普洱咖啡土壤基本理化性质与咖啡感官品质的相关性分析

张国忠 谢恩翰 罗娅婷 熊雪娟 何晓雨

摘要 为了探究咖啡土壤基本理化性质与咖啡感官品质之间的关系，对云南普洱主要咖啡产区的土壤及咖啡生豆进行了采样分析，测定了土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，并对咖啡豆的感官品质进行评定，分析了土壤基本理化性质各指标与感官品质之间的关系。结果表明，pH与碱解氮、速效磷相关性显著;有机质与碱解氮相关性极显著。酸质与风味、余韵回甘、醇厚度、平衡感相关性显著;醇厚度与风味、回味、平衡感、整体相关性极显著。平衡感与回味相关性显著。土壤速效钾与咖啡感官品质的平衡感相关性显著，而土壤pH、土壤有机质、土壤碱解氮、土壤速效磷与咖啡感官品质的相关性不显著。

关键词 咖啡;感官品质;土壤基本理化性质;相关性分析

中图分类号 S571.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）01-0131-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.035

Abstract In order to explore the correlation on the basic physical and chemical properties of Puer coffee soil and sensory quality of coffee. In this paper， the soil and coffee beans in the main coffee producing areas of Puer， Yunnan were sampled and analyzed. The soil organic matter，total nitrogen，total phosphorus，total potassium and pH were determined，and the relationship between the content of these components and sensory quality was analyzed.The results of correlation test showed that，pH value was negatively related with alkali-hydrolytic N and available P， the soil organic matter was negatively related with alkali-hydrolytic N.Acidity was strongly or strongly correlated with flavor， aftertaste， richness， and balance. Mellow degree and flavor， aftertaste， balance， integrity of the correlation was significant or extremely significant. The correlation between balance and aftertaste was significant. Soil available potassium was significantly correlated with the sense of balance of coffee cup test quality， while soil pH， soil organic matter， soil alkali-hydrolyzed nitrogen and soil available phosphorus were not significantly correlated with coffee cup test quality.

Key words Coffee;Sensory quality;Basic physical and chemical properties of soil;Correlation analysis

咖啡与茶叶、可可并称为世界三大饮料作物，属于茜草科（Rubiaceae）咖啡属（Coffea L.）多年生常绿灌木或小喬木，原产于埃塞俄比亚[1]，在世界多个热带地区生产种植，云南普洱已成为我国高品质咖啡的主产区[1-3]。到2017年，普洱市咖啡种植面积达5.32万hm2，咖啡豆产量5.86万t，总产值达24.69亿元，80%以上的咖啡出口。2017年1—2月，普洱市共出口咖啡豆35批次、2 254.8 t，价值527.71万美元。多名学者对云南省普洱市土壤综合肥力进行了评价，得出普洱咖啡主栽区的土壤综合肥力适合咖啡生长[4-7]。

咖啡品质最终由感官品质所决定[1]。其咖啡品质除受本身遗传因素、加工因素影响外，还受环境因素影响，感官品质的形成直接来源于咖啡豆的品质，咖啡豆品质的形成又制约于环境、土壤以及管理水平等因素。研究表明咖啡豆千粒重和总糖含量分别与海拔呈显著正相关[8-13]。咖啡因含量与海拔呈极显著负相关;粗脂肪含量与海拔呈显著负相关[13]。除海拔影响外，遗传因素也是感官品质的重要影响因子。研究表明不同小粒种咖啡品种生咖啡的商品性及感官品质间均存在较大差异[14]。而对同一种咖啡而言，还原糖含量的下降量与咖啡感官品质的升高量呈正相关[15]。此外初加工工艺的不同也会对感官品质造成影响。陈云兰等[16]采用6种不同的初加工工艺对云南阿拉比咖啡进行初加工处理，感官评审结果表明，采用黑蜜加工处理和日晒加工处理的咖啡感官品质最佳。

马关润等[17]对云南各个咖啡主产区的土壤综合肥力进行详细比较及咖啡园土壤肥力等级划分，对土壤养分与咖啡生豆品质的相关关系进行分析，得出土壤速效钾与咖啡因和总糖含量呈负相关。土壤有机质和土壤速效磷对咖啡生豆中的咖啡因和总糖含量具有正作用。土壤pH和碱解氮与咖啡生豆中脂肪含量关系密切。土壤中各营养元素含量的差异对咖啡生豆品质的影响不同，氮、磷、钾含量过高或过低均会影响咖啡的杯品质量[18]，然而研究中并提及海拔、纬度、品种的控制，土壤基本理化性质与咖啡豆感官品质之间的相关性分析。因此，笔者对普洱10个咖啡主产区，在相同品种、相近海拔、同一土壤质地类型进行土壤基本理化性状综合评估之外，分析土壤基本理化性质与咖啡感官品质的相关关系，旨在得出各土壤基本理化性质与咖啡感官品质之间的关系，为云南咖啡的合理种植和管理提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

根据目前普洱市各县（市）咖啡生产状况，思茅区、江城县、澜沧县、孟连县、宁洱县5个县（区）土壤为红色黏土，海拔为1 023～1 378 m，咖啡品种皆为卡蒂姆系列。2018年10月至2019年1月在这5个县区采用GPS定位先后共采集10个样品。思茅区2个，其中一个样品采集于思茅区南屏镇冬瓜岭某种植基地（海拔1 098 m;101°01′13″E，22°65′72″N），另一个样品采集于大开河村农户家的咖啡地（海拔1 023 m;101°00′47″E，22°35′35″N）;江城县1个，江城康平乡某种植基地（海拔1 378 m;101°35′59″E，22°31′18″N）;澜沧县3个，其中一个采集于澜沧县拉巴乡果给村某种植基地（海拔1 207 m;99°36′49″E，22°32′27″N），另外2个采集于糯扎渡镇农户的咖啡地（海拔1 137 m;100°16′10″E，22°34′41″N）;孟连县3个，其中一个采集于孟连县勐马镇某种植基地（海拔1 366 m;99°28′38″E，22°16′59″M），另一个采集于孟连县勐马镇帕亮村某种植基地（海拔1 114 m;99°26′20″E，22°15′5″N），还有一个采集于孟连县富岩镇农户家的咖啡地（海拔1 260 m;99°26′15″E，22°20′33″N）;宁洱县1个，采集于普义乡普治村农户家的咖啡地（海拔1 209 m;101°23′37″E，23°3′23″N）。

1.2 采样

为控制海拔变量的干扰，尽可能缩小变量的影响，样品地布置于1 023～1 378 m，咖啡树品种皆为“卡蒂姆”系列。利用“五点”采样法采样，使用土钻采集耕作层（0～20 cm）约1 kg的混合土样，每份土样自然风干，研磨，过筛，分袋包装，张贴标签，密封避光保存，等待测定。咖啡豆样品的采集点与土壤取样点相一致，采集样点所对应的咖啡植株上达到工艺成熟期的咖啡鲜豆，采样具有随机性“不挑肥拣瘦”但要捡去达不到工艺成熟的生豆以及干豆、烂豆，采取的每个样品不低于1.5～2.0 kg。

采回的鲜豆要及时加工，避免过度发酵。样品用石块适度碾压后人工脱除果皮，并将脱皮后的咖啡豆分离出来，在自来水中揉搓、漂洗2～3遍，去除表面的胶质黏液，以利于晾晒和储藏，在漂洗过程中利用水的浮力捞出瘪豆、无米豆。将漂洗好的咖啡豆晾晒于自然光状态下待其干燥后用自封袋密封保存以待杯评。

1.3 土壤理化性质测定

土壤pH的测定使用雷磁PHS-3C pH计（待测液水土比为1∶1），土壤速效磷的测定用0.5 mol/L NaHCO3浸提法，土壤速效钾的测定采用四苯硼钠比浊法，土壤有机质的测定采用过量的重铬酸钾容量法，土壤碱解氮的测定用碱解扩散法[19]。

1.4 感官评定

为了能够得到更加客观的评测结果，感官评定由国家中级咖啡师、国家咖啡师考评员、SCAA认证咖啡品质鉴定师（Q-Grader）、SCAE认证一、二级烘焙师张燕以及国际认证阿拉比咖豆品质鉴定师、国际认证罗布斯塔豆品质鉴定师、精品咖啡协会评审师、中国商业联合会商业职业技能鉴定指导中心杯测师考评员郭厚成和肖舒予担当此次试验的杯测员。

杯测者需要对10支咖啡豆的干/湿香、风味、余韵、回甘、酸质、醇厚度（Body）、甜度、后味等11个项目特征进行杯测打分。3位专业人士分别打出各项得分后取平均值记为该项目杯测得分，最后得出整款咖啡豆的综合得分。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel和SPSS 24.0软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 土壤样品基本理化性质

从表1可以看出，在普洱咖啡种植区的10个土壤样品中土壤pH为3.74～5.28，属于酸性或强酸性土壤。土壤有效磷、速效钾、有机质和碱解氮的平均含量分别为9.47 mg/kg、112.79 mg/kg、17.33 g/kg和118.06 mg/kg，土壤有机质、有效钾、有机质和速效磷含量均处于适宜水平。

2.2 咖啡样品感官品质

从表2可以看出，10只咖啡样品的干/湿香、风味、酸质、醇厚度、平衡感和整体达到了“非常好”的评分级别，余韵、回甘达到了“好”的评分级别，一致性、干净度、甜度达到“超凡”的评分级别。 10只样品咖啡的感官总分显示，部分咖啡的感官结果能达到精品咖啡的级别（分数≥80分），其余均为优质商品级（75～79分）。

2.3 土壤基本理化性质间的相关性分析

土壤是一个养分整体，各个养分含量之间相互作用，又共同影响咖啡豆的品质。咖啡豆品质形成所需要的养分基本上都是根系通过吸收土壤中的养分而得到的。从表3可以看出，有机质、有效磷、碱解氮、速效钾与土壤pH均呈负相关，有效磷、碱解氮与土壤pH相关性达显著水平;有效磷与碱解氮相关性达显著水平;有机质与碱解氮相关性达极显著水平，相关性系数为0.888，这验证了土壤有机碳与土壤氮素含量存在一定的比值，土壤pH影响土壤养分的有效性，有效磷和碱解氮含量的影响最为显著;从有效磷和碱解氮间的相关系数（r=0.661）來看，该地区的施肥结构存在氮、磷同时配比施用的可能。

2.4 咖啡样品感官品质间的相关性分析

咖啡感官体验是一种通过杯测数据化的测评，测评项目对其他测评项目有一定影响。从表4可以看出，每一个测评项目间均具有正相关性，酸质和风味、余韵回甘、醇厚度、平衡感呈显著或极显著相关;醇厚度和风味、余韵回甘、平衡感、整体呈显著或极显著相关;平衡感和余韵回甘、整体呈极显著相关，可以看出咖啡杯测项目之间相互作用、相互影响。

2.5 感官品质与土壤基本理化性质的相关性分析

从表5可以看出，除土壤速效钾与感官平衡感之间呈显著负相关外其他土壤基本理化性质与咖啡感官品质之间的相关性并不显著;有效磷、速效钾、有机质、碱解氮与咖啡感官品质间有一定的负相关性但指导意义并不强。由B=7.306、A=-0.002，故回归方程为y=7.306-0.002x（y为咖啡感官平衡得分，x为咖啡土壤速效钾含量）。

3 结论与讨论

通过对普洱市10个土壤样品土壤pH、有效磷、速效钾、有机质、碱解氮等测定，有3个土壤样品pH属于酸性等级，其余7个样品pH属于强酸性等级（pH<4.5），研究测定的土壤多呈强酸性，可能是长期施用化学磷肥或咖啡果皮导致土壤的酸化[20]，土壤pH<4.5，咖啡根系发育迟缓，根系吸收状况差，且重金属有效性会增加。因大部分地区酸度过低，该研究将继续多点采样进一步分析。

通过对土壤pH、有效磷、速效钾、有机质、碱解氮等常规5项进行相关性分析，得出pH与土壤有机质，土壤速效养分之间存在负相关性，与碱解氮、速效磷相关性达显著水平;有机质与碱解氮相关达极显著水平，由此可知，咖啡土壤速效养分受土壤酸碱的影响为酸性越强，土壤速效养分有效性越高;土壤有机质中有机碳与有机氮的比值为10∶1～12∶1，与碱解氮相关性达极显著水平，也就是土壤有机质含量越高，土壤全氮含量越高，土壤的碱解氮也越高，这为咖啡种植增施有机肥提供理论基础。

在感官品质方面，专业杯测师对10个样品豆进行感官品评，通过对干/湿香、风味、余韵回甘、酸质等10个感官项进行打分，结果显示在10个咖啡豆样品中得分均在78分以上，达到精品咖啡级别的样品有3只（分数≥80分），感官品质各项目之间相关性均显著，这说明咖啡感官品质间相互影响，这与其化学成分的构成有一定的关系[21];感官中对干/湿香、风味、醇厚度等的感官品质均受到香气品质的影响，这不仅说明人的感官体验是一个复杂的、主观因素参与的过程，而且还说明咖啡感官品质的形成受众多因子的影响。

通过对感官结果和土壤常规5项进行相关性分析后发现土壤常规5项与咖啡豆感官品质之间相关性，只有土壤速效钾与感官平衡感之间存在显著相关，其他均未达显著水平，但pH与感官品质各项的相关系数较大，这可以增大样本数再进行分析。咖啡感官品质的形成受多重因素影响，从育苗池到咖啡杯每一个环节都能够对感官品质产生影响，最明显的是种植海拔、病虫害、养分管理、采果成熟一致性和加工水平等[22]。在大田管理的众多影响因子中，品种是内在因子，其影响难以在大田栽培后的管理措施中得到改变;海拔、纬度等虽然是外在因子，但在大田管理同样难以改变[23];只有土壤养分、病虫害等是大田管理中可调控的因子。土壤养分是环境因素的一部分，是植株生长、发育所依托的基础，土壤基本理化性质作为土壤养分的重要组成部分在对植株的影响上不仅表现在提高植株抗逆性、抗病性等方面，更重要的是表现在对果实品质形成的影响上。在影响咖啡感官品质形成的众多因子中，咖啡果实品质直接影响着感官品质的形成，进一步说明土壤基本理化性质对感官品质形成的影响也不容小觑。

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