閩東茶區(qū)春秋季氣候與茶葉品質(zhì)的差異性

余會康， 黃榮鋒， 黃文霖

(1.福建省災(zāi)害天氣重點實驗室， 福建 福州 350001; 2.福建省寧德市氣象局， 福建 寧德 352100； 3.福建省蕉城區(qū)氣象局， 福建 蕉城 352100)

中國是茶葉的原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)，茶產(chǎn)業(yè)已成為參與國際市場競爭的重要產(chǎn)業(yè)之一[1-2]。2018年中國18個主產(chǎn)茶葉省份茶園面積已達(dá)293.0萬hm2，采摘茶園面積 226.7萬 hm2[3]，中國茶葉產(chǎn)值首次突破2 000億元，已形成穩(wěn)定的區(qū)域優(yōu)勢[4]。茶葉作為中國特色經(jīng)濟(jì)作物，已形成西南、華南、江南、江北四大茶區(qū)，其主要分布于長江以南各省[5]，茶區(qū)適宜的光溫水條件為茶葉生長提供了良好的氣候資源。氣候條件是影響茶葉的重要生態(tài)環(huán)境因素之一，其不僅影響茶葉的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成，而且對茶葉的內(nèi)在成分品質(zhì)具有重要影響[6]。20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，程明等[7]通過分析光溫水等氣象條件對茶葉茶多酚等含量變化的影響表明，綠茶品質(zhì)存在季節(jié)性差異，主要是由于氣溫的變化造成的，諸如氨基酸、茶多酚等含量都會隨環(huán)境條件的改變而變化。胡振亮等[8-10]認(rèn)為，氣象因子相互作用、制約，其關(guān)鍵因子對茶葉品質(zhì)影響是隨著環(huán)境條件、季節(jié)差異而改變的。李倬[11]認(rèn)為，不同小氣候區(qū)域會對茶葉的品質(zhì)影響產(chǎn)生很大的差異性。2010年代初期，戈照平[12]通過調(diào)節(jié)茶園的光、溫、濕等生態(tài)條件，使得茶園的小氣候發(fā)生變化，從而影響春、夏茶葉的酚氨比等理化品質(zhì)發(fā)生變化，有利于茶葉小氣候栽培模式的改進(jìn)。婁偉平等[13]分析春季龍井 43茶葉生化成分對氣象因子的敏感性結(jié)果表明，降水量、相對濕度、平均氣溫、日較差、日照時數(shù)等氣象因子在敏感區(qū)間內(nèi)對酚氨比有不同程度的影響，但沒有進(jìn)行季節(jié)間的對比。劉瑞娜等[14]將鮮葉采收前 15 d的平均氣溫、相對濕度和日照時數(shù)作為茶葉品質(zhì)的關(guān)鍵氣候影響因子，結(jié)合春、夏和秋茶品質(zhì)生化指標(biāo)(茶多酚等)，建立氣候指數(shù)模型，進(jìn)行3個季節(jié)茶葉氣候品質(zhì)的等級評價，但沒有體現(xiàn)出影響茶葉品質(zhì)的主要氣候因子。2014年起，隨著茶葉氣候品質(zhì)論證的興起，浙江、安徽、福建和云南等茶葉主產(chǎn)省份從茶葉生長的氣候條件和有關(guān)指標(biāo)閾值方面開展了區(qū)域性茶葉品質(zhì)的評價和論證[15-18]，形成了茶葉氣候品質(zhì)評價氣象標(biāo)準(zhǔn)(QX/T 411-2017)[19]，但主要是針對茶葉生長-采摘期的氣候條件方面進(jìn)行論證，評價所選取的氣候要素及指標(biāo)也不盡相同，且都具有明顯的區(qū)域性，主要氣候要素與茶葉理化品質(zhì)之間在上述的茶葉氣候品質(zhì)論證中并未確立相關(guān)影響關(guān)系。相關(guān)研究表明，春茶與夏秋茶各種生化成分存在較大差異[11，20]，但關(guān)于季節(jié)間氣候變化導(dǎo)致茶葉生化成分差異的影響因素及季節(jié)茶葉內(nèi)品質(zhì)變化的主要氣候影響因子的研究較少。另外，由于各茶區(qū)的地理地貌、氣候條件、栽培品種及管理都具有明顯的區(qū)域性特點，氣候條件對茶葉品質(zhì)影響狀況不盡相同，開展主茶區(qū)自然條件下季節(jié)氣候變化及其對茶葉品質(zhì)影響關(guān)系研究，有助于地方茶葉生產(chǎn)更有效應(yīng)對氣候變化響應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)茶園栽培設(shè)施改進(jìn)及管理水平的提高。

福建省東北部的閩東地區(qū)(寧德市)是中國和福建省的重點產(chǎn)茶區(qū)，2017年茶園面積達(dá)6.87萬hm2，產(chǎn)量10.42萬t，位居福建省和全國產(chǎn)茶地市前列，全區(qū)9縣市遍植各種茶樹，可產(chǎn)綠茶、白茶、紅茶和烏龍茶等，為全國茶類最多地市。閩東地區(qū)每年繁育良種茶苗達(dá)4億多株，是全國最大良種茶苗繁育基地，其中國家級良種有12個，位居全國第一。閩東蕉城區(qū)是中國重點產(chǎn)茶縣和名茶之鄉(xiāng)，2018年被評為中國茶業(yè)百強(qiáng)縣之一。蕉城區(qū)現(xiàn)有茶園面積8 866.7 hm2，2018年茶葉產(chǎn)量1.288萬t，茶葉產(chǎn)值為8.11億元。天山綠茶是蕉城區(qū)主要特色品牌，2009年榮獲中國地理標(biāo)志證明商標(biāo)，該區(qū)天山綠茶是福建省特色農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)勢區(qū)，2013年被認(rèn)定為中國馳名商標(biāo)[21]。蕉城區(qū)地處福建省東北部，靠山臨海，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，兼具山地丘陵小氣候特點，海拔高差懸殊，氣候溫暖濕潤，空氣清新、自然生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，使得天山綠茶因具香高、色翠、味濃、耐泡4個特色而聞名。蕉城區(qū)既有內(nèi)陸高海拔山地茶園，又有沿海低海拔丘陵茶園，茶園環(huán)境及氣候特征在閩東地區(qū)都具有代表性，開展該區(qū)季節(jié)氣候與茶葉品質(zhì)差異性分析，對閩東及福建省茶葉規(guī)劃布局和生產(chǎn)管理都有重要意義。鑒于此，對閩東主茶區(qū)蕉城區(qū)5個茶園春秋季采摘的綠茶樣本主要理化成分檢測值及相應(yīng)氣候要素的均值進(jìn)行配對樣本T值檢驗分析，以期為進(jìn)一步探討環(huán)境氣候等條件對茶葉理化成分的影響提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 氣象數(shù)據(jù)

2017年4月14-25日、9月29日至11月2日閩東茶區(qū)5個不同海拔茶園的氣溫、降水、相對濕度等主要氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，由茶園附近氣象自動站點提供。

1.2 方法

1.2.1 春秋季綠茶樣本采摘及檢測

1) 茶葉樣本的采摘。分別于2017年4月14-25日、9月29日至11月2日采摘春、秋季茶葉代表樣本，以蕉城區(qū)5個不同海拔茶園中種植5年左右的品種福云6號為樣本進(jìn)行采樣，選擇茶園及海拔分別為赤溪西坑(894 m)、霍童坑頭(749 m)、白馬山(633 m)、洋中(447 m)、霍童洞天(35 m)。

2) 茶葉理化品質(zhì)的檢測。每個茶園采集3個隨機(jī)樣品，每份鮮葉500 g左右，采用蒸汽殺青烘方式，取50 g蒸青樣進(jìn)行檢測。其中茶樣氨基酸、茶多酚、咖啡堿、水浸出物等分別按照GB/T 8314-2013、GB/T 8313-2008、GB/T 8312-2013、GB/T 8305-2013標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理化成分測定。

1.2.2 配對樣本的T值檢驗 對采摘日前14 d內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)(氣溫、降水、相對濕度等)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用春秋季茶葉樣本主要理化成分檢測值和氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用配對樣本的T值檢驗方法對春秋季茶葉的主要氣候要素、理化成分進(jìn)行差異性對比分析[22]。

配對樣本T值檢驗法：配對樣本T值檢驗可以對春秋季茶葉樣本的氣候要素和理化成分進(jìn)行配對分析，推斷2個季節(jié)氣候與品質(zhì)是否存在顯著性差異。

Ⅰ：當(dāng)2個總體方差未知且相等時，即σ1=σ2時，將合并的方差S作為2個總體方差的估計：

兩總體均值差的檢驗的統(tǒng)計量(t)如下。

在Ⅰ條件下，統(tǒng)計量(t)服從n1+n2-2個自由度的t分布；在在Ⅱ條件下，服從修正自由度的t分布，修正的自由度(f)如下。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

運用SPSS 22.0中相關(guān)統(tǒng)計模塊進(jìn)行計算[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕉城區(qū)春秋季茶葉理化品質(zhì)

2.1.1 春秋季茶葉主要理化成分特征 從表1可知，季節(jié)內(nèi)主要理化成分波動變化，春茶以茶多酚標(biāo)準(zhǔn)差最大(3.90)，說明春茶的茶多酚含量變化幅度最大，氨基酸次之(0.81)，咖啡堿最小(0.56)；秋季茶葉則以水浸出物標(biāo)準(zhǔn)差最大(2.45)，其含量變化幅度也最大，咖啡堿次之(1.90)，氨基酸最小(0.76)。春秋季對比，兩季茶葉的水浸出物差異最大，其中春茶的水浸出物含量比其秋季高35.9%。其次為茶多酚，春茶比秋季高37.8%。氨基酸總含量差異最小。春季茶葉中的水浸出物、茶多酚含量平均值都高于秋季，而咖啡堿、氨基酸含量平均值略低于秋季。水浸出物主要包括茶多酚類、咖啡堿、游離氨基酸、可溶性糖、水溶蛋白等[9]，其含量多可以使茶湯呈現(xiàn)更豐富的滋味，水浸出物含量與茶葉品質(zhì)相關(guān)較為顯著,表現(xiàn)為直接反映茶葉品質(zhì)好壞的物質(zhì)[23-24]；而茶多酚和氨基酸與茶葉品質(zhì)關(guān)系最密切，茶多酚是茶葉中多種多酚類物質(zhì)的總稱，其在茶葉品質(zhì)構(gòu)成中占有重要地位，是影響綠茶湯色主要物質(zhì)之一[25]，而且對綠茶滋味的影響較大[26]，茶多酚含量高有利于提升其品質(zhì)，因此，蕉城區(qū)春秋季茶葉水浸出物、茶多酚含量顯著性變化必然影響到其品質(zhì)的差異。

表1 2017年蕉城區(qū)春秋季綠茶主要理化成分的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差

2.1.2 春秋季綠茶理化品質(zhì)差異 對2017年蕉城區(qū)春秋季茶葉的4個主要理化成分進(jìn)行配對樣本T值檢驗，春秋季間茶葉的水浸出物、茶多酚含量平均值差異顯著(P<0.05)(表2)，而咖啡堿、氨基酸含量平均值差異不顯著，說明春秋季節(jié)差異對茶葉中的水浸出物、茶多酚含量變化有顯著影響，而對咖啡堿、氨基酸含量變化影響不明顯。相關(guān)研究表明，茶多酚和水浸出物是茶葉中的主要化學(xué)成分，與茶葉品質(zhì)的關(guān)系極為密切，不同季節(jié)中，尤其春秋季中茶多酚、水浸出物含量普遍存在差別[26]?？梢?，蕉城區(qū)春秋季茶葉的水浸出物和茶多酚含量的顯著差異造成了季節(jié)間茶葉的品質(zhì)差異。另外，春秋季茶葉酚氨比分別為9.8和6.8，兩者都接近8.0，從茶葉適制角度，蕉城區(qū)春秋茶皆既可適制綠茶，也可適制紅茶，相對其他茶區(qū)的春制綠茶、夏秋制紅茶的季節(jié)適制性有明顯差別，實際上蕉城區(qū)采用秋茶制作綠茶也具有普遍性，且品質(zhì)較好，說明蕉城區(qū)及閩東地區(qū)適制綠茶品質(zhì)的區(qū)位優(yōu)勢。

表2 2017年蕉城區(qū)春秋季綠茶主要理化成分均值T檢驗

2.2 蕉城區(qū)春秋季主要氣候要素的變化

從表3可知，春季茶園主要氣候要素中，以采摘期雨量標(biāo)準(zhǔn)差最大(22.8)，其次是相對濕度(4.2)，最小為雨日(1.3)；秋季茶園中，也以雨量標(biāo)準(zhǔn)差最大(35.3)，其次是相對濕度(10.9)，最小為日均較差(3.2)；春秋季茶園都以雨量標(biāo)準(zhǔn)差最大，其次為相對濕度，說明無論是季節(jié)內(nèi)還是季節(jié)間，降水不同造成的茶園水分供給條件變化差別最大。溫度條件方面，春秋季都以日極端高溫標(biāo)準(zhǔn)差最大(2.7和6.1)，其次為日極端低溫(2.6和5.8)，氣溫日均較差差別最小。

在9個氣候要素中，除春季的氣溫日均較差、雨量、雨日平均值大于秋季外，其他氣候要素的春季平均值都小于秋季，而各氣候要素的標(biāo)準(zhǔn)方差都是秋季大于春季，反映了春季水分供給條件(雨量、雨日)比秋季充足，而所有氣候要素值波動幅度在秋季均大于春季，說明茶園秋季氣候要素變化比春季更不穩(wěn)定，其中，降水變化最不穩(wěn)定，秋季降水相對少，而且季節(jié)內(nèi)，各茶園降水分布也不均勻，差異大。

從表4可知，春秋季只有雨量、雨日存在顯著差異(P<0.05)，其中春季雨量和雨日分別比秋季多28.5 mm和3.8 d。而其他7個氣候要素平均值差異不顯著，表明春秋季茶園氣候差異主要體現(xiàn)在雨量和雨日變化，而其他氣候要素差別不明顯。說明蕉城區(qū)春秋季茶園降水狀況相差大，造成茶園水分供給也不一樣。而茶園的溫度條件差異性在春秋季間表現(xiàn)不突出。

表3 2017年春秋季蕉城區(qū)不同海拔高度主要氣候要素變化

表4 春秋季綠茶主要氣候要素均值T檢驗

2.3 氣候條件對綠茶理化品質(zhì)的影響

蕉城區(qū)春秋季茶園的氣溫(平均氣溫、高溫、低溫、日較差)、相對濕度等氣候要素和綠茶的氨基酸、咖啡堿等理化成分表現(xiàn)為季節(jié)間差異不顯著，表明這些氣候要素與綠茶理化成分在春秋季采摘期中自身變化相對穩(wěn)定，氣候要素對綠茶理化成分影響較小。而采摘期的雨量、雨日和水浸出物、茶多酚均存在季節(jié)間顯著差異，說明茶園雨量、雨日存在顯著季節(jié)變化導(dǎo)致部分綠茶理化成分(水浸物、茶多酚)也發(fā)生了季節(jié)間的顯著差異，春秋季茶園的水分條件是影響綠茶理化成分變化的主要因子。蕉城區(qū)春季平均茶園降水量(61.7 mm)、雨日(8.8 d)都是秋季的1.9倍，造成春季平均茶園水浸出物(48.1%)、茶多酚含量(19.1%)分別是秋季的1.36倍和1.37倍，說明，降水對綠茶水浸出物和茶多酚含量變化貢獻(xiàn)是顯著的，降水條件造成茶園采摘期水分供給差異是影響季節(jié)茶葉品質(zhì)變化的主要因子。

蕉城區(qū)春秋季茶園的氣溫條件對比分析表明，采摘期茶園春季氣溫(包括日平均高低溫、日極端高低溫、日平均氣溫)總體比秋季低，而日較差比秋季大。降水方面(包括雨量、雨日)，春季降水條件都比秋季優(yōu)越。對應(yīng)的春季茶葉的氨基酸和咖啡堿含量比秋季略低，分別偏低0.1%和1.4%，而水浸物與茶多酚含量卻比秋季高，分別偏高12.7%和5.2%。春秋季茶葉的酚氨比分別為9.8和6.8，差別明顯。說明蕉城區(qū)春秋季氣候條件對其茶葉品質(zhì)有重要影響作用，主要是對茶葉水浸物、茶多酚含量和酚氨比影響大。實際茶葉品質(zhì)鑒定也反映出蕉城區(qū)春季綠茶具有耐泡、香高、色翠的特性，與其秋茶有明顯的區(qū)別，可見茶葉品質(zhì)與氣候的關(guān)系相當(dāng)密切。

3 結(jié)論與討論

對蕉城區(qū)5個茶園9個氣候要素的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計分析顯示，氣候要素標(biāo)準(zhǔn)差都是秋季大于春季，反映出茶園氣候要素值波動幅度在秋季大于春季，秋茶中的水浸出物、茶多酚含量標(biāo)準(zhǔn)差也高于其春茶，二者的變化幅度也超過氨基酸及咖啡堿含量的變化，說明，秋季茶園氣候要素變化比春季更不穩(wěn)定，造成秋茶部分理化成分變化也趨大。

日照時數(shù)對茶葉生長及品質(zhì)也具有影響作用，蕉城區(qū)選取的5個茶園及其附近氣象自動站中均無日照時數(shù)要素記錄，但據(jù)位于蕉城區(qū)的寧德國家基本氣象站歷史資料統(tǒng)計分析表明，日照時數(shù)與雨量、雨日呈顯著負(fù)相關(guān)，春季光強(qiáng)適宜，茶葉品質(zhì)優(yōu)異，夏茶因受到高強(qiáng)度光照，品質(zhì)較差，秋茶的各項指標(biāo)介于春季與夏季茶葉之間。茶樹忌強(qiáng)光直射，在漫射光和散射光環(huán)境下，特別是日照百分率小于45%時，茶樹的光合產(chǎn)物能夠充分的積累轉(zhuǎn)化，茶葉品質(zhì)得到提升。因此也無需在氣候要素中對茶園日照時數(shù)再另作分析。

降水條件不同在季節(jié)茶葉品質(zhì)變化方面影響顯著，增加茶葉采摘期的水分供給至關(guān)重要，因此在改善茶園小氣候條件方面，為提高茶葉品質(zhì)，應(yīng)儲備水源，完善茶園澆灌設(shè)施，可克服降水偏少天氣下茶園人工供水調(diào)節(jié)，切實有效地提高茶葉品質(zhì)。

蕉城區(qū)春秋季茶葉主要理化成分中的水浸出物、茶多酚含量具有顯著差異，而氨基酸、咖啡堿含量差異不顯著。春秋季茶葉摘前14 d茶園的雨量、雨日具有顯著差異，而其他氣候要素差別不顯著。蕉城區(qū)春秋季茶園降水對茶葉水浸出物和茶多酚含量的影響顯著，說明水分條件是影響綠茶理化成分變化的主要因子。

蕉城區(qū)茶園春季降水條件明顯優(yōu)于秋季，降水偏多，使得春茶的水浸出物、茶多酚含量明顯高過秋茶，有利于形成春茶鮮嫩、耐泡、香高、色翠的色香味特性，實踐也驗證春葉品質(zhì)也優(yōu)于秋茶，說明季節(jié)氣候條件差異對茶葉品質(zhì)具有重要影響作用。