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不同海拔保靖黄金茶品质形成的气象因子初探

2021-02-03肖健刘慧郑福维帅细强刘松

农学学报 2021年3期
关键词:气象因子海拔

肖健 刘慧 郑福维 帅细强 刘松

摘要:为了确定不同海拔保靖黄金茶品质与气象因子之间的关系,本研究采用相关分析方法,建立了保靖黄金茶茶多酚含量和氨基酸含量计算模型。结果表明:保靖黄金茶茶多酚与采摘前的平均气温、气温日较差负相关,与累积降雨量正相关。最大影响时段与气象因子為采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差、采摘前4~27天的累积降雨量。氨基酸含量与采摘前的平均气温、气温日较差、累积降雨量正相关。最大影响时段及相关因子为采摘前18~28天的平均气温、采摘前9~14天的气温日较差、采摘前12~23天的累积降雨量。经模型计算,2019年360 m处保靖黄金茶酚氨比与实际测定值比较接近,误差在10%以内。该模型可用于保靖黄金茶品质气象条件评价。

关键词:保靖黄金茶;茶叶品质;气象因子;海拔

中图分类号:S571.1文献标志码:A稿件编号:cjas2020-0077

Meteorological Factors of Quality Formation of Baojing Gold Tea at Different Altitudes: A Preliminary Study

Xiao Jian1,2, Liu Hui1, Zheng Fuwei3, Shuai Xiqiang4, Liu Song1

(1Hengyang Meteorological Bureau, Hengyang 421000, Hunan, China;2Hunan Provincial Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation, Changsha 410118, Hunan, China;3Xiangxi Meteorological Bureau, Jishou 416000, Hunan, China;4Hunan Institute of Meteorological Science, Changsha 410118, Hunan, China)

Abstract: To determine the relationship between the quality of Baojing gold tea at different altitudes and meteorological factors, this paper established a calculation model for the polyphenol content and amino acid content of Baojing gold tea by applying correlation analysis. The results show that: tea polyphenols of Baojing gold tea are negatively correlated with the average temperature and daily temperature range before picking, and positively correlated with the accumulated rainfall. The most influential period and meteorological factors are the average temperature of 14-22 days before picking, the daily temperature range of 16-24 days before picking, and the accumulated rainfall of 4-27 days before picking. Amino acid content is positively correlated with average temperature, daily temperature range and accumulated rainfall. The most influential period and related factors are the average temperature of 18-28 days before picking, the daily temperature range of 9-14 days before picking, and the accumulated rainfall of 12- 23 days before picking. According to the model calculation, the phenol ammonia ratio of Baojing gold tea at 360 m in 2019 is close to the actual measured value, and the error is within 10%. The model can be used to evaluate the meteorological conditions of Baojing gold tea quality.

Keywords: Baojing Gold Tea; Tea Quality; Meteorological Factor; Altitudes

0引言

“保靖黄金茶”产于湘西北武陵山区的保靖县,地处茶叶生产“黄金纬度带”[1],是明清以来的“一两黄金一两茶”知名贡茶,被誉为中国最好的绿茶。该茶发芽早,产量高,抗逆性强,具有“绿、香、浓、爽”特性,是重要的县域优势特色产业[2-3]。目前,黄金村茶园面积22000 hm2,人均茶园面积6 hm2,2019年实现产值5000多万元,茶叶扶贫已成为该村精准扶贫的主要内容。因此,加强保靖黄金茶气象条件的研究非常重要。

保靖县气候温润,多年平均气温为16.2℃,年降雨量为1316.7 mm,年日照时数为1093 h,全年无霜期为290天,平均相对湿度77.9%。最冷月(1月)平均气温为4.8℃,最热月(7月)平均气温为26.8℃。黄金村位于保靖县东南部,茶区群山起伏,黄金河(又名冷寨河)贯穿其中。茶园生长区位于武陵山脉中段,属云贵高原云雾山的东延部分,山系呈东北—西南延伸。茶园分布区域属中低山地带,多条独具特色的10 km以上幽长峡谷山溪地形散布于保靖县境内,茶园栽种区域最高海拔650 m,最低海拔180 m,属亚热带山地湿润季风气候区。保靖县溪谷纵横,垂直高度气候差异大,“山上飘雪花,山下开桃花”,幽居深山苗区,绿色生态环境特别优良,森林茂密如原始次生林。境内群山常年云雾缭绕,属中国大雾中心地带,年均雾日88天,黄色和红色漫射光多,光合作用特优,土壤深厚肥沃,以板页岩、砂岩等发育而成的扁沙土为主,pH 4.2~6.2,含硒丰富。独特的气候、海拔、土壤等生态因子条件适宜茶树生长。

茶叶品质主要由所处生态环境决定,光照、温度、湿度的变化以及土壤类型的不同都会对茶叶品质产生很大的影响[4-6],且不同海拔地区种植的茶叶品质存在显著差异[7-9]。保靖黄金茶品质优,将保靖黄金茶与西湖龙井、洞庭湖碧螺春、黄山毛尖、信阳毛尖、南京雨花茶等绿茶内含成分进行比较,保靖黄金茶的氨基酸、水浸出物含量最高,氨基酸含量高出其他茶叶近1倍,酚氨比值低了将近一半[10- 11]。Munivenkatappa Nalina等[12]探究了土壤湿度对绿茶品质及产量的影响,指出土壤水分含量下降限制茶叶生长。方洪生等[13]对不同海拔高度茶园环境和茶叶品质进行了研究,发现不同海拔高度茶叶品质存在差异,在海拔300~400 m的茶园生产的茶叶质量最好,也较稳定。张伟等[14]通过生化分析,定量得出高山出好茶,但并非海拔越高茶叶品质越好的结论。蔡烈伟等[15]研究认为闽台两地海拔越高,乌龙茶品质越好,相对低温高湿多云雾的高山气候利于形成高品质茶叶。笔者对保靖县黄金茶生产基地不同海拔的3个气象自动站资料和春茶内含成分进行分析,探讨了春茶品质与气象因子和海拔的关系,以期进一步拓宽气象为农服务领域,提升现代农业定量评价水平,服务经济社会发展。

1资料与方法

1.1数据来源

气象数据来源于黄金茶生产基地3个不同海拔高度自动气象观测站,观测要素有日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降雨量等。3个自动氣象观测站分别位于黄金村茶园(109°47′E,28°27′N,海拔260 m)、夯龙沟茶园(109°46′E,28°26′N,海拔360 m)、高柔老茶园(109°46′E,28°26′N,海拔470 m)。茶叶采样海拔高度分别为260、360、470 m,取一芽一叶新梢,每次鲜叶不少于2000 g,通过摊清—杀青—摊凉—揉捻—做形—烤干,制成干茶后测定茶叶品质成分。委托湖南省产商品质量监督检验研究院进行茶叶品质生化指标的检测,茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量、水浸出物含量检测按照国标GB/T 8313—2018、GB/T 8314—2013、GB/T 8305—2013进行。

1.2分析方法

采用Excel和Eviews 8进行数据处理分析。采用相关系数法分析保靖黄金茶茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量与气象要素的关系。首先统计茶叶采摘前30天不同时间段的气温和气温日较差的算术平均值、以及降雨量的累积值,然后分别与茶多酚含量、氨基酸含量、咖啡因含量进行相关分析,以相关系数最大且通过0.05显著性检验的时间段作为该因子的主要影响时段[16]。

2结果与分析

2.1不同海拔茶叶生化成分变化规律

一般情况下,海拔越高气温越低,茶树萌芽会越晚,芽梢生长会越慢。据观测,2016—2018年海拔260 m(黄金村茶园)、海拔360 m(夯龙沟茶园)、海拔470 m(高柔老茶园)春茶萌芽初始日期均为1月25日,但春茶初采期却相差了几天,其中海拔260 m茶园初采期为3月5日,海拔360 m茶园初采期为3月9日,海拔470 m茶园初采期为3月12日。经测定,3个观测点的保靖黄金茶茶多酚含量分别为16.7%、18.3%、19.2%,变化区间为16%~20%,氨基酸含量分别为5.3%、6.1%、5.6%,变化区间为5%~7%,酚氨比分别为3.2、3.0、3.4,变化区间为3.0~3.5之间,咖啡因含量变化区间为23000~27000 mg/kg之间,水浸出物为44%左右。

保靖黄金茶茶多酚含量随海拔的升高而增加。3个观测点中,海拔470 m的茶多酚含量最高,达19.2%。保靖黄金茶咖啡因含量随海拔的升高而减少。海拔260 m的咖啡因含量最高,为26400 mg/kg。保靖黄金茶氨基酸含量、酚氨比随海拔的变化较复杂。氨基酸含量先是随海拔升高而增加,到达一定高度后,氨基酸含量随海拔升高而下降。360 m的氨基酸含量最高,达6.1%。保靖黄金茶酚氨比先是随海拔升高而下降,到达一定高度后,酚氨比随海拔升高而升高。3个观测点中,海拔360 m的酚氨比最低,为3.0。因此,在3个观测点中,360 m处的茶叶品质最好。

2.2影响茶叶茶多酚含量气象因子筛选及关系模型

茶多酚是茶汤中涩味的主要来源,但作为天然抗氧化剂,抗氧化效力强,具有很强的抗菌特性,有抗突变、抗辐射、抗癌变、调血脂等功效[17-18]。分析结果(表1)表明,茶多酚含量与采摘前的平均气温、气温日较差负相关,与采摘前的累积降雨量正相关。最大影响时段(相关系数最大)及气象因子为采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差、采摘前4~27天的累积降雨量,其次是采摘前6~19天的平均气温、采摘前14~25天的气温日较差、采摘前第5天的降雨量,再次是采摘前8~15天的平均气温、采摘前13~25天的气温日较差,以及采摘前11~15天的累积降雨量。根据采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差,以及采摘前4~27天的累积降雨量,建立茶多酚含量与气象要素的影响关系模型,如式(1)~(3)。

2.3影响茶叶氨基酸含量气象因子筛选及关系模型

氨基酸对茶叶芳香、清醇和鲜爽的风味起重要作用,同时又具有降血压、抗肿瘤、促进大脑活动等功能作用,通常氨基酸含量越多茶叶等级越高[19-20]。分析结果表明(见表1),保靖黄金茶氨基酸含量与采摘前的平均气温、气温日较差、累积降雨量正相关。最大影响时段及相关因子为采摘前18~28天的平均气温、采摘前9~14天的气温日较差、采摘前12~23天的累积降雨量,其次是采摘前3~19天的平均气温、采摘前14~15天的平均气温日较差、采摘前16~18天的累积降雨量,再次是采摘前6~7天的平均气温、采摘前10~12天的平均气温日较差、采摘前24~30天的累积降雨量。根据采摘前18~28天的平均气温、采摘前9~14天的气温日较差、采摘前12~23天的累积降雨量,建立保靖黄金茶氨基酸含量与气象要素的影响关系模型,如式(4)~(6)。

2.4影响茶叶咖啡因含量气象因子筛选及关系模型

咖啡因是茶汤苦味的主要来源,但同时具有强心、利尿、解毒等作用[21]。分析结果表明(表1),咖啡因含量与采摘前的平均气温负相关,与采摘前的气温日较差、累积降雨量正相关,说明咖啡因含量随采摘前的平均气温增加而减少,随气温日较差及累积降雨量的增加而增加。最大影响时段及相关因子为采摘前7~24天的平均气温、采摘前16~21天气温日较差、采摘前3~14天累积降雨量,其次是采摘前8~30天的平均气温、采摘前15~21天的平均气温日较差、采摘前4~26天的累积降雨量,再次是采摘前3~18天的平均气温、采摘前5~7天的平均气温日较差、采摘前9~ 15天的累积降雨量。根据采摘前7~24天的平均气温、采摘前16~21天气温日较差、采摘前3~14天累积降雨量,建立咖啡因含量与气象要素的影响关系模型如式(7)~(9)。

2.5影响茶叶酚氨比气象因子筛选及关系模型

茶叶的酚氨比值越低,茶的滋味会越鲜爽,茶叶的品质越高[22]。茶叶酚氨比的计算见式(10)。

受采摘前氣温偏低的影响,2019年保靖黄金茶初采期有所推迟。360 m处初采期推迟到3月16日。经统计,360 m处保靖黄金茶采摘前14~22天的平均气温为6.0℃,采摘前18~28天的平均气温为3.7℃,采摘前9~14天的气温日较差为5.4℃,采摘前16~24天的气温日较差为4.3℃,采摘前4~27天的累积降雨量为49.4 mm,采摘前12~23天的累积降雨量为31.6 mm。分别用茶多酚含量与平均气温、气温日较差、累积降雨量的影响关系模型计算,2019年360 m处保靖黄金茶茶多酚含量为21.4%、20.3%、18.9%;分别用氨基酸含量与平均气温、气温日较差、累积降雨量的影响关系模型计算,2019年360 m处保靖黄金茶氨基酸含量为3.0%、4.9%、5.7%。由于在茶叶品质评价中,茶多酚含量越小越好,氨基酸含量越高越好,故茶多酚含量选取模型计算的最小值,为18.9%,氨基酸含量选取模型计算的最大值,为5.7%,茶叶酚氨比的模型计算值为3.3,与酚氨比的实际测定计算值3.0比较接近,误差在10%以内。

3讨论

3.1茶多酚含量与海拔高度的影响差异

茶多酚含量与采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差负相关,与采摘前4~27天的累积降雨量正相关,故平均气温低、气温日较差小、降雨量多有利于茶多酚形成。海拔360 m处茶树采摘前14~22天平均气温为7.7℃,采摘前16~24天的气温日较差为8.6℃,采摘前4~27天的累积降雨量为46.7 mm,其值均位于海拔260 m处和海拔470 m处的中间,因而茶多酚含量也位于海拔260 m处和海拔470 m处的中间,比海拔260 m处的高,比海拔470 m处的低。其原因可能是海拔越高,采摘前14~22天平均气温越低、采摘前16~24天的气温日较差越小、采摘前4~27天的累积降雨量越多,气象条件越有利于茶多酚形成,这与丁园等[23]研究结论一致,认为随海拔高度的增加茶叶茶多酚的含量显著增加。

3.2氨基酸含量与海拔高度的影响差异

从平均气温影响来看,保靖黄金茶氨基酸含量主要受采摘前18~28天的平均气温影响,其含量随平均气温的增加而增加。海拔360 m处采摘前18~28天的平均气温为8.5℃,大于260 m处采摘前18~28天的平均气温7.2℃和470 m处采摘前18~28天的平均气温7.7℃,因而海拔360 m处氨基酸含量最高。从气温日较差影响来看,氨基酸含量主要受采摘前9~14天的气温日较差影响,其含量随气温日较差的增大而增加。海拔360 m处采摘前9~14天的气温日较差为13.4℃,大于260 m处采摘前9~14天的气温日较差8.2℃和470 m处采摘前9~14天的气温日较差10.1℃,因而海拔360 m处氨基酸含量最高。从降雨量影响来看,氨基酸含量主要受采摘前12~23天的累积降雨量影响,其含量随降雨量的增加而增加。海拔360 m处采摘前12~23天的累积降雨量为36.9 mm,大于260 m处采摘前12~23天的累积降雨量27.5 mm和470 m处31.0 mm,因而海拔360 m处氨基酸含量最高。

与前人研究结果不同的是,随着海拔高度的升高,保靖黄金茶氨基酸含量呈倒U型分布,先随海拔升高而增加,到达一定高度后,随海拔升高而下降。这与蔡烈伟等[15]、唐颢等[24]、吴道良[25]、叶伟华[26]、谭佳吉[27]、黄纪刚等[28]研究结论随海拔高度的升高而单调变化存在差异,可能是由于保靖黄金茶产自南方内陆,相对沿海地区气温波动幅度大,降雨量少,而降水、日照等因子会因地域和茶叶品种的不同,产生不同影响[29],从而导致过高海拔的保靖黄金茶反而氨基酸含量减少。

3.3咖啡因含量与海拔高度的影响差异

咖啡因含量随采摘前的平均气温增加而减少,随气温日较差及累积降雨量的增加而增加。海拔360 m处茶树采摘前7~24天的平均气温为8.8℃,比海拔260 m处茶树采摘前7~24天的平均气温高0.8℃,比海拔470 m处茶树采摘前7~24天的平均气温低0.3℃。海拔360 m处茶树采摘前16~21天的气温日较差为7.9℃,比海拔260 m处茶树采摘前16~21天的气温日较差低3.8℃,比海拔470 m处茶树采摘前16~21天的气温日较差高1.5℃。海拔360 m处茶树采摘前3~14天的累积降雨量为22.9 mm,比海拔260 m处茶树采摘前3~14天的累积降雨量少13.6 mm,比海拔470 m处茶树采摘前3~14天的累积降雨量多5.4 mm。因此,海拔360 m处的咖啡因含量比海拔470 m处的高,比海拔260 m处的低。

保靖黄金茶咖啡因含量随海拔升高而下降,这与余会康等[30]、王婷婷等[31]研究结论相反,可能是由气候和茶树遮阴环境差异导致,一方面,保靖黄金茶位于湘西地区,海拔较高容易遭受低温冻害[32]、倒春寒等极端天气影响,而这些极端天气对茶叶影响显著[33],春季低温、湿度大不利于咖啡因形成[34];另一方面,保靖黄金茶随海拔升高光照时间增加,江新凤等[35]认为遮阴可以提高咖啡因含量。

3.4酚氨比与海拔高度的影响差异

保靖黃金茶酚氨比先是随海拔升高而下降,到达一定高度后,酚氨比随海拔升高而升高,由于茶多酚含量与采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差负相关,与采摘前4~27天的累积降雨量正相关,而氨基酸含量与采摘前18~28天的平均气温、采摘前9~14天的气温日较差、采摘前12~23天的累积降雨量正相关,因此,保靖黄金茶的酚氨比值与采摘前14~28天的平均气温、采摘前9~24天的气温日较差、采摘前12~23天的累积降雨量负相关,与采摘前4~11天的累积降雨量正相关。采摘前14~28天的平均气温越高,采摘前9~24天的气温日较差越大,采摘前4~11天的累积降雨量越少,采摘前12~23天的累积降雨量越多,保靖黄金茶的酚氨比值越低,品质越高。

因此,海拔360 m处的保靖黄金茶氨基酸含量最高、酚氨比最小,品质最好,主要是由于优良的生态环境才能生产出品质好的茶叶[36],而海拔是决定茶叶生理和品质指标的主要因素[23],这与方洪生等[13]、张伟等[14]、罗杰等[37]、陈春成[38]、张龙云等[39]研究结论较为一致,高山出好茶,但并非海拔越高茶叶品质越好,在海拔300~400 m的茶园生产的茶叶质量最好。

本研究虽然取得了一些成果,综合考虑了空间及时间维度,得出不同海拔影响茶叶品质的气象因子及时段,并提出了保靖黄金茶品质气象条件评价模型。但仍存在一些局限性,一是样本数据有限,下一步将通过收集更多的样本来验证结果的准确性;二是本研究仅分析了平均气温、气温日较差和降雨量等气象要素对茶叶品质的影响,后续将考虑土壤、肥料等因素对茶叶品质的影响。

4结论

保靖黄金茶茶多酚与采摘前的平均气温、气温日较差负相关,与累积降雨量正相关。最大影响时段与气象因子为采摘前14~22天的平均气温、采摘前16~24天的气温日较差、采摘前4~27天的累积降雨量。氨基酸含量与采摘前的平均气温、气温日较差、累积降雨量正相关。最大影响时段及相关因子为采摘前18~28天的平均气温、采摘前9~14天的气温日较差、采摘前12~ 23天的累积降雨量。咖啡因含量与采摘前的平均气温负相关,与气温日较差、累积降雨量正相关,最大影响时段及相关因子为采摘前7~24天的平均气温、采摘前16~21天气温日较差及采摘前3~14天的累积降雨量。海拔360 m处的保靖黄金茶酚氨比最小,品质最好。经模型计算,2019年360 m处保靖黄金茶酚氨比与实际测定值比较接近,误差在10%以内。该模型可用于保靖黄金茶品质气象条件评价。

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