陳曉婷 王裕華 林立文 張清旭 丁力 郭萬財(cái) 王海斌

摘? 要：為了分析土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)成分的影響，本研究選擇4個(gè)不同酸度土壤的茶園（pH分別為3.29、4.74、5.32、6.38）為研究點(diǎn)，于2016年4月種植鐵觀音茶樹，于2018年5月、2019年5月（春茶采摘時(shí)間）和2018年10月、2019年10月（秋茶采摘時(shí)間）采樣測定茶葉鮮葉產(chǎn)量及鮮葉品質(zhì)成分（茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿、兒茶素組分）含量，分析土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)成分的影響。結(jié)果表明，2018、2019年春茶、秋茶的茶葉產(chǎn)量及茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿、兒茶素組分含量均隨著土壤pH的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且不同pH土壤種植下，相應(yīng)指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平。當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)成分含量均達(dá)到最大值，以2018年春茶和秋茶為例，茶葉產(chǎn)量為5876、6102 kg/hm2，茶多酚含量為273.42、281.57 mg/g，茶氨酸含量為13.41、10.89 mg/g，氨基酸含量為34.89、35.18 mg/g，咖啡堿含量為28.16、25.23 mg/g，兒茶素組分總量為98.30、100.84 mg/g。可見，隨著茶園土壤酸度加劇，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)呈下降趨勢。

關(guān)鍵詞：土壤;茶樹;pH;產(chǎn)量;品質(zhì)成分

中圖分類號(hào)：S571.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In order to analyze the effect of soil acidity on tea yield and leave quality components， four tea plantations with different acidity soils （pH values of 3.29， 4.74， 5.32 and 6.38） were selected to plant Tieguanyin tea in April 2016. The fresh leaves were harvested in May 2018， May 2019 （The spring tea picking time） and in October 2018， October 2019 （The autumn tea picking time）， and the yield and the contents of quality components （tea polyphenols， theanine， amino acid， caffeine and catechins composition） of the fresh leaves were detected to analyze. The results showed that the tea yield and the contents of tea polyphenols， theanine， amino acids， caffeine and catechins composition in the spring and autumn tea leaves in 2018 and 2019 increased first and then decreased with the increase of soil pH value. When the soil pH value was 5.32， the tea yield and the contents of quality components in the leaves reached the maximum. As an example of spring and autumn tea in 2018， the tea yield was 5876 kg/hm2 and 6102 kg/hm2， the tea polyphenol content was 273.42 mg/g and 281.57 mg/g， the theanine content was 13.41 mg/g and 10.89 mg/g， the amino acid content was 34.89 mg/g and 35.18 mg/g， the caffeine content was 28.16 mg/g and 25.23 mg/g， and the total catechin component was 98.30 mg/g and 100.84 mg/g. It could be seen that with the intensification of soil acidity， the yield and quality of tea were deteriorated.

Keywords： soil; tea tree; pH; yield; quality components

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.035

茶樹是喜酸作物，土壤是茶樹生長的載體。眾多學(xué)者的研究及農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》（NY/T 853—2004）均表明，茶樹種植土壤，以4.5≤pH≤5.5為適中的土壤，當(dāng)pH<4.5和pH>5.5為不適宜種植的土壤[1-2]。我國茶園土壤普遍存在酸化現(xiàn)象，近年來土壤酸化程度逐漸加劇，據(jù)報(bào)道，浙江茶園表層土壤pH最低在4.0，并有明顯的深層化酸化趨勢，江蘇茶園土壤pH<4.0的占42.8%，江西茶園土壤pH低于4.5的占43%[3-5]。福建省泉州市安溪縣擁有茶園面積4萬余公頃，是全國重點(diǎn)及最大的產(chǎn)茶縣。王海斌等[6]調(diào)查安溪縣9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤的酸度發(fā)現(xiàn)，37.67%的土壤pH<4.5;土壤pH與茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)成分含量的擬合分析顯示，土壤pH越低，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)成分含量越少。周志等[7]對(duì)比分析了2008年和2015年武夷山三大茶區(qū)茶園土壤的基本理化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，茶園土壤酸度下降，茶葉品質(zhì)成分含量降低。Ye等[8]探討不同樹齡茶樹葉片品質(zhì)成分含量變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著茶樹樹齡的增加，茶樹根際土壤pH下降，茶葉品質(zhì)成分含量減少。葉江華等[9]分析土壤特性對(duì)武夷山大紅袍茶樹鮮葉品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，土壤pH與茶樹鮮葉品質(zhì)成分含量呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤pH降低可導(dǎo)致茶樹鮮葉品質(zhì)成分含量減少。綜上可知，茶園土壤普遍存在酸化現(xiàn)象，眾多學(xué)者在開展研究過程中也發(fā)現(xiàn)，土壤酸度對(duì)茶樹生長、茶葉產(chǎn)量、鮮葉的品質(zhì)存在一定的影響。然而，大量的研究只是從擬合分析的角度間接性的證實(shí)土壤酸度與茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系，而且是以單季、單年或單次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。茶樹種植的大田環(huán)境較為復(fù)雜，在大田試驗(yàn)過程中，采用多季、多年進(jìn)行評(píng)價(jià)或評(píng)估能更有效地揭示問題。

據(jù)此，本研究直接以4個(gè)不同酸度（pH分別為3.29、4.74、5.32、6.38）的平地茶園土壤為研究點(diǎn)，于2016年4月，新種植鐵觀音茶樹，于2018年5月、2019年5月（春茶采摘時(shí)間）和2018年10月、2019年10月（秋茶采摘時(shí)間）測定茶葉產(chǎn)量及其品質(zhì)成分（茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿、兒茶素組分）含量，分析不同年度、不同季節(jié)，土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)成分含量的影響，以期為酸化茶園土壤的修復(fù)及茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的提升提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 本研究采用的茶苗為1年生鐵觀音茶苗?？Х葔A、沒食子酸、茶氨酸標(biāo)準(zhǔn)品由福建中凱檢測技術(shù)有限公司提供;乙腈、乙酸為色譜純，其余試劑均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? Agilent 1260型高效液相色譜儀，安捷倫科技（中國）有限公司;UV-8000型雙光束紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司;L-8900型日立全自動(dòng)氨基酸分析儀，天美（中國）科學(xué)儀器有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 茶樹種植? 以福建省泉州市安溪縣龍涓鄉(xiāng)（117°93′ E， 24°97′ N）為研究地點(diǎn)，在前期研究的基礎(chǔ)上[6]，選擇同一區(qū)域不同土壤酸度的茶園為研究樣點(diǎn)，樣點(diǎn)標(biāo)號(hào)S1、S2、S3、S4，均為平地茶園，面積均為500 m2，以每10 m2為一個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行土壤pH測定，取樣土層深度10～50 cm，各樣點(diǎn)的pH分布范圍為，S1樣點(diǎn)pH分布范圍在2.95～3.62，S2樣點(diǎn)在4.32～5.03，S3樣點(diǎn) 5.14～5.65，S4樣點(diǎn)在6.09～6.57。

移除原有種植的茶樹，將土層深度0～50 cm的土壤重新翻耕混勻使其土壤基本較為一致，以每10 m2為一個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行土壤pH測定，取樣土層深度10～50 cm，重新獲得不同樣點(diǎn)的土壤pH分布范圍，具體為，S1樣點(diǎn)在3.15～3.36（平均值3.29），S2樣點(diǎn)在4.62～4.79（平均值4.74），S3樣點(diǎn)在5.24～5.45（平均值5.32），S4樣點(diǎn)在6.19～6.46（平均值6.38）。以4個(gè)不同土壤酸度（pH為3.29、4.74、5.32、6.38）的茶園為研究點(diǎn)，種植茶樹，分析土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)成分含量的影響。茶園土壤的基本理化指標(biāo)為，有機(jī)質(zhì)含量9.32 g/kg、全氮含量1.94 g/kg、全磷含量1.18 g/kg、全鉀含量1.84 g/kg、速效氮含量29.3 mg/kg、速效磷含量74.5 mg/kg、速效鉀含量289.4 mg/kg。

4個(gè)不同土壤酸度茶園的種植設(shè)計(jì)見圖1，具體為，每個(gè)茶園面積500 m2，分成6行，每行長25 m、寬2 m。2016年4月，種植1年生鐵觀音茶苗，每行4排，每排100株，共400株，每個(gè)樣地種植2400株茶苗，種植時(shí)間3 a，期間按照茶樹種植的傳統(tǒng)方法進(jìn)行管理與施肥。于2018年5月、2019年5月（春茶采摘時(shí)間）和2018年10月、2019年10月（秋茶采摘時(shí)間）測定茶葉鮮葉產(chǎn)量及其鮮葉品質(zhì)成分（茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿、兒茶素組分）的含量。

1.2.2? 茶葉產(chǎn)量測定? 按照鐵觀音的傳統(tǒng)采摘習(xí)慣，統(tǒng)一進(jìn)行春茶和秋茶采摘，采摘標(biāo)準(zhǔn)為駐芽中、小開面3～4葉;每個(gè)pH土壤種植的茶樹選擇3個(gè)重復(fù)樣本進(jìn)行測定，每個(gè)樣本面積為50 m2（1行，長25 m×寬2 m），50 m2全部種植茶樹。根據(jù)樣本測定的茶葉產(chǎn)量，換算每公頃茶園茶葉產(chǎn)量。

1.2.3? 品質(zhì)成分含量測定? 以茶樹成熟的新梢鮮葉為材料測定茶樹葉片茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿、兒茶素組分等含量，每個(gè)樣品3次重復(fù)。其中，茶多酚及兒茶素組分含量的提取與檢測參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》[10]。具體為，稱取0.2 g茶葉鮮葉，加入2 mL預(yù)熱至70 ℃的70%甲醇水溶液，研磨，加入4 mL 70%甲醇水溶液，70 ℃水浴浸提10 min，冷卻后，3500 r/min離心10 min，上清液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，70%甲醇水溶液洗滌殘?jiān)?，離心，合并上清液至10 mL容量瓶中，70%甲醇水溶液定容至10 mL，搖勻，過0.45 μm濾膜，待測。兒茶素組分含量和茶多酚含量的測定分別采用高效液相色譜儀和紫外分光光度法測定，檢測條件按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8313—2018進(jìn)行。

茶氨酸含量的測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23193—2017《茶葉中茶氨酸的測定高效液相色譜法》[11]。具體為，稱取1 g茶葉鮮葉，加入3 mL超純水研磨，加沸蒸餾水90 mL，于100 ℃恒溫浸提30 min，過濾，超純水定容至100 mL，混勻，過0.45 μm濾膜，待測。茶氨酸測定采用高效液相色譜儀，檢測條件按照GB/T 23193—2017進(jìn)行。

氨基酸總量的測定參照GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》[12]的方法進(jìn)行測定。

咖啡堿含量的測定參照GB/T 8312—2013《茶 咖啡堿測定》[13]。具體為，稱取1 g茶葉鮮葉，加入3 mL超純水研磨，加4.5 g氧化鎂及300 mL沸超純水，于沸水浴中浸提20 min（每隔5 min搖動(dòng)一次），立即趁熱減壓過濾，濾液移入500 mL容量瓶中，冷卻并用超純水定容至刻度，混勻，過0.45 μm濾膜，待測?？Х葔A測定采用紫外分光光度計(jì)法，檢測條件按照GB/T 8312—2013進(jìn)行。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003、DPS 9.50軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響

不同土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響如圖2所示，從圖2可知，2018、2019年茶樹春茶、秋茶的茶葉產(chǎn)量隨著土壤pH的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且不同pH土壤種植下，茶葉產(chǎn)量差異顯著。當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉的產(chǎn)量最高，表現(xiàn)為2018年春茶、秋茶的茶葉產(chǎn)量分別為5876、6102 kg/hm2，2019年春茶、秋茶的茶葉產(chǎn)量分別為6034、6198 kg/hm2。可見，土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量存在一定的影響，在本研究范圍內(nèi)，當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉產(chǎn)量最高，pH過高或過低均會(huì)影響茶葉產(chǎn)量。

2.2? 不同土壤酸度對(duì)茶葉品質(zhì)成分含量的影響

不同pH土壤重新種植茶樹后，茶葉的品質(zhì)成分含量測定結(jié)果表明，2018、2019年春茶和秋茶的茶葉茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿含量隨著土壤pH的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且不同pH土壤種植下的茶葉相應(yīng)指標(biāo)差異均達(dá)到顯著水平;當(dāng)土壤pH值為5.32時(shí)，茶葉的品質(zhì)成分含量最高，以2018年春茶為例，茶葉的茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿含量分別達(dá)到273.42、13.41、34.89、28.16 mg/g（圖3、圖4、圖5、圖6）?？梢?，土壤酸度對(duì)茶葉品質(zhì)成分的含量存在一定的影響，在本研究范圍內(nèi)，當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉的品質(zhì)最好;不同pH土壤種植茶樹后，對(duì)茶葉品質(zhì)成分含量的影響趨勢為pH 5.32>pH 6.38>pH 4.74>pH 3.29。

2.3? 不同土壤酸度對(duì)茶葉兒茶素組分含量的影響

茶葉兒茶素組分含量的分析結(jié)果表明，2018年春茶和秋茶，茶葉中的各兒茶素組分即沒食子兒茶素（GC）、表沒食子兒茶素（EGC）、兒茶素+C（C）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、表兒茶素（EC）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、兒茶素沒食子酸酯（CG）含量和兒茶素組分總量，隨著土壤pH的升高（pH3.29～6.38）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且不同pH土壤種植的茶樹，其葉片各兒茶素組分含量的差異均達(dá)到顯著水平（表1、表2）。當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉中各兒茶素組分含量均最高。2019年春茶和秋茶，測定的茶葉中各兒茶素組分含量的變化趨勢與2018年一致?？梢姡寥浪岫葘?duì)茶葉兒茶素組分含量及其總量存在一定的影響。

3? 討論

土壤是茶樹生長的載體，茶樹雖是喜酸作物，但對(duì)其生長合適的土壤pH在4.5≤pH≤5.5，過酸或過堿均會(huì)對(duì)茶樹的生長產(chǎn)生影響[1-2]。據(jù)報(bào)道，土壤酸化程度的加劇，極易導(dǎo)致茶樹根際土壤細(xì)菌數(shù)量減少、真菌數(shù)量上升，益生菌數(shù)量下降，病原菌數(shù)量上升，進(jìn)而導(dǎo)致土壤質(zhì)地變劣，植物所受危害加大[14]。其次，土壤酸化加劇，極易抑制土壤中與養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的土壤酶活性，包含與N、P、K等元素循環(huán)相關(guān)的酶[15-16]，土壤養(yǎng)分循環(huán)能力下降，土壤肥力降低，植物可利用營養(yǎng)元素下降，植物生長受阻[17]。本研究選擇了4個(gè)不同酸度（pH分別為3.29、4.74、5.32、6.38）的土壤作為研究地點(diǎn)，分析了土壤酸度對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，2018、2019年茶樹春茶和秋茶的茶葉鮮葉產(chǎn)量，隨著土壤pH的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)土壤pH為5.32時(shí)，茶葉產(chǎn)量最高?？梢姡m宜的土壤酸度，有利于土壤中有益微生物繁殖，促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，提高茶樹養(yǎng)分吸收能力，保障茶葉的產(chǎn)量，而當(dāng)土壤過酸或過堿時(shí)，均會(huì)對(duì)茶樹生長產(chǎn)生一定影響。

茶氨酸、咖啡堿及多酚類物質(zhì)是茶樹的次生代謝產(chǎn)物，是構(gòu)成茶葉滋味、香氣特征的重要品質(zhì)成分，而氨基酸作為茶樹的初生代謝產(chǎn)物在茶湯的鮮味和甜味的形成中起著重要的作用[18-21]。植物次生代謝產(chǎn)物的合成，需要初生代謝提供能量與基本的前體物質(zhì)。Ye等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著茶樹根際土壤pH的下降，土壤酸度加劇，茶樹光合作用能力降低，初生代謝能力下降，茶樹生長受阻。氨基酸、茶氨酸作為含氮類化合物，其在合成過程中需要氮元素，而據(jù)報(bào)道，土壤酸化后，茶樹的氮素效率、氮素吸收效率、氮素生理利用率、氮素經(jīng)濟(jì)效率等均呈現(xiàn)下降趨勢[23]。其次，茶樹咖啡堿及多酚類物質(zhì)的合成主要來源于莽草酸途徑，而苯丙氨酸解氨酶（PAL）是莽草酸途徑代謝的關(guān)鍵酶[24]。陳曉婷等[25]研究草酸脅迫對(duì)擬南芥苯丙氨酸解氨酶活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在48小時(shí)誘導(dǎo)下，隨著草酸濃度增加，苯丙氨酸解氨酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，隨著誘導(dǎo)時(shí)間延長苯丙氨酸解氨酶活性逐漸下降。可見長時(shí)間高酸度處理下，植物苯丙氨酸解氨酶活性逐漸降低，進(jìn)而影響莽草酸途徑次生代謝物的合成。本研究發(fā)現(xiàn)，不同酸度土壤種植茶樹后，隨著土壤pH的增加，2018、2019年茶樹春茶和秋茶的茶多酚、茶氨酸、氨基酸、咖啡堿及兒茶素組分含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且不同pH土壤種植下的茶樹，其相應(yīng)指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平;在本研究實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)土壤的pH為5.32時(shí)，茶樹葉片的品質(zhì)成分含量最高?？梢姡S著土壤酸度的加劇，茶樹光合作用能力下降，初生與次生代謝能力降低，茶樹的氮素吸收與利用能力下降，茶樹葉片中的品質(zhì)成分含量降低，茶葉品質(zhì)下降。

4? 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不同酸度土壤對(duì)茶葉產(chǎn)量及葉片品質(zhì)成分含量存在一定的影響;其中，在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)土壤的pH為5.32時(shí)，茶葉產(chǎn)量最高，品質(zhì)最好，高于或低于該pH值，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)均會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢。本研究分析了不同酸度土壤對(duì)不同年度、不同季節(jié)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，后期應(yīng)當(dāng)繼續(xù)從土壤酸度調(diào)節(jié)對(duì)茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)成分含量影響進(jìn)行研究，以期為酸化茶園土壤的修復(fù)奠定理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

Mehra A， Baker C L. Leaching and bioavailability of aluminium， copper and manganese from tea （Camellia sinensis）[J]. Food Chemistry， 2007， 100（4）： 1456-1463.