武夷茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分狀況及其對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響

周志，劉揚(yáng)，張黎明，許銳能，孫麗莉，廖紅

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武夷茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分狀況及其對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響

周志1，劉揚(yáng)1，張黎明2，許銳能1，孫麗莉1，廖紅1

（1福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院根系生物學(xué)研究中心，福州 350002；2福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福州 350002）

【目的】分析烏龍茶主產(chǎn)區(qū)武夷茶園中土壤養(yǎng)分狀況及其對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響，為改良茶園養(yǎng)分管理和提升茶葉品質(zhì)提供理論依據(jù)?！痉椒ā勘狙芯吭?008年福建省土壤普查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，于2015年在武夷3大茶區(qū)，（桐木區(qū)、巖茶區(qū)和洲茶區(qū)）隨機(jī)選取68個(gè)茶園，包括桐木區(qū)12個(gè)、巖茶區(qū)32個(gè)和洲茶區(qū)24個(gè)，分別采取茶園0?20 cm的土壤和一芽三葉的茶青樣品。檢測(cè)土壤pH，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量等土壤養(yǎng)分指標(biāo)，同時(shí)利用高效液相色譜系統(tǒng)（HPLC）定量測(cè)定茶青中的茶氨酸、咖啡堿、蘆丁、ECG、EGCG和總兒茶素等6種次級(jí)代謝物含量做品質(zhì)成分分析。【結(jié)果】通過對(duì)比2008年和2015年的土壤養(yǎng)分指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)近年來，武夷茶區(qū)土壤酸化嚴(yán)重，部分茶園土壤有效磷含量增加顯著。三大茶區(qū)中，巖茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分狀況變化最為明顯，其土壤pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮分別下降了0.65、45.29%和49.39%；土壤有效磷含量卻大幅度上升，從5.21 mg?kg-1上升到平均值為245.70 mg?kg-1，上升幅度超過40倍。說明該區(qū)域茶園存在過度施肥的現(xiàn)象。土壤養(yǎng)分狀況顯著影響茶葉品質(zhì)成分，并且不同土壤養(yǎng)分指標(biāo)對(duì)不同品質(zhì)成分的影響有所不同。通過邊際效應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)各次級(jí)代謝物的最高含量都有其對(duì)應(yīng)的土壤養(yǎng)分范圍。在此基礎(chǔ)上，擬合了武夷茶區(qū)高品質(zhì)茶園適宜的土壤養(yǎng)分范圍：pH 4.5?5.0；有機(jī)質(zhì)20?40g·kg-1；堿解氮60?100 mg·kg-1；有效磷10?100 mg·kg-1；速效鉀100?150 mg·kg-1?！窘Y(jié)論】綜合本研究結(jié)果，建議武夷巖茶區(qū)和洲茶區(qū)在養(yǎng)分管理方面，總體采取有機(jī)肥取代部分化肥，適量補(bǔ)氮和鉀，嚴(yán)格控制磷肥施用等措施。

土壤養(yǎng)分；茶葉；品質(zhì)成分；次級(jí)代謝物；養(yǎng)分指標(biāo)；武夷茶區(qū)

0 引言

【研究意義】茶是世界三大飲料之首，在人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬种匾淖饔?。近年來，全球茶葉種植面積不斷擴(kuò)增，茶葉產(chǎn)量也逐步遞增。目前，我國茶園面積和茶葉產(chǎn)量均位居世界第一[1]。隨著對(duì)健康生活的日益關(guān)注，人們對(duì)茶葉品質(zhì)也越來越重視。茶葉的品質(zhì)與茶樹的生長發(fā)育息息相關(guān)，而土壤是茶樹生長發(fā)育所需各種養(yǎng)分的主要來源[2]。隨著茶樹在茶園中種植年限的增加及栽培面積的擴(kuò)大，茶園土壤健康問題也日益突顯[3]。因此，研究茶園中土壤養(yǎng)分狀況與茶葉品質(zhì)的關(guān)系，對(duì)改良茶園養(yǎng)分管理和提升茶葉品質(zhì)十分重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】福建是我國最大的產(chǎn)茶省份，武夷山既是閩北烏龍茶及紅茶的發(fā)源地又是主產(chǎn)區(qū)，在福建省茶葉中，武夷茶占比很大[4-5]。據(jù)報(bào)道，茶園土壤養(yǎng)分狀況及施肥能夠影響茶葉品質(zhì)成分[6-8]。例如，缺磷影響黃酮類及磷酸化代謝物的合成，而磷過量則會(huì)提高蘋果酸和草酸等有機(jī)酸的含量，影響次生代謝物的合成[7]。適當(dāng)施用氮肥能夠平衡脂類代謝和香氣物質(zhì)合成的關(guān)系，提高茶葉品質(zhì)；過量施氮會(huì)降低香氣前體物質(zhì)的合成，影響茶葉品質(zhì)等[8]。最近，采用代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)相結(jié)合的技術(shù)手段研究發(fā)現(xiàn)，茶樹缺氮積累黃酮類物質(zhì)，供氮后富集脯氨酸、茶氨酸和谷氨酰胺等氨基酸類物質(zhì)；供應(yīng)銨態(tài)氮?jiǎng)t利于茶氨酸的累積[9]。【本研究切入點(diǎn)】目前，關(guān)于武夷茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分狀況與茶葉品質(zhì)成分關(guān)系的研究鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究主要通過檢測(cè)武夷茶區(qū)不同類型茶園土壤養(yǎng)分指標(biāo)、茶葉品質(zhì)成分，分析土壤養(yǎng)分指標(biāo)與茶葉品質(zhì)成分之間的關(guān)系，為綜合管理武夷茶區(qū)，維護(hù)茶樹良好生境、提升茶葉品質(zhì)及科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015—2017年，在福建農(nóng)林大學(xué)根系生物學(xué)研究中心進(jìn)行。

1.1 樣品采集與處理

運(yùn)用ArcGIS 10.0軟件，以及2008年農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥項(xiàng)目樣點(diǎn)分析資料[10]，建立武夷山市耕地1﹕50 000土地利用—土壤類型空間數(shù)據(jù)庫，樣點(diǎn)數(shù)為3 671個(gè)（圖1-A）。

2015年7?8月對(duì)武夷山3大茶區(qū)的68個(gè)不同茶園的茶青與土壤樣品進(jìn)行采集。采樣點(diǎn)位置為（圖1-B）：巖茶區(qū)（32個(gè)樣點(diǎn)）：水簾洞、慧苑坑、飛來峰、悟源澗、馬頭巖、大坑口、牛欄坑、章堂澗、流香澗、朝陽、曹墩、星村、洲頭、黃柏村、樟樹村、南乾村、泉頭、九龍等；洲茶區(qū)（24個(gè)樣點(diǎn)）：仙店、南岸、城村等；桐木區(qū)（12個(gè)樣點(diǎn)）：廟灣、百花坑、關(guān)坪、江墩、橋下、華光廟等。選取2008年樣點(diǎn)分布圖中與2015年相同位置的土壤樣點(diǎn)進(jìn)行綜合比較。

茶青采集方法：按照烏龍茶傳統(tǒng)采茶標(biāo)準(zhǔn)一芽三葉采集茶青，每株采集50 g左右鮮葉。用熱固樣法固樣，即將樣品迅速放入烘箱，在105℃烘15 min后，再在75℃烘至恒重[11]。

土壤采樣方法：沿采摘茶青的茶樹邊沿垂直投影取樣，適當(dāng)剔除地面的雜物后，用土鉆采集0?20 cm層土壤，混勻后形成土樣。土樣在室內(nèi)自然風(fēng)干后，參照《土壤農(nóng)化分析》的方法[12]，將待測(cè)土樣過2 mm篩，用于測(cè)定土壤pH、堿解氮、有效磷及速效鉀；過0.149 mm篩，用于測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)。

1.2 樣品檢測(cè)與方法

土壤養(yǎng)分指標(biāo)測(cè)定參照《土壤農(nóng)化分析》的方法[12]。pH：電位法測(cè)定（土﹕水=1﹕2.5，質(zhì)量比）；有機(jī)質(zhì)（soil organic matter，SOM）：高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法；堿解氮（alkaline nitrogen，AN）：1 mmol?L-1NaOH堿解擴(kuò)散法；有效磷（available phosphorus，AP）：BrayⅠ提取-鉬藍(lán)比色法；速效鉀（available potassium，AK）：乙酸銨浸提-火焰光度法。

茶葉品質(zhì)成分測(cè)定：樣品前處理參照國標(biāo)GB/T8303?2002[13]和國標(biāo)GB/T 8313?2008[14]。采用美國Agilent 1260型高效液相色譜系統(tǒng)（HPLC）定量檢測(cè)6個(gè)茶青次級(jí)代謝物作為茶葉品質(zhì)因子，包括茶氨酸、咖啡堿、蘆丁、總兒茶素和2種多酚類單體物質(zhì)（表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG））等。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

所有數(shù)據(jù)按需要分別進(jìn)行-檢驗(yàn)、單因素方差分析和多重比較（SPSS 22.0）。通過基于Boundary Line分析的關(guān)鍵因子影響程度定量分析法（簡稱：邊界線法）[15-16]，對(duì)茶園土壤養(yǎng)分指標(biāo)與茶青次級(jí)代謝物含量進(jìn)行影響程度的定量分析。旨在從復(fù)雜的多因素中孤立出某一個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)，分析該指標(biāo)對(duì)某個(gè)茶葉品質(zhì)成分的限制程度，從而找到每種品質(zhì)成分對(duì)應(yīng)的土壤養(yǎng)分限制因子。

圖1 2008年（A）和2015年（B）土壤樣點(diǎn)分布圖

表1 2008年武夷山耕地土壤樣點(diǎn)養(yǎng)分狀況的統(tǒng)計(jì)特征

圖中紅色“☆”表示2015年采樣點(diǎn)位置

2 結(jié)果

2.1 武夷山土壤基本養(yǎng)分狀況

從表1和圖2-A可以看出，2008年武夷山耕地土壤總體為酸性（pH平均為4.7），部分區(qū)域土壤酸性非常嚴(yán)重，如興田鎮(zhèn)大部分土壤pH＜4.0；而嵐谷鄉(xiāng)及武夷巖茶區(qū)等地，土壤酸性較弱，pH介于5.5?6.0（圖2-A）。2008年武夷山土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷及速效鉀等含量的變異較大，特別是有效磷含量的變異最大，變異系數(shù)為98.99%（表1）。其中，興田鎮(zhèn)耕地土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀的含量都比較高，大部分土壤有機(jī)質(zhì)＞50 g?kg-1、堿解氮＞250 mg?kg-1、速效鉀＞150 mg?kg-1；而桐木區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀的含量都比較低，大部分土壤有機(jī)質(zhì)＜20 g?kg-1、堿解氮＜100 mg?kg-1、速效鉀＜12 mg?kg-1（圖2-B—E）。武夷巖茶區(qū)，大部分土壤有效磷含量極低（＜2.2 mg?kg-1）（圖2-D）。

2015年武夷山茶園土壤分析結(jié)果表明（圖3），在巖茶、洲茶和桐木3個(gè)茶區(qū)中，桐木區(qū)茶園土壤的pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量最高，分別為4.94、52.65 g·kg-1和139.53 mg·kg-1；洲茶區(qū)土壤的有效磷含量最高，為411.04 mg·kg-1，分別比巖茶區(qū)和桐木區(qū)土壤的有效磷含量高出67.29%和15倍。巖茶區(qū)土壤的速效鉀含量最高，為183.27 mg·kg-1，分別高于洲茶區(qū)和桐木區(qū)24.24%和108.75%。

與2008年相比，2015年武夷茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分變化十分顯著，并且不同區(qū)域、不同指標(biāo)的變化也不盡相同（圖3）。首先，巖茶區(qū)除有效鉀外，其余4個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的變化均為顯著。與2008年相比，2015年巖茶區(qū)土壤pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮分別下降了0.65、45.29%和49.39%；而其土壤有效磷含量卻大幅度上升，從5.21 mg·kg-1上升到平均值為245.70 mg·kg-1，上升幅度超過40倍。洲茶區(qū)有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效鉀分別下降了53.67%、65.13%和23.56%；有效磷含量極顯著增加，從70.03 mg·kg-1上升到411.04 mg·kg-1，增幅近5倍。相對(duì)于巖茶區(qū)和洲茶區(qū)，桐木區(qū)土壤養(yǎng)分變化較小，并且變化趨勢(shì)相反。表現(xiàn)為pH和有效磷相對(duì)穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效鉀顯著上升，分別上升了159.90%、130.82%和736.32%。

*表示同一區(qū)域不同年份間t檢驗(yàn)差異顯著（P＜0.05），方柱上不同字母表示同一年份不同區(qū)域差異顯著（P＜0.05，小寫字母為2008年，大寫字母為2015年） *: significantly different between 2008 and 2015 (P＜0.05, t-test). Different letters above bars denote significant differences among different regions at the same year (P＜0.05, lowercase letters: 2008; capital letters: 2015)

2.2 武夷山茶園土壤養(yǎng)分指標(biāo)與茶青次級(jí)代謝物含量的關(guān)系

通過邊界線分析，發(fā)現(xiàn)所測(cè)定的5個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)（pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀）均可影響茶青次級(jí)代謝物的含量。任何一個(gè)土壤指標(biāo)過高或過低均會(huì)降低茶青次級(jí)代謝物的含量；并且，不同土壤養(yǎng)分指標(biāo)對(duì)不同茶青次級(jí)代謝物的影響有所不同（圖4）。

土壤酸堿度（pH）對(duì)茶葉品質(zhì)的有顯著影響，土壤pH過高或過低均顯著降低茶葉品質(zhì)。除蘆丁外，所測(cè)的茶青次級(jí)代謝物的含量在土壤pH為4.5時(shí)最高；而蘆丁含量在土壤pH為5.0時(shí)最高（圖4）。茶青中ECG、EGCG、茶氨酸、蘆丁的含量均隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加呈現(xiàn)先增加到最高值，再急劇降低的趨勢(shì)。其中，ECG的含量在土壤有機(jī)質(zhì)含量為30 g·kg-1時(shí)最高；EGCE、茶氨酸和蘆丁的含量在土壤有機(jī)質(zhì)含量為40 g·kg-1時(shí)最高；咖啡堿和兒茶素的含量隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加持續(xù)降低（圖4）。土壤堿解氮對(duì)茶葉品質(zhì)指標(biāo)的影響與有機(jī)質(zhì)類似，均為先增后減。除茶氨酸外，所測(cè)的大部分茶青代謝物含量在堿解氮為60 mg·kg-1時(shí)最大，超過100 mg·kg-1時(shí)急劇下降（圖4）。

圖中綠色和紅色圓點(diǎn)分別表示不同茶園土壤養(yǎng)分對(duì)應(yīng)茶青中次級(jí)代謝物含量的實(shí)際值和擬合邊界值

此外，幾乎所有茶青代謝物含量在土壤有效磷較低時(shí)都比較高，大部分是在低于150 mg·kg-1時(shí)最大。其中，土壤有效磷越低，EGCG、ECG和咖啡堿含量越高；茶氨酸和蘆丁在土壤有效磷低于10 mg·kg-1含量較低（圖4）。土壤速效鉀含量過高或過低，均顯著影響茶葉品質(zhì)。對(duì)咖啡堿而言，土壤速效鉀為100 mg·kg-1時(shí)，其含量最高；對(duì)ECG、EGCG和蘆丁來說，土壤速效鉀為130 mg·kg-1時(shí)，含量最高；茶氨酸和總兒茶素則是在土壤速效鉀為150 mg·kg-1時(shí)，含量最高（圖4）。

2.3 茶園土壤養(yǎng)分對(duì)茶青次級(jí)代謝物含量影響的比較分析

通過邊界線分析方法，發(fā)現(xiàn)不同土壤養(yǎng)分指標(biāo)對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響比重有所不同（圖5）。其中，堿解氮對(duì)總兒茶素、蘆丁和EGCG的影響最大，比例分別為25.63%、32.92%和29.11%。土壤有效磷對(duì)咖啡堿和茶氨酸含量的影響最大，比例分別為31.90%和38.89%。土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)ECG含量影響最大，比例為32.72%。

圖5 武夷茶園土壤養(yǎng)分對(duì)茶青中次級(jí)代謝物含量影響的比較分析

3 討論

3.1 近年來武夷茶區(qū)局部土壤酸化嚴(yán)重、存在過量施肥等問題

通過比較2008和2015年來武夷茶區(qū)土壤養(yǎng)分指標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)，近年來武夷茶區(qū)土壤酸化嚴(yán)重。究其原因，可能是由于近年來巖茶價(jià)格飆升，茶農(nóng)為追求產(chǎn)量，大量施肥、特別是大量施用氮肥所致。Guo等[17]通過長期定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，長期施用大量氮肥是引起土壤酸化的主要原因。而張永利[18]和朱旭君[19]的研究也表明，大量施肥，特別是大量施用氮肥，對(duì)茶園土壤酸化影響很大。因此，雖然茶園施肥能在一定程度上增加產(chǎn)量，但過量施肥會(huì)造成茶園土壤pH降低，出現(xiàn)酸化現(xiàn)象[20]。

武夷山地處亞熱帶地區(qū)，其茶園土壤大部分為火山石或花崗巖發(fā)育的酸性紅黃壤[21]。熱帶亞熱帶地區(qū)的酸性紅黃壤，由于常年高溫多雨、土壤淋溶嚴(yán)重，并且土壤中鐵、錳及鋁等離子含量較高，土壤有效磷含量較低[22]。因此，2008年各茶區(qū)土壤有效磷含量均較低。本研究發(fā)現(xiàn)，與2008年相比，不到10年時(shí)間，大部分茶園土壤有效磷含量上升顯著。此外，在巖茶區(qū)和洲茶區(qū)大量采收茶青，加上該區(qū)域常年高溫多雨，土壤淋失嚴(yán)重、肥力耗竭過度，造成有機(jī)質(zhì)和堿解氮均顯著下降。而土壤速效鉀含量變化不顯著，可能還是由于一方面施用了大量鉀肥，另一方面土壤鉀的淋失損失比氮少，并且茶葉收獲所帶走的鉀量也遠(yuǎn)低于氮所致。

從筆者課題組所做的農(nóng)戶調(diào)查來看，武夷茶區(qū)茶農(nóng)對(duì)施肥量、肥料種類及養(yǎng)分含量缺乏規(guī)范管理。因桐木區(qū)茶園位于國家自然保區(qū)內(nèi)，不允許大量施用化肥。本研究發(fā)現(xiàn)桐木區(qū)茶園土壤有效磷的變化不顯著，進(jìn)一步驗(yàn)證了在酸性低磷土壤上，如果沒有高濃度化肥的投入，土壤有效磷含量不可能大幅度上升。綜上所述，筆者認(rèn)為武夷茶區(qū)自2008年以來，茶園施肥量明顯增加。其中以巖茶區(qū)茶園施肥增加最為顯著，造成巖茶區(qū)茶園土壤pH急劇下降、有效磷大幅度增加。

3.2 合理的土壤養(yǎng)分狀況，利于茶葉品質(zhì)的提高

茶氨酸、咖啡堿、蘆丁、總兒茶素和多酚類單體物質(zhì)（ECG、EGCG）是茶葉中重要的品質(zhì)成分，其含量的多少直接決定茶葉品質(zhì)的好壞[23-24]。然而，所有代謝物（品質(zhì)成分）的形成均離不開土壤養(yǎng)分的供應(yīng)[25]。茶樹對(duì)土壤酸堿度的適應(yīng)范圍較廣，一般認(rèn)為茶樹最適pH為4.5?5.5[26]，這與本研究的結(jié)果有差異。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH超過5.0時(shí)，大部分次級(jí)代謝物含量急劇下降，說明茶樹還是典型的喜酸作物[27]。但是土壤pH過低也不利于茶葉中品質(zhì)成分的積累，維持茶園土壤合理的酸堿度，對(duì)茶葉品質(zhì)十分重要。

土壤肥力的豐缺程度，可以通過土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少來判斷[28]。一般認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，茶園土壤的肥力越高、茶葉的品質(zhì)越好。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，存在盲目施用有機(jī)肥的情況。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)含量過高并不有利于茶葉中次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累。大部分次級(jí)代謝物的含量，在有機(jī)質(zhì)高于40 g·kg-1時(shí)急劇下降，說明有機(jī)質(zhì)含量高的茶園并不意味著是高品質(zhì)茶園。目前，除桐木區(qū)外，武夷茶區(qū)大部分土壤有機(jī)質(zhì)低于40 g·kg-1，并且該地區(qū)常年高溫多雨，土壤有機(jī)質(zhì)礦化速度較快。因此，武夷巖茶和洲茶區(qū)適當(dāng)補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)仍然十分重要。

有效氮、磷、鉀的含量在一定范圍內(nèi)時(shí)，才有利于茶葉中次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累，從而達(dá)到最優(yōu)的茶葉品質(zhì)。茶葉中組成蛋白質(zhì)和氨基酸的主要元素是氮，茶樹的生長發(fā)育以及產(chǎn)量和品質(zhì)都與氮息息相關(guān)[29]。為確保土壤肥力，每年需要向土壤中添加大量的氮素[30]。但是過量施氮會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，降低茶葉品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤堿解氮含量在60?100 mg·kg-1時(shí)所測(cè)的茶葉品質(zhì)最好。茶園土壤中適宜的有效磷含量對(duì)提升茶葉的香氣和滋味有著十分明顯的作用[31-32]。本研究所測(cè)的茶青樣品中，6個(gè)次級(jí)代謝物含量大部分在土壤有效磷150 mg·kg-1以下最高，超過200 mg·kg-1急劇下降。說明茶園土壤養(yǎng)分管理中，“控磷”十分重要。在茶樹體內(nèi)，鉀的含量僅次于氮，鉀對(duì)增強(qiáng)茶樹的抗逆性有著十分顯著的作用[33-34]。巖茶區(qū)茶園土壤中速效鉀含量在3種茶園中含量最高，這可能與巖茶園處于丹霞地貌，紫色砂礫巖風(fēng)化的土壤含鉀量高有關(guān)。洲茶茶園土壤中速效鉀含量僅次于巖茶區(qū)茶園，這極有可能是由于施用大量鉀含量高的肥料引起。桐木區(qū)茶園近年來土壤有效鉀上升而有效磷相對(duì)穩(wěn)定，可能與該區(qū)域禁止大量施用化肥，茶農(nóng)習(xí)慣施用草木灰等含鉀量高的有機(jī)物料有關(guān)，具體原因還有待進(jìn)一步探究。

3.3 武夷茶區(qū)高品質(zhì)茶園適宜土壤養(yǎng)分范圍及養(yǎng)分管理措施

從圖5可見，本研究所測(cè)定的各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)，對(duì)不同茶葉品質(zhì)成分的影響有所不同。茶葉品質(zhì)是一個(gè)綜合性狀，每個(gè)品質(zhì)成分對(duì)品質(zhì)的貢獻(xiàn)不一樣，并不是越高越好。例如EGCG是公認(rèn)的植物源抗癌物質(zhì)[35]，但EGCG含量過高，茶葉的澀味增加，影響口感?？Х葔A含量過低，影響滋味[36]；過高，則茶湯變苦。并且不同消費(fèi)群體，對(duì)品質(zhì)的要求不同，迄今仍缺乏公認(rèn)的、優(yōu)先考慮的品質(zhì)指標(biāo)。因此，針對(duì)不同的品質(zhì)成分，重點(diǎn)關(guān)注的土壤養(yǎng)分指標(biāo)也有所不同。例如，針對(duì)茶葉保健功能，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)EGCG和蘆丁含量影響最大的堿解氮；針對(duì)茶葉滋味，重點(diǎn)在于對(duì)茶氨酸和咖啡堿影響大的土壤有效磷的變化。對(duì)總品質(zhì)影響最大的ECG而言，土壤有機(jī)質(zhì)的含量更為重要。以上說明高品質(zhì)茶園土壤養(yǎng)分均衡供應(yīng)十分重要。

然而，沒有一個(gè)次級(jí)代謝物對(duì)品質(zhì)因子有決定性的作用，并且各因子間也可相互轉(zhuǎn)化[37]，應(yīng)對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行綜合考慮。

4 結(jié)論

近年來，武夷茶區(qū)存在局部土壤酸化明顯、施肥不合理的現(xiàn)象。建議武夷巖茶和洲茶區(qū)在養(yǎng)分管理方面，總體采取有機(jī)肥取代部分化肥，適量補(bǔ)氮和鉀，嚴(yán)格控制磷肥施用等措施。建議武夷茶區(qū)高品質(zhì)茶園適宜的土壤養(yǎng)分范圍為：pH 4.5?5.0；有機(jī)質(zhì)20?40 g·kg-1；堿解氮60?100 mg·kg-1；有效磷10?100 mg·kg-1；速效鉀100?150 mg·kg-1。

[1] 雷雅婷, 胡涵, 王翠仙, 尹芳, 王昌梅, 趙興玲. 世界茶葉貿(mào)易與發(fā)展趨勢(shì)分析. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2018(1): 284-286.

LEI Y T, HU H, WANG C X, YIN F, WANG C M, ZHAO X L. Analysis on trade and development trend of tea in the world., 2018(1): 284-286. (in Chinese)

[2] 劉美雅, 伊?xí)栽? 石元值, 馬立鋒, 阮建云. 茶園土壤性狀及茶樹營養(yǎng)元素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究進(jìn)展. 茶葉科學(xué), 2015, 35(2): 110-120.

LIU M Y, YI X Y, SHI Y Z, MA L F, RUAN J Y. Research progress of soil properties in tea gardens and the absorption and translocation mechanisms of nutrients and other elements in tea plant., 2015, 35(2): 110-120. (in Chinese)

[3] 徐麗紅, 吳全聰, 李陽, 王建清, 王偉, 陳櫟安. 麗水茶園土壤肥力與茶葉品質(zhì)關(guān)系的研究. 茶葉, 2012, 38(3): 146-150.

XU L H, WU Q C, LI Y, WANG J Q, WANG W, CHEN S A. A study on the relationship between tea quality and soil fertility in Lishui city.,2012, 38(3): 146-150. (in Chinese)

[4] 鄒新球. 世界紅茶的始祖武夷正山小種紅茶. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.

ZOU X Q.. Beijing: ChinaAgriculturePress,2006. (in Chinese)

[5] 姚月明. 形成武夷巖茶品質(zhì)特征的相關(guān)因子. 福建茶葉, 1997(3): 25-26.

YAO Y M. Relevant factors forming quality characteristics of Wuyi Rock tea.,1997(3): 25-26. (in Chinese)

[6] 楊廣容, 王秀青, 李永梅, 謝瑾, 呂才有. 景邁山茶園土壤養(yǎng)分與茶葉品質(zhì)分析研究. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 31(3): 519-527.

YANG G R, WANG X Q, LI Y M, XIE J, LV Y C. Study on soil nutrients and tea quality of ancient tea arboretum and modern terrace tea garden in Jingmai Mountain., 2016, 31(3): 519-527. (in Chinese)

[7] DING Z, JIA S, Wang Y, XIAO J, Zhang Y. Phosphate stresses affect ionome and metabolome in tea plants., 2017, 120: 30-39.

[8] LIU M Y, BURGOS A, MA L, ZHANG Q, TANG D, RUAN J. Lipidomics analysis unravels the effect of nitrogen fertilization on lipid metabolism in tea plant (L.)., 2017, 17(1): 165-175.

[9] HUANG H, YAO Q, XIA E, GAO L Z. Metabolomics and transcriptomics analyses reveal nitrogen influences on the accumulation of flavonoids and amino acids in young shoots of tea plant (L.) associated with tea flavor., 2018, 66: 9828-9838.

[10] 張瑜, 張黎明, 周碧青, 沈金泉, 徐福祥, 邢世和. 基于GIS技術(shù)的耕地有效磷富集與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)--以福建省泰寧縣為例. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 34(2): 326-336.

ZHANG Y, ZHANG L M, SHEN J Q, XU F X, XIN S H. Enrichment and ecological risk assessment of available phosphorus in farmland soils by GIS technology-A case study of Taining county in Fujian., 2015, 34(2): 326-336. (in Chinese)

[11] 龔志華, 肖文軍, 蔡利婭, 蕭力爭(zhēng), 鐘林夏. 茶葉固樣方法研究. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 32(1): 48-49.

GONG Z H, XIAO W J, CAI L Y, XIAO L Z, ZHONG X L. On tea fixing method., 2006, 32(1): 48-49. (in Chinese)

[12] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析(第三版). 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

BAO S D.. Beijing: China Agriculture Press, 2000. (in Chinese)

[13] GB/T 8303-2002. 茶磨碎試樣的制備及其干物質(zhì)含量測(cè)定.

GB/T 8303-2002. Preparation of tea grinding samples and determination of dry matter content. (in Chinese)

[14] GB/T 8313-2008. 茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法.

GB/T 8313-2008. Determination of tea polyphenols and catechins in tea. (in Chinese)

[15] WEBB R A. Use of the boundary line in the analysis of biological data., 1972, 47(3): 309-319.

[16] SHATAR T M, MCBRATNRY A B. Boundary-line analysis of field-scale yield response to soil properties., 2004, 142(5): 553-560.

[17] GUO J H, LIU X J, ZHANG Y, SHEN J L, HAN W X, ZHANG W F, ZHANG F S. Significant acidification in major Chinese croplands., 2010, 327(5968): 1008-1010.

[18] 張永利, 孫力. 茶園土壤酸化及其改良措施. 茶業(yè)通報(bào), 2011(4): 158-161.

ZHANG Y L, SUN L. Soil acidification in tea plantations and its improvement measures., 2011(4): 158-161. (in Chinese)

[19] 朱旭君, 王玉花, 張瑜, 肖潤林, 黎星輝. 施肥結(jié)構(gòu)對(duì)茶園土壤氮素營養(yǎng)及茶葉產(chǎn)量品質(zhì)的影響. 茶葉科學(xué), 2015, 35(3): 248-254.

ZHU X J, WANG Y H, ZHANG Y, XIAO R L, LI X H. Effects of different fertilizer application systems on nitrogen nutrition in tea garden soil and yield-quality of tea plant., 2015, 35(3): 248-254. (in Chinese)

[20] 張小琴, 陳娟, 高秀兵, 段學(xué)藝, 曹雨, 趙華富. 貴州重點(diǎn)茶區(qū)茶園土壤pH值和主要養(yǎng)分分析. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 28(1): 286-291.

ZHANG X Q, CHEN J, GAO X B, DUAN X Y, CAO Y, ZHAO H F. Analysis on pH and major soil nutrients of tea gardens in key tea producing areas of Guizhou., 2015, 28(1): 286-291. (in Chinese)

[21] 福建省土壤普查辦公室. 福建土壤. 北京: 科學(xué)技術(shù)出版社, 1991.

Fujian Soil Census Office.. Beijing: Science and Technology Press, 1991. (in Chinese)

[22] 楊文, 周腳根, 焦軍霞, 王美慧, 孟岑, 李裕元. 亞熱帶丘陵小流域土壤有效磷空間變異與淋失風(fēng)險(xiǎn)研究. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35(2): 541-549.

YANG W, ZHOU J G, JIAO J X, WANG M H, MENG C, LI Y Y. Spatial variation and leaching nisk of soil phosphorus in a small hilly watershed of the subtropical China., 2015, 35(2): 541-549. (in Chinese)

[23] MA Y H, FU S L, ZHANG X P, ZHAO K, CHEN Y H. Intercropping improves soil nutrient availability, soil enzyme activity and tea quantity and quality., 2017, 119: 171-178.

[24] YANG C, HU Z, LU M. Application of metabolomics profiling in the analysis of metabolites and taste quality in different subtypes of White tea., 2018, 106: 909-919.

[25] 楊廣容, 王秀青, 謝瑾, 呂才有, 李永梅. 云南古茶園和現(xiàn)代茶園土壤養(yǎng)分與茶葉品質(zhì)成分關(guān)系的研究. 茶葉科學(xué), 2015 (6):藝574-582.

YANG G R, WANG X Q, XIE J, Lü Y C, LI Y M. Analysis of the relationship between soil nutrients and tea main quality components of ancient tea arboretum and modern tea garden in Yunnan province., 2015(6): 574-582. (in Chinese)

[26] 李秀峰, 李云. 茶樹栽培中土壤酸堿度改良的研究進(jìn)展. 茶業(yè)通報(bào), 2009, 31(4): 156-157.

LI X F, LI Y. Progresses on the amendment of soil pH in tea plant cultivation., 2009, 31(4): 156-157. (in Chinese)

[27] 劉少坤, 周衛(wèi)軍, 苗霄霖, 楊威, 楊君, 郭子川. 茶樹根際土壤鋁形態(tài)演變規(guī)律及其影響因素. 土壤, 2014(5): 881-885.

LIU S K, ZHOU W J, MIAO X L, YANG W, YANG J, GUO Z C. Evolvement of aluminum forms and its effect factors in tea rhizospheric soil., 2014(5): 881-885. (in Chinese)

[28] 吳建虎, 張秀麗, 叢祥安. 土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)量方法研究. 甘肅農(nóng)業(yè), 2006(11): 382-383.

WU J H, ZHANG, X L, CONG X A. Study on the method of measuring soil organic matter., 2006(11): 382-383. (in Chinese)

[29] 王峰, 陳玉真, 尤志明, 吳志丹, 江福英, 張文錦. 茶園土壤氮含量、施氮效應(yīng)及其N2O排放的研究進(jìn)展. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 29(10): 1045-1050.

WANG F, CHEN Y Z, YOU Z M, WU Z D, JIANG F Y, ZHANG W J. Nitrogen content, response to nitrogen fertilization and n2o emission of soil at tea plantations., 2014, 29(10): 1045-1050. (in Chinese)

[30] 程道南. 茶園土壤管理與施肥技術(shù). 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2014(17): 245-246.

CHENG D N. Soil Management and fertilization techniques in tea gardens., 2014(17): 245-246. (in Chinese)

[31] 羅凡, 張廳, 龔雪蛟, 杜曉, 馬偉偉. 不同施肥方式對(duì)茶樹新梢氮磷鉀含量及光合生理的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 25(12): 3499-3506.

LUO F, ZHANG T, GONG X J, DU X, MA W W. Effects of different fertilization ways on the contents of n, p, k in new shoots and photo-biological characters of tea tree., 2014, 25(12): 3499-3506. (in Chinese)

[32] LIN Z H, QI Y P, CHEN R B, ZHANG F Z, CHEN LS. Effects of phosphorus supply on the quality of green tea., 2012, 130(4): 908-914.

[33] 耿建梅, 王文斌. 茶樹鉀素營養(yǎng)研究進(jìn)展. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2005, 21(1): 175-177.

GENG J M, WANG W B. Research progress of potassium in tea tree., 2005, 21(1): 175-177. (in Chinese)

[34] 阮建云, 石元值, 馬立鋒, 吳洵. 鉀營養(yǎng)對(duì)茶樹幾種病害抗性的影響. 土壤, 2003, 35(2): 165-167.

RUAN J Y, SHI Y Z, MA L F, WU X. Effect of K nutrition on the occurrence of typical fungal diseases in tea plants., 2003, 35(2): 165-167. (in Chinese)

[35] CHEN Z Y, ZHU Q Y, TSANG D, HUANG Y. Degradation of green tea catechins in tea drinks., 2001, 49(1): 477-482.

[36] PARKA H S, CHOI H K, LEE S J, PARKA K W. Effect of mass transfer on the removal of caffeine from green tea by supercritical carbon dioxide., 2007, 42(2): 205-211.

[37] 田永輝, 梁遠(yuǎn)發(fā), 王國華, 王家倫, 周國蘭. 不同因子對(duì)茶葉品質(zhì)構(gòu)成因素的調(diào)控作用. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2001, 29(1): 19-22.

TIAN Y H, LIANG Y F, WANG G H, WANG J L, ZHOU G L. Effects of different plant factors on quality of tea., 2001, 29(1): 19-22. (in Chinese)

Soil Nutrient Status in Wuyi Tea Region and Its Effects on Tea Quality-Related Constituents

ZHOU Zhi1, LIU Yang1, ZHANG LiMing2, XU RuiNeng1, SUN LiLi1, LIAO Hong1

(1Root Biology Center, College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002;2College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002)

【Objective】The objective of this research was to study the relationship between soil nutrient status and tea quality in Wuyi Tea Region, the main production area of Oolong tea, so as to provide theoretical basis for improving nutrient management in tea plantation and subsequent tea quality. 【Method】 Based on the soil survey data from Fujian Province in 2008, 68 tea plantations from three main tea production areas, including 12, 32 and 24 tea plantations from Tongmu, Rock tea and Zhou tea area, respectively, were randomly selected in Wuyi Tea Region in 2015. Soil samples from 0-20 cm top soil layer and one-tip-three-leaf tissue samples were collected from each tea plantation. Five soil nutrient indexes, including pH value, soil organic matter (SOM), alkaline nitrogen (AN), available phosphorus (AP) and available potassium (AK) concentrations in the top 0-20cm soils, and the concentrations of 6 secondary metabolites as quality factors in the fresh tea leaves (theanine, caffeine, rutin, ECG, EGCG and total catechins) were quantitatively measured by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). 【Result】Comparative analysis of soil nutrient indexes in 2008 and 2015 showed that soils throughout the Wuyi Tea Region were severely acidified, and those in a number of locations there were dramatic increased in AP over that time span. Among the three main tea production areas, soil nutrient status in Rock tea area was most significantly changed, which pH value, SOM and AN concentrations were reduced 0.65, 45.29% and 49.39%, respectively. While its AP was largely increased from 5.21 mg?kg-1to 245.70 mg?kg-1with over 40 times increase, indicating that excessive fertilization existed in the tea plantationsof this region.Soil nutrient status significantly affected tea quality, with each quality factor being uniquely affected by particular soil nutrient indexes. The results from the marginal effect analysis revealed that the highest concentration of each secondary metabolite was associated with a corresponding suitable range for each soil nutrient index. Based on these associations, we proposed the suitable soil nutrient ranges for high-quality tea plantations in the Wuyi Tea Region were as follows: pH, 4.5-5.0; SOM, 20-40 g·kg-1; AN, 60-100 mg·kg-1; AP, 10-100 mg·kg-1; and AK, 100-150 mg·kg-1. 【Conclusion】Taken together, we suggested that the overall nutrient management in the areas of Rock tea and Zhou tea of Wuyi Tea Region were as follows: partially replace chemical fertilizers with organic fertilizers, properly supplement nitrogen and potassium, while strictly control phosphorus fertilization.

soil nutrient; tea; quality components; secondary metabolites; nutrient index; Wuyitea region

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.08.012

2018-11-25；

2018-01-22

農(nóng)業(yè)部“茶樹根系養(yǎng)分高效改良及應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”項(xiàng)目

周志，E-mail：2456850435@qq.com。通信作者廖紅，E-mail：hliao@fafu.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）