Effects of Green Tea Balanced Nutritional Fertilizer on Quality of Green Tea Xiangbolü
Abstract：
In order to improve the quality of green tea and achieve the goal of fertilizer reduction, a full-nutritional formula fertilizer is designed according to the nutritional requirements of tea tree growth and development, and field experiment is carried out in Hunan Province. The tea polyphenols, soluble total sugars, catechins, free amino acids, caffeine and other related indicators in tea at different sampling times are tested, the effects of green tea balanced nutrition fertilizer, rapeseed cake fertilizer, Baoyuan Beimeili tea fertilizer and Huada organic fertilizer on the quality of green tea Xiangbolü are discussed. After comprehensive analysis and evaluation of the test results, under the condition of greatly reducing the amount of fertilization and ensuring the yield of tea, green tea balanced nutrition fertilizer increases the content of antioxidant substances in tea and ensures the quality and taste of tea.
茶叶是世界上三大饮料之一，已经成为中国人生活中不可缺少的饮品和精神食粮，更是中华文化不可或缺的组成部分之一。喝茶利于解暑，饮茶促进健康，品茶易于人文交流。在我国，不同地域分布着不同的茶叶品种，不同茶种具有不同的炮制方法，不同的炮制方法决定了茶叶的口感和味道，不同方法炮制的茶叶具有不同的寒温性质，而茶叶的寒温性是由其内含物所决定。
湖南省是我国重要的茶叶产地之一，由于受气候环境、地理人文和生活习惯的影响，湖南人喜欢吃辣椒，同时也喜欢喝苦涩感较强的茶。我们知道，辣椒生火，常吃会上火，苦涩的绿茶生寒，常喝会造成胃寒，而恰恰是湖南人的生活智慧，完美地平衡了这“火与寒”，形成了湖南人不怕辣不怕苦涩的饮食文化，也很好地维系了身体健康。
湖南省茶叶研究所在高桥银峰的基础上创制了产量较高的大众化名茶湘波绿，其品质特点是外形条索紧结弯曲，色泽绿翠显毫，香气高悦鲜爽，汤色清澈明亮，滋味醇厚爽口，叶底黄绿光鲜，有研究表明其茶多酚、水浸出物、氨基酸、儿茶素、咖啡碱含量较高，品质甚优[1]。近年来，随着茶叶产量的大幅提高，人们对茶叶品质的关注度也随之提高。茶叶品质是茶叶中众多化合物，特别是能溶于水的物质对于人体感官刺激的综合效应的体现。传统研究认为，茶叶品质是由色泽、外形、香气和滋味四大要素构成，色泽和外形是茶叶品质的相关因子，而由茶叶内含物对人体嗅觉和味觉刺激所产生的香气和滋味才是构成茶叶品质的核心因子。茶叶中游离氨基酸总量、茶多酚、咖啡碱、儿茶素等对茶叶品质起决定性作用[2]。
施肥对提高茶树产量和茶叶品质具有重要作用，作为叶用植物，茶树对肥料的需求量更大[3]。然而，为了追求茶叶产量，过量施肥已经成为常态，尽管部分茶园为了确保茶叶品质限制施用化肥，但由于所施用肥料的营养元素不均衡，导致茶叶品质下降或同一品种因产地不同而口感参差不齐，特别是由于过量施肥导致茶叶病虫害多发，部分茶农因喷洒农药控制病虫害而造成茶叶成品农残超标，这严重影响了茶叶的品质与饮用安全。同时，过量施肥引起的土壤酸化、水体污染等问题也在逐年加剧。
针对茶叶生产中存在的问题，开展了田间试验，比较分析了施用绿茶均衡营养肥、宝源倍美粒茶肥、华大有机肥(猪粪堆肥)和菜籽饼肥对湘波绿品质的影响，从而选择最佳的施肥处理以及最优的施肥量，促进茶叶的优质高产，这对减少茶园肥料残留和减轻茶园土壤环境污染、改善茶园土壤条件具有重要的理论和实践意义。
1
材料与方法
1.1
供试材料
试验在湖南省长沙县湘丰集团公司的茶园进行，试验茶树品种为湘波绿，分2个批次采摘，采摘标准为一芽两叶。供试肥料分别是浙江清华长三角研究院现代农业工程技术研究所设计的绿茶均衡营养肥以及市场销售的菜籽饼肥、宝源倍美粒茶肥和华大有机肥。
1.2
试验设计
试验设计了4种施肥处理，试验地块肥料施用情况如表 1所示。
表 1
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施肥处理 |
试验地块面积/亩1) |
亩施肥量/kg |
施肥方式 |
|
绿茶均衡营养肥 |
0.8 |
40 |
沟施/撒施 |
|
菜籽饼肥 |
1.3 |
300 |
沟施 |
|
宝源倍美粒茶肥 |
2.0 |
400 |
沟施 |
|
华大有机肥 |
2.0 |
1 000 |
沟施 |
|
注: 1)1亩＝667 m2，下同 |
首次施肥时间为2018年12月上旬，第2次施肥时间为2019年2月20日。施肥方法为沟施，茶行间开沟25 cm左右，按亩施肥量施足、盖土; 绿茶均衡营养肥第2次追肥为撒施，将肥料均匀撒施在茶行中间，并用工具将颗粒压入土壤中，以避免肥料浪费。绿茶均衡营养肥的N+P2O5+K2O施用量为9.1+2.8+6.6＝18.5(kg/亩)，菜籽饼肥的N+P2O5+K2O施用量约为32.2+17.3+9.8＝59.3(kg/亩)，宝源倍美粒茶肥的N+P2O5+K2O施用量为120.0 kg/亩，华大有机肥的N+P2O5+K2O施用量约为15.0+15.0+12.0＝42.0 (kg/亩)。
1.3
样品采集和预处理
用于品质测定分析的茶叶样品分别于2019年4月1日和4月6日采集。样品采集时，在试验区域内以梅花形五点取样法取样，取样位置尽量保持一致。采集完成后，将样品装入牛皮纸袋内并做好标记，然后带回实验室进行杀青处理，再烘干至恒重后计算其干物质含量，同时置于自封袋中密闭保存以测定其他相关指标。
1.4
测定项目与方法
土壤养分测定:采用JN-QYF型全项目土壤肥料养分检测仪测定，各项指标测定方法均采用该仪器配套的快速检测方法包。
茶叶干物质含量测定:将新鲜茶叶先置于烘箱中于105 ℃下杀青30 min，然后在80 ℃下烘干后称重，再继续于60 ℃下烘干至恒重，冷却称量后计算干物质含量。
百叶干重测定:随机取100片一芽两叶的茶叶烘干后称重，取3组计算均值。
可溶性总糖测定采用蒽酮比色法[4]; 游离氨基酸总量测定采用茚三酮比色法[5]; 咖啡碱含量测定采用紫外分光光度法; 黄酮含量测定采用三氯化铝法[6]; 茶多酚总量测定采用福林酚法[7]; 儿茶素总量测定采用液相色谱法，流动相A相和B相分别为乙腈:乙酸:水＝3.0:0.5:96.5(体积比)和乙腈:乙酸:水＝30.0:0.5:69.5(体积比)，洗脱梯度0~35 min，B相从体积分数30%至80%，流速0.8 mL/min，进样量20 μL，检测波长280 nm，柱温20 ℃。
部分试验方法参考《茶叶生物化学实验教程》[8]和《植物生理学实验指导》[9]。
1.5
数据分析处理
采用Excel 2007软件进行数据处理，采用SPSS 17.0统计分析软件进行差异显著性分析。
2
结果与分析
2.1
不同施肥处理对湘波绿品质的影响
从2019年4月1日采摘的第1批湘波绿样品的品质分析结果(表 2)可以看出: 4种处理对茶叶的干物质和咖啡碱含量没有显著性影响; 宝源倍美粒茶肥处理的茶叶可溶性总糖和氨基酸含量最高，显著高于其他施肥处理，绿茶均衡营养肥处理次之，菜籽饼肥处理最低，表明施用宝源倍美粒茶肥的湘波绿回甘较好，施用绿茶均衡营养肥的湘波绿回甘优于施用华大有机肥和菜籽饼肥处理; 施用绿茶均衡营养肥的湘波绿茶多酚含量显著高于其他3种施肥处理，这表明绿茶均衡营养肥处理的茶叶具有较好的抗氧化活性以及耐保鲜性。
表 2
|
施肥处理 |
w(干物质) |
w(可溶性总糖) |
w(氨基酸) |
w(茶多酚) |
w(咖啡碱) |
|
绿茶均衡营养肥 |
93.71 |
4.37±0.1 b |
3.52±0.02 b |
21.88±0.8 a |
3.42 |
|
菜籽饼肥 |
93.00 |
4.18±0.1 b |
3.29±0.02 d |
19.40±0.4 b |
3.44 |
|
宝源倍美粒茶肥 |
93.55 |
5.12±0.1 a |
3.60±0.02 a |
21.00±0.8 ab |
3.42 |
|
华大有机肥 |
93.24 |
4.29±0.1 b |
3.32±0.02 c |
20.28±0.8 ab |
3.46 |
|
注: 1)p＜0.05，下同 |
从2019年4月6日采摘的第2批湘波绿样品的品质分析结果(表 3)可知:宝源倍美粒茶肥处理的茶叶百叶干重最低，华大有机肥处理的最高，绿茶均衡营养肥和菜籽饼肥处理的基本相同; 4种施肥处理的茶叶干物质和咖啡碱含量无显著性差异; 宝源倍美粒茶肥处理的茶叶可溶性总糖和氨基酸含量显著高于其他处理，绿茶均衡营养肥处理的次之，其余2种施肥处理差异不大; 绿茶均衡营养肥处理的茶叶茶多酚含量显著高于其他处理。表 3的检测结果与表 2的检测结果趋势相同，只是第2批茶叶中的可溶性总糖和氨基酸含量有所下降，而茶多酚的含量稍有提高。以上结果表明，施用绿茶均衡营养肥的处理在大幅减少施肥量的前提下，没有减产，维持了较高的可溶性总糖和氨基酸含量，且因茶多酚含量较高而有利于提高茶叶的抗氧化活性、保鲜性和耐储性。
表 3
|
施肥处理 |
百叶干重/g |
w(干物质)/% |
w(可溶性总糖)/% |
w(氨基酸)/% |
w(茶多酚)/% |
w(咖啡碱)/% |
|
绿茶均衡营养肥 |
7.013 |
96.43 |
4.27±0.2 b |
3.40±0.03 b |
23.52±0.2 a |
3.40 |
|
菜籽饼肥 |
7.082 |
96.84 |
4.05±0.4 b |
3.26±0.03 c |
22.32±0.2 b |
3.36 |
|
宝源倍美粒茶肥 |
6.809 |
96.54 |
4.98±0.2 a |
3.50±0.02 a |
21.69±0.3 c |
3.37 |
|
华大有机肥 |
7.808 |
96.76 |
4.00±0.1 b |
3.26±0.02 c |
20.01±0.6 d |
3.36 |
从第2批湘波绿茶叶样品中非酯型儿茶素的检测结果(表 4)可以看出:华大有机肥处理的茶叶总儿茶素含量最高，绿茶均衡营养肥处理的次之，菜籽饼肥处理的最低; 绿茶均衡营养肥处理的茶叶中没食子儿茶素(GC)含量最高，菜籽饼肥处理的次之，而宝源倍美粒茶肥处理的最低; 绿茶均衡营养肥、宝源倍美粒茶肥和华大有机肥处理的茶叶中表没食子儿茶素(EGC)的含量高于菜籽饼肥处理; 绿茶均衡营养肥、宝源倍美粒茶肥和华大有机肥处理的茶叶中儿茶素(C)含量显著低于菜籽饼肥处理; 华大有机肥处理的茶叶中表儿茶素(EC)含量最高，宝源倍美粒茶肥处理的次之，菜籽饼肥处理的最低。非酯型儿茶素具有苦味和淡淡的甜味，GC、C和EC的阈值较高，只有在较高浓度时才能感受到苦味; 而EGC的阈值较低，在较低含量时即能感觉到苦味[10]。相比之下，施用菜籽饼肥的茶叶苦味稍弱，而其余3种肥料处理的茶叶苦味大体相同。
表 4
不同施肥处理对采摘的第2批湘波绿非酯型儿茶素含量的影响 %
|
施肥处理 |
w(GC) |
w(EGC) |
w(C) |
w(EC) |
w(合计) |
|
绿茶均衡营养肥 |
0.76±0.02 a |
1.26±0.04 ab |
0.31±0.02 b |
0.63±0.02 c |
2.96±0.03 ab |
|
菜籽饼肥 |
0.73±0.01 b |
1.20±0.02 b |
0.36±0.02 a |
0.58±0.01 d |
2.87±0.05 b |
|
宝源倍美粒茶肥 |
0.68±0.01 c |
1.27±0.02 a |
0.31±0.02 b |
0.67±0.01 b |
2.93±0.04 ab |
|
华大有机肥 |
0.70±0.02 c |
1.25±0.05 ab |
0.32±0.01 b |
0.71±0.01 a |
2.98±0.06 a |
从湘波绿茶叶样品中酯型儿茶素的检测结果(表 5)可以看出: 4种酯型儿茶素的总量与非酯型儿茶素一样，以华大有机肥处理的最高，绿茶均衡营养肥处理的次之，菜籽饼肥处理的最低; 绿茶均衡营养肥和菜籽饼肥处理的茶叶中表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量显著低于华大有机肥和宝源倍美粒茶肥处理; 绿茶均衡营养肥和华大有机肥处理的茶叶中没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)含量显著高于菜籽饼肥和宝源倍美粒茶肥处理; 绿茶均衡营养肥和华大有机肥处理的茶叶中儿茶素没食子酸酯(CG)含量相当，均显著高于菜籽饼肥和宝源倍美粒茶肥处理; 绿茶均衡营养肥处理的茶叶中表儿茶素没食子酸酯(ECG)含量显著高于其他3种施肥处理。EGCG、GCG、ECG和CG均具有苦涩味，其含量越高苦涩味越浓。华大有机肥处理的茶叶中酯型儿茶素含量最高，意味着其苦涩味最浓，其次是绿茶均衡营养肥处理，而菜籽饼肥处理的茶叶苦涩味最淡。
表 5
|
施肥处理 |
w(EGCG) |
w(GCG) |
w(ECG) |
w(CG) |
w(合计) |
|
绿茶均衡营养肥 |
4.55±0.03 c |
1.76±0.02 a |
1.49±0.02 a |
0.36±0.02 a |
8.16±0.06 b |
|
菜籽饼肥 |
4.56±0.02 c |
1.62±0.01 b |
1.42±0.02 b |
0.28±0.01 b |
7.88±0.01 c |
|
宝源倍美粒茶肥 |
4.73±0.03 b |
1.65±0.03 b |
1.43±0.02 b |
0.31±0.02 b |
8.12±0.06 b |
|
华大有机肥 |
5.01±0.06 a |
1.78±0.02 a |
1.42±0.02 b |
0.36±0.03 a |
8.57±0.08 a |
3
结语
氨基酸、咖啡碱、茶多酚等品质成分是形成茶叶品质特征的物质基础[11]。氨基酸是构成绿茶滋味的重要组成部分，是茶汤鲜味的主要来源，能够提高茶叶鲜爽度，对茶叶香气也有很好的促进作用[12]。从试验结果可以看出，绿茶均衡营养肥处理的茶叶中氨基酸含量高于菜籽饼肥和华大有机肥处理，对茶叶品质的提升有一定的促进作用。咖啡碱是茶叶中重要的滋味物质之一，对茶叶品质的形成具有积极作用[13]。有研究发现，咖啡碱与茶叶品质间存在品质逆转阈值，阈值范围为3.8%~4.5%，咖啡碱含量低于阈值时，茶叶品质随其含量增加而随之上升，当超过阈值范围时，随着咖啡碱含量的增加，苦味增加，茶叶品质降低[14]。试验结果表明，4种施肥处理的茶叶咖啡碱含量均低于阈值，茶叶品质均随其含量的增加而得到提升，但这4种施肥处理的茶叶咖啡碱没有显著差异。茶多酚的含量在一定程度上决定了茶汤的浓度和厚度，同时又是茶叶苦涩味形成的主要成分。有研究表明，茶多酚含量与茶叶品质呈正相关，也有人认为呈负相关。茶多酚类化合物是决定茶汤浓度的主要成分，其在一定范围内对茶叶品质必然有积极作用，施用绿茶均衡营养肥处理的茶叶中茶多酚含量显著高于菜籽饼肥、宝源倍美粒茶肥和华大有机肥处理。儿茶素是茶叶中多酚类的主要成分，是茶叶苦涩味形成的主要物质，对茶叶色、香、味品质的形成具有重要作用[15]。试验结果表明，施用绿茶均衡营养肥的茶叶中无论是酯型儿茶素还是非酯型儿茶素含量均低于华大有机肥处理，但高于菜籽饼肥和宝源倍美粒茶肥处理，故其苦涩味应处于中等水平。考虑到湖南人的饮食习惯，即多数人喜欢喝浓茶，因此，施用绿茶均衡营养肥生产的茶叶更符合湖南人的健康需求。
综上所述，绿茶均衡营养肥是根据茶树在一年中生长发育对各种矿物元素的需求量而设计的一种均衡营养肥，其最大优势在于大幅减少施肥量和大幅减氮减磷，在不减产、不改变茶叶品质的前提下，还可提高茶叶中茶多酚的含量，对茶叶的保鲜以及对饮茶者的提神有促进作用。从表 1的施肥量可以看出，绿茶均衡营养肥不但用量最少，而且其氮磷钾总量与其他肥料相比减少了一半以上，这对于落实国家减肥战略，对减轻水体和空气污染，对土壤修复，特别对人体健康具有积极的作用。
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