咖啡土壤的中量和微量元素含量与咖啡豆杯测品质的相关性分析

摘要 ［目的］探索土壤中的中量和微量元素含量及其与咖啡豆杯测品质之间的相关性。［方法］通过对普洱市5个县（区）10个咖啡种植园土壤中的中量和微量元素有效含量进行检测分析。［结果］土壤pH为3.77～5.28，为酸性，土壤交换性钙、交换性镁、有效硼、有效钼含量为低水平，土壤有效锌、有效铜含量处于中水平，土壤有效铁、有效锰含量处于高水平；有效硫含量样点间差异较大，6个处于较低水平，4个含量较高；有效铜和有效锰之间相关性达到显著水平，交换性钙和交换性镁之间呈极显著相关；大部分杯测品质指标之间差异呈显著或极显著相关；土壤交换性钙、交换性镁、土壤有效硫、铁、锰、硼、硼、钼、铜与咖啡豆杯测品质的相关性均不显著。

关键词 咖啡；中量和微量元素；咖啡豆；杯测品质；相关性分析

中图分类号 S 158.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）23-0184-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.040

Correlation Analysis Between the Contents of Medium and Trace Elements in Coffee Soil and Coffee Bean Cup Quality

LUO Ya-ting， ZHU De-cheng，ZHANG Guo-zhong et al

（Pu’er University，Pu’er，Yunnan 665000）

Abstract ［Objective］To explore the correlation between the content of medium and trace elements in soil and the quality of coffee bean cup test.［Method］ The effective content of trace and medium elements in the soil of 10 coffee plantations in 5 counties （districts） of Pu’er City was tested and analyzed.［Result］The soil pH was 3.77-5.28，which was acidic，the contents of exchangeable calcium，exchangeable magnesium，available boron and available molybdenum were low，the soil available zinc and available copper were at the medium level，soil available iron and available manganese were at high levels.There were significant differences among the available sulfur samples，with 6 at a low level and 4 at a high level.The correlation between available copper and available manganese reached significant level，the correlation between exchangeable calcium and exchangeable magnesium was extremely significant;there was significant or extremely significant correlation between most of the cup quality indexes;soil exchange calcium，exchange magnesium，soil effective sulfur，iron，manganese，boron，molybdenum and copper were not significantly correlated with coffee bean cup test quality.

Key words Coffee;Medium and trace elements;Coffee bean;Cup testing quality;Correlation analysis

基金项目 普洱学院咖啡专项（2022KFZX01）；普洱学院绿色发展研究专项（2022LSZX03）。

作者简介 罗娅婷（1984—），女，云南宾川人，副教授，硕士，从事土壤、植物营养、农业资源利用研究。*通信作者，教授，硕士研究生，从事入侵生态、土壤方面的研究。

收稿日期 2024-01-25

咖啡原产于非洲埃塞俄比亚的热带地区，为茜草科咖啡属多年生常绿灌木或小乔木，富含多种生物活性物质，其中咖啡碱对神经系统、呼吸系统、胰岛素的分泌均有促进作用，还可降低患Ⅱ型糖尿病的风险，可用于治疗早产婴儿呼吸暂停，同时也具有抗癌效果［1-4］。

咖啡杯测是一种咖啡品鉴方法，专业咖啡人士用它来评估咖啡的特性和质量。咖啡杯测品质的形成受到咖啡豆品质好坏的制约，咖啡品质的差异与自身品种遗传因素、生产加工因素及生态环境相关［5］，原材料品质的好坏直接影响着产品品质的优劣程度，而原材料咖啡豆品质的形成又受制于环境、土壤、栽培管理等因素，其中纬度与海拔是对咖啡品质形成影响较大的因素［6-10］。由于高海拔地区开花时间晚、花期长、果实成熟期晚，因此有利于果实中有机质的积累，增加酸度和糖类的含量，对咖啡豆质量品质的形成起显著作用［11-12］；同时，纬度与杯测品质之间存在正相关，即高纬度地区所种植的小粒咖啡种品质较低纬度地区所种植的更好［12］。土壤肥力水平的高低也制约着咖啡品质的形成，普洱市的气候较适合小粒咖啡的种植［13-16］，但咖啡主栽区的土壤综合肥力整体一般［16］。在加工方面，对咖啡豆初加工的不同工艺措施也会对杯测品质造成显著的影响，陈云兰等［17］研究表明，采用黑蜜加工处理和日晒处理后的咖啡感官品质最佳。

普洱市独特的地理位置以及立体气候明显、热量资源丰富、自然降水充沛、年温差小、昼夜温差大等优越的自然条件，造就了普洱咖啡“香气浓郁持久、略带果酸味”的独特品质特征，在国际市场中具有较高的知名度，让普洱市成为中国高品质小粒咖啡主产区之一。普洱作为云南咖啡的主产区，生产的普洱咖啡在国内以及国际市场中具有较高的知名度，作为咖啡产业链的前提基础，品质优越的咖啡豆不仅是咖啡生产加工过程的主要需求，更是众多咖农增收致富的重要渠道。赵明珠等［16］、马关润等［18］研究得出，咖啡豆品质与土壤养分指标（酸碱性、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮）有显著的典型相关关系；张国忠等［6］研究得出，速效钾含量与杯测结果呈极显著正相关。土壤的中量和微量元素是作物生长发育不可或缺的必需营养元素，任何一种元素的缺乏均会引起植物的生理性病害，从而会使植物产量品质受到影响［7-8］。其中土壤中量和微量元素对作物品质影响的研究较多［19-20］，但对于咖啡土壤中量和微量元素含量测定及其与咖啡杯测品质之间是否存在相关性的研究鲜见报道。该研究通过对普洱市咖啡种植区土壤的中量和微量元素含量、咖啡杯测品质测定以及两者之间的相关性进行分析，以期为高品质咖啡的栽培管理及产品质量评价提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 样品选取地的确定 为尽可能减小海拔对样品采集的干扰，将样品采集点的海拔布置于1 023～1 378 m，并根据普洱市各县咖啡种植规模及生产状况，选择江城县、思茅区、孟连县、澜沧县、宁洱县共5个县（区）作为此次试验的样品采集地。2018年10月至2019年1月对5个县（区）采用GPS定位确定地点。采样点基本情况如表1所示。

1.2 土壤样品的采集与处理 明确试验样品采样区域后，根据咖啡种植地的面积，利用五点采样法采样，用土钻采耕作层（0～20 cm）约1 kg的混合土样，贴好标签，带回实验室，分别取50 g左右放于冰箱保存，其他土样自风干后，进行磨细过筛，贴示标签，避光保存，等待测定使用［6］。

1.3 咖啡豆样品的采集与处理 由于品种遗传因素是影响咖啡品质形成的重要因素之一，因此统一选择“卡蒂姆”系列品种的咖啡树作为该研究的样品。选择与土壤样品采集点所对应的咖啡植株采集咖啡豆样品，捡去生豆、干豆、烂豆，使用达到工艺成熟期的鲜果作为样品，每个样品采集1.5～2.0 kg。

为避免样品过度发酵对杯测品质的影响，对采摘后的咖啡鲜果及时处理。使用水洗法对咖啡豆进行处理。脱除果皮，将脱皮后的咖啡豆分离出来后，再漂洗2～3次，去除咖啡豆表面的胶质黏液，以便于晾晒和储藏。将漂洗好的咖啡豆置于自然光照条件下晾晒，待其完成干燥后用自封袋密封保存，贴好标签待用。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤的中量和微量元素含量测定。交换性钙、交换性镁含量采用醋酸铵浸提，原子吸收光谱（AAS）法测定；有效铁和有效锰含量采用二乙烯三胺五乙酸（DTPA）浸提，AAS法测定；有效硫含量采用磷酸二氢钙-乙酸溶液浸提，硫酸钡比浊法测定；有效锌和有效铜含量根据土壤pH呈酸性，采用0.1 mol/L HCl浸提，AAS法测定；有效钼含量采用草酸-草酸铵溶液浸提，比色法测定；有效硼含量采用沸水浸提，姜黄素比色法测定［21-24］。

1.4.2 咖啡豆样品的杯测。

1.4.2.1 杯测人员的资质。为了得到客观准确的评测结果，此次试验有幸邀请了3位专业人士对10款咖啡豆样品进行专业评测。

1.4.2.2 杯测项目及打分。杯测员在品测后需要对10款咖啡豆的干/湿香、风味、余韵回甘、酸质、醇厚度、平衡感、整体、一致性、干净度、甜度共10个项目进行杯测打分。每个项目得分情况由3位杯测员分别打分后以平均值得出此项目的杯测得分，最后每项得分之和作为此款咖啡的综合得分。

1.5 数据统计分析 使用Excel对试验数据进行整理，利用SPSS 26对土壤养分含量、咖啡豆杯测品质以及两者之间进行双变量相关性分析。

2 结果与分析

2.1 普洱咖啡种植区土壤pH 从图1可以看出，普洱咖啡种植区的10个土壤样品pH处于极强酸性等级的有3个，分别是大开河、冬瓜岭、果给，pH在3.74～3.99；处于强酸性等级的有6个，分别是康平、孟连72、帕亮、富岩、糯扎渡、谦莫，pH在4.04～4.91；处于酸性的是普义，pH为5.28。

2.2 土壤样品中量和微量元素含量 从表2可以得出，咖啡土壤样品中的中量元素交换性钙、交换性镁、有效硫的平均含量分别为0.96、0.11、39.31 mg/kg；微量元素有效铁、锰、硼、钼、锌、铜的平均含量分别为20.22、39.61、0.40、0.17、4.55、1.61 mg/kg。参考土壤微量元素丰缺标准（全国第二次土壤普查制定），其中土壤交换性钙、交换性镁、有效硼、有效钼含量为低水平；土壤有效锌、有效铜含量处于中水平；土壤有效铁、有效锰含量处于高水平；有效硫含量样点间差异较大，6个处于较低水平，4个含量较高，特别是谦莫，达到极高水平［25］。

2.3 咖啡豆杯测品质基本情况 对咖啡豆杯测的各个项目以10分制的标准进行评分，将10个杯测项目得分之和作为此样品咖啡豆的杯测总得分，其中总分75～79时可以将该款咖啡评为优质商品咖啡级别，≥80分时可以评为精品咖啡级别。

从10个样品咖啡的整体得分情况（表3）来看，2个咖啡豆样品达到精品咖啡级别（总分≥80分），剩余8个咖啡豆样品均能达到优质商品咖啡级别（75～79分），总得分均在77分以上。

2.4 土壤中量、微量元素之间的相关性分析 从表4可以看出，土壤交换性钙与交换性镁之间呈极显著相关，土壤有效锰与有效铜之间呈显著相关；交换性钙与交换性镁的相关性系数最高，为0.775。

2.5 咖啡豆样品杯测品质间的相关性分析 从表5可以看出，酸质与风味，醇厚度与平衡感、整体，整体与平衡感，余韵回甘与醇厚度、平衡感、整体之间均呈极显著相关；醇厚度与风味，酸质与余韵回甘、醇厚度、平衡感均呈显著相关。总体来看，各个杯测项目之间均存在正相关性。

2.6 土壤中量和微量元素含量与咖啡豆杯测品质的相关性分析 从表6可以看出，有效铁、有效锌与咖啡各杯测品质之间均呈正相关，交换性镁、有效硫、有效锰与各咖啡杯测品质之间均呈负相关，但相关性均不显著。

3 结论与讨论

从普洱5县（区）10个咖啡园的咖啡土壤pH、交换性钙和镁以及有效硫、铁、锰、硼、锌、钼、铜的含量分析可得出，土壤pH为酸性土壤，有3个处于极强酸性土壤，这主要是当地高温高湿的气候以及施肥引起，土壤交换性钙、交换性镁、有效硼、有效钼含量为低水平，土壤有效锌、有效铜含量处于中水平，土壤有效铁、有效锰含量处于高水平，有效硫含量样点间差异较大，6个处于较低水平，4个含量较高。原因主要是高温高湿地区的酸性土壤，阳离子有效性较高，但土壤交换性钙和镁缺容易随水流失，从而容易缺失，以阴离子存在的元素有效性较低。这与前人的研究结果是一致的［26］。各元素之间相关性分析表明，土壤有效锰与土壤有效铜之间呈显著相关，土壤交换性钙和交换性镁之间存在极显著相关。

咖啡豆杯测方面，经过专业杯测人员对干/湿香、风味、余韵回甘、酸质等10个杯测项目杯测品评，对10个咖啡样品豆的打分结果显示有2个咖啡豆样品达到精品咖啡级别（总分≥80分），余下8个咖啡豆样品均达到优质商品咖啡级别（75～79分），总得分均在77分以上；各杯测项目之间相关性分析表明，各杯测项目之间多存在显著相关性，这应该是与咖啡独特的香味以及它们之间相互影响有关［27］。

土壤的中量和微量元素有效含量与咖啡豆杯测品质进

行相关性分析，结果发现土壤的中量和微量元素有效含量与咖啡豆杯测品质有一定的相关性，但相关性均不显著。

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