普定朵贝茶品质与土壤特性的关系研究

郭建军，王津津，马 强，周 艺，李慧慧，武国华 *

（1. 江苏科技大学生物技术学院，江苏 镇江 212018；2. 安顺学院农学院，贵州 安顺 561000；3. 农业农村部蚕桑产品及食用昆虫质量安全风险评估实验室，江苏 镇江 212018；4. 江苏科技大学环境与化学工程学院，江苏 镇江 212018）

0 引言

【研究意义】朵贝茶是中国贵州历史名茶之一，自明初洪武年间便作为贡品供奉皇室，清代尤甚，为国家地理标志产品保护品牌，其发展状况对整个普定县的茶产业有较大影响。普定县地处贵州省西南部，当地高原季风气候湿润特征明显，由地势较高的南部和北部向地势低的中部三岔河河谷倾斜，岩溶地貌发育非常典型，素有贡茶之乡的美称[1−2]。独特的生态自然环境是形成朵贝茶优异品质的重要原因，但朵贝茶产量有限，远不能满足当前消费者的需求。因此，扩大产区后朵贝茶品质特征的形成和改善是其研究的关键。 【前人研究进展】土壤是影响茶树生长和茶叶品质的主要因素[3−4]。研究表明，土壤酶可作为评价贵州茶园土壤养分的重要生物学指标[5]。土壤pH值对微生物含量、土壤养分的有效性及茶树利用都有影响，从而影响茶树生长、产量和品质[6−7]。有效磷影响茶黄酮类及磷酸化代谢物的合成，而磷过量则会提高苹果酸和草酸等有机酸的含量，影响次生代谢物的合成[8]。施用钾肥则对茶叶香气品质有明显改善[9]。采用代谢组学和转录组学相结合的技术手段研究发现，茶树缺氮积累黄酮类物质，供氮后富集脯氨酸、茶氨酸和谷氨酰胺等氨基酸类物质；供应铵态氮则利于茶氨酸的累积[10−11]。例如，贵州中部山区茶园土壤有效氮、有效磷、有效钾含量与茶树春梢长度、着叶数及总叶面积间均呈显著正相关，同时土壤有机质含量与春梢总叶面积之间也存在显著的正相关性，说明春茶产量主要受土壤有效养分含量水平的影响[12]。陈宗懋等[13]研究发现，茶树在土壤中富集重金属的能力比在相同条件下的其他植物具有更高的敏感性。而茶园土壤重金属和茶叶中重金属含量及茶叶浸出液中重金属含量三者之间的关系及产地环境对茶叶品质的影响等相关研究报道甚少。【本研究切入点】目前，关于朵贝茶种植区土壤特性与茶品质关系的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】本研究选取朵贝茶9个具有代表性的种植区，对朵贝茶的综合品质和产区土壤条件进行研究，分析不同地块土壤特性对茶叶品质的影响，填补贵州朵贝茶品质形成与生态因子关系的研究空白，为朵贝茶品质提升与植茶土壤改 良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

1.1.1 试验茶样 于2018年4月采集普定朵贝茶产区：化处镇朵贝村、化处镇张家村、龙场乡龙场村、龙场乡磨雄村、坪上镇七村、鸡场坡镇羊场村、猫洞乡补龙村、白岩镇、马官镇（图1），共9个种植区的春茶一芽一叶鲜叶（与土样采集点一致），按朵贝茶制法统一加工成朵贝茶样品（编号为T1－T 9）。供试茶样品种均为福鼎种（表1）。

1.1.2 试验土样 在上述9个普定朵贝茶的种植区（编号为S1－S9），按照“S型”采样法，每个土壤样品至少由3个采样点混合而成，取样深度为20 cm。利用Altimeter记录具体取样点的地理位置。土样经风 干、过筛、混匀后，按“四分法”，分装封袋待测。

表 1 普定朵贝茶不同茶园的土壤和鲜叶取样点分布情况Table 1 Soil and fresh tea leaf sampling spots at plantations in Puding

图 1 普定各采样点分布Fig. 1 Map of Puding showing tea sampling sites

1.2 试验方法

1.2.1 土壤理化性质测定 土壤有效磷测定：HCLNH4F-钼锑抗比色法；土壤pH值测定：酸度计；土壤有机质测定：重铬酸钾外加热法；碱解氮测定：碱解扩散法；速效钾测定采用乙酸铵浸提-火焰光度法[14−16]；采用《土壤酶及其研究法》[17]中的方法分别测定新鲜土壤样品的蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活 性。以上试验3次重复。

1.2.2 茶叶理化指标分析 参照中华人民共和国国家标准GB/T 8314—2013、GB/T 8313—2018、GB/T 8305—2013、GB/T 8312—2013测定茶叶中游离氨基酸、茶多酚和儿茶素、水浸出物、咖啡碱的含量[18−21]；可溶性糖含量的测定采用蒽酮-硫酸比色法[22]；总黄酮 含量的测定采用三氯化铝法[23]。

1.2.3 茶叶感官审评 参照中华人民共和国国家标准GB/T 23776—2018茶叶感官审评方法[24]，由安顺市农业科学院评茶师对茶样品外形、汤色、香气、滋味和叶底五项因子进行审评，审评结果以评分的方 式表示。

1.2.4 清除DPPH自由基能力的测定 参考Miliauskas G[25]等的DPPH分析法并进行改进。取朵贝茶茶汤2 mL和浓度为2×10−4mol·L−1的DPPH无水乙醇溶液等量混合，进行30 min避光反应后制得样液。在最大波长517 nm处，测定：

A0：用无水乙醇调零，样液测得吸光度值；

A1：DPPH醇溶液混合液和无水乙醇各2 mL，测得吸光度值；

A2：无水乙醇混合液和样液各2 mL，测得吸光度值。

计算公式为: Inhibition（%）=[1−（A0−A2）/A1]×100%。重复3次测定取平均值，在一定范围内该值大 小可表示样液的抗氧化活性[2]。

1.2.5 重金属含量测定 土壤和茶样中Cu、Zn和Fe含量的测定：采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定[26]，计算公式：

其中，C：土壤和茶样中Cu、Zn和Fe含量；ρ：试液中待测物质的浓度，μg·L−1；V：定容体积，m L；D：分取倍数；m：称样量，g。

1.2.6 数据分析 采用Origin 8.5与SPSS 23.0软件对数据进行处理和统计分析，并对土壤因子与茶叶各 项 品质进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 土壤特性分析

依据NY/T 852—2004《茶叶产地环境技术条件》可将茶园土壤肥力分为三级，Ⅰ级表示优良，Ⅱ级表示尚可，Ⅲ级表示较差。由图2可以看到，9个不同种植区土壤有机质含量为15.75～45.57 g·kg−1，均达到Ⅰ级肥力标准。有效磷含量均达到Ⅰ级标准，其中9#种植区含量最高25.50 mg·kg−1，总体偏高。碱解氮含量4#、6#、8#、9#种植区均大于50.19 mg·kg−1（达Ⅱ级），其中9#种植区最高72.73 mg·kg−1最为肥沃，但总体偏低。速效钾含量只有7#种植区157.00 mg·kg−1（达Ⅰ级），5#、6#种植区大于80.00 mg·kg−1（达Ⅱ级），其余种植区均为Ⅲ级，总体偏低。作为喜酸性作物的茶树，其生长适宜pH值为4.0～6.5，当pH低于3.5或高于6.5，茶树生长可能受影响[27]。本研究中，9个不同种植区土壤取样点的pH均在正常酸度范围内，均值为5.24，但8#、9#种植区pH略高。

从养分状况可以看出，普定朵贝茶种植区土壤相对肥沃，有机质和有效磷含量丰富，适合茶树生长发育[28−29]。其中7#种植区有机质含量最为丰富且具有高钾的特点，而位于9#种植区土壤碱解氮和有效磷含量最高，但是有机质含量低，且pH偏高。土壤酶活性测定结果表明，1#、2#和7#种植区的脲酶和蔗糖酶活性高，而8#、9#种植区的过氧化氢酶活性较其他地块高，脲酶和蔗糖酶活性较其他种植区低。

2.2 茶叶品质比较

由表2可知，朵贝茶内含物丰富，9个不同种植区朵贝茶的水浸出物含量均值为49.67%，氨基酸含量均值为2.24%，茶多酚含量均值为22.00%，咖啡碱含量均值为3.54%，可溶性糖含量均值为2.73%。对照有机茶（NY 5196—2002）标准，9个种植区的茶叶Cu、Zn和Fe含量均符合有机茶标准，不存在超标现象。总体上，相比于省内其他绿茶[30]，普定朵贝茶具有较高的水浸出物、氨基酸和可溶性糖含量，较低的酚氨比10.22，是其“嫩、鲜、浓、醇”特征的物质基础。

其中，1#、2#和7#种植区茶叶综合品质较优，2#种植区茶水浸出物高达52.56%、氨基酸含量2.79%和可溶性糖含量3.71%，均为9个种植区中最高。从其他成分看，8#和9#种植区茶叶茶多酚含量和咖啡碱含量及酚氨比相对偏高，给该种植区茶叶带来苦涩味。

图 2 不同取样点茶园土壤养分状况和酶活性Fig. 2 Nutrients and enzyme activities in soil at plantations

表 2 不同取样点朵贝茶理化成分Table 2 Physiochemical properties of teas from different plantations

通过感官审评，结合GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》，对茶叶进行打分，9个不同种植区普定朵贝茶茶样评分见表3。

普定朵贝绿茶外形扁平挺直，光削匀整，色泽嫩绿油润，茶汤清澈明亮，香气饱满馥郁，滋味醇厚鲜爽，叶底匀齐嫩绿。但各茶样间也存在细微差异，T1、T2和T7茶样感官审评结果最优，T3和T4茶样感官审评结果次之，茶汤香气评分略低于前面三个产区。T8和T9茶汤浓度较低，略带涩味，内质 得分较其他茶样略低。

表 3 不同取样点朵贝茶感官审评结果Table 3 Sensory evaluation results on Duobei teas from different plantations

2.3 茶抗氧化活性分析

抗氧化作用是绿茶的主要功效及其降糖降血脂的主要机制之一[31]。本试验采用DPPH自由基清除能力来评价9种不同种植区朵贝茶的抗氧化能力。由图3可知，各茶样的体外抗氧化能力（参照EC50值）不同：T7＞T3＞T2＞T4＞T8＞T1＞T9＞T6＞T5。T7在9种朵贝茶体外抗氧化活性评价中表现突出，达0.01113 mg·mL−1。

2.4 土壤理化指标与酶活性相关性分析

9个种植区土壤的理化指标与其酶活性相关性分析结果表明（表4）：土壤蔗糖酶和脲酶活性与有机质、碱解氮、速效钾含量呈正相关，与有效磷含量和pH值呈负相关。土壤过氧化氢酶则相反。其中，脲酶活性与有机质含量呈极显著正相关（P＜0.01），与有效磷含量呈极显著负相关（P＜0.01）。蔗糖酶活性与速效钾含量呈极显著正相关（P＜0.01），与土壤pH呈极显著负相关（P＜0.01）。过氧化氢酶活性与有效磷和土壤pH呈极显著正相关（P＜0.01），与有机质含量呈显著负相关（P＜0.05）。土壤重金属中Fe含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关（P＜0.05），土壤Fe和Cu含量与蔗糖酶活性呈显著正相关（P＜0.05）。

总体上，朵贝茶种植区土壤较高的钾、有机质和Fe含量与其蔗糖酶和脲酶活性较高呈一致性，而土壤较高的pH 和有效磷含量则与其土壤过氧化氢酶活 性较高呈一致的趋势。

图 3 不同取样点朵贝茶的抗氧化活性评价Fig. 3 Antioxidant activities of Duobei teas from different plantations

表 4 土壤理化指标与酶活性之间的相关系数Table 4 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea enzyme activity

2.5 土壤因子与茶化学成分相关性分析

相关性分析结果表明（表5），朵贝茶品质成分指标中，水浸出物、游离氨基酸和可溶性糖与土壤有机质、碱解氮和脲酶活性呈正相关，与土壤pH、有效磷含量和过氧化氢酶活性呈负相关。而茶多酚、咖啡碱及酚氨比与土壤有机质、碱解氮和脲酶呈负相关，与土壤pH、有效磷含量和过氧化氢酶活性呈正相关。另外，茶叶中Zn含量作为预测绿茶等级的重要鉴定指标之一[32]，朵贝茶中Zn含量与土壤有机质含量和脲酶活性呈正相关，与土壤有效磷含量和过氧化氢酶活性呈负相关。

表 5 茶园土壤特性与茶叶成分之间的相关系数Table 5 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea chemical composition

以上说明，朵贝茶种植区土壤中有机质、碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性较高对茶营养成分品质具有正向作用；而土壤pH升高、有效磷含量和过氧化氢酶活性较高对茶营养成分品质具有逆向作用。取样土壤中三种金属元素（Fe、Zn、Cu）和速效钾的含量都与茶品质成分相关性不显著。茶中的金属含量与土壤中的金属含量关系不大。总体上看，茶中茶多酚、可溶性糖、水浸出物、游离氨基酸、咖啡碱及Zn含量与土壤理化性质和土壤酶活性相关性较 大。

2.6 土壤因子与茶感官品质相关性分析

由表6可知，茶各项感官评审因子与土壤中有机质含量、碱解氮含量和脲酶活性呈显著正相关（P＜0.05），与土壤中有效磷含量和过氧化氢酶活性呈显著负相关（P＜0.05），而土壤中速效钾和Fe、Zn和Cu含量与茶感官评审因子相关性不显著。朵贝茶种植区土壤中有机质含量对朵贝茶各项感官评审因子均呈极显著正相关（P＜0.01），说明优质朵贝茶对茶园土壤潜在肥力要求高，有机质须丰富。而土壤有效磷含量对朵贝茶各项感官评审因子均呈极显著负相关（P＜0.01），且由上述种植区土壤养分状况分析得知，种植区土壤中有效磷含量总体偏高，说明对土壤有效磷含量有必要进行一定控制。另外，茶园土壤中脲酶活性较高有利于朵贝茶感官因子的提升，过氧化氢酶活性则相反。土壤碱解氮含量与茶香气和叶底呈极显著正相关（P＜0.01），而朵贝茶种植区土壤中碱解氮和速效钾含量整 体偏低，说明有必要进行补充。

表 6 茶园土壤特性与茶感官品质之间的相关系数Table 6 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea sensory quality

2.7 土壤因子和茶成分与茶抗氧化活性相关性分析

由图4－A可知，朵贝茶的抗氧化活性与其土壤特性相关性均不显著，但它与个别土壤成分和酶活性关系较为密切。其中，与有机质、有效磷和脲酶相关系数为−0.630、0.549和−0.651。它们之间相关性不显著可能是因为茶抗氧化活性是由茶叶中多种生化成分协同作用下的结果，与茶产地土壤的养分状况和含酶活性并无直接关联。而由图4－B可知，朵贝茶多种生化成分中茶多酚、Zn和Fe元素含量对其抗氧化活性EC50值呈负相关显著（P＜0.05）。这可能是因为Zn和Fe作为大多金属酶的活性中心[33]，能促进茶叶抗氧化酶系统中相关金属酶的活性，从而起到提高朵贝茶的抗氧化活性。而茶多酚为茶叶中多羟基酚类化合物，本身也具有较强的抗氧化、降血脂和降血糖等多种生理活性。

图 4 茶园土壤特性和茶成分与茶抗氧化活性之间的相关系数Fig. 4 Correlation coefficients between soil physiochemical indices and tea chemical composition and antioxidant activity

3 讨论与结论

本文系统研究了贵州普定县朵贝茶9个种植区的土壤特性和茶品质差异，并探讨了其土壤特性和朵 贝茶品质形成之间的相关性。

3.1 不同种植区的普定朵贝茶各生化成分含量均值为：水浸出物49.67%，氨基酸2.24%，茶多酚22.00%，咖啡碱3.54%，可溶性糖2.73%，酚氨比10.22，Cu 13.56 mg·kg−1，Zn 37.54 mg·kg−1，Fe 87.10 mg·kg−1。Fe、Zn和Cu含量均符合有机茶标准，不存在超标现象。普定朵贝茶具有较高的水浸出物、氨基酸及可溶性糖含量，体现了黔产绿茶“嫩、鲜、浓、醇”的特征。结合茶感官审评和抗氧化活性，T2和T7即化 处镇和猫洞乡种植区茶样综合品质较优。

3.2 朵贝茶种植区的土壤特性指标分析结果显示：有机质含量均达到Ⅰ级肥力标准。有效磷含量均达到Ⅰ级标准，但总体偏高。碱解氮含量4#、6#、8#、9#种植区达Ⅱ级，总体偏低。速效钾含量只有7#种植区达Ⅰ级，总体偏低。土壤pH均在茶树适应生长值范围内，但8#、9#种植区pH略高。综合土壤酶活性和金属含量，普定茶区土壤相对肥沃，有机质和有效磷含量丰富，其中7#、2#和1#种植区土壤特 性表现优异，适合茶树生长发育。

3.3 不同种植区土壤特性与朵贝茶各项品质的相关性分析表明：土壤有机质、碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性较高对茶品质成分和各项感官评审因子具有正向作用；而土壤pH升高、有效磷含量及过氧化氢酶活性较高对茶品质成分和各项感官评审因子具有逆向作用。土壤中Fe、Zn和Cu元素及速效钾含量与茶品质成分和各项感官评审因子相关性不显著。朵贝茶的抗氧化活性与其土壤特性相关性均不显著。另外，朵贝茶园土壤理化指标与其酶活性的相关性与上述结论呈一致性。

近年来，优质普定朵贝茶产量有限，扩大种植区后存在局部土壤酸化明显、施肥不合理的现象。建议将普定猫洞乡、化处镇和龙场乡作为优质朵贝茶种植区。坪上镇、鸡场坡镇等其他种植区建议总体采取适量补钾补氮，施用有机肥，严格控制磷肥施用量等措施。白岩镇和马关镇种植区要适当降低土壤pH值。