普定朵貝茶品質(zhì)與土壤特性的關(guān)系研究

郭建軍，王津津，馬 強，周 藝，李慧慧，武國華 *

（1. 江蘇科技大學生物技術(shù)學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；2. 安順學院農(nóng)學院，貴州 安順 561000；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蠶桑產(chǎn)品及食用昆蟲質(zhì)量安全風險評估實驗室，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；4. 江蘇科技大學環(huán)境與化學工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018）

0 引言

【研究意義】朵貝茶是中國貴州歷史名茶之一，自明初洪武年間便作為貢品供奉皇室，清代尤甚，為國家地理標志產(chǎn)品保護品牌，其發(fā)展狀況對整個普定縣的茶產(chǎn)業(yè)有較大影響。普定縣地處貴州省西南部，當?shù)馗咴撅L氣候濕潤特征明顯，由地勢較高的南部和北部向地勢低的中部三岔河河谷傾斜，巖溶地貌發(fā)育非常典型，素有貢茶之鄉(xiāng)的美稱[1?2]。獨特的生態(tài)自然環(huán)境是形成朵貝茶優(yōu)異品質(zhì)的重要原因，但朵貝茶產(chǎn)量有限，遠不能滿足當前消費者的需求。因此，擴大產(chǎn)區(qū)后朵貝茶品質(zhì)特征的形成和改善是其研究的關(guān)鍵。 【前人研究進展】土壤是影響茶樹生長和茶葉品質(zhì)的主要因素[3?4]。研究表明，土壤酶可作為評價貴州茶園土壤養(yǎng)分的重要生物學指標[5]。土壤pH值對微生物含量、土壤養(yǎng)分的有效性及茶樹利用都有影響，從而影響茶樹生長、產(chǎn)量和品質(zhì)[6?7]。有效磷影響茶黃酮類及磷酸化代謝物的合成，而磷過量則會提高蘋果酸和草酸等有機酸的含量，影響次生代謝物的合成[8]。施用鉀肥則對茶葉香氣品質(zhì)有明顯改善[9]。采用代謝組學和轉(zhuǎn)錄組學相結(jié)合的技術(shù)手段研究發(fā)現(xiàn)，茶樹缺氮積累黃酮類物質(zhì)，供氮后富集脯氨酸、茶氨酸和谷氨酰胺等氨基酸類物質(zhì)；供應(yīng)銨態(tài)氮則利于茶氨酸的累積[10?11]。例如，貴州中部山區(qū)茶園土壤有效氮、有效磷、有效鉀含量與茶樹春梢長度、著葉數(shù)及總?cè)~面積間均呈顯著正相關(guān)，同時土壤有機質(zhì)含量與春梢總?cè)~面積之間也存在顯著的正相關(guān)性，說明春茶產(chǎn)量主要受土壤有效養(yǎng)分含量水平的影響[12]。陳宗懋等[13]研究發(fā)現(xiàn)，茶樹在土壤中富集重金屬的能力比在相同條件下的其他植物具有更高的敏感性。而茶園土壤重金屬和茶葉中重金屬含量及茶葉浸出液中重金屬含量三者之間的關(guān)系及產(chǎn)地環(huán)境對茶葉品質(zhì)的影響等相關(guān)研究報道甚少。【本研究切入點】目前，關(guān)于朵貝茶種植區(qū)土壤特性與茶品質(zhì)關(guān)系的研究鮮有報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究選取朵貝茶9個具有代表性的種植區(qū)，對朵貝茶的綜合品質(zhì)和產(chǎn)區(qū)土壤條件進行研究，分析不同地塊土壤特性對茶葉品質(zhì)的影響，填補貴州朵貝茶品質(zhì)形成與生態(tài)因子關(guān)系的研究空白，為朵貝茶品質(zhì)提升與植茶土壤改 良提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

1.1.1 試驗茶樣 于2018年4月采集普定朵貝茶產(chǎn)區(qū)：化處鎮(zhèn)朵貝村、化處鎮(zhèn)張家村、龍場鄉(xiāng)龍場村、龍場鄉(xiāng)磨雄村、坪上鎮(zhèn)七村、雞場坡鎮(zhèn)羊場村、貓洞鄉(xiāng)補龍村、白巖鎮(zhèn)、馬官鎮(zhèn)（圖1），共9個種植區(qū)的春茶一芽一葉鮮葉（與土樣采集點一致），按朵貝茶制法統(tǒng)一加工成朵貝茶樣品（編號為T1－T 9）。供試茶樣品種均為福鼎種（表1）。

1.1.2 試驗土樣 在上述9個普定朵貝茶的種植區(qū)（編號為S1－S9），按照“S型”采樣法，每個土壤樣品至少由3個采樣點混合而成，取樣深度為20 cm。利用Altimeter記錄具體取樣點的地理位置。土樣經(jīng)風 干、過篩、混勻后，按“四分法”，分裝封袋待測。

表 1 普定朵貝茶不同茶園的土壤和鮮葉取樣點分布情況Table 1 Soil and fresh tea leaf sampling spots at plantations in Puding

圖 1 普定各采樣點分布Fig. 1 Map of Puding showing tea sampling sites

1.2 試驗方法

1.2.1 土壤理化性質(zhì)測定 土壤有效磷測定：HCLNH4F-鉬銻抗比色法；土壤pH值測定：酸度計；土壤有機質(zhì)測定：重鉻酸鉀外加熱法；堿解氮測定：堿解擴散法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法[14?16]；采用《土壤酶及其研究法》[17]中的方法分別測定新鮮土壤樣品的蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶活 性。以上試驗3次重復。

1.2.2 茶葉理化指標分析 參照中華人民共和國國家標準GB/T 8314—2013、GB/T 8313—2018、GB/T 8305—2013、GB/T 8312—2013測定茶葉中游離氨基酸、茶多酚和兒茶素、水浸出物、咖啡堿的含量[18?21]；可溶性糖含量的測定采用蒽酮-硫酸比色法[22]；總黃酮 含量的測定采用三氯化鋁法[23]。

1.2.3 茶葉感官審評 參照中華人民共和國國家標準GB/T 23776—2018茶葉感官審評方法[24]，由安順市農(nóng)業(yè)科學院評茶師對茶樣品外形、湯色、香氣、滋味和葉底五項因子進行審評，審評結(jié)果以評分的方 式表示。

1.2.4 清除DPPH自由基能力的測定 參考Miliauskas G[25]等的DPPH分析法并進行改進。取朵貝茶茶湯2 mL和濃度為2×10?4mol·L?1的DPPH無水乙醇溶液等量混合，進行30 min避光反應(yīng)后制得樣液。在最大波長517 nm處，測定：

A0：用無水乙醇調(diào)零，樣液測得吸光度值；

A1：DPPH醇溶液混合液和無水乙醇各2 mL，測得吸光度值；

A2：無水乙醇混合液和樣液各2 mL，測得吸光度值。

計算公式為: Inhibition（%）=[1?（A0?A2）/A1]×100%。重復3次測定取平均值，在一定范圍內(nèi)該值大 小可表示樣液的抗氧化活性[2]。

1.2.5 重金屬含量測定 土壤和茶樣中Cu、Zn和Fe含量的測定：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定[26]，計算公式：

其中，C：土壤和茶樣中Cu、Zn和Fe含量；ρ：試液中待測物質(zhì)的濃度，μg·L?1；V：定容體積，m L；D：分取倍數(shù)；m：稱樣量，g。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 采用Origin 8.5與SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，并對土壤因子與茶葉各 項 品質(zhì)進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤特性分析

依據(jù)NY/T 852—2004《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》可將茶園土壤肥力分為三級，Ⅰ級表示優(yōu)良，Ⅱ級表示尚可，Ⅲ級表示較差。由圖2可以看到，9個不同種植區(qū)土壤有機質(zhì)含量為15.75～45.57 g·kg?1，均達到Ⅰ級肥力標準。有效磷含量均達到Ⅰ級標準，其中9#種植區(qū)含量最高25.50 mg·kg?1，總體偏高。堿解氮含量4#、6#、8#、9#種植區(qū)均大于50.19 mg·kg?1（達Ⅱ級），其中9#種植區(qū)最高72.73 mg·kg?1最為肥沃，但總體偏低。速效鉀含量只有7#種植區(qū)157.00 mg·kg?1（達Ⅰ級），5#、6#種植區(qū)大于80.00 mg·kg?1（達Ⅱ級），其余種植區(qū)均為Ⅲ級，總體偏低。作為喜酸性作物的茶樹，其生長適宜pH值為4.0～6.5，當pH低于3.5或高于6.5，茶樹生長可能受影響[27]。本研究中，9個不同種植區(qū)土壤取樣點的pH均在正常酸度范圍內(nèi)，均值為5.24，但8#、9#種植區(qū)pH略高。

從養(yǎng)分狀況可以看出，普定朵貝茶種植區(qū)土壤相對肥沃，有機質(zhì)和有效磷含量豐富，適合茶樹生長發(fā)育[28?29]。其中7#種植區(qū)有機質(zhì)含量最為豐富且具有高鉀的特點，而位于9#種植區(qū)土壤堿解氮和有效磷含量最高，但是有機質(zhì)含量低，且pH偏高。土壤酶活性測定結(jié)果表明，1#、2#和7#種植區(qū)的脲酶和蔗糖酶活性高，而8#、9#種植區(qū)的過氧化氫酶活性較其他地塊高，脲酶和蔗糖酶活性較其他種植區(qū)低。

2.2 茶葉品質(zhì)比較

由表2可知，朵貝茶內(nèi)含物豐富，9個不同種植區(qū)朵貝茶的水浸出物含量均值為49.67%，氨基酸含量均值為2.24%，茶多酚含量均值為22.00%，咖啡堿含量均值為3.54%，可溶性糖含量均值為2.73%。對照有機茶（NY 5196—2002）標準，9個種植區(qū)的茶葉Cu、Zn和Fe含量均符合有機茶標準，不存在超標現(xiàn)象。總體上，相比于省內(nèi)其他綠茶[30]，普定朵貝茶具有較高的水浸出物、氨基酸和可溶性糖含量，較低的酚氨比10.22，是其“嫩、鮮、濃、醇”特征的物質(zhì)基礎(chǔ)。

其中，1#、2#和7#種植區(qū)茶葉綜合品質(zhì)較優(yōu)，2#種植區(qū)茶水浸出物高達52.56%、氨基酸含量2.79%和可溶性糖含量3.71%，均為9個種植區(qū)中最高。從其他成分看，8#和9#種植區(qū)茶葉茶多酚含量和咖啡堿含量及酚氨比相對偏高，給該種植區(qū)茶葉帶來苦澀味。

圖 2 不同取樣點茶園土壤養(yǎng)分狀況和酶活性Fig. 2 Nutrients and enzyme activities in soil at plantations

表 2 不同取樣點朵貝茶理化成分Table 2 Physiochemical properties of teas from different plantations

通過感官審評，結(jié)合GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》，對茶葉進行打分，9個不同種植區(qū)普定朵貝茶茶樣評分見表3。

普定朵貝綠茶外形扁平挺直，光削勻整，色澤嫩綠油潤，茶湯清澈明亮，香氣飽滿馥郁，滋味醇厚鮮爽，葉底勻齊嫩綠。但各茶樣間也存在細微差異，T1、T2和T7茶樣感官審評結(jié)果最優(yōu)，T3和T4茶樣感官審評結(jié)果次之，茶湯香氣評分略低于前面三個產(chǎn)區(qū)。T8和T9茶湯濃度較低，略帶澀味，內(nèi)質(zhì) 得分較其他茶樣略低。

表 3 不同取樣點朵貝茶感官審評結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results on Duobei teas from different plantations

2.3 茶抗氧化活性分析

抗氧化作用是綠茶的主要功效及其降糖降血脂的主要機制之一[31]。本試驗采用DPPH自由基清除能力來評價9種不同種植區(qū)朵貝茶的抗氧化能力。由圖3可知，各茶樣的體外抗氧化能力（參照EC50值）不同：T7＞T3＞T2＞T4＞T8＞T1＞T9＞T6＞T5。T7在9種朵貝茶體外抗氧化活性評價中表現(xiàn)突出，達0.01113 mg·mL?1。

2.4 土壤理化指標與酶活性相關(guān)性分析

9個種植區(qū)土壤的理化指標與其酶活性相關(guān)性分析結(jié)果表明（表4）：土壤蔗糖酶和脲酶活性與有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量呈正相關(guān)，與有效磷含量和pH值呈負相關(guān)。土壤過氧化氫酶則相反。其中，脲酶活性與有機質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與有效磷含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。蔗糖酶活性與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與土壤pH呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。過氧化氫酶活性與有效磷和土壤pH呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與有機質(zhì)含量呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）。土壤重金屬中Fe含量與過氧化氫酶活性呈顯著負相關(guān)（P＜0.05），土壤Fe和Cu含量與蔗糖酶活性呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

總體上，朵貝茶種植區(qū)土壤較高的鉀、有機質(zhì)和Fe含量與其蔗糖酶和脲酶活性較高呈一致性，而土壤較高的pH 和有效磷含量則與其土壤過氧化氫酶活 性較高呈一致的趨勢。

圖 3 不同取樣點朵貝茶的抗氧化活性評價Fig. 3 Antioxidant activities of Duobei teas from different plantations

表 4 土壤理化指標與酶活性之間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea enzyme activity

2.5 土壤因子與茶化學成分相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明（表5），朵貝茶品質(zhì)成分指標中，水浸出物、游離氨基酸和可溶性糖與土壤有機質(zhì)、堿解氮和脲酶活性呈正相關(guān)，與土壤pH、有效磷含量和過氧化氫酶活性呈負相關(guān)。而茶多酚、咖啡堿及酚氨比與土壤有機質(zhì)、堿解氮和脲酶呈負相關(guān)，與土壤pH、有效磷含量和過氧化氫酶活性呈正相關(guān)。另外，茶葉中Zn含量作為預測綠茶等級的重要鑒定指標之一[32]，朵貝茶中Zn含量與土壤有機質(zhì)含量和脲酶活性呈正相關(guān)，與土壤有效磷含量和過氧化氫酶活性呈負相關(guān)。

表 5 茶園土壤特性與茶葉成分之間的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea chemical composition

以上說明，朵貝茶種植區(qū)土壤中有機質(zhì)、堿解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性較高對茶營養(yǎng)成分品質(zhì)具有正向作用；而土壤pH升高、有效磷含量和過氧化氫酶活性較高對茶營養(yǎng)成分品質(zhì)具有逆向作用。取樣土壤中三種金屬元素（Fe、Zn、Cu）和速效鉀的含量都與茶品質(zhì)成分相關(guān)性不顯著。茶中的金屬含量與土壤中的金屬含量關(guān)系不大。總體上看，茶中茶多酚、可溶性糖、水浸出物、游離氨基酸、咖啡堿及Zn含量與土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性相關(guān)性較 大。

2.6 土壤因子與茶感官品質(zhì)相關(guān)性分析

由表6可知，茶各項感官評審因子與土壤中有機質(zhì)含量、堿解氮含量和脲酶活性呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與土壤中有效磷含量和過氧化氫酶活性呈顯著負相關(guān)（P＜0.05），而土壤中速效鉀和Fe、Zn和Cu含量與茶感官評審因子相關(guān)性不顯著。朵貝茶種植區(qū)土壤中有機質(zhì)含量對朵貝茶各項感官評審因子均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），說明優(yōu)質(zhì)朵貝茶對茶園土壤潛在肥力要求高，有機質(zhì)須豐富。而土壤有效磷含量對朵貝茶各項感官評審因子均呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），且由上述種植區(qū)土壤養(yǎng)分狀況分析得知，種植區(qū)土壤中有效磷含量總體偏高，說明對土壤有效磷含量有必要進行一定控制。另外，茶園土壤中脲酶活性較高有利于朵貝茶感官因子的提升，過氧化氫酶活性則相反。土壤堿解氮含量與茶香氣和葉底呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），而朵貝茶種植區(qū)土壤中堿解氮和速效鉀含量整 體偏低，說明有必要進行補充。

表 6 茶園土壤特性與茶感官品質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea sensory quality

2.7 土壤因子和茶成分與茶抗氧化活性相關(guān)性分析

由圖4－A可知，朵貝茶的抗氧化活性與其土壤特性相關(guān)性均不顯著，但它與個別土壤成分和酶活性關(guān)系較為密切。其中，與有機質(zhì)、有效磷和脲酶相關(guān)系數(shù)為?0.630、0.549和?0.651。它們之間相關(guān)性不顯著可能是因為茶抗氧化活性是由茶葉中多種生化成分協(xié)同作用下的結(jié)果，與茶產(chǎn)地土壤的養(yǎng)分狀況和含酶活性并無直接關(guān)聯(lián)。而由圖4－B可知，朵貝茶多種生化成分中茶多酚、Zn和Fe元素含量對其抗氧化活性EC50值呈負相關(guān)顯著（P＜0.05）。這可能是因為Zn和Fe作為大多金屬酶的活性中心[33]，能促進茶葉抗氧化酶系統(tǒng)中相關(guān)金屬酶的活性，從而起到提高朵貝茶的抗氧化活性。而茶多酚為茶葉中多羥基酚類化合物，本身也具有較強的抗氧化、降血脂和降血糖等多種生理活性。

圖 4 茶園土壤特性和茶成分與茶抗氧化活性之間的相關(guān)系數(shù)Fig. 4 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea chemical composition and antioxidant activity

3 討論與結(jié)論

本文系統(tǒng)研究了貴州普定縣朵貝茶9個種植區(qū)的土壤特性和茶品質(zhì)差異，并探討了其土壤特性和朵 貝茶品質(zhì)形成之間的相關(guān)性。

3.1 不同種植區(qū)的普定朵貝茶各生化成分含量均值為：水浸出物49.67%，氨基酸2.24%，茶多酚22.00%，咖啡堿3.54%，可溶性糖2.73%，酚氨比10.22，Cu 13.56 mg·kg?1，Zn 37.54 mg·kg?1，F(xiàn)e 87.10 mg·kg?1。Fe、Zn和Cu含量均符合有機茶標準，不存在超標現(xiàn)象。普定朵貝茶具有較高的水浸出物、氨基酸及可溶性糖含量，體現(xiàn)了黔產(chǎn)綠茶“嫩、鮮、濃、醇”的特征。結(jié)合茶感官審評和抗氧化活性，T2和T7即化 處鎮(zhèn)和貓洞鄉(xiāng)種植區(qū)茶樣綜合品質(zhì)較優(yōu)。

3.2 朵貝茶種植區(qū)的土壤特性指標分析結(jié)果顯示：有機質(zhì)含量均達到Ⅰ級肥力標準。有效磷含量均達到Ⅰ級標準，但總體偏高。堿解氮含量4#、6#、8#、9#種植區(qū)達Ⅱ級，總體偏低。速效鉀含量只有7#種植區(qū)達Ⅰ級，總體偏低。土壤pH均在茶樹適應(yīng)生長值范圍內(nèi)，但8#、9#種植區(qū)pH略高。綜合土壤酶活性和金屬含量，普定茶區(qū)土壤相對肥沃，有機質(zhì)和有效磷含量豐富，其中7#、2#和1#種植區(qū)土壤特 性表現(xiàn)優(yōu)異，適合茶樹生長發(fā)育。

3.3 不同種植區(qū)土壤特性與朵貝茶各項品質(zhì)的相關(guān)性分析表明：土壤有機質(zhì)、堿解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性較高對茶品質(zhì)成分和各項感官評審因子具有正向作用；而土壤pH升高、有效磷含量及過氧化氫酶活性較高對茶品質(zhì)成分和各項感官評審因子具有逆向作用。土壤中Fe、Zn和Cu元素及速效鉀含量與茶品質(zhì)成分和各項感官評審因子相關(guān)性不顯著。朵貝茶的抗氧化活性與其土壤特性相關(guān)性均不顯著。另外，朵貝茶園土壤理化指標與其酶活性的相關(guān)性與上述結(jié)論呈一致性。

近年來，優(yōu)質(zhì)普定朵貝茶產(chǎn)量有限，擴大種植區(qū)后存在局部土壤酸化明顯、施肥不合理的現(xiàn)象。建議將普定貓洞鄉(xiāng)、化處鎮(zhèn)和龍場鄉(xiāng)作為優(yōu)質(zhì)朵貝茶種植區(qū)。坪上鎮(zhèn)、雞場坡鎮(zhèn)等其他種植區(qū)建議總體采取適量補鉀補氮，施用有機肥，嚴格控制磷肥施用量等措施。白巖鎮(zhèn)和馬關(guān)鎮(zhèn)種植區(qū)要適當降低土壤pH值。