保靖不同海拔黃金春茶品質(zhì)形成主要氣象及生化因子研究

肖 健，劉 慧，鄭福維，劉 松，卿湘濤

（1.衡陽市氣象局，湖南 衡陽 421000；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點實驗室，長沙 410118；3.湘西州氣象局，湖南 吉首 416000）

保靖黃金茶產(chǎn)于湘西北武陵山區(qū)的保靖縣，地處茶葉生產(chǎn)黃金緯度帶，是明清以來的“一兩黃金一兩茶”知名貢茶，茶馬古道貿(mào)易長盛不衰。茶園生長區(qū)位于武陵山脈中段，屬云貴高原云霧山的東延部分，山系呈東北-西南延伸。茶園分布區(qū)域?qū)僦械蜕降貛?，多條獨具特色的10 km以上幽長峽谷山溪地形散布于保靖縣境內(nèi)，茶園栽種區(qū)域最高海拔650 m，最低海拔180 m，屬亞熱帶山地濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。保靖縣溪谷縱橫，垂直高度氣候差異大，“山上飄雪花，山下開桃花”，幽居深山苗區(qū)，綠色生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，森林茂密如原始次森林。境內(nèi)群山常年云霧繚繞，屬中國大霧中心地帶，年均霧日88 d，黃色和紅色漫射光多，光合作用特優(yōu)，土壤深厚肥沃，以板頁巖、砂巖等發(fā)育而成的扁沙土為主，pH 4.2～6.2，含硒豐富，據(jù)保靖縣茶葉辦統(tǒng)計，2018年保靖黃金茶總面積5 547 hm2，可采茶園3 000 hm2。

茶葉品質(zhì)主要由其生態(tài)環(huán)境所決定，光照、溫度、濕度的變化以及土壤類型的不同都會對茶葉品質(zhì)產(chǎn)生很大的影響［1］，且不同海拔地區(qū)種植的茶葉品質(zhì)存在顯著差異［2，3］。Munivenkatappa等［4］探究了土壤濕度對綠茶品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，指出土壤水分含量下降限制茶葉生長。張偉等［5］通過生化分析，定量得出高山出好茶，但并非海拔越高茶葉品質(zhì)越好的結(jié)論。蔡烈偉等［6］揭示了閩臺兩地海拔越高，烏龍茶品質(zhì)越好，說明了相對低溫高濕多云霧的高山氣候，利于形成高品質(zhì)茶葉。本研究對保靖縣黃金茶生產(chǎn)基地不同海拔高度的3個氣象自動站資料和春茶內(nèi)含成分進(jìn)行了分析，旨在探討影響春茶品質(zhì)的主要生化因子與氣象因子和海拔高度的關(guān)系，以期進(jìn)一步拓寬氣象為農(nóng)服務(wù)領(lǐng)域，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)定量評價水平。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)氣候概況

黃金村位于保靖縣東南部，茶區(qū)群山起伏，黃金河（又名冷寨河）貫穿其中，屬山地的低谷地帶，保靖縣氣候溫潤，多年平均氣溫16.2℃，年降水量1 316.7 mm，年日照時數(shù)1 093 h，年無霜期290 d，平均相對濕度77.9%。最冷月（1月）平均氣溫4.8℃，最熱月（7月）平均氣溫26.8℃。歷史極端最低氣溫-12.1℃，極端最高氣溫39.6℃?！?0℃的年活動積溫5 084.2℃。

1.2 數(shù)據(jù)來源

2016—2018年保靖縣黃金茶生產(chǎn)基地3個不同海拔高度自動氣象觀測站溫度和降水資料：黃金村（109°47′E，28°27′N，海 拔 260 m）、夯 龍 溝（109°46′E，28°26′N，海拔 360 m）、高柔老（109°46′E，28°26′N，海拔470 m），茶葉有關(guān)資料由氣象人員下鄉(xiāng)調(diào)查和送茶葉檢測機構(gòu)檢測提供。茶葉采樣海拔高度分別為260、360、470 m，3個取樣點的施肥、樹齡一致，取一芽一葉新梢，每次鮮葉不少于2 000 g，及時蒸青烘干后測定茶葉品質(zhì)成分。委托湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院進(jìn)行茶葉品質(zhì)生化指標(biāo)的檢測，茶多酚、游離氨基酸總量、水浸出物含量檢測參照 GB/T 8313—2018、GB/T 8314—2013、GB/T 8305—2013進(jìn)行。

采用Excel和Eviews 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 保靖黃金春茶不同海拔茶樹氣象條件和物候分析

2.1.1 不同海拔高度的氣溫日變化 不同品種春茶萌動起點溫度不同，當(dāng)日平均氣溫達(dá)一定溫度（5、7、10℃等）時，茶芽開始萌動，當(dāng)氣溫在15.0～25.0℃之間時，茶樹幼芽迅速生長。生長過程為：芽體膨脹—鱗片開展—魚葉（奶葉）開展—真葉開展—駐芽形成。由圖1可見，3個層次的氣溫日變化趨勢基本一致，總體呈上升趨勢。垂直方向上，260、360、470 m處平均氣溫分別為11.7、11.4、11.1℃，說明海拔越低，氣溫越高，溫度隨高度每增加100 m下降0.3℃，小于平原地區(qū)溫度隨高度每增加100 m下降0.6℃。1月上旬開始溫度緩慢下降至1月下旬，其后呈現(xiàn)階梯式上升，2月上旬和下旬升溫較快，不同海拔高度的茶園都在2月底溫度升到10.0℃以上，之后有小的波動，3月中旬以后日平均氣溫穩(wěn)定在10.0℃以上。開采前15 d平均氣溫分別為10.8、10.0、9.7℃，促使春梢生長很快，萌發(fā)較為整齊、旺盛，先由內(nèi)折到反卷，再由反卷到平展，最后定型，形成保靖黃金春茶獨特的品質(zhì)和口味。

圖1 不同海拔高度氣溫日變化

2.1.2 不同海拔高度氣溫日較差變化 由圖2可見，2月初到3月初，以及3月底開始，白天溫度高，晚上溫度低，晝夜溫差大，有利于茶樹葉片有機物的積累，茶樹生長迅速。采摘前15 d日較差在3.4～19.3℃之間，海拔470 m日較差最小，海拔360 m次之，海拔260 m最大。主要是春季山谷風(fēng)的作用，白天暖濕空氣抬升，上坡風(fēng)上吹，夜晚山頂降溫快，山谷降溫慢，山谷風(fēng)下吹，有逆溫層形成，使山谷溫度低，山頂溫度高。

圖2 不同海拔高度氣溫日較差變化

2.1.3 不同海拔高度春茶開采期的變化 影響茶葉開采期的因素一般為植物因素、管理因素及環(huán)境因素［7］，本文研究對象不同海拔高度3個取樣點茶樹品種、樹齡、施肥、采摘方式等均一致，故本文中影響不同海拔茶樹開采期的主要因素為氣候條件，海拔高處茶園春季升溫較海拔低處慢，有效積溫不足，茶樹芽梢生長緩慢，根據(jù)下鄉(xiāng)調(diào)查，海拔260 m茶園處的保靖黃金茶在3月5日就進(jìn)入開采期，海拔360 m處的在3月9日進(jìn)入開采期，470 m處的在3月12日進(jìn)入開采期，春茶開采期隨著海拔的升高略有推遲，較260 m處分別延遲4、7 d。

茶葉從萌動到開采需要達(dá)到一定的積溫，為進(jìn)一步分析保靖黃金茶萌動起點適宜的溫度，分別統(tǒng)計2016—2018年不同海拔高度的春茶穩(wěn)定通過不同假定下限溫度5、7、8℃的有效積溫（本文未將10℃納入萌動起點溫度，主要是由于茶區(qū)穩(wěn)定通過10℃的平均氣溫在3月10日左右，而從歷年保靖黃金茶采摘期分析，當(dāng)日平均氣溫剛剛達(dá)到或尚未達(dá)到10℃時，茶樹已經(jīng)開始采摘，因此，保靖黃金茶不能以日平均氣溫10℃的標(biāo)準(zhǔn)來計算萌動起點溫度），并計算變異系數(shù)。從表1可以看出，≥5℃的有效積溫變異系數(shù)最小，尤其是360 m處在3年穩(wěn)定性最好，有效積溫平均值141℃。說明保靖黃金茶萌動起點溫度為5℃，能有效促進(jìn)茶樹的萌動和生長，對開采期提前和推后有影響。

表1 2016—2018年不同海拔高度春茶有效積溫和變異系數(shù)

2.1.4 不同海拔高度月降水量的變化 由圖3可見，上半年3個層次降水量隨時間的變化趨勢基本相同，變化范圍在632.9～752.1 mm，470 m處降水量最多，為752.1 mm，360 m處降水量最少，為632.9 mm。春茶生長期內(nèi)降水非常充盈，月均值在100.0 mm以上，滿足茶樹生長，3—6月降水較為集中，尤其是4—5月超過120.0 mm，由于雨熱同季，有助于茶葉保持鮮嫩香醇。

圖3 不同海拔高度月降水量的變化

2.1.5 不同海拔高度年日照時數(shù)的變化 茶區(qū)群山起伏，多云霧，年日照時數(shù)在1 000～1 200 h之間，與同緯度地區(qū)相比，偏少14%～21%，春季輻射總量占全年的25.7%。保靖黃金茶樹對光質(zhì)的反應(yīng)較敏感，在相同輻射能下，茶樹葉片光合速率高低為黃光＞紅光＞綠光＞藍(lán)光＞紫光；在空曠的全光照條件下生育的茶樹和陰蔽條件下生育的茶樹，器官形態(tài)上和生理上有很大的區(qū)別。從圖4可見，年日照時數(shù)隨海拔高度每上升100米增加47 h，光照時間短，強度低，以散射光和漫射光為主，有利于茶葉滋味醇厚，品質(zhì)提升。

圖4 不同海拔高度年日照時數(shù)的變化

2.2 保靖黃金春茶內(nèi)含化學(xué)成分分析

為進(jìn)一步探索海拔高度差異對保靖黃金春茶內(nèi)含化學(xué)成分的影響，對3種不同海拔高度及其6項氣象因素垂直變化與保靖黃金春茶生化成分的相關(guān)程度進(jìn)行實證分析。

2.2.1 不同海拔茶葉生化成分分析 從圖5和圖6可知，保靖黃金茶茶多酚含量在16%～20%之間，游離氨基酸總量含量在5%～7%之間，酚氨比在3～4之間，咖啡因含量在24 500～27 000 mg/kg之間，水浸出物在44%左右，香氣、茶汁出來快。其中，位于海拔470 m的保靖黃金茶茶多酚含量最高達(dá)19.2%，茶多酚含量隨海拔高度的升高而增加。位于海拔360 m的保靖黃金茶游離氨基酸總含量最高為6.1%。氨基酸不僅是茶湯鮮爽味的主要呈味物質(zhì)，也是香氣形成的主要來源之一［8］。保靖黃金茶游離氨基酸總量含量隨海拔高度的升高而增加，在海拔高度360 m處達(dá)到最大，然后隨海拔高度升高而降低。海拔360 m處的保靖黃金茶酚氨比最低為3，酚氨比與海拔高度呈現(xiàn)U形。位于海拔260 m處的保靖黃金茶咖啡因含量最高為26 400 mg/kg。位于海拔360 m處的保靖黃金茶水浸出物最低為43.7%，水浸出物與海拔高度呈現(xiàn)U形。

綜上所述，保靖黃金茶的滋味成分中，茶多酚與氨基酸的含量及比值相對重要，茶多酚應(yīng)相對低點，氨基酸高點，即酚氨比值低時茶滋味才會更鮮爽［9］。因此，位于海拔360 m的保靖黃金茶品質(zhì)最好。

2.2.2 不同海拔茶葉生化成分與環(huán)境因子的相關(guān)分析 由表2可見，保靖黃金茶茶多酚含量與海拔高度、≥5℃有效積溫和年日照時數(shù)相關(guān)程度最大，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.98，說明海拔越高，≥5℃有效積溫越高，年日照時數(shù)越多，保靖黃金茶茶多酚含量越高。酚氨比與上半年總降水量相關(guān)程度最高（相關(guān)系數(shù)為0.94）?？Х纫蚝颗c海拔、年日照時數(shù)和≥5℃有效積溫呈高度負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.96、-0.96、-0.95）。由此可見，保靖黃金茶內(nèi)含成分主要與≥5℃有效積溫、海拔高度、年日照時數(shù)及降水量密切相關(guān)。

圖5 不同海拔高度保靖黃金茶茶多酚、酚氨比及游離氨基酸含量的變化

圖6 不同海拔高度保靖黃金茶咖啡因含量及水浸出物變化

2.2.3 與國內(nèi)其他品種茶葉內(nèi)含成分的比較分析

通過將保靖黃金茶與西湖龍井、洞庭湖碧螺春、黃山毛尖、信陽毛尖、南京雨花茶［10］等綠茶內(nèi)含成分進(jìn)行比較，結(jié)果見表3。從表3可以看出，保靖黃金茶的氨基酸、水浸出物含量最高，氨基酸含量高出其他茶葉近1倍，酚氨比值最低，低了將近50%，說明保靖黃金茶綠茶品質(zhì)最優(yōu)，相對其他茶葉茶湯鮮爽，滋味最鮮醇茶味濃厚。

表2 茶葉生化成分與海拔及氣象因素的相關(guān)系數(shù)

表3 各茶葉品種內(nèi)含成分比較

3 小結(jié)與討論

研究結(jié)果表明，保靖黃金茶春茶采摘比較早，3月上旬即可開采，穩(wěn)定通過5℃多在2月5日以后，期間平均極端最低氣溫在-5.0℃以上，無劇烈降溫天氣和低溫凍害，日均溫10℃出現(xiàn)較多，茶樹隨溫度升高而生長，當(dāng)≥5℃的有效積溫達(dá)到122.4℃，進(jìn)入春茶開采期，在此期間，武陵山區(qū)日晴夜雨，晝夜溫差大，光照散射光多，有助于茶葉芳香物質(zhì)的積累，提升茶葉的鮮爽味，制成綠茶品質(zhì)最高，4—5月生產(chǎn)綠茶品質(zhì)優(yōu)質(zhì)，7月適宜制作白茶和白毫銀針，9—10月秋季茶葉品質(zhì)適宜作紅茶。

位于海拔360 m的保靖黃金茶綠茶品質(zhì)最好，且優(yōu)于國內(nèi)其他知名綠茶，內(nèi)含成分游離氨基酸含量最高為6.1%，茶葉最鮮爽純，香型豐富多滋味，香味呈羅豆香、板栗香、綠豆香，酚氨比最低為3，苦澀味低，帶甜味?？赡苁怯捎诤０?60 m處茶園日照時數(shù)適宜，接收藍(lán)紫光最多，漫射效應(yīng)增強，有利于茶樹體內(nèi)蛋白質(zhì)和含氮物質(zhì)的形成并積累，氨基酸含量增加，提高茶葉的色澤和滋味，香氣也好，而茶多酚含量470 m較360 m處高，故海拔360 m處茶葉酚氨比最低，茶湯最鮮醇，茶滋味最好，破除了傳統(tǒng)唯高山云霧出名茶的傳統(tǒng)認(rèn)識。

當(dāng)然，本研究也存在一些局限性，一是樣本量未能選取多年值，下步將通過延長時間跨度擴大研究樣本量，納入后續(xù)年份的樣本量，提高估計結(jié)果可靠性。二是本研究僅分析了海拔因素對茶葉品質(zhì)的影響，后續(xù)將進(jìn)一步納入土壤、肥料以及加工工藝等因素對茶葉品質(zhì)的影響，將海拔因素對茶葉品質(zhì)的影響與其他因素影響分離開來。