保靖不同海拔黄金春茶品质形成主要气象及生化因子研究

肖 健，刘 慧，郑福维，刘 松，卿湘涛

（1.衡阳市气象局，湖南 衡阳 421000；2.气象防灾减灾湖南省重点实验室，长沙 410118；3.湘西州气象局，湖南 吉首 416000）

保靖黄金茶产于湘西北武陵山区的保靖县，地处茶叶生产黄金纬度带，是明清以来的“一两黄金一两茶”知名贡茶，茶马古道贸易长盛不衰。茶园生长区位于武陵山脉中段，属云贵高原云雾山的东延部分，山系呈东北-西南延伸。茶园分布区域属中低山地带，多条独具特色的10 km以上幽长峡谷山溪地形散布于保靖县境内，茶园栽种区域最高海拔650 m，最低海拔180 m，属亚热带山地湿润季风气候区。保靖县溪谷纵横，垂直高度气候差异大，“山上飘雪花，山下开桃花”，幽居深山苗区，绿色生态环境优良，森林茂密如原始次森林。境内群山常年云雾缭绕，属中国大雾中心地带，年均雾日88 d，黄色和红色漫射光多，光合作用特优，土壤深厚肥沃，以板页岩、砂岩等发育而成的扁沙土为主，pH 4.2～6.2，含硒丰富，据保靖县茶叶办统计，2018年保靖黄金茶总面积5 547 hm2，可采茶园3 000 hm2。

茶叶品质主要由其生态环境所决定，光照、温度、湿度的变化以及土壤类型的不同都会对茶叶品质产生很大的影响［1］，且不同海拔地区种植的茶叶品质存在显著差异［2，3］。Munivenkatappa等［4］探究了土壤湿度对绿茶品质及产量的影响，指出土壤水分含量下降限制茶叶生长。张伟等［5］通过生化分析，定量得出高山出好茶，但并非海拔越高茶叶品质越好的结论。蔡烈伟等［6］揭示了闽台两地海拔越高，乌龙茶品质越好，说明了相对低温高湿多云雾的高山气候，利于形成高品质茶叶。本研究对保靖县黄金茶生产基地不同海拔高度的3个气象自动站资料和春茶内含成分进行了分析，旨在探讨影响春茶品质的主要生化因子与气象因子和海拔高度的关系，以期进一步拓宽气象为农服务领域，提升现代农业定量评价水平。

1 材料与方法

1.1 研究区气候概况

黄金村位于保靖县东南部，茶区群山起伏，黄金河（又名冷寨河）贯穿其中，属山地的低谷地带，保靖县气候温润，多年平均气温16.2℃，年降水量1 316.7 mm，年日照时数1 093 h，年无霜期290 d，平均相对湿度77.9%。最冷月（1月）平均气温4.8℃，最热月（7月）平均气温26.8℃。历史极端最低气温-12.1℃，极端最高气温39.6℃。≥10℃的年活动积温5 084.2℃。

1.2 数据来源

2016—2018年保靖县黄金茶生产基地3个不同海拔高度自动气象观测站温度和降水资料：黄金村（109°47′E，28°27′N，海 拔 260 m）、夯 龙 沟（109°46′E，28°26′N，海拔 360 m）、高柔老（109°46′E，28°26′N，海拔470 m），茶叶有关资料由气象人员下乡调查和送茶叶检测机构检测提供。茶叶采样海拔高度分别为260、360、470 m，3个取样点的施肥、树龄一致，取一芽一叶新梢，每次鲜叶不少于2 000 g，及时蒸青烘干后测定茶叶品质成分。委托湖南省产商品质量监督检验研究院进行茶叶品质生化指标的检测，茶多酚、游离氨基酸总量、水浸出物含量检测参照 GB/T 8313—2018、GB/T 8314—2013、GB/T 8305—2013进行。

采用Excel和Eviews 8.0进行数据的处理和分析。

2 结果与分析

2.1 保靖黄金春茶不同海拔茶树气象条件和物候分析

2.1.1 不同海拔高度的气温日变化 不同品种春茶萌动起点温度不同，当日平均气温达一定温度（5、7、10℃等）时，茶芽开始萌动，当气温在15.0～25.0℃之间时，茶树幼芽迅速生长。生长过程为：芽体膨胀—鳞片开展—鱼叶（奶叶）开展—真叶开展—驻芽形成。由图1可见，3个层次的气温日变化趋势基本一致，总体呈上升趋势。垂直方向上，260、360、470 m处平均气温分别为11.7、11.4、11.1℃，说明海拔越低，气温越高，温度随高度每增加100 m下降0.3℃，小于平原地区温度随高度每增加100 m下降0.6℃。1月上旬开始温度缓慢下降至1月下旬，其后呈现阶梯式上升，2月上旬和下旬升温较快，不同海拔高度的茶园都在2月底温度升到10.0℃以上，之后有小的波动，3月中旬以后日平均气温稳定在10.0℃以上。开采前15 d平均气温分别为10.8、10.0、9.7℃，促使春梢生长很快，萌发较为整齐、旺盛，先由内折到反卷，再由反卷到平展，最后定型，形成保靖黄金春茶独特的品质和口味。

图1 不同海拔高度气温日变化

2.1.2 不同海拔高度气温日较差变化 由图2可见，2月初到3月初，以及3月底开始，白天温度高，晚上温度低，昼夜温差大，有利于茶树叶片有机物的积累，茶树生长迅速。采摘前15 d日较差在3.4～19.3℃之间，海拔470 m日较差最小，海拔360 m次之，海拔260 m最大。主要是春季山谷风的作用，白天暖湿空气抬升，上坡风上吹，夜晚山顶降温快，山谷降温慢，山谷风下吹，有逆温层形成，使山谷温度低，山顶温度高。

图2 不同海拔高度气温日较差变化

2.1.3 不同海拔高度春茶开采期的变化 影响茶叶开采期的因素一般为植物因素、管理因素及环境因素［7］，本文研究对象不同海拔高度3个取样点茶树品种、树龄、施肥、采摘方式等均一致，故本文中影响不同海拔茶树开采期的主要因素为气候条件，海拔高处茶园春季升温较海拔低处慢，有效积温不足，茶树芽梢生长缓慢，根据下乡调查，海拔260 m茶园处的保靖黄金茶在3月5日就进入开采期，海拔360 m处的在3月9日进入开采期，470 m处的在3月12日进入开采期，春茶开采期随着海拔的升高略有推迟，较260 m处分别延迟4、7 d。

茶叶从萌动到开采需要达到一定的积温，为进一步分析保靖黄金茶萌动起点适宜的温度，分别统计2016—2018年不同海拔高度的春茶稳定通过不同假定下限温度5、7、8℃的有效积温（本文未将10℃纳入萌动起点温度，主要是由于茶区稳定通过10℃的平均气温在3月10日左右，而从历年保靖黄金茶采摘期分析，当日平均气温刚刚达到或尚未达到10℃时，茶树已经开始采摘，因此，保靖黄金茶不能以日平均气温10℃的标准来计算萌动起点温度），并计算变异系数。从表1可以看出，≥5℃的有效积温变异系数最小，尤其是360 m处在3年稳定性最好，有效积温平均值141℃。说明保靖黄金茶萌动起点温度为5℃，能有效促进茶树的萌动和生长，对开采期提前和推后有影响。

表1 2016—2018年不同海拔高度春茶有效积温和变异系数

2.1.4 不同海拔高度月降水量的变化 由图3可见，上半年3个层次降水量随时间的变化趋势基本相同，变化范围在632.9～752.1 mm，470 m处降水量最多，为752.1 mm，360 m处降水量最少，为632.9 mm。春茶生长期内降水非常充盈，月均值在100.0 mm以上，满足茶树生长，3—6月降水较为集中，尤其是4—5月超过120.0 mm，由于雨热同季，有助于茶叶保持鲜嫩香醇。

图3 不同海拔高度月降水量的变化

2.1.5 不同海拔高度年日照时数的变化 茶区群山起伏，多云雾，年日照时数在1 000～1 200 h之间，与同纬度地区相比，偏少14%～21%，春季辐射总量占全年的25.7%。保靖黄金茶树对光质的反应较敏感，在相同辐射能下，茶树叶片光合速率高低为黄光＞红光＞绿光＞蓝光＞紫光；在空旷的全光照条件下生育的茶树和阴蔽条件下生育的茶树，器官形态上和生理上有很大的区别。从图4可见，年日照时数随海拔高度每上升100米增加47 h，光照时间短，强度低，以散射光和漫射光为主，有利于茶叶滋味醇厚，品质提升。

图4 不同海拔高度年日照时数的变化

2.2 保靖黄金春茶内含化学成分分析

为进一步探索海拔高度差异对保靖黄金春茶内含化学成分的影响，对3种不同海拔高度及其6项气象因素垂直变化与保靖黄金春茶生化成分的相关程度进行实证分析。

2.2.1 不同海拔茶叶生化成分分析 从图5和图6可知，保靖黄金茶茶多酚含量在16%～20%之间，游离氨基酸总量含量在5%～7%之间，酚氨比在3～4之间，咖啡因含量在24 500～27 000 mg/kg之间，水浸出物在44%左右，香气、茶汁出来快。其中，位于海拔470 m的保靖黄金茶茶多酚含量最高达19.2%，茶多酚含量随海拔高度的升高而增加。位于海拔360 m的保靖黄金茶游离氨基酸总含量最高为6.1%。氨基酸不仅是茶汤鲜爽味的主要呈味物质，也是香气形成的主要来源之一［8］。保靖黄金茶游离氨基酸总量含量随海拔高度的升高而增加，在海拔高度360 m处达到最大，然后随海拔高度升高而降低。海拔360 m处的保靖黄金茶酚氨比最低为3，酚氨比与海拔高度呈现U形。位于海拔260 m处的保靖黄金茶咖啡因含量最高为26 400 mg/kg。位于海拔360 m处的保靖黄金茶水浸出物最低为43.7%，水浸出物与海拔高度呈现U形。

综上所述，保靖黄金茶的滋味成分中，茶多酚与氨基酸的含量及比值相对重要，茶多酚应相对低点，氨基酸高点，即酚氨比值低时茶滋味才会更鲜爽［9］。因此，位于海拔360 m的保靖黄金茶品质最好。

2.2.2 不同海拔茶叶生化成分与环境因子的相关分析 由表2可见，保靖黄金茶茶多酚含量与海拔高度、≥5℃有效积温和年日照时数相关程度最大，相关系数达0.98，说明海拔越高，≥5℃有效积温越高，年日照时数越多，保靖黄金茶茶多酚含量越高。酚氨比与上半年总降水量相关程度最高（相关系数为0.94）。咖啡因含量与海拔、年日照时数和≥5℃有效积温呈高度负相关（相关系数分别为-0.96、-0.96、-0.95）。由此可见，保靖黄金茶内含成分主要与≥5℃有效积温、海拔高度、年日照时数及降水量密切相关。

图5 不同海拔高度保靖黄金茶茶多酚、酚氨比及游离氨基酸含量的变化

图6 不同海拔高度保靖黄金茶咖啡因含量及水浸出物变化

2.2.3 与国内其他品种茶叶内含成分的比较分析

通过将保靖黄金茶与西湖龙井、洞庭湖碧螺春、黄山毛尖、信阳毛尖、南京雨花茶［10］等绿茶内含成分进行比较，结果见表3。从表3可以看出，保靖黄金茶的氨基酸、水浸出物含量最高，氨基酸含量高出其他茶叶近1倍，酚氨比值最低，低了将近50%，说明保靖黄金茶绿茶品质最优，相对其他茶叶茶汤鲜爽，滋味最鲜醇茶味浓厚。

表2 茶叶生化成分与海拔及气象因素的相关系数

表3 各茶叶品种内含成分比较

3 小结与讨论

研究结果表明，保靖黄金茶春茶采摘比较早，3月上旬即可开采，稳定通过5℃多在2月5日以后，期间平均极端最低气温在-5.0℃以上，无剧烈降温天气和低温冻害，日均温10℃出现较多，茶树随温度升高而生长，当≥5℃的有效积温达到122.4℃，进入春茶开采期，在此期间，武陵山区日晴夜雨，昼夜温差大，光照散射光多，有助于茶叶芳香物质的积累，提升茶叶的鲜爽味，制成绿茶品质最高，4—5月生产绿茶品质优质，7月适宜制作白茶和白毫银针，9—10月秋季茶叶品质适宜作红茶。

位于海拔360 m的保靖黄金茶绿茶品质最好，且优于国内其他知名绿茶，内含成分游离氨基酸含量最高为6.1%，茶叶最鲜爽纯，香型丰富多滋味，香味呈罗豆香、板栗香、绿豆香，酚氨比最低为3，苦涩味低，带甜味。可能是由于海拔360 m处茶园日照时数适宜，接收蓝紫光最多，漫射效应增强，有利于茶树体内蛋白质和含氮物质的形成并积累，氨基酸含量增加，提高茶叶的色泽和滋味，香气也好，而茶多酚含量470 m较360 m处高，故海拔360 m处茶叶酚氨比最低，茶汤最鲜醇，茶滋味最好，破除了传统唯高山云雾出名茶的传统认识。

当然，本研究也存在一些局限性，一是样本量未能选取多年值，下步将通过延长时间跨度扩大研究样本量，纳入后续年份的样本量，提高估计结果可靠性。二是本研究仅分析了海拔因素对茶叶品质的影响，后续将进一步纳入土壤、肥料以及加工工艺等因素对茶叶品质的影响，将海拔因素对茶叶品质的影响与其他因素影响分离开来。