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        植茶年限對冰島老寨茶園土壤酶活性和茶葉品質(zhì)的影響

        2025-03-30 00:00:00羅義菊趙陳龍浦滇陶燕藍藍增全
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年2期

        摘要:探討不同植茶年限冰島老寨茶園土壤養(yǎng)分、土壤酶活性與茶葉品質(zhì)的關(guān)系,為冰島老寨茶園的土壤管理提供參考。采集不同植茶年限(0、10、40、80、100年)的0~20 cm土層土壤,分析4種土壤酶活性、茶葉品質(zhì)隨植茶年限的演變特征,并對4個不同植茶年限的土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和茶葉品質(zhì)進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明,茶園土壤酶活性受植茶年限影響顯著,隨著植茶年限的延長,過氧化氫酶活性先增后減,脲酶、蔗糖酶活性先增后減再增,植茶80年的土壤酸性磷酸酶活性顯著高于林地土壤及其他植茶年限的;不同年限的茶樣內(nèi)含成分具有差異性,茶多酚含量表現(xiàn)為40年>80年>10年>100年,游離氨基酸的總量隨植茶年限的延長而增加,茶多糖含量隨植茶年限的延長而降低;植茶年限越長,茶葉感官審評的綜合得分也越高;由電子鼻分析可知,不同植茶年限的茶葉香氣特征差距較大;茶葉感官審評得分隨植茶年限的增加而升高;11個土壤指標(biāo)都與茶葉特征性成分有一定的相關(guān)性,全氮含量、堿解氮含量、蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性與氨基酸含量呈正相關(guān),全磷含量、速效磷含量和pH值與茶多糖含量呈正相關(guān),速效鉀含量與咖啡堿含量極顯著正相關(guān),過氧化氫酶活性與茶多酚含量極顯著正相關(guān);全氮含量、堿解氮含量與茶多酚含量呈負相關(guān),全磷含量、速效磷含量與氨基酸含量呈負相關(guān);全鉀、有機質(zhì)含量與茶多糖含量呈負相關(guān)。植茶時間對茶園土壤和茶葉品質(zhì)起重要的調(diào)節(jié)作用,不同植茶年限可改變茶園土壤酶活性、茶葉理化性質(zhì)和茶葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量。

        關(guān)鍵詞:植茶年限;土壤養(yǎng)分;土壤酶活性;茶葉品質(zhì);茶葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)

        中圖分類號:S571.104文獻標(biāo)志碼:A

        文章編號:1002-1302(2025)02-0191-08

        茶園土壤是茶樹[Camellia sinensis (L.) O. Kuntze]生長的載體;隨著植茶年限增加,由于茶園施肥、除草和耕作等措施,茶園生物多樣性變化以及茶樹根系分泌物等因素,茶園土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性和茶葉品質(zhì)會發(fā)生一系列變化。土壤酶是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的催化物質(zhì),是有效評價土壤微生物分解能力的指標(biāo)[1]。很多研究通過土壤養(yǎng)分和土壤酶活性來評價土壤質(zhì)量[2-4]。高菲菲等分別對西雙版納州、景邁山、景洪市的茶園土壤養(yǎng)分狀況進行研究,對有機質(zhì)和氮磷鉀等土壤養(yǎng)分指標(biāo)進行診斷分析,結(jié)果表明,在連續(xù)植茶過程中,茶樹旺盛的次生代謝及一些不合理的茶園管理措施會造成茶園土壤養(yǎng)分失調(diào)、理化性質(zhì)惡化[5-9]?;牡胤N植茶樹后,土壤微生物量和酶活性顯著增加,隨著植茶年限的增長呈先增后減的趨勢[10]。因此,茶園土壤的質(zhì)量管理和土壤種植年限已成為茶園生態(tài)系統(tǒng)的研究焦點。李敬等發(fā)現(xiàn),江西典型丘陵區(qū)不同植茶年限的土壤特性與茶樹體養(yǎng)分含量及其計量比的關(guān)聯(lián)性,因觀測變量和植物體部位不同而異[11]。趙杏等的研究表明,植茶30年的土壤養(yǎng)分含量和酶活性達到最高,土壤微生態(tài)環(huán)境豐富,抵抗力強[12]。目前,對云南冰島老寨茶園的研究報道尚不多見。冰島茶是云南省臨滄市雙江縣勐庫鎮(zhèn)冰島自然村所產(chǎn),包括冰島老寨、南迫寨、地界、壩歪寨、糯伍寨。冰島茶選用勐庫大葉種作為原料,其成茶外形條索粗大、墨綠色、芽頭肥壯,湯色金黃透亮,茶香濃郁高銳,茶湯滋味細膩柔滑、柔中帶剛、冰糖韻顯,葉底黃綠明亮、肥厚柔軟、條索清晰。冰島茶是云南山頭茶的“領(lǐng)跑者”,是臨滄市雙江縣勐庫鎮(zhèn)的代表。研究冰島村的土壤環(huán)境和茶葉品質(zhì),在理論與實踐上都具有重要意義。本研究以冰島老寨不同植茶年限的茶園土壤及其所產(chǎn)茶葉為試材,以林地土壤為對照,研究不同植茶年限對土壤酶活性與茶葉品質(zhì)的影響,并探討茶園土壤酶活性與茶葉品質(zhì)間的關(guān)系,旨在為防止因茶園連作時間較長、茶園土壤肥力衰減和茶園生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供理論依據(jù),也為冰島老寨類茶園的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1研究區(qū)概況

        本研究區(qū)位于云南省臨滄市冰島老寨(23°47′N,99°54′E),該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候,海拔 1 600~1 800 m,年平均氣溫18~20 ℃,年平均降水量約 1 800 mm,土壤類型為黃棕壤。茶樹種植以勐庫大葉種為主,屬山茶屬(Camellia)普洱茶種(Camellia sinensis var.assamica)。茶園均為單株栽種的野生模式,農(nóng)業(yè)管理措施一致,2015年至今均未施肥,每年3月、8月采用機械除草,11月對茶樹進行修剪,修剪后的枝葉、雜草留在茶園。未植茶林地的主要植被為常綠闊葉林,未進行過人工撫育;不同植茶年限與茶樹樹齡一致,未進行過茶樹換種改植。不同植茶年限茶園的土壤養(yǎng)分[13]及茶園基本信息分別見表1、表2。

        1.2樣品采集和處理

        1.2.1土壤樣品的采集與處理

        于2021年選取植茶10、40、80、100年的茶園土壤為研究對象,采摘相應(yīng)栽植茶樹上的“一芽二葉”鮮葉為樣品,以未經(jīng)人工開墾的自然林地植被土壤作為對照。在每個種植年限區(qū)域內(nèi)各設(shè)3個20 m×20 m(間距>200 m)的重復(fù)樣地,按照“S”形隨機多點混合取樣,去除茶樹樹冠下地表覆蓋的凋落物后,用土鉆隨機采集 4~6個點的0~20 cm表層土壤,混勻后作為1個樣品,清除土壤中的植物根系、亂石等雜物,分裝入密封袋中,帶回實驗室自然風(fēng)干,磨細過1 mm篩,用于土壤酶活性試驗。

        1.2.2茶樣的采摘及制備

        在不同種植年限的茶園內(nèi),按“一芽二葉”標(biāo)準采摘鮮葉,每個樣地采摘3份,于采摘當(dāng)天蒸汽殺青3 min后,100 ℃烘干,用無菌密封袋帶回實驗室密封保存,用于感官審評和茶葉理化性質(zhì)測定。

        1.3土壤酶活性測定

        參照《土壤酶及其研究法》[14]測定土壤酶活性。過氧化氫酶(CAT)活性采用KMnO4滴定法測定,脲酶(URE)活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定,蔗糖酶(SUC)活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定,酸性磷酸酶(ACP) 活性采用磷酸苯二鈉比色法測定。

        1.4茶葉品質(zhì)測定

        1.4.1生化成分測定

        茶多酚的測定參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》;游離氨基酸總量測定參照GB/T 8314—2013 《茶游離氨基酸總量的測定》;咖啡堿的測定參照GB/T 8312—2013《茶咖啡堿的測定中第二法(紫外分光光度法)測定》;水浸出物的測定參照GB/T 8305—2013《茶水浸出物測定》;茶多糖的測定參照《茶葉生物化學(xué)》。每個茶樣試驗重復(fù)3次。

        1.4.2感官審評

        茶葉感官審評標(biāo)準參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》執(zhí)行。按照初制茶的外形、湯色、滋味、香氣、葉底這5項因子進行審評。由3名持《評茶員》國家職業(yè)資格證書且從事茶葉審評工作的人員組成審評小組,評語引用 GB/T 14487—2017《茶葉感官審評術(shù)語》。

        1.4.3電子鼻測量茶樣的處理方法

        電子鼻(型號:ISENSO)的具體使用方法參照說明書。電子鼻參數(shù):清洗時間為120 s;進樣時間為60 s;氣體流量為1 L/min。每個樣品重復(fù)3次。

        干樣法:將干茶樣粉碎后,準確稱取3 g于頂空瓶中靜置10 min,進樣測量。

        茶湯法:(1)準確稱取3 g干茶樣于150 mL審評杯中,注入沸水(珍茗水),記時4 min,迅速轉(zhuǎn)移 5 mL 茶湯于頂空瓶中,將頂空瓶置于75 ℃恒溫水浴鍋中5 min后,進樣測量。(2)稱取1 g茶粉放入頂空瓶中,注入沸水(珍茗水),搖勻后置于75 ℃的恒溫水浴鍋中,恒溫5 min后,進樣測量。

        葉底法:將茶湯法中剩余的葉底轉(zhuǎn)移到頂空瓶后,放入75 ℃的恒溫水浴鍋中,恒溫 10 min后,進樣測量。

        1.5數(shù)據(jù)處理

        使用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理;使用SPSS 25軟件進行方差分析(One-way Anova)、多重比較、差異性分析。使用Origin 2022做相關(guān)性分析并繪圖。電子鼻測得數(shù)據(jù)后,使用自帶軟件ISENSO Nose進行主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)。使用Adobe Illustrator 2020、Adobe Photoshop CC 2019對圖片進行美化處理。

        2結(jié)果與分析

        2.1不同植茶年限茶園土壤酶活性分析

        由圖1可知,茶園土壤酶活性受到植茶年限的影響顯著(P<0.05)。隨著植茶年限的增加,過氧化氫酶活性先增后減,植茶40年的土壤過氧化氫酶活性最高(13.88 U/mg),100年的最低(11.06 U/mg),且顯著低于植茶10、40、80年(P<0.05)。林地土壤的脲酶活性顯著低于茶園土壤;茶園土壤中脲酶活性最大值為植茶10年的土壤[34.05 μg/(g·d)],最低值為植茶80年的土壤[17.47 μg/(g·d)]。蔗糖酶活性隨著植茶年限的增加呈先增后減再增的趨勢;植茶10年的蔗糖酶活性最高[4.12 mg/(g·d)],植茶40年的最低[0.92 mg/(g·d)],且顯著低于林地土壤。酸性磷酸酶活性以植茶80年的土壤最高,達 16.85 mg/(g·d),顯著高于其他土壤(P<0.05);與林地土壤相比,植茶40、100年的土壤差異均不顯著,但均顯著低于植茶10年土壤。

        2.2不同植茶年限茶葉品質(zhì)分析

        2.2.1不同植茶年限茶葉生化成分分析

        不同年限茶樣內(nèi)含成分差異如圖2所示。植茶10、40、80 年茶樣的水浸出物含量差異不顯著,但均顯著高于植茶100年的(P<0.05)。茶多酚含量隨植茶年限的增加呈先增后減的趨勢(40年>80年>10年>100年)。茶多糖含量隨植茶年限的增加而降低,但植茶80、100年間差異不顯著。游離氨基酸的總量隨植茶年限的增加而增加,但植茶10、40年之間差異不顯著。植茶80、100年茶樣的咖啡堿含量較高,均顯著高于植茶40年的(P<0.05)。

        2.2.2不同年限茶葉感官審評

        參照國標(biāo)中綠茶的審評方法,對4個不同植茶年限的干茶茶樣進行審評,包括5項審評因子(外形、湯色、香氣、滋味、葉底),茶葉外形、湯色、葉底對比見圖3,評語及得分見表3。感官審評結(jié)果表明,植茶年限越長,綜合得分也越高,主要體現(xiàn)在湯色、香氣、滋味這3個因子上。

        2.2.3電子鼻分析

        本研究使用的電子鼻檢測系統(tǒng)共由14個不同金屬氧化物傳感器組成,每個傳感器敏感物詳見表4。

        電子鼻響應(yīng)曲線可以反映測樣的合理性和傳感器的敏感程度,響應(yīng)曲線如圖4所示,所有傳感器響應(yīng)曲線趨于平穩(wěn),表明進樣時間、流量合理,傳感器11、 12對測試樣品的響應(yīng)值最大, 表明組成茶葉香氣的主要成分為芳香烴類化合物。

        雷達圖分析是多元分析方法之一,被廣泛應(yīng)用于電子鼻相關(guān)研究中,可以直觀顯示出每個傳感器對不同樣本信號響應(yīng)強度,并顯示總體和個體間的差異[15-17]。使用不同方法檢測的傳感器敏感程度存在一定差異(圖5)。傳感器4、5、9、14對茶粉中香氣物質(zhì)較為敏感;傳感器4、5、11、12、14對茶粉湯中香氣物質(zhì)較為敏感;傳感器4、5、9、14對審評湯中香氣物質(zhì)較為敏感; 傳感器4、5、9、11、 12對審評葉底中香氣物質(zhì)較為敏感; 茶審評湯法中的傳感器響應(yīng)值最高,這與高林等的研究結(jié)果[18-19]相一致,說明茶葉經(jīng)沸水沖泡后,釋放出來的香氣會被進一步的萃取和釋放。

        2.2.4不同植茶年限茶葉線性判別分析(LDA)

        由表6可知,所有方法的線性判別分析的總貢獻率均在91%以上。圖6中,a、b、d均不存在重疊的部分,說明不同植茶年限的茶葉香氣成分存在差異。LDA可以較好地將不同植茶年限的茶葉區(qū)分開,識別率達91%以上。

        2.3茶園土壤指標(biāo)與茶葉品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

        對不同植茶年限的4份茶樣的品質(zhì)指標(biāo)(審評得分、水浸出物含量、茶多酚含量、茶多糖含量、氨基酸總量、咖啡堿含量)、相應(yīng)土壤的化學(xué)成分和4種土壤酶活性進行Spearman指數(shù)相關(guān)分析(圖7),結(jié)果表明,茶葉感官審評得分與植茶年限呈極顯著正相關(guān),全氮、堿解氮含量與水浸出物含量呈極顯著負相關(guān),與茶多酚含量呈顯著、極顯著負相關(guān),與氨基酸、咖啡堿含量呈極顯著正相關(guān);全磷、速效磷含量與茶多糖含量呈極顯著正相關(guān),而與氨基酸總量呈極顯著負相關(guān);全鉀含量與茶多酚含量呈顯著正相關(guān),與茶多糖含量則呈極顯著負相關(guān);速效鉀含量與咖啡堿含量呈極顯著正相關(guān);有機質(zhì)含量、感官審評得分和氨基酸含量呈極顯著正相關(guān),與茶多糖含量則呈極顯著負相關(guān);土壤pH值與水浸出物、茶多糖含量呈極顯著正相關(guān),而與氨基酸含量呈極顯著負相關(guān);過氧化氫酶活性與水浸出物、茶多酚含量呈極顯著正相關(guān);脲酶活性與茶葉品質(zhì)相關(guān)性不顯著;蔗糖酶活性與水浸出物、茶多酚含量呈極顯著負相關(guān),與氨基酸含量呈顯著正相關(guān),與咖啡堿含量呈極顯著正相關(guān);酸性磷酸酶活性與水浸出物含量呈極顯著負相關(guān),與茶多酚含量呈顯著負相關(guān),與氨基酸、咖啡堿含量呈極顯著正相關(guān)。同時,茶園土壤酶活性之間存在一定的相關(guān)性,蔗糖酶活性與過氧化氫酶活性呈極顯著負相關(guān), 酸性磷酸酶活性與過氧化氫酶活性呈顯著負相關(guān),與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(guān)。

        3討論

        土壤酶活性在土壤氮磷鉀循環(huán)中起重要作用[21-23];茶園土壤的酶活性與茶樹根系分泌物、土壤微生物、動植物殘體分解有關(guān)。過氧化氫酶是催化過氧化氫分解成氧和水的酶,其活性可表征土壤的腐殖化強度[24];脲酶活性直接影響土壤中含氮營養(yǎng)元素的供應(yīng)率, 可評估土壤中氮素供應(yīng)或損失的情況[25];蔗糖酶、酸性磷酸酶適宜評價茶園多數(shù)土壤性質(zhì)的變化[2]。在不同茶園里,因不同的植被分布和人工干擾強度,使得土壤理化性質(zhì)的分布規(guī)律也各有區(qū)別,土壤酶活性也各有不同,所產(chǎn)茶葉的品質(zhì)也會受到影響。本研究發(fā)現(xiàn),不同植茶年限茶園土壤的過氧化氫酶、脲酶、酸性磷酸酶活性都比林地土壤高,這與李貞霞等的研究結(jié)果[26]不一致。蔗糖酶活性隨著植茶年限的增加呈先增后減再增;植茶年限為10年時,蔗糖酶活性增高,可能是因為茶樹會散發(fā)出提高蔗糖酶活性的物質(zhì);植茶40年時,活性下降;植茶80年以后,土壤適應(yīng)了茶樹的存在,因此蔗糖酶酶活性與林地土壤相似。本研究結(jié)果與前人研究[27-28]略有不同,可能與冰島土壤類型、種植茶樹品種等有關(guān),具體原因需要進行更深入的研究。

        感官審評表明,隨著植茶年限的增加,茶葉品質(zhì)有一定的提升。植茶10年的茶葉“甜味”明顯,茶葉特征性成分分析表明,與甜味有關(guān)的主要成分茶多糖在植茶10年的茶樹中含量也是最高的,并且隨著植茶年限的增加,茶多糖含量降低;香氣主要是茶葉中的氨基酸類物質(zhì)所決定的,感官審評表明,隨植茶年限的增加香氣評分增高并且香氣持久。特征性成分分析表明,隨著植茶年限的增加,氨基酸總量增加。酚氨比(茶多酚與氨基酸的比值)越小,綠茶的苦澀味就越小,茶湯就越鮮爽,香氣越高[29]。本研究表明,植茶40年后,茶多酚含量顯著降低,而氨基酸的含量顯著增加,即酚氨比在植茶40年后隨著植茶年限的增加而降低,茶葉的品質(zhì)變好。感官審評和理化成分分析的結(jié)果一致,綜合感官審評和茶葉理化性質(zhì)分析可以得出:隨著植茶年限的增加,茶葉品質(zhì)有一定的提升。

        大量研究已表明,土壤養(yǎng)分會顯著影響茶葉的內(nèi)含成分,進而提升茶葉的品質(zhì)。本研究相關(guān)性分析表明,在土壤因子中,11個指標(biāo)都與茶葉特征性成分有一定的相關(guān)性, 全氮含量、堿解氮含量、蔗糖酶活性、酸性磷酸酶活性與氨基酸含量呈正相關(guān),全磷含量、速效磷含量、pH值與茶多糖含量呈正相關(guān),速效鉀含量與咖啡堿含量呈極顯著正相關(guān),過氧化氫酶活性與茶多酚含量呈極顯著正相關(guān);全氮含量、堿解氮含量與茶多酚含量呈負相關(guān),全磷、速效磷含量與氨基酸含量呈負相關(guān);全鉀、有機質(zhì)含量與茶多糖含量呈負相關(guān)。茶葉品質(zhì)受茶樹品種、地理位置、土壤質(zhì)地、光照、溫度以及茶園管理措施的影響[30]。本研究僅分析了冰島老寨不同植茶年限對茶葉品質(zhì)和土壤酶活性的影響。若要通過改良冰島老寨的土壤肥力來提高冰島老寨的茶葉產(chǎn)量與品質(zhì),還需要進行更深入的研究。基于本研究和前人研究結(jié)果,結(jié)合冰島老寨茶農(nóng)的實踐經(jīng)驗,建議冰島茶區(qū)的茶園應(yīng)施入一定的有機肥,可有效提高土壤酶活性,進而穩(wěn)定茶葉品質(zhì),提高茶農(nóng)經(jīng)濟效益。

        4結(jié)論

        本研究分析了冰島老寨不同植茶年限的茶葉品質(zhì)和茶園土壤酶活性及其之間的關(guān)系,植茶年限顯著影響茶園土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶活性,而除了植茶10年、80年的酸性磷酸酶活性受植茶年限影響,其他植茶年限的影響不明顯;植茶40年的過氧化氫酶活性最高,植茶10年的脲酶、蔗糖酶活性最高,植茶80年的酸性磷酸酶活性最高。隨著植茶年限的增加,茶葉品質(zhì)有一定的提升。感官審評主要體現(xiàn)為:較高的植茶年限可增加茶葉的“香氣”和“滋味”,感官評分也隨著增加。茶葉理化成分主要表現(xiàn)為:與茶葉品質(zhì)相關(guān)的酚氨比隨植茶年限的增加而降低?;陔娮颖羌夹g(shù)對茶葉進行判別,不同植茶年限的茶葉在香氣成分上有區(qū)別,LDA分析可以較好地將不同植茶年限的茶葉區(qū)分開,說明不同植茶年限改變了茶葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)。隨著茶園植茶年限越來越長,需要考慮采取農(nóng)藝措施來提高茶園土壤環(huán)境。

        綜上所述,不同植茶年限可通過改變茶園土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性,從而影響茶葉的感官審評結(jié)果、生化成分和揮發(fā)性芳香物質(zhì)含量,期待該結(jié)果可為茶園土壤養(yǎng)分管理和茶葉品質(zhì)鑒定提供一定的依據(jù),但其中的機理有待進一步研究。

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