3鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶葉品質(zhì)及代謝的影響

鎂對(duì)茶葉品質(zhì)的改善效果一直是驅(qū)動(dòng)該養(yǎng)分功能探索的主要?jiǎng)恿?。吳洵等嘗試用最直觀的方式表征茶葉感官品質(zhì)與鎂含量的關(guān)系，通過在余姚、杭州、西湖等地開展田間試驗(yàn)建立了綠茶品級(jí)（y）與鎂含量（x）的函數(shù)關(guān)系y=a+bx，其中余姚珠茶為y=25.2946-0.0122x,r=–0.9840；杭州炒青茶為y=8.9290-0.5500x,r=–0.7890；西湖龍井茶為y=61.3638-0.0302x,r=–0.8248。

伴隨著我國(guó)名優(yōu)茶的發(fā)展，當(dāng)前茶葉生產(chǎn)更為關(guān)注的是品質(zhì)的變化。近二十多年來，我國(guó)茶葉科技工作者開展了系統(tǒng)的探索研究，試圖解釋鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶葉品質(zhì)形成的影響及作用機(jī)制。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，茶葉葉片中鎂含量與綠茶品質(zhì)關(guān)系密切。其中最受關(guān)注的是茶氨酸、兒茶素、咖啡堿等重要品質(zhì)化學(xué)指標(biāo)的變化。

3.1鎂肥提高茶葉氨基酸含量、改善茶葉香氣品質(zhì)

氨基酸是影響茶葉品質(zhì)的核心化學(xué)成分。大量研究表明，茶葉氨基酸含量與鎂營(yíng)養(yǎng)條件密切相關(guān)。阮建云研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)主要茶類（綠茶、紅茶和烏龍茶）產(chǎn)區(qū)，在浙江、廣東、福建等茶園進(jìn)行的田間試驗(yàn)（土壤交換鎂含量20～69mg·kg-1）表明，施鎂增加茶葉游離氨基酸含量，增加范圍1.2%～16.8%，平均為7.0%。此外，充足的鎂不僅提高茶樹新梢氨基酸含量，對(duì)根中氨基酸含量也有顯著的促進(jìn)作用。

另外，茶葉品質(zhì)成分的重要指標(biāo)還有咖啡堿、兒茶素、香氣成分等生化指標(biāo)，近年來相關(guān)研究也揭示了鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶葉這些指標(biāo)具有重要的影響。例如，田間試驗(yàn)結(jié)果表明，增施鎂肥可以顯著提高紅茶、烏龍茶和綠茶中的咖啡堿含量，但是對(duì)茶多酚含量的作用受到土壤中鉀鎂養(yǎng)分背景含量的影響。此外，增施鎂肥對(duì)茶葉兒茶素和香氣指數(shù)具有顯著的促進(jìn)作用。對(duì)福建安溪烏龍茶產(chǎn)區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施用鎂肥對(duì)烏龍茶葉的香氣品質(zhì)具有明顯的改善效果；烏龍茶品質(zhì)與鎂含量成正相關(guān)，葉片鎂含量越多，香氣越足，品質(zhì)越好。鎂肥不僅增加了烏龍茶的香氣成分總量，對(duì)香氣的組成也有明顯影響，尤其是其中的橙花叔醇含量有較明顯的升高，而橙花叔醇對(duì)烏龍茶香氣有決定性影響。

3.2鎂營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)茶樹氮代謝和糖代謝

近年來，鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶樹氨基酸積累作用的生理機(jī)制解析逐漸成為熱點(diǎn)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，鎂肥可以顯著提高茶樹新梢氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶的活性。阮建云等針對(duì)鎂調(diào)控茶樹氮素代謝開展了一系列研究工作。結(jié)果表明，供鎂能改善茶樹對(duì)硝酸根的吸收和代謝能力。鎂對(duì)茶葉氨基酸含量的增加作用可能是由于增加了硝酸還原酶的活性。

由于茶氨酸（茶葉中含量最高的游離氨基酸）被認(rèn)為是在根部合成并轉(zhuǎn)移到葉部?jī)?chǔ)藏，因此鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)于茶樹葉片中氨基酸積累的影響很可能涉及到茶樹中代謝產(chǎn)物的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。Ruan等通過分析在給茶樹供鎂后各組織中鎂、氨基酸、糖的分布及積累變化，發(fā)現(xiàn)鎂營(yíng)養(yǎng)是調(diào)控氨基酸和糖在木質(zhì)部中長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹匾蛩?，尤其是茶樹春季新梢生長(zhǎng)時(shí)氮素儲(chǔ)藏和碳源的再運(yùn)輸，揭示了鎂營(yíng)養(yǎng)與茶葉品質(zhì)的可能調(diào)控機(jī)制。

4鎂與其他元素的互作關(guān)系

隨著對(duì)植物中鎂營(yíng)養(yǎng)功能研究的深入，大量研究表明，鎂營(yíng)養(yǎng)往往與氮、鉀、鈣等元素在生理功能上具有顯著的互作關(guān)系，表現(xiàn)為協(xié)同和拮抗作用。而茶樹中相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，茶樹對(duì)鎂的吸收和利用，不僅取決于土壤中有效性鎂的絕對(duì)含量，同時(shí)也取決于鎂與鈣、鉀、銨等離子的平衡關(guān)系。

4.1鎂與氮互作

氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的元素，也是作物產(chǎn)量和品質(zhì)的限制因子。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，氮肥施用普遍具有增產(chǎn)效應(yīng)，而植物氮素利用率有限，一般只有不到50%的氮肥能被谷類作物利用，大部分氮肥流失到環(huán)境中造成污染。氮素對(duì)于茶葉氨基酸含量和茶葉品質(zhì)形成往往具有決定性的作用，因而鎂肥與氮素的互作關(guān)系受到廣泛的關(guān)注。大量研究致力于揭示鎂營(yíng)養(yǎng)與茶樹氮素吸收、代謝和氨基酸合成的互作機(jī)制，以期通過“鎂氮協(xié)同”功效調(diào)節(jié)茶樹品質(zhì)成分代謝，改善茶葉品質(zhì)，并提高茶樹氮素利用效率。20世紀(jì)末，段毅等發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用無機(jī)氨的茶園較易出現(xiàn)缺鎂癥，認(rèn)為這可能是氨對(duì)茶樹鎂吸收產(chǎn)生拮抗作用。本世紀(jì)以來，我國(guó)茶葉科研工作者通過缺素、養(yǎng)分搭配、同位素示蹤等方法，系統(tǒng)揭示了茶樹營(yíng)養(yǎng)平衡對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要影響，發(fā)現(xiàn)氮鎂營(yíng)養(yǎng)的協(xié)調(diào)是氨基酸積累的重要影響因素。

鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)于茶樹葉片中氨基酸積累的影響很可能涉及到茶樹中代謝產(chǎn)物的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，如鎂肥可以顯著提高茶樹新梢氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶的活性。而Ruan等發(fā)現(xiàn)鎂營(yíng)養(yǎng)具有調(diào)控氨基酸和糖在木質(zhì)部和韌皮部中長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)墓δ堋Ｈ欢?，鎂肥調(diào)控氮素長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制還有待深入研究。此外，供鎂能改善茶樹對(duì)硝酸根的吸收和代謝能力。但過量鎂肥施用也可能會(huì)引起鉀鎂拮抗作用，從而對(duì)茶樹生物量和氨基酸產(chǎn)生抑制效果。也有研究報(bào)道NH4+可以直接抑制鎂離子的吸收，而硝態(tài)氮肥的施用則促進(jìn)鎂的吸收。Ruan等研究表明，過量氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤pH以及土壤和植株中的鎂含量明顯下降。

4.2鎂與鉀互作

鉀、鎂兩種元素都被證實(shí)在茶葉品質(zhì)形成中具有重要的積極作用，但是二者在土壤中的有效狀態(tài)決定兩者是否存在拮抗作用。因此揭示茶葉生產(chǎn)對(duì)鉀鎂互作和鉀鎂比例的響應(yīng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)鉀、鎂互作對(duì)茶葉品質(zhì)的影響研究較早，上世紀(jì)90年代我國(guó)茶葉科研單位就陸續(xù)開展了相關(guān)工作。鉀鎂配合施用，增效作用提高，根和葉片中的氨基酸含量都明顯增加。田間試驗(yàn)也表明鎂和鉀協(xié)同施用對(duì)紅茶、綠茶和烏龍茶的品質(zhì)改善效果優(yōu)于單獨(dú)施用。而隨后試驗(yàn)中，新梢養(yǎng)分含量的測(cè)定證實(shí)了鉀鎂之間存在拮抗作用。盆栽試驗(yàn)缺素培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了鉀鎂養(yǎng)分吸收表現(xiàn)出明顯的拮抗。張永瑞等研究了不同的鉀鎂肥配施對(duì)夏秋季新梢生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)鎂肥能夠提高鉀肥在幼齡茶樹上的作用效果，但兩者之間存在著拮抗作用；鉀、鎂比例為8∶1時(shí)，幼齡茶樹夏秋季新梢的生長(zhǎng)、葉綠素含量、過氧化氫酶活性等方面都明顯優(yōu)于其他處理。

4.3鎂與鈣等其他元素互作

明確不同養(yǎng)分在吸收和利用上的拮抗與協(xié)同作用，可為開展高效的茶園養(yǎng)分綜合管理提供技術(shù)支撐。由于茶樹對(duì)鈣營(yíng)養(yǎng)較為敏感，必然影響其對(duì)鎂的吸收利用。為了評(píng)價(jià)鈣鎂互作效益，吳洵等通過檢測(cè)茶樹各個(gè)器官鈣鎂含量發(fā)現(xiàn)，茶樹對(duì)鈣、鎂元素的吸收存在互相制約作用，高級(jí)名特優(yōu)茶葉中Ca/Mg值一般都低于1.5，隨著茶葉品級(jí)的下降，Ca/Mg值迅速上升，而土壤中有效性的Ca/Mg值對(duì)茶葉Ca/Mg值有一定影響。茶園土壤有效性的Ca/Mg值為10左右較為適宜。

除了以上氮、鉀、鈣3種營(yíng)養(yǎng)元素與鎂具有互作以外，有研究報(bào)道硫、磷、鋁等營(yíng)養(yǎng)元素也對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)的吸收利用產(chǎn)生影響。吳洵等通過比較氧化鎂和硫酸鎂兩種鎂肥的作用效果發(fā)現(xiàn)，鎂和硫的養(yǎng)分平衡可能對(duì)茶樹氨基酸的積累具有重要影響。通過測(cè)定新梢養(yǎng)分含量發(fā)現(xiàn)，磷鎂具有明顯的協(xié)同效果，而硼鎂同施對(duì)茶葉品質(zhì)的改善作用效果顯著。

5鎂肥施用技術(shù)

鑒于鎂肥在茶葉生產(chǎn)上的重要作用，其田間施用技術(shù)也受到茶葉生產(chǎn)者和科研人員的充分重視，大量研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)和完善茶園鎂肥施用技術(shù)。根據(jù)茶葉產(chǎn)量估算，每生產(chǎn)100kg干茶需要鎂素1～2kg。茶葉生產(chǎn)中鎂肥的施用方式主要以土施為主，可選用硫酸鎂、鈣鎂磷肥、鉀鎂肥等鎂肥。Jayaganesh比較了土壤中施用不同鎂肥（硫酸鎂，菱鎂礦，硝酸鎂和硫酸鎂石）對(duì)紅茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，硫酸鎂的投入產(chǎn)出比最高。由于茶樹對(duì)氯較為敏感，幼齡茶園應(yīng)慎施氯化鎂。成齡茶園建議鎂肥施用量（MgO)30～45kg·hm^-2，可在秋季（10月前后）基肥時(shí)期開溝施用。高產(chǎn)茶園還應(yīng)在春茶第一批采摘后增施一次。由于鎂在韌皮部的移動(dòng)性較強(qiáng)，葉面噴施鎂肥也能夠有效改善作物的鎂營(yíng)養(yǎng)狀況，顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，對(duì)已出現(xiàn)缺鎂癥狀的茶園，葉面噴施0.5%硫酸鎂溶液可取得較好效果?；阪V與氮、鉀、鈣、硫、磷、硼等元素的互作研究結(jié)果，茶園鎂肥施用還需要考慮養(yǎng)分搭配和比例。

6展望

近30年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)茶樹鎂營(yíng)養(yǎng)陸續(xù)開展了溶液培養(yǎng)、盆栽和田間試驗(yàn)以及一系列調(diào)查，并取得了可喜的進(jìn)展，也發(fā)現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)。

(1）通過前期研究，全國(guó)茶園鎂營(yíng)養(yǎng)狀況及養(yǎng)分匱乏原因現(xiàn)已基本明確，且建立了茶樹與土壤鎂養(yǎng)分診斷指標(biāo)和方法，通過全國(guó)尺度調(diào)查，基本摸清了我國(guó)茶園鎂養(yǎng)分投入方式與強(qiáng)度。但針對(duì)我國(guó)茶園土壤中鎂含量匱乏，鎂肥投入不足的問題，高效的茶園鎂營(yíng)養(yǎng)管理技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化和推廣。比如開發(fā)強(qiáng)化鎂營(yíng)養(yǎng)的新型肥料、配方肥料、專用肥料產(chǎn)品。

(2）由于茶樹對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)的需求并不會(huì)快速在葉色和表型上響應(yīng)，而當(dāng)前茶樹鎂營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)需要對(duì)茶樹和土壤進(jìn)行繁瑣的化學(xué)分析，從而限制了茶園鎂營(yíng)養(yǎng)管理效率。因此，茶樹鎂營(yíng)養(yǎng)快速診斷技術(shù)是當(dāng)前茶園養(yǎng)分管理的重要技術(shù)需求。

(3）通過養(yǎng)分平衡與濃度梯度試驗(yàn)明確了茶樹對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)的需求水平，缺素癥狀以及鎂營(yíng)養(yǎng)在茶樹和茶園土壤的空間分布規(guī)律。但當(dāng)前研究對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)在茶樹中的代謝途徑和在茶園土壤中的轉(zhuǎn)化知之甚少。例如，鎂在茶樹根、莖、葉中的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配機(jī)制及其在土壤中的有效性研究將有助于進(jìn)一步解析鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶樹的生理功能和效率。

(4）前期研究證實(shí)了鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶葉產(chǎn)量和氨基酸等品質(zhì)成分的積極影響，明確了鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)茶葉主要品質(zhì)成分積累的影響和作用規(guī)律，但其調(diào)控機(jī)制尚不清楚。而解析鎂營(yíng)養(yǎng)調(diào)控茶葉品質(zhì)成分生物合成和代謝的分子機(jī)理是研究茶葉品質(zhì)定向調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。

(5）鎂營(yíng)養(yǎng)和氮、鉀、鈣元素對(duì)于茶樹生長(zhǎng)和品質(zhì)調(diào)控的互作關(guān)系現(xiàn)已基本明確，并通過葉面營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充、養(yǎng)分協(xié)同增效等營(yíng)養(yǎng)管理措施開展了大量的生產(chǎn)實(shí)踐。然而有關(guān)其互作的分子機(jī)制也有待深入解析。

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