普洱市不同地域茶园土壤理化性质与茶叶内含成分相关性研究

兰茗清 马占霞 熊昌云 周正江 杨德龙 杨雪梅

（1.滇西应用技术大学普洱茶学院 云南普洱 665099；2.云南农业大学热带作物学院 云南普洱 665099；3.云南农业大学茶学院 云南昆明 650201）

茶树[Camellia sinensis(L.) O.Ktze]属山茶科，生长于热带、亚热带森林群落下层的小乔木或灌木，有耐荫、喜温、偏湿、偏酸的生态特性[1]。茶叶中活性成分的合成与积累主要受到茶园环境和管理措施的影响，土壤作为茶树赖以生存和生长的基础，土壤理化性质和土壤肥力是影响茶树的生长和茶叶品质的主要因素。土壤的理化性质主要包括pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、交换性钙等[2]。不同栽培模式造就的茶园生态异质性是茶叶品质差异形成的决定性因素[3]。茶树的最适生长pH 5.5，该pH下生产的茶叶，鲜叶的水浸出物含量最高[4]。土壤有效氮、磷、钾的含量在一定范围内时，有利于茶叶中次级代谢产物的积累，从而提高茶叶品质[5-7]。有研究指出，速效钾和有机质含量与茶叶的茶多酚含量呈显著的正相关[2]。氮营养元素是茶叶的重要组成成分，有提高嫩度的效果，与蛋白质的形成有关，促进光合作用，提高茶叶产量和质量。磷营养元素可以促进茶叶中的水浸出物和茶多酚的积累，增加茶叶香气物质。钾营养元素能够提高茶树中的酶活性和库容量，有效提升茶叶品质[4-5]。杨广容等[8]通过分析云南古茶园和现代茶园的土壤肥力发现，茶叶品质与土壤理化性质息息相关。石晶等[9]通过比较分析不同树龄的武夷水仙品质得出，水浸出物与茶汤品质和香气呈正相关。周志等[10]分析乌龙茶主产区武夷茶园中土壤养分状况及其对茶叶品质成分的影响，建议茶园在养分管理方面，总体采取有机肥取代部分化肥、适量补氮和钾、严格控制磷肥施用等措施，为改良茶园养分管理和提升茶叶品质提供理论依据。樊战辉等[11]研究得出，土壤酸度过低将改变土壤成分，茶树根系生长受抑制，茶叶品质受影响。林郑和等[12]采用磷的营养素浇沙培法得出，土壤缺磷会导致茶树体重下降，产量降低，茶味苦涩。李金婷等[13]探究不同氮水平下茶树/大豆间作对茶叶品质成分及茶园土壤养分的影响，结果表明，茶叶品质成分与土壤各营养成分的丰缺显著相关，以有效磷的影响最大。曹启民等[14]探究海南茶园复合种植对茶园土壤理化性状、茶树生长发育和茶叶化学品质的影响，为海南茶园绿色生产及茶叶品质提升提供依据。综上所述，很多学者从土壤营养元素对茶叶品质影响方面开展研究，如在土壤理化性质与茶叶内含成分方面开展了许多具有生产指导意义的研究，但关于普洱市土壤理化性质和鲜叶春梢内含成分的相关性研究鲜有报道。本实验分析普洱市当地具有特色的茶叶内含成分及其生长土壤环境，通过检测土壤pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾含量和鲜叶春梢水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、咖啡碱和儿茶素，探究普洱市不同地域土壤理化成分所导致的茶叶品质差异，为普洱市更好地改善茶叶品质、提高茶园管理水平、推进普洱市茶行业可持续发展提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

采样点为普洱市内祖祥高山有机茶园、景迈山（大平掌）古茶园、普洱茶树良种场和洗马河湿地公园周边茶园。景迈山古茶园位于云南省普洱市澜沧县，茶树种质资源丰富，主要有野生型、过渡型和栽培型茶树；茶园生态环境良好，植被覆盖面积广，品种复杂。祖祥高山有机茶园位于普洱市思茅区南屏镇整碗村，是经国家认证的有机食品生产地，已建成有机茶园12 000亩（1亩≈667 m2）；茶树品种为云南大叶种，周边生态环境良好，每年施用有机肥2次，11月深翻施肥，次年5月追肥1次，11月至次年1月中旬进行打剪修园，每年除草总共大约3次。普洱茶树良种场位于普洱市南屏镇振兴大道，以无性系良种栽培为主，园内设有种质资源圃；茶园为梯田式茶园，采用先进，完整的茶园管理措施。洗马河湿地公园周边茶园呈缓坡型，成行密集种植云南大叶种，每年进行施肥2次，深耕1次。茶园基本情况见表1。

表1 采样茶园基本情况

1.2 方法

1.2.1 样品采集土壤与春梢样品采集时间为2021年3月。根据采样茶园的地形及形状，在10 m×10 m的区域，采用S布点法采样，于采样点沿树冠边缘垂直投影取样，适当清除地表的枯枝落叶，每个茶园取5点的样品混合成1个土样。同时用四分法留取样品，剔除土样杂物、压碎，自然风干，过不同目筛后用自封袋分装，密封，于干燥阴凉处保存，待测。

1.2.2 茶叶采样与处理鲜叶采摘与土壤采样同时进行，采摘标准为一芽二叶春梢200 g左右，将采摘的鲜叶用微波炉杀青，高火固样90 s，冷却走水60 s，再用中火固样60 s，摊凉60 s；再用中低火固样60 s，样品大致保持含水率为6%左右。

1.2.3 样品检测

1.2.3.1 土壤性状及养分含量测定土壤pH参照NY/T 1377—2007进行测定；土壤有机质参NY/T1121.6—2006法进行测定；土壤水解氮参照LY/T 1228—2015测定：土壤有效磷参照NY/T 1121.7—2014进行测定；土壤速效钾和缓效钾含量参照NY/T 889-2004进行测定；土壤全氮参照自动定氮仪法NY/T 1121.24—2012测定；土壤全磷参照NY/T 88—1988进行测定；土壤全钾参照NY/T 87—1988进行测定；

1.2.3.2 茶鲜叶内含成分测定茶叶游离氨基酸采用茚三酮比色法（GB/T 8314—2013）进行测定；茶多酚采用酒石酸铁比色法(GB/T 8313—2002)进行测定；咖啡碱采用紫外分光光度法（GB/T 8312—2013）进行测定；茶叶水浸出物采用沸水萃取法进行测定；儿茶素测定采用香荚蓝素比色法进行测定；茶叶水分测定采用快速法进行测定。

1.2.4 数据统计与分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和多重比较（LSD）法进行差异显著性检验（p<0.05）；用Pearson法对茶叶化学成分和土壤养分间的相关性进行分析，数据用R语言进行分析，利用OriginRro 2018C软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同地域茶园土壤理化性质及养分含量比较

由表2可以看出，4个茶园土壤pH为4.82~6.24，由大到小依次为祖祥高山有机茶园、普洱茶树良种场、景迈山古茶园、洗马河湿地公园周边茶园，均没有出现明显酸化现象，满足茶树生长的要求；不同茶园pH之间呈现显著差异（p<0.05）。景迈山古茶园土壤有机质含量高达66.20 g/kg，祖祥高山茶园土壤有机质含量为48.73 g/kg，为有机质土壤；洗马河湿地公园周边茶园和普洱茶树良种场茶园有机质含量分别为20.93、8.89 g/kg，为矿物质土壤。土壤氮素营养能有效提高茶叶产量，4个茶园全氮从高到低为景迈山古茶园（2.18 g/kg）>祖祥高山有机茶园（2.06 g/kg）>洗马河湿地公园周边茶园（1.22 g/kg）>茶树良种场（0.37 g/kg），4个茶园全氮含量之间呈现显著差异。土壤碱解氮含量表现为洗马河湿地公园周边茶园（414.00 mg/kg）>景迈山古茶园（212.33 mg/kg）>祖祥高山有机茶园（202.33 mg/kg）>茶树良种场（28.66 mg/kg）；其中景迈山古茶园与祖祥高山有机茶园碱解氮含量之间差异不显著（p<0.05）。土壤磷素营养促进作物叶片叶绿素的形成，4个茶园全磷含量为0.19~0.87 g/kg，为Ⅲ级茶园全磷含量标准。有效磷含量最高的为祖祥高山有机茶园（55.03 mg/kg），最低为茶树良种场（5.60 mg/kg），而景迈山古茶园有效磷含量仅6.47 mg/kg，与普洱茶树良种场有效磷含量无显著差异。钾元素称为品质元素，4个茶园中全钾含量最高的为景迈山古茶园，为8.90 g/kg，其余3个茶园全钾含量差异不显著。4个茶园速效钾含量呈现显著差异（p<0.05），从高到低为祖祥高山有机茶园（647.67 mg/kg）>洗马河湿地公园周边茶园（160.00 mg/kg）>普洱茶树良种场（111.00 mg/kg）>景迈山古茶园（47.67 mg/kg）。

表2 不同茶园土壤理化指标（均值±标准差）单因素方差分析结果

2.2 不同地域茶园鲜叶春稍内含物质含量比较

由表3可以看出，4个茶园春梢中茶叶水分含量中，祖祥高山有机茶园最低，为2.44%；最高的是洗马河湿地公园周边茶园，为3.85%；景迈山古茶园、普洱茶树良种场与洗马河湿地公园周边茶园差异水平不显著。水浸出物含量高低影响着茶汤滋味、汤色和香气，景迈山古茶园春梢中水浸出物含量最高，为47.18%；茶树良种场含量最低，为35.00%；景迈山古茶园、祖祥高山有机茶园和洗马河湿地公园周边茶园水浸出物含量差异水平不显著（p<0.05）。游离氨基酸含量与成分直接影响茶叶的香气与滋味，对茶叶品质具有重要作用，4个茶园春梢中，游离氨基酸含量最高出自景迈山古茶园，为3.07%；其余3个茶园茶叶氨基酸含量差异不显著，分别是祖祥高山有机茶园为2.28%，普洱茶树良种场为2.18%，洗马河湿地公园周边茶园为2.30%。茶多酚决定茶叶汤色和滋味，具有抗氧化、调节免疫和解毒等基本功效，且含量与采摘时期和产地有关，茶多酚含量由高到低依次是景迈山古茶园（39.79%）>茶树良种场（31.49%）>洗马河湿地公园周边茶园（31.47%）>祖祥高山有机茶园（28.16%），其中景迈山古茶园与祖祥高山有机茶园差异显著。咖啡碱是茶叶中的呈味物质，影响着茶叶的品质，咖啡碱含量越高，茶汤越苦涩，4个茶园咖啡碱含量表现为景迈山古茶园（4.16%）>茶树良种场（2.93%）>洗马河湿地公园周边茶园（2.13%）>祖祥高山有机茶园（1.98%）。儿茶素是茶的苦涩味的来源之一，影响茶叶品质，4个茶园春梢儿茶素含量由高到低为景迈山古茶园（116.57 mg/kg）>茶树良种场（114.49 mg/kg）>祖祥高山有机茶园（97.48 mg/kg）>洗马河湿地公园周边茶园（96.30 mg/kg）。

表3 不同茶园茶叶内含物质（均值±标准差）单因素方差分析结果

2.3 不同地域茶园鲜叶土壤理化性质与春稍内含物质之间相关性分析

由表4可以看出，土壤pH与茶叶内含物质含量呈负相关，其中与茶多酚呈显著负相关。土壤有机质与氨基酸、水浸出物呈极显著正相关，与茶多酚、咖啡碱呈正相关，与儿茶素呈负相关。碱解氮与儿茶素呈极显著负相关，与茶多酚、氨基酸、水浸出物呈正相关。速效磷、速效钾分别与茶多酚呈显著、极显著负相关，与氨基酸、儿茶素、咖啡碱呈负相关。全氮与茶多酚、氨基酸、水浸出物、咖啡碱均呈正相关，其中与氨基酸、水浸出物呈显著、极显著正相关性；与儿茶素呈显著负相关。全磷与氨基酸、水浸出物呈正相关性，与茶多酚、儿茶素、咖啡碱呈负相关，其中与儿茶素呈显著负相关。全钾与茶叶内含物质含量呈正相关，其中与茶多酚、氨基酸呈显著正相关。根据土壤理化性质和茶叶化学成分做主成分分析，结果（图1）显示，4种茶园组成分1贡献率为43.8%，组成分2贡献率为32.9%，贡献率均未达到80%以上。土壤成分和茶叶化学成分均差异较大。因此，聚类时4种茶园差异显著。

图1 不同地域茶园土壤理化性质与鲜叶春稍内含物质主成分分析

表4 不同地域茶园土壤理化性质与鲜叶春稍内含物质之间相关性（n=12）

3 讨论与结论

茶叶内含成分是指茶多酚、氨基酸、咖啡碱、儿茶素和水浸出物等，影响着茶叶外形、色泽、香气和滋味等。影响茶叶内含成分的因素有土壤、光照、茶树品种和大气环境等。土壤有机质可以作为土壤肥力水平的指标，对茶叶水浸出物含量具有决定性作用[15]。本研究中，土壤有机质与茶叶水浸出物（p=0.008）和氨基酸（p=0.007）相关性达到极显著水平，与前人的研究结果一致。土壤pH与茶叶内含成分都呈负相关。陈晓婷等[16]在不同酸性茶园对照实验中证明，土壤过酸过碱会影响茶树生长和品质。土壤全氮与茶叶内含成分水浸出物（p=0.005）和氨基酸（p=0.048）相关性分别达到极显著和显著水平，碱解氮也与多种茶叶内含成分呈正相关。检测区域氮磷钾元素差异含量较大，间接影响所在茶区的茶叶品质。4个地域氮素含量较磷含量偏高，这可能与茶树在栽培过程中使用氮肥有关，而磷肥施用量少。钾含量处于适量情况，但也应该注意钾肥的补充。

本实验选取的4个茶园在地域特性和栽培管理方式方面具有差异。景迈山古茶园属于栽培型茶园，树龄约1 300多年，高山云雾，植被丰富，温度差小，雨量充足；土壤理化性质中有机质、全磷、全钾、碱解氮和pH都属于高产优质茶园标准；茶叶内含成分氨基酸、咖啡碱、茶多酚和水浸出物含量在所测茶样中最高。王丽娟等[17]通过不同遮荫模式试验得出，复合生态间作茶园能明显改善土壤成分，增加茶叶产量，提高茶叶品质，与本实验研究结论一致。茶树良种场、祖祥高山有机茶园与洗马河湿地公园周边茶园为台地茶，树龄小，茶园植被稀疏，温差大，其中祖祥高山有机茶园为生态茶园，施用有机肥，肥力释放缓慢，能够满足茶树生长的长期肥力需求，且施用有机肥能够改善土壤品质，缓和土壤酸化程度，甚至提高土壤pH[18]，此结论与土壤理化检测结果相一致。陈继伟等[19]通过探究古茶园和台地茶园的鲜叶常量成分得出，古茶园茶叶内含物质较台地茶园更加丰富，也与本实验得出的结论相一致。

景迈山古茶园土壤理化性质中有机质、全磷、全钾、碱解氮和pH都处于高产优质茶园标准，茶叶内含成分氨基酸、咖啡碱、茶多酚和水浸出物含量在所测茶样中最高。因此，在茶园建立与改造过程中，应加强茶园土壤管理，改善土壤成分；要根据茶树营养特点、需肥规律、土壤供肥性能与肥料特性，运用科学施肥技术进行茶园施肥，以最大限度地发挥施肥效应，达到满足茶树生育需求和高产、高效、优质的效果。