地质背景与信阳茶叶关系的探讨_张燕平.pdf

第 26 卷第 4 期 2007 年 8 月 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 26，No． 4 August， 2007 文章编号 02545357 2007 04031304 地质背景与信阳茶叶关系的探讨 张燕平，吴宏伟 河南省地质调查院，河南 郑州450007 摘要 从地学角度分析了信阳毛尖茶叶产地的地质背景对土壤中元素组合、 土壤类型和地 貌景观的影响， 探讨了地质背景与茶叶主要品质的关系， 认为花岗岩母质土壤， 海拔 300 ～800 m 高， 有一定坡度、 植被茂盛的环境适宜优质信阳毛尖的生长。 关键词 地质背景; 土壤类型; 生态环境; 信阳茶叶 中图分类号 P596; X508文献标识码 A 收稿日期 2007- 02- 06; 修订日期 2007- 05- 26 基金项目 国土资源部多目标生态农业地球化学调查 河南省黄淮平原经济区农业地质调查项目资助 200414200006 作者简介 张燕平 1955 ， 男， 湖南桃江县人， 高级工程师， 主要从事地球化学勘查工作。E- mail zypddy163． com。 The Relationship between Geological Background and Quality of Xinyang Tea ZHANG Yan- ping，WU Hong- wei Henan Institute of Geological Survey，Zhengzhou450007，China Abstract From the geological point of view， the authors studied the effects of geological background of Xinyang， the original production area of Chinese famous traditional Xinyang Maojian tea，on chemical element combination in local soils，the soil types and the physiognomy． It also investigated the relationship between local geological background and tea quality． The results from the study show that the eco- geological environment of granite- originated soil， 300 ～800 m heigh above sea level，luxuriant vegetation and a slope in natural tapography are suitable for the growing of high- quality Xinyang Maojian tea． Key words geological background; soil type; ecological environment; Xinyang tea 信阳毛尖是我国传统名茶之一， 素以其外形细、 圆、 紧直、 多白毫， 内质香高、 味浓、 汤色绿的独特风 格而驰名中外。茶叶作为我国传统的名、 特、 优农作 物， 农业、 林业、 土壤、 气候等学科的诸多学者从种植 管理、 水资源、 土壤、 气候等条件及茶叶品质、 产量等 方面进行了大量的研究， 取得了丰硕的成果 ［ 1 －3 ］。 2004 ～2005 年我院依托河南省黄淮平原经济区 农业地质调查， 开展了 “信阳市特色农业区茶叶板栗 银杏生态地球化学调查评价” 项目， 从地学的角度对 信阳茶叶品质、 产量与地质环境的关系进行了研究， 认为在同等自然环境条件下， 地质环境是影响茶叶 生长的重要因素之一。 1野外调查与样品分析 1． 1地理位置及气候特点 调查区位于河南省信阳市浉河区西部。区内地 势总体呈西南高东北低， 海拔一般100 ～600 m， 最高 海拔为800 m， 相对高差200 ～400 m; 气候属亚热带 向暖温带过渡区， 年平均气温15．1 ～15．3℃; 降雨量 年平均900 ～1200 mm， 是河南省雨量最多的地区， 降雨多集中在 8 ～9 月， 雨水充沛， 空气相对湿度年 平均77; 森林覆盖率达到 31。区内农作物主要 品种有松、 杉、 茶、 板栗、 油桐、 银杏、 猕猴桃等。 调查区四季分明， 气候温暖， 日照充足， 雨量丰 沛， 能满足茶叶栽培和生长的需要。 313 ChaoXing 1． 2样品采集 野外调查工作按中国地质调查局 1 ∶ 25 万多 目标区域地球化学调查规范 ［4 ］及区域生态地球 化学评价技术要求 试行 ［5 ］， 开展 1 ∶ 5 万生态 环境调查， 包括地质、 地貌、 植被、 土壤、 土地利用、 环境污染和地方病等， 系统采集土壤样、 茶叶样和 根系土样。 土壤样 采集地表至 20 cm 深处的土柱， 采样 平均密度 3． 78 个/km2。样品风干后， 过 0． 84 mm 20 目 不锈钢筛， 以 1 km2基本格子内的单样取 等质量物质组合成一个分析样， 样品质量 200 g。 茶叶样 选代表性地块及样株， 用对角线法多 点采集嫩芽或新生的片叶组合一个样品， 鲜样质量 ≥1300 g。样品及时用蒸馏水冲洗 1 ～ 2 次， 在低 于 40℃的烘箱中烘干后装入聚乙烯保鲜袋， 放在 室内阴凉通风处存放。 根系土样 在采集植物样同点位采集根系土， 样品重量、 加工流程同土壤样品。 1． 3样品分析 土壤样分析项目 N、 P、 K2O、 Na2O、 SiO2、 CaO、 MgO、 Fe2O3、 Mn、 Cu、 Zn、 Co、 Mo、 B、 Se、 Pb、 Cr、 As、 Sb、 Hg、 Cd、 F 等 22 种组分和 pH 值; 茶叶样分析项目 N、 P、 K2O、 CaO、 MgO、 Fe2O3、 Mn、 B、 Cu、 Zn、 Co、 Mo、 Se、 Pb、 As、 Sb、 Hg 等 17 种 组分， 茶多酚、 咖啡因、 氨基酸 17 种 ; 根系土样分析项目 土壤机械组成、 理化性质、 有机质含量、 土壤有效态及元素含量。 2地质背景 调查区位于河南桐柏山东麓， 出露地层主要为中 元古界龟山岩组 Pt2g 由一套经过强变形中深变质 的泥沙质碎屑岩及基性、 酸性火山岩组成。上元古界 肖家庙岩组 Pt3x 由一套强变形中深变质泥砂质碎 屑岩夹碳酸盐岩组成。泥盆系南湾组 Dn 由一套强 变形浅变质陆源碎屑岩组成。在山前凹地、 丘陵、 垄岗及河流阶地堆积了第四系松散堆积层。 区内岩浆岩极发育， 主要有燕山期车云山花岗 岩体 K1Cηγ ， 岩性主要为中细粒二长花岗岩、 中 粗粒二长花岗岩、 似斑状中细粒二长花岗岩， 占测 区总面积的 37． 55。 根据 1 ∶ 20 万河南省桐柏 － 信阳一带区域地 球化学调查 成果， 测区内水系沉积物中 F、 Mo、 P、 Sb、 Cd、 Al、 K、 Na 异常发育， 其异常与车云山花 岗岩体关系密切。 3地质背景对茶叶生长环境的影响 地质背景为土壤提供全部矿质元素， 决定土壤 中黏土矿物类型， 对土壤理化性状和宏观分布有直 接的影响。不同地质背景下的岩石， 经过风化剥蚀 后形成不同的元素组合、 土壤类型和地貌景观， 它们 始终都带有母岩的 “遗传基因” ， 这些 “遗传基因” 造 成了内在和外表差异， 直接影响着茶叶品质和产量。 3． 1土壤中元素含量的影响 通过对区内主要土壤类型地球化学特征研究， 认为不同地质背景下形成的同一类型土壤， 其地球 化学特征差异明显; 在相同地质环境中形成的不同 类型土壤， 虽然部分元素的含量有所差异， 但其元 素组合所反映的地质特征是相同或相近的， 即土壤 始终会带有风化母岩的“先天烙印” ， 地质背景的 化学成分控制着土壤中元素地球化学特征 表 1 。 表 1不同成土母质的土壤化学成分含量特征 Table 1Chemical composition characteristics of soils from different origins 地质 单元 母岩 类型 样品 数 wB/ SiO2Fe2O3MgOCaOK2O Na2OMn 主要土 壤质地 南湾 岩组 斜长片岩、 变粒岩等 2565．84 5．341．951．452．44 1．24 0．0615 壤土 － 壤黏土 龟山 岩组 斜长角闪 片 岩等 3263．95 6．961．891．421．99 1．15 0．0794 壤土 － 壤黏土 车云山 花岗岩体 二长 花岗岩 15267．19 3．511．040．953．44 2．37 0．0431 砂砾质土 －砂壤土 全区土壤背景值①23266．13 4．141．251．023．02 1．97 0．0507 ① 全区土壤背景值包括上元古界肖家庙岩组和其他地层分布区样品。 不同品质的茶叶都有其生长的特殊土壤环境。 结合不同品质的信阳毛尖茶生长分布规律发现， 以 花岗岩为母质的高 Si、 K、 Na， 低 Fe、 Mg、 Ca、 Mn 土壤有 利于提高茶叶品质; 以变质岩为母质的高 Fe、 Mg、 Ca、 Mn， 低 Si、 K、 Na 土壤不利于提高茶叶品质; 生长优质 茶叶的土壤矿质元素组成特征为 SiO266 ～68、 K2O 3．0 ～4．0、 Na2O 2．0 ～3．0、 CaO 0．5 ～ 1． 2、 MgO 0． 7 ～ 1． 5、 Fe2O32． 5 ～ 4．0、 Mn 0．03 ～0．05; 茶叶品质由高到低的母岩为花 岗岩 －南湾组岩石 －龟山岩组岩石， 反映花岗岩从母 源上提供了能满足优质茶叶生长所需要的元素。 3． 2土壤类型的影响 成土母质、 土壤与其所处地质环境密切相关， 不同地质环境形成不同类型土壤。即便形成同一 类型土壤， 其物理化学特征也有明显差异， 直接影 响茶树的生长、 茶叶的品质和产量。 413 第 4 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2007 年 韩存强． 1 ∶ 20 万河南省桐柏 － 信阳一带区域地球化学调查 内部资料 ．1987． ChaoXing 根据不同茶场环境， 选定 4 个典型茶区进行对 比， 从表 2 中可以看出， 已知盛产优质茶的车云山 和云雾山茶场， 均位于花岗岩分布区， 土壤类型为 粗骨土， 土壤容重为 1． 2 ～ 1． 3 g/cm3， 土壤结构体 为粒状结构， 有机质含量在 3 以上， 土壤空隙度 64． 72 ～75． 25。 由于粗骨土较多地保存了母质层 C 的成分， 该土类的地球化学特征更接近原岩， 其中 Mo、 F 元 素富集系数大于 1． 5， 呈富集 － 强富集分布， 更利 于优质茶叶生长。 表 2董家河不同茶场土壤物理化学特征 Table 2Physical- chemical characteristics of soils on different tea farms in Dongjiahe area 位置车云山茶场楼子湾茶场云雾山茶场 浉河港石灰窑茶场 样品数 个8 101012 母岩二长花岗岩 碎屑岩、 基性、 酸性火山岩 二长花岗岩 碳酸盐岩、 泥砂质碎屑岩 土类粗骨土黄棕壤粗骨土粗骨土 质地壤质重壤轻攘质中壤 土壤结构体粒状结构小块状结构粒状结构小块状结构 容重 g/cm31．231．31 1．271．29 空隙度75．2560．2364．7261．25 代换量－15．9415．8921．61 pH 值 5．035．865．044．88 w有机质/5．722．393．872．1 3． 3地貌环境的影响 在相对大的地理、 气候环境下， 地质背景影响着 微地理环境， 并通过微气象、 微地貌等因素影响着信 阳毛尖茶的品质与产量 表 3 。花岗岩抗风化能力 较强， 多形成中 － 低山， 海拔一般 300 ～600 m， 最低 200 m， 最高800 m， 坡度15 ～25， 群峦叠翠， 溪流纵 横， 常年云雾弥漫， 其茶叶品质优良。 表 3不同茶场地貌环境与茶叶特征对比 Table 3Comparison of geomorphology and tea quality for different tea farms 对比区地质背景海拔/m地貌植被 茶叶特征 品质 产量 车云山 云雾山 花岗岩体 中细粒 二长花岗岩、 中粗粒二长花岗岩 350 ～580 500 ～800 中低山， 坡陡 中低山， 坡陡 发育 发育 优 优 较低 较低 楼子湾 龟山岩组 斜长角 闪岩、 二云石英片 岩和浅粒岩 120 ～200岗地， 坡缓 不发育 一般 较高 石灰窑 南湾岩组 黑云 斜长片岩、 绢云 斜长片岩 120 ～200岗地， 坡缓 较发育 较好 较高 变质岩分布区抗风化能力较弱， 易风化剥蚀， 多为低山 －丘陵区， 海拔一般110 ～160 m， 最高为387 m， 坡度7 ～13。所产的毛尖茶叶品质较差， 产量却 相对较高， 一般年成比花岗岩区亩产高5 kg 左右。 4地质背景与茶叶品质的关系 农作物对地质背景有较强的选择性， 在品种、 气候等条件相近似时， 地质背景就成为控制品质的 内在条件， 信阳茶叶也毫不例外。 影响茶叶的品质有氨基酸、 咖啡碱、 茶多酚、 糖类、 芳香物质和维生素 A、 B1、 B2、 C、 K、 P 等诸多 因素， 本文试从地质背景与茶叶中茶多酚、 咖啡碱、 氨基酸三成分含量的关系进行探讨。 4． 1地质背景与茶多酚的关系 茶多酚是影响绿茶汤滋味和汤色的重要品质成 分， 其含量过低味淡; 但含量过高， 又有明显的苦涩。 因此绿茶的茶多酚含量必须在一个适当的范围 ［ 6 ］。 研究表明， 信阳毛尖中茶多酚的含量与其所生长的 地质环境、 海拔高度有着较密切的关系 表4 。 表 4种植在不同地质体上信阳毛尖茶叶中 茶多酚、 咖啡碱含量对比① Table 4Comparison of tea polyphenol and theine contents in Xinyang Maojian tea growing in different geological bodies 指标 变质岩系 龟山 岩组 南湾 岩组 肖家庙 岩组 平均 值 花岗岩 中细粒 花岗岩 细粒 花岗岩 平均 值 斜长 角闪岩 海拔/m146128 120 131．33420494457409 w 茶多酚 / 15．112．515．7 14．4317．414．816．113．5 w 咖啡碱 / 1．601．541．521．551．801．911．862．18 茶多酚排序花岗岩 高 ＞变质岩系 中 ＞斜长角闪岩 低 咖啡碱排序斜长角闪岩 高 ＞花岗岩 中 ＞变质岩系 低 茶叶品质排序花岗岩 好 ＞变质岩系 一般 ＞斜长角闪岩 较差 ① 分析结果为秋后采集的茶叶样品， 烘干后测试; 平均值为 算术平均值; 斜长角闪岩为花岗岩包体。 由表 4 可以看出， 变质岩系中茶叶茶多酚含量 值由高到低排序为 肖家庙岩组 ＞ 龟山岩组 ＞ 南湾 岩组; 车云山花岗岩体中茶叶茶多酚的含量值由高 到低排序为 中细粒花岗岩 ＞ 细粒花岗岩 ＞ 斜长角 闪岩; 花岗岩系中的茶叶茶多酚平均含量高于变质 岩系 1． 67， 高于斜长角闪岩 2． 6。就地质体而 言， 花岗岩中茶叶茶多酚含量高， 品质最佳; 肖家庙 岩组、 龟山岩组次之; 斜长角闪岩和南湾组最差。 将茶多酚含量与海拔高度进行相关分析， 其相 关系数为 0． 24， 呈弱正相关性， 即茶多酚含量随地 势的增高略有增加。 513 第 4 期张燕平等 地质背景与信阳茶叶关系的探讨第 26 卷 ChaoXing 4． 2地质背景与咖啡碱的关系 咖啡碱是茶叶中主要的药理活性成分。咖啡 碱含量与茶叶品质之间呈正相关， 咖啡碱含量高， 茶叶品质好。由表 1 咖啡碱含量数据可以看出， 变 质岩系中茶叶咖啡碱的平均含量值由高到低排序 为 龟山岩组 ＞ 南湾岩组 ＞ 肖家庙岩组; 车云山花 岗岩体中茶叶咖啡碱的平均含量值排序为 斜长角 闪岩 ＞ 细粒花岗岩 ＞ 中细粒花岗岩。其中， 斜长角 闪岩 花岗岩包体 中的茶叶咖啡碱平均含量最 高， 花岗岩系次之， 变质岩系最低。 在对比本次信阳毛尖茶叶中茶多酚、 咖啡碱含 量研究成果时发现， 秋茶中茶多酚含量在 12． 5 ～17． 4; 咖啡碱含量在 1． 52 ～2． 18， 分别低 于春茶的 24． 13 和 4． 44。这种差异直接影响 茶叶的口感， 使秋茶缺乏春茶清香、 鲜醇的感觉， 而 显得香气平和， 滋味略显粗淡的原因之一。 利用茶叶咖啡碱含量与种植海拔高度进行 相关分析， 相关系数为 0． 97， 说明咖啡碱含量与 茶叶生长的地势高低呈显著正相关。咖啡碱含量 与茶多酚相关分析， 其相关系数为 0． 33， 也有一定 相关性。 4． 3地质背景与氨基酸的关系 氨基酸是构成茶汤鲜爽滋味的主体成分。氨 基酸含量高， 绿茶品质好。目前从茶叶中分离鉴定 的氨基酸有 20 余种， 本次从信阳毛尖茶叶中检测 了 17 种氨基酸， 其中谷氨酸含量最高， 占总量的 15 ～19; 其次是天冬氨酸、 缬氨酸、 亮氨酸和赖 氨酸， 占总量的 7 ～9; 胱氨酸、 蛋氨酸、 组氨酸 的含量最少， 仅分别占总量的 2 ～ 3。由图 1 可知， 种植在不同地质体上的茶叶氨基酸含量存在 较大差异。变质岩系中茶叶氨基酸的含量值由高 到低排序为 南湾岩组 ＞ 肖家庙岩组 ＞ 龟山岩组。 图 1不同地质体中茶叶氨基酸含量对比 Fig． 1Comparison of amino acid content in the tea growing on the different geological bodies 1龟山岩组; 2南湾岩组; 3肖家庙岩组; 4中细粒 花岗岩; 5细粒花岗岩; 6斜长角闪岩 包体 ; 7变质岩系 平均值 ; 8花岗岩 平均值 。 花岗岩体中茶叶氨基酸的含量值由高到低排 序为 斜长角闪岩 包体 ＞ 细粒花岗岩 ＞ 中细粒 花岗岩。其中， 南湾岩组中的茶叶氨基酸含量最 高; 斜长角闪岩次之; 花岗岩系最低。南湾岩组和 斜长角闪岩中茶叶氨基酸的平均含量较高， 从一定 程度上弥补了这两个岩组中茶多酚含量较低影响 茶叶鲜爽醇浓的不足。 茶叶的滋味实际上是人们味觉器官对茶叶中 各种呈味成分的综合反应， 是茶叶中主要成分氨基 酸、 茶多酚和咖啡碱含量及比例不同而造成的。 作者对信阳毛尖茶叶中三成分的含量进行比值 ［ w 茶多酚 ∶ w 咖啡碱 ∶ w 氨基酸 ］分析， 花岗岩中为8 ∶ 1 ∶ 7， 变质岩中为9 ∶ 1 ∶ 10， 斜长角 闪片岩中为 6 ∶ 1 ∶ 7。 5结语 通过信阳主要产茶区地质环境对茶叶生长及 品质影响的探讨， 认为适宜优质信阳毛尖茶叶生长 的环境有以下特点 1 地质背景为花岗岩母质的区域最适宜优 质茶叶生长， 但产量较低; 龟山岩组、 南湾岩组、 肖 家庙岩组茶叶品质较差， 但产量相对较高。 2 花岗岩为母质形成的含砾砂壤土， 如粗骨 土、 石质土和黄棕壤， 呈微酸性， 透气、 透水性好， 适 宜种植茶叶。 3 适宜优质茶叶生长的土壤具有高硅、 钾、 钠， 低铁、 镁、 钙、 锰的地球化学特征， 养分含量丰富。 4 海拔高度 300 ～ 800 m、 坡度 10 ～ 25、 植被茂盛的环境有利于茶叶生长。 5 信阳毛尖茶叶中茶多酚、 咖啡碱、 氨基酸 含量的最佳比值约为 8 ∶ 1 ∶ 7。 6参考文献 ［ 1］ 王广铭， 郑乃福， 尚新利， 等． 信阳毛尖茶产区气候 资源分析与合理利用［ J］ ． 河南农业科学， 2003 10 23 －24． ［ 2］ 易亮， 陈怀亮， 张雪芬， 等． 信阳茶区自然生态环境 条件分析［ J］ ． 经济林研究， 2005， 23 3 42 －45． ［ 3］ 郭桂义． 信阳毛尖茶化学成分与品质关系初探［J］ ． 茶叶， 2000， 26 4 228 －233． ［ 4］ DD 20051， 1 ∶ 25 万多目标区域地球化学调查规范 ［ S］ ． ［ 5］DD 20052， 区域生态地球化学评价技术要求 试行 ［ S］ ． ［ 6］ 唐根年， 陆景冈， 王援高， 等． 浙江省及邻近地区名茶 形成的土壤地质环境分析［J］ ． 茶叶科学， 2001， 21 2 85 －89． 613 第 4 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2007 年 ChaoXing