。3個觀測點中，海拔470 m的茶多酚含量最高，達19.2%。保靖黃金茶咖啡因含量隨海拔的升高而減少。海拔260 m的咖啡因含量最高，為26400 mg/kg。保靖黃金茶氨基酸含量、酚氨比隨海拔的變化較復雜。氨基酸含量先是隨海拔升高而增加，到達一定高度后，氨基酸含量隨海拔升高而下降。360 m的氨基酸含量最高，達6.1%。保靖黃金茶酚氨比先是隨海拔升高而下降，到達一定高度后，酚氨比隨海拔升高而升高。3個觀測點中，海拔360 m的酚氨比最低，為3.0。因此，在3個觀測點中，360 m處的茶葉品質最好。

2.2影響茶葉茶多酚含量氣象因子篩選及關系模型

茶多酚是茶湯中澀味的主要來源，但作為天然抗氧化劑，抗氧化效力強，具有很強的抗菌特性，有抗突變、抗輻射、抗癌變、調血脂等功效[17-18]。分析結果（表1）表明，茶多酚含量與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差負相關，與采摘前的累積降雨量正相關。最大影響時段（相關系數最大）及氣象因子為采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差、采摘前4～27天的累積降雨量，其次是采摘前6～19天的平均氣溫、采摘前14～25天的氣溫日較差、采摘前第5天的降雨量，再次是采摘前8～15天的平均氣溫、采摘前13～25天的氣溫日較差，以及采摘前11～15天的累積降雨量。根據采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差，以及采摘前4～27天的累積降雨量，建立茶多酚含量與氣象要素的影響關系模型，如式（1）～（3）。

2.3影響茶葉氨基酸含量氣象因子篩選及關系模型

氨基酸對茶葉芳香、清醇和鮮爽的風味起重要作用，同時又具有降血壓、抗腫瘤、促進大腦活動等功能作用，通常氨基酸含量越多茶葉等級越高[19-20]。分析結果表明（見表1），保靖黃金茶氨基酸含量與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差、累積降雨量正相關。最大影響時段及相關因子為采摘前18～28天的平均氣溫、采摘前9～14天的氣溫日較差、采摘前12～23天的累積降雨量，其次是采摘前3～19天的平均氣溫、采摘前14～15天的平均氣溫日較差、采摘前16～18天的累積降雨量，再次是采摘前6～7天的平均氣溫、采摘前10～12天的平均氣溫日較差、采摘前24～30天的累積降雨量。根據采摘前18～28天的平均氣溫、采摘前9～14天的氣溫日較差、采摘前12～23天的累積降雨量，建立保靖黃金茶氨基酸含量與氣象要素的影響關系模型，如式（4）～（6）。

2.4影響茶葉咖啡因含量氣象因子篩選及關系模型

咖啡因是茶湯苦味的主要來源，但同時具有強心、利尿、解毒等作用[21]。分析結果表明（表1），咖啡因含量與采摘前的平均氣溫負相關，與采摘前的氣溫日較差、累積降雨量正相關，說明咖啡因含量隨采摘前的平均氣溫增加而減少，隨氣溫日較差及累積降雨量的增加而增加。最大影響時段及相關因子為采摘前7～24天的平均氣溫、采摘前16～21天氣溫日較差、采摘前3～14天累積降雨量，其次是采摘前8～30天的平均氣溫、采摘前15～21天的平均氣溫日較差、采摘前4～26天的累積降雨量，再次是采摘前3～18天的平均氣溫、采摘前5～7天的平均氣溫日較差、采摘前9～ 15天的累積降雨量。根據采摘前7～24天的平均氣溫、采摘前16～21天氣溫日較差、采摘前3～14天累積降雨量，建立咖啡因含量與氣象要素的影響關系模型如式（7）～（9）。

2.5影響茶葉酚氨比氣象因子篩選及關系模型

茶葉的酚氨比值越低，茶的滋味會越鮮爽，茶葉的品質越高[22]。茶葉酚氨比的計算見式（10）。

受采摘前氣溫偏低的影響，2019年保靖黃金茶初采期有所推遲。360 m處初采期推遲到3月16日。經統計，360 m處保靖黃金茶采摘前14～22天的平均氣溫為6.0℃，采摘前18～28天的平均氣溫為3.7℃，采摘前9～14天的氣溫日較差為5.4℃，采摘前16～24天的氣溫日較差為4.3℃，采摘前4～27天的累積降雨量為49.4 mm，采摘前12～23天的累積降雨量為31.6 mm。分別用茶多酚含量與平均氣溫、氣溫日較差、累積降雨量的影響關系模型計算，2019年360 m處保靖黃金茶茶多酚含量為21.4%、20.3%、18.9%；分別用氨基酸含量與平均氣溫、氣溫日較差、累積降雨量的影響關系模型計算，2019年360 m處保靖黃金茶氨基酸含量為3.0%、4.9%、5.7%。由于在茶葉品質評價中，茶多酚含量越小越好，氨基酸含量越高越好，故茶多酚含量選取模型計算的最小值，為18.9%，氨基酸含量選取模型計算的最大值，為5.7%，茶葉酚氨比的模型計算值為3.3，與酚氨比的實際測定計算值3.0比較接近，誤差在10%以內。

3討論

3.1茶多酚含量與海拔高度的影響差異

茶多酚含量與采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差負相關，與采摘前4～27天的累積降雨量正相關，故平均氣溫低、氣溫日較差小、降雨量多有利于茶多酚形成。海拔360 m處茶樹采摘前14～22天平均氣溫為7.7℃，采摘前16～24天的氣溫日較差為8.6℃，采摘前4～27天的累積降雨量為46.7 mm，其值均位于海拔260 m處和海拔470 m處的中間，因而茶多酚含量也位于海拔260 m處和海拔470 m處的中間，比海拔260 m處的高，比海拔470 m處的低。其原因可能是海拔越高，采摘前14～22天平均氣溫越低、采摘前16～24天的氣溫日較差越小、采摘前4～27天的累積降雨量越多，氣象條件越有利于茶多酚形成，這與丁園等[23]研究結論一致，認為隨海拔高度的增加茶葉茶多酚的含量顯著增加。

3.2氨基酸含量與海拔高度的影響差異

從平均氣溫影響來看，保靖黃金茶氨基酸含量主要受采摘前18～28天的平均氣溫影響，其含量隨平均氣溫的增加而增加。海拔360 m處采摘前18～28天的平均氣溫為8.5℃，大于260 m處采摘前18～28天的平均氣溫7.2℃和470 m處采摘前18～28天的平均氣溫7.7℃，因而海拔360 m處氨基酸含量最高。從氣溫日較差影響來看，氨基酸含量主要受采摘前9～14天的氣溫日較差影響，其含量隨氣溫日較差的增大而增加。海拔360 m處采摘前9～14天的氣溫日較差為13.4℃，大于260 m處采摘前9～14天的氣溫日較差8.2℃和470 m處采摘前9～14天的氣溫日較差10.1℃，因而海拔360 m處氨基酸含量最高。從降雨量影響來看，氨基酸含量主要受采摘前12～23天的累積降雨量影響，其含量隨降雨量的增加而增加。海拔360 m處采摘前12～23天的累積降雨量為36.9 mm，大于260 m處采摘前12～23天的累積降雨量27.5 mm和470 m處31.0 mm，因而海拔360 m處氨基酸含量最高。

與前人研究結果不同的是，隨著海拔高度的升高，保靖黃金茶氨基酸含量呈倒U型分布，先隨海拔升高而增加，到達一定高度后，隨海拔升高而下降。這與蔡烈偉等[15]、唐顥等[24]、吳道良[25]、葉偉華[26]、譚佳吉[27]、黃紀剛等[28]研究結論隨海拔高度的升高而單調變化存在差異，可能是由于保靖黃金茶產自南方內陸，相對沿海地區氣溫波動幅度大，降雨量少，而降水、日照等因子會因地域和茶葉品種的不同，產生不同影響[29]，從而導致過高海拔的保靖黃金茶反而氨基酸含量減少。

3.3咖啡因含量與海拔高度的影響差異

咖啡因含量隨采摘前的平均氣溫增加而減少，隨氣溫日較差及累積降雨量的增加而增加。海拔360 m處茶樹采摘前7～24天的平均氣溫為8.8℃，比海拔260 m處茶樹采摘前7～24天的平均氣溫高0.8℃，比海拔470 m處茶樹采摘前7～24天的平均氣溫低0.3℃。海拔360 m處茶樹采摘前16～21天的氣溫日較差為7.9℃，比海拔260 m處茶樹采摘前16～21天的氣溫日較差低3.8℃，比海拔470 m處茶樹采摘前16～21天的氣溫日較差高1.5℃。海拔360 m處茶樹采摘前3～14天的累積降雨量為22.9 mm，比海拔260 m處茶樹采摘前3～14天的累積降雨量少13.6 mm，比海拔470 m處茶樹采摘前3～14天的累積降雨量多5.4 mm。因此，海拔360 m處的咖啡因含量比海拔470 m處的高，比海拔260 m處的低。

保靖黃金茶咖啡因含量隨海拔升高而下降，這與余會康等[30]、王婷婷等[31]研究結論相反，可能是由氣候和茶樹遮陰環境差異導致，一方面，保靖黃金茶位于湘西地區，海拔較高容易遭受低溫凍害[32]、倒春寒等極端天氣影響，而這些極端天氣對茶葉影響顯著[33]，春季低溫、濕度大不利于咖啡因形成[34]；另一方面，保靖黃金茶隨海拔升高光照時間增加，江新鳳等[35]認為遮陰可以提高咖啡因含量。

3.4酚氨比與海拔高度的影響差異

保靖黃金茶酚氨比先是隨海拔升高而下降，到達一定高度后，酚氨比隨海拔升高而升高，由于茶多酚含量與采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差負相關，與采摘前4～27天的累積降雨量正相關，而氨基酸含量與采摘前18～28天的平均氣溫、采摘前9～14天的氣溫日較差、采摘前12～23天的累積降雨量正相關，因此，保靖黃金茶的酚氨比值與采摘前14～28天的平均氣溫、采摘前9～24天的氣溫日較差、采摘前12～23天的累積降雨量負相關，與采摘前4～11天的累積降雨量正相關。采摘前14～28天的平均氣溫越高，采摘前9～24天的氣溫日較差越大，采摘前4～11天的累積降雨量越少，采摘前12～23天的累積降雨量越多，保靖黃金茶的酚氨比值越低，品質越高。

因此，海拔360 m處的保靖黃金茶氨基酸含量最高、酚氨比最小，品質最好，主要是由于優良的生態環境才能生產出品質好的茶葉[36]，而海拔是決定茶葉生理和品質指標的主要因素[23]，這與方洪生等[13]、張偉等[14]、羅杰等[37]、陳春成[38]、張龍云等[39]研究結論較為一致，高山出好茶，但并非海拔越高茶葉品質越好，在海拔300～400 m的茶園生產的茶葉質量最好。

本研究雖然取得了一些成果，綜合考慮了空間及時間維度，得出不同海拔影響茶葉品質的氣象因子及時段，并提出了保靖黃金茶品質氣象條件評價模型。但仍存在一些局限性，一是樣本數據有限，下一步將通過收集更多的樣本來驗證結果的準確性；二是本研究僅分析了平均氣溫、氣溫日較差和降雨量等氣象要素對茶葉品質的影響，后續將考慮土壤、肥料等因素對茶葉品質的影響。

4結論

保靖黃金茶茶多酚與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差負相關，與累積降雨量正相關。最大影響時段與氣象因子為采摘前14～22天的平均氣溫、采摘前16～24天的氣溫日較差、采摘前4～27天的累積降雨量。氨基酸含量與采摘前的平均氣溫、氣溫日較差、累積降雨量正相關。最大影響時段及相關因子為采摘前18～28天的平均氣溫、采摘前9～14天的氣溫日較差、采摘前12～ 23天的累積降雨量。咖啡因含量與采摘前的平均氣溫負相關，與氣溫日較差、累積降雨量正相關，最大影響時段及相關因子為采摘前7～24天的平均氣溫、采摘前16～21天氣溫日較差及采摘前3～14天的累積降雨量。海拔360 m處的保靖黃金茶酚氨比最小，品質最好。經模型計算，2019年360 m處保靖黃金茶酚氨比與實際測定值比較接近，誤差在10%以內。該模型可用于保靖黃金茶品質氣象條件評價。

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