普洱咖啡土壤基本理化性質與咖啡感官品質的相關性分析

張國忠 謝恩翰 羅婭婷 熊雪娟 何曉雨

摘要?為了探究咖啡土壤基本理化性質與咖啡感官品質之間的關系，對云南普洱主要咖啡產區的土壤及咖啡生豆進行了采樣分析，測定了土壤pH、有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，并對咖啡豆的感官品質進行評定，分析了土壤基本理化性質各指標與感官品質之間的關系。結果表明，pH與堿解氮、速效磷相關性顯著;有機質與堿解氮相關性極顯著。酸質與風味、余韻回甘、醇厚度、平衡感相關性顯著;醇厚度與風味、回味、平衡感、整體相關性極顯著。平衡感與回味相關性顯著。土壤速效鉀與咖啡感官品質的平衡感相關性顯著，而土壤pH、土壤有機質、土壤堿解氮、土壤速效磷與咖啡感官品質的相關性不顯著。

關鍵詞?咖啡;感官品質;土壤基本理化性質;相關性分析

中圖分類號?S571.2?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）01-0131-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.035

Abstract?In order to explore the correlation on the basic physical and chemical properties of Puer coffee soil and sensory quality of coffee. In this paper， the soil and coffee beans in the main coffee producing areas of Puer， Yunnan were sampled and analyzed. The soil organic matter，total nitrogen，total phosphorus，total potassium and pH were determined，and the relationship between the content of these components and sensory quality was analyzed.The results of correlation test showed that，pH value was negatively related with alkali-hydrolytic N and available P， the soil organic matter was negatively related with alkali-hydrolytic N.Acidity was strongly or strongly correlated with flavor， aftertaste， richness， and balance. Mellow degree and flavor， aftertaste， balance， integrity of the correlation was significant or extremely significant. The correlation between balance and aftertaste was significant. Soil available potassium was significantly correlated with the sense of balance of coffee cup test quality， while soil pH， soil organic matter， soil alkali-hydrolyzed nitrogen and soil available phosphorus were not significantly correlated with coffee cup test quality.

Key words?Coffee;Sensory quality;Basic physical and chemical properties of soil;Correlation analysis

咖啡與茶葉、可可并稱為世界三大飲料作物，屬于茜草科（Rubiaceae）咖啡屬（Coffea L.）多年生常綠灌木或小喬木，原產于埃塞俄比亞[1]，在世界多個熱帶地區生產種植，云南普洱已成為我國高品質咖啡的主產區[1-3]。到2017年，普洱市咖啡種植面積達5.32萬hm2，咖啡豆產量5.86萬t，總產值達24.69億元，80%以上的咖啡出口。2017年1—2月，普洱市共出口咖啡豆35批次、2 254.8 t，價值527.71萬美元。多名學者對云南省普洱市土壤綜合肥力進行了評價，得出普洱咖啡主栽區的土壤綜合肥力適合咖啡生長[4-7]。

咖啡品質最終由感官品質所決定[1]。其咖啡品質除受本身遺傳因素、加工因素影響外，還受環境因素影響，感官品質的形成直接來源于咖啡豆的品質，咖啡豆品質的形成又制約于環境、土壤以及管理水平等因素。研究表明咖啡豆千粒重和總糖含量分別與海拔呈顯著正相關[8-13]。咖啡因含量與海拔呈極顯著負相關;粗脂肪含量與海拔呈顯著負相關[13]。除海拔影響外，遺傳因素也是感官品質的重要影響因子。研究表明不同小粒種咖啡品種生咖啡的商品性及感官品質間均存在較大差異[14]。而對同一種咖啡而言，還原糖含量的下降量與咖啡感官品質的升高量呈正相關[15]。此外初加工工藝的不同也會對感官品質造成影響。陳云蘭等[16]采用6種不同的初加工工藝對云南阿拉比咖啡進行初加工處理，感官評審結果表明，采用黑蜜加工處理和日曬加工處理的咖啡感官品質最佳。

馬關潤等[17]對云南各個咖啡主產區的土壤綜合肥力進行詳細比較及咖啡園土壤肥力等級劃分，對土壤養分與咖啡生豆品質的相關關系進行分析，得出土壤速效鉀與咖啡因和總糖含量呈負相關。土壤有機質和土壤速效磷對咖啡生豆中的咖啡因和總糖含量具有正作用。土壤pH和堿解氮與咖啡生豆中脂肪含量關系密切。土壤中各營養元素含量的差異對咖啡生豆品質的影響不同，氮、磷、鉀含量過高或過低均會影響咖啡的杯品質量[18]，然而研究中并提及海拔、緯度、品種的控制，土壤基本理化性質與咖啡豆感官品質之間的相關性分析。因此，筆者對普洱10個咖啡主產區，在相同品種、相近海拔、同一土壤質地類型進行土壤基本理化性狀綜合評估之外，分析土壤基本理化性質與咖啡感官品質的相關關系，旨在得出各土壤基本理化性質與咖啡感官品質之間的關系，為云南咖啡的合理種植和管理提供一定的科學依據。

1?材料與方法

1.1?研究區概況

根據目前普洱市各縣（市）咖啡生產狀況，思茅區、江城縣、瀾滄縣、孟連縣、寧洱縣5個縣（區）土壤為紅色黏土，海拔為1 023～1 378 m，咖啡品種皆為卡蒂姆系列。2018年10月至2019年1月在這5個縣區采用GPS定位先后共采集10個樣品。思茅區2個，其中一個樣品采集于思茅區南屏鎮冬瓜嶺某種植基地（海拔1 098 m;101°01′13″E，22°65′72″N），另一個樣品采集于大開河村農戶家的咖啡地（海拔1 023 m;101°00′47″E，22°35′35″N）;江城縣1個，江城康平鄉某種植基地（海拔1 378 m;101°35′59″E，22°31′18″N）;瀾滄縣3個，其中一個采集于瀾滄縣拉巴鄉果給村某種植基地（海拔1 207 m;99°36′49″E，22°32′27″N），另外2個采集于糯扎渡鎮農戶的咖啡地（海拔1 137 m;100°16′10″E，22°34′41″N）;孟連縣3個，其中一個采集于孟連縣勐馬鎮某種植基地（海拔1 366 m;99°28′38″E，22°16′59″M），另一個采集于孟連縣勐馬鎮帕亮村某種植基地（海拔1 114 m;99°26′20″E，22°15′5″N），還有一個采集于孟連縣富巖鎮農戶家的咖啡地（海拔1 260 m;99°26′15″E，22°20′33″N）;寧洱縣1個，采集于普義鄉普治村農戶家的咖啡地（海拔1 209 m;101°23′37″E，23°3′23″N）。

1.2?采樣

為控制海拔變量的干擾，盡可能縮小變量的影響，樣品地布置于1 023～1 378 m，咖啡樹品種皆為“卡蒂姆”系列。利用“五點”采樣法采樣，使用土鉆采集耕作層（0～20 cm）約1 kg的混合土樣，每份土樣自然風干，研磨，過篩，分袋包裝，張貼標簽，密封避光保存，等待測定。咖啡豆樣品的采集點與土壤取樣點相一致，采集樣點所對應的咖啡植株上達到工藝成熟期的咖啡鮮豆，采樣具有隨機性“不挑肥揀瘦”但要撿去達不到工藝成熟的生豆以及干豆、爛豆，采取的每個樣品不低于1.5～2.0 kg。

采回的鮮豆要及時加工，避免過度發酵。樣品用石塊適度碾壓后人工脫除果皮，并將脫皮后的咖啡豆分離出來，在自來水中揉搓、漂洗2～3遍，去除表面的膠質黏液，以利于晾曬和儲藏，在漂洗過程中利用水的浮力撈出癟豆、無米豆。將漂洗好的咖啡豆晾曬于自然光狀態下待其干燥后用自封袋密封保存以待杯評。

1.3?土壤理化性質測定

土壤pH的測定使用雷磁PHS-3C pH計（待測液水土比為1∶1），土壤速效磷的測定用0.5 mol/L NaHCO3浸提法，土壤速效鉀的測定采用四苯硼鈉比濁法，土壤有機質的測定采用過量的重鉻酸鉀容量法，土壤堿解氮的測定用堿解擴散法[19]。

1.4?感官評定

為了能夠得到更加客觀的評測結果，感官評定由國家中級咖啡師、國家咖啡師考評員、SCAA認證咖啡品質鑒定師（Q-Grader）、SCAE認證一、二級烘焙師張燕以及國際認證阿拉比咖豆品質鑒定師、國際認證羅布斯塔豆品質鑒定師、精品咖啡協會評審師、中國商業聯合會商業職業技能鑒定指導中心杯測師考評員郭厚成和肖舒予擔當此次試驗的杯測員。

杯測者需要對10支咖啡豆的干/濕香、風味、余韻、回甘、酸質、醇厚度（Body）、甜度、后味等11個項目特征進行杯測打分。3位專業人士分別打出各項得分后取平均值記為該項目杯測得分，最后得出整款咖啡豆的綜合得分。

1.5?數據分析

試驗數據采用Excel和SPSS 24.0軟件進行相關性分析。

2?結果與分析

2.1?土壤樣品基本理化性質

從表1可以看出，在普洱咖啡種植區的10個土壤樣品中土壤pH為3.74～5.28，屬于酸性或強酸性土壤。土壤有效磷、速效鉀、有機質和堿解氮的平均含量分別為9.47 mg/kg、112.79 mg/kg、17.33 g/kg和118.06 mg/kg，土壤有機質、有效鉀、有機質和速效磷含量均處于適宜水平。

2.2?咖啡樣品感官品質

從表2可以看出，10只咖啡樣品的干/濕香、風味、酸質、醇厚度、平衡感和整體達到了“非常好”的評分級別，余韻、回甘達到了“好”的評分級別，一致性、干凈度、甜度達到“超凡”的評分級別。 10只樣品咖啡的感官總分顯示，部分咖啡的感官結果能達到精品咖啡的級別（分數≥80分），其余均為優質商品級（75～79分）。

2.3?土壤基本理化性質間的相關性分析

土壤是一個養分整體，各個養分含量之間相互作用，又共同影響咖啡豆的品質。咖啡豆品質形成所需要的養分基本上都是根系通過吸收土壤中的養分而得到的。從表3可以看出，有機質、有效磷、堿解氮、速效鉀與土壤pH均呈負相關，有效磷、堿解氮與土壤pH相關性達顯著水平;有效磷與堿解氮相關性達顯著水平;有機質與堿解氮相關性達極顯著水平，相關性系數為0.888，這驗證了土壤有機碳與土壤氮素含量存在一定的比值，土壤pH影響土壤養分的有效性，有效磷和堿解氮含量的影響最為顯著;從有效磷和堿解氮間的相關系數（r=0.661）來看，該地區的施肥結構存在氮、磷同時配比施用的可能。

2.4?咖啡樣品感官品質間的相關性分析

咖啡感官體驗是一種通過杯測數據化的測評，測評項目對其他測評項目有一定影響。從表4可以看出，每一個測評項目間均具有正相關性，酸質和風味、余韻回甘、醇厚度、平衡感呈顯著或極顯著相關;醇厚度和風味、余韻回甘、平衡感、整體呈顯著或極顯著相關;平衡感和余韻回甘、整體呈極顯著相關，可以看出咖啡杯測項目之間相互作用、相互影響。

2.5?感官品質與土壤基本理化性質的相關性分析

從表5可以看出，除土壤速效鉀與感官平衡感之間呈顯著負相關外其他土壤基本理化性質與咖啡感官品質之間的相關性并不顯著;有效磷、速效鉀、有機質、堿解氮與咖啡感官品質間有一定的負相關性但指導意義并不強。由B=7.306、A=-0.002，故回歸方程為y=7.306-0.002x（y為咖啡感官平衡得分，x為咖啡土壤速效鉀含量）。

3?結論與討論

通過對普洱市10個土壤樣品土壤pH、有效磷、速效鉀、有機質、堿解氮等測定，有3個土壤樣品pH屬于酸性等級，其余7個樣品pH屬于強酸性等級（pH<4.5），研究測定的土壤多呈強酸性，可能是長期施用化學磷肥或咖啡果皮導致土壤的酸化[20]，土壤pH<4.5，咖啡根系發育遲緩，根系吸收狀況差，且重金屬有效性會增加。因大部分地區酸度過低，該研究將繼續多點采樣進一步分析。

通過對土壤pH、有效磷、速效鉀、有機質、堿解氮等常規5項進行相關性分析，得出pH與土壤有機質，土壤速效養分之間存在負相關性，與堿解氮、速效磷相關性達顯著水平;有機質與堿解氮相關達極顯著水平，由此可知，咖啡土壤速效養分受土壤酸堿的影響為酸性越強，土壤速效養分有效性越高;土壤有機質中有機碳與有機氮的比值為10∶1～12∶1，與堿解氮相關性達極顯著水平，也就是土壤有機質含量越高，土壤全氮含量越高，土壤的堿解氮也越高，這為咖啡種植增施有機肥提供理論基礎。

在感官品質方面，專業杯測師對10個樣品豆進行感官品評，通過對干/濕香、風味、余韻回甘、酸質等10個感官項進行打分，結果顯示在10個咖啡豆樣品中得分均在78分以上，達到精品咖啡級別的樣品有3只（分數≥80分），感官品質各項目之間相關性均顯著，這說明咖啡感官品質間相互影響，這與其化學成分的構成有一定的關系[21];感官中對干/濕香、風味、醇厚度等的感官品質均受到香氣品質的影響，這不僅說明人的感官體驗是一個復雜的、主觀因素參與的過程，而且還說明咖啡感官品質的形成受眾多因子的影響。

通過對感官結果和土壤常規5項進行相關性分析后發現土壤常規5項與咖啡豆感官品質之間相關性，只有土壤速效鉀與感官平衡感之間存在顯著相關，其他均未達顯著水平，但pH與感官品質各項的相關系數較大，這可以增大樣本數再進行分析。咖啡感官品質的形成受多重因素影響，從育苗池到咖啡杯每一個環節都能夠對感官品質產生影響，最明顯的是種植海拔、病蟲害、養分管理、采果成熟一致性和加工水平等[22]。在大田管理的眾多影響因子中，品種是內在因子，其影響難以在大田栽培后的管理措施中得到改變;海拔、緯度等雖然是外在因子，但在大田管理同樣難以改變[23];只有土壤養分、病蟲害等是大田管理中可調控的因子。土壤養分是環境因素的一部分，是植株生長、發育所依托的基礎，土壤基本理化性質作為土壤養分的重要組成部分在對植株的影響上不僅表現在提高植株抗逆性、抗病性等方面，更重要的是表現在對果實品質形成的影響上。在影響咖啡感官品質形成的眾多因子中，咖啡果實品質直接影響著感官品質的形成，進一步說明土壤基本理化性質對感官品質形成的影響也不容小覷。

參考文獻

[1]黃家雄.小粒咖啡標準化生產技術[M].北京：金盾出版社，2009.

[2]劉光華，張星燦.從深山走向世界的云南咖啡：云南咖啡種植、加工及經營[M].昆明：云南人民出版社，2010.

[3]郭容琦，羅心平，李國鵬，等.云南小粒咖啡產業發展現狀分析[J].廣東農業科學，2009，36（3）：209-212.

[4]蔣青年.云南部分咖啡植區土壤養分分析研究[J].熱帶農業科技，2003，26（1）：8-10.

[5]李會芳.普洱市思茅區經濟作物土壤養分分析[J].耕作與栽培，2017（3）：25-27，30.

[6]趙明珠，蕭自位，李錦紅，等.云南咖啡主栽區土壤肥力現狀初評[J].熱帶農業科學，2018，38（3）：8-14.

[7]黃家雄，劉標，李學俊，等.普洱市咖啡產業發展現狀與對策探討[J].熱帶農業科技，2015，38（4）：13-19，38.

[8]張洪波，周華，李錦紅，等.中國小粒種咖啡高海拔種植研究[J].熱帶農業科學，2014，34（7）：21-26，32.

[9]鄧云，胡榮鎖，陸敏泉，等.德宏州生咖啡風味組分與海拔相關性研究[J].食品工業科技，2017，38（2）：166-169，181.

[10]RAGHURAMULU Y，劉昌芬，譯.影響咖啡品質的遺傳和環境因素[J].Indian coffee，1997（8）：7-9.

[11]李錦紅，周華，張洪波，等.緯度對云南咖啡質量的影響研究[J].熱帶農業科學，2011，31（10）：101-104.

[12]章傳政，黎星輝，朱世桂.咖啡蔭蔽技術研究[J].廣西熱帶農業，2005（4）：25-27.

[13]黃家雄，呂玉蘭，程金煥，等.不同海拔對小粒種咖啡品質影響的研究[J].熱帶農業科學，2012，32（8）：4-7.

[14]李學俊，黎丹妮.普洱市不同品種的小粒種咖啡品質評價研究[J].熱帶農業科學，2014，34（3）：45-48，65.

[15]FLAMENT I.Coffee flavour chemistry[M].Chichester：John Wiley & Sons Ltd，2002.

[16]陳云蘭，陳治華，蔣快樂，等.不同初加工工藝對云南阿拉比卡咖啡品質的影響[J].現代食品科技，2019，35（2）：149-156，192.

[17]馬關潤，劉汗青，田素梅，等.云南咖啡種植區土壤養分狀況及影響咖啡生豆品質的主要因素[J].植物營養與肥料學報，2019，25（7）：1222-1229.

[18]OBERTHR T，LDERACH P，POHLAN H A J，et al.Spciality coffees：Managing quality [M]//OBERTHR T.Coffee houses of Europe.New York：International Plant Nutrition Institute，Southeast Asia Program，2012：123-126.

[19]鮑士旦.土壤農化分析 [M].3版.北京：中國農業出版社，2000.

[20]周斌，任洪濤，夏凱國，等.云南小粒咖啡的香氣成分分析[J].現代食品科技，2013，29（1）：186-188.

[21]張洪波，周華，李錦紅，等.中國小粒種咖啡高海拔種植研究[J].熱帶農業科學，2014，34（7）：21-26，32.

[22]張洪波，郭鐵英，匡鈺，等.影響云南卡蒂姆咖啡杯品質量的因素及對策[J].熱帶農業科技，2018，41（1）：36-42.

[23]何紅艷，程金煥，張曉芳，等.云南小粒咖啡品質影響因素研究與分析[J].中國熱帶農業，2014（4）：8-10.