3鎂營(yíng)養對茶葉品質(zhì)及代謝的影響

鎂對茶葉品質(zhì)的改善效果一直是驅動(dòng)該養分功能探索的主要動(dòng)力。吳洵等嘗試用最直觀(guān)的方式表征茶葉感官品質(zhì)與鎂含量的關(guān)系，通過(guò)在余姚、杭州、西湖等地開(kāi)展田間試驗建立了綠茶品級（y）與鎂含量（x）的函數關(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(zhù)我國名優(yōu)茶的發(fā)展，當前茶葉生產(chǎn)更為關(guān)注的是品質(zhì)的變化。近二十多年來(lái)，我國茶葉科技工作者開(kāi)展了系統的探索研究，試圖解釋鎂營(yíng)養對茶葉品質(zhì)形成的影響及作用機制。大量試驗結果表明，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)養條件密切相關(guān)。阮建云研究團隊針對我國主要茶類(lèi)（綠茶、紅茶和烏龍茶）產(chǎn)區，在浙江、廣東、福建等茶園進(jìn)行的田間試驗（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(shù)新梢氨基酸含量，對根中氨基酸含量也有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。

另外，茶葉品質(zhì)成分的重要指標還有咖啡堿、兒茶素、香氣成分等生化指標，近年來(lái)相關(guān)研究也揭示了鎂營(yíng)養對茶葉這些指標具有重要的影響。例如，田間試驗結果表明，增施鎂肥可以顯著(zhù)提高紅茶、烏龍茶和綠茶中的咖啡堿含量，但是對茶多酚含量的作用受到土壤中鉀鎂養分背景含量的影響。此外，增施鎂肥對茶葉兒茶素和香氣指數具有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。對福建安溪烏龍茶產(chǎn)區的調查發(fā)現，施用鎂肥對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，而橙花叔醇對烏龍茶香氣有決定性影響。

3.2鎂營(yíng)養促進(jìn)茶樹(shù)氮代謝和糖代謝

近年來(lái)，鎂營(yíng)養對茶樹(shù)氨基酸積累作用的生理機制解析逐漸成為熱點(diǎn)。相關(guān)研究發(fā)現，鎂肥可以顯著(zhù)提高茶樹(shù)新梢氨基酸轉運酶的活性。阮建云等針對鎂調控茶樹(shù)氮素代謝開(kāi)展了一系列研究工作。結果表明，供鎂能改善茶樹(shù)對硝酸根的吸收和代謝能力。鎂對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）被認為是在根部合成并轉移到葉部?jì)Σ?，因此鎂營(yíng)養對于茶樹(shù)葉片中氨基酸積累的影響很可能涉及到茶樹(shù)中代謝產(chǎn)物的長(cháng)距離運輸。Ruan等通過(guò)分析在給茶樹(shù)供鎂后各組織中鎂、氨基酸、糖的分布及積累變化，發(fā)現鎂營(yíng)養是調控氨基酸和糖在木質(zhì)部中長(cháng)距離運輸的重要因素，尤其是茶樹(shù)春季新梢生長(cháng)時(shí)氮素儲藏和碳源的再運輸，揭示了鎂營(yíng)養與茶葉品質(zhì)的可能調控機制。

4鎂與其他元素的互作關(guān)系

隨著(zhù)對植物中鎂營(yíng)養功能研究的深入，大量研究表明，鎂營(yíng)養往往與氮、鉀、鈣等元素在生理功能上具有顯著(zhù)的互作關(guān)系，表現為協(xié)同和拮抗作用。而茶樹(shù)中相關(guān)研究也發(fā)現，茶樹(shù)對鎂的吸收和利用，不僅取決于土壤中有效性鎂的絕對含量，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(cháng)發(fā)育必需的元素，也是作物產(chǎn)量和品質(zhì)的限制因子。在農業(yè)生產(chǎn)上，氮肥施用普遍具有增產(chǎn)效應，而植物氮素利用率有限，一般只有不到50%的氮肥能被谷類(lèi)作物利用，大部分氮肥流失到環(huán)境中造成污染。氮素對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)養與茶樹(shù)氮素吸收、代謝和氨基酸合成的互作機制，以期通過(guò)“鎂氮協(xié)同”功效調節茶樹(shù)品質(zhì)成分代謝，改善茶葉品質(zhì)，并提高茶樹(shù)氮素利用效率。20世紀末，段毅等發(fā)現長(cháng)期施用無(wú)機氨的茶園較易出現缺鎂癥，認為這可能是氨對茶樹(shù)鎂吸收產(chǎn)生拮抗作用。本世紀以來(lái)，我國茶葉科研工作者通過(guò)缺素、養分搭配、同位素示蹤等方法，系統揭示了茶樹(shù)營(yíng)養平衡對其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要影響，發(fā)現氮鎂營(yíng)養的協(xié)調是氨基酸積累的重要影響因素。

鎂營(yíng)養對于茶樹(shù)葉片中氨基酸積累的影響很可能涉及到茶樹(shù)中代謝產(chǎn)物的長(cháng)距離運輸，如鎂肥可以顯著(zhù)提高茶樹(shù)新梢氨基酸轉運酶的活性。而Ruan等發(fā)現鎂營(yíng)養具有調控氨基酸和糖在木質(zhì)部和韌皮部中長(cháng)距離運輸的功能。然而，鎂肥調控氮素長(cháng)距離運輸的機制還有待深入研究。此外，供鎂能改善茶樹(shù)對硝酸根的吸收和代謝能力。但過(guò)量鎂肥施用也可能會(huì )引起鉀鎂拮抗作用，從而對茶樹(shù)生物量和氨基酸產(chǎn)生抑制效果。也有研究報道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(guò)量氮肥會(huì )導致土壤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)對鉀鎂互作和鉀鎂比例的響應具有重要的現實(shí)意義。我國鉀、鎂互作對茶葉品質(zhì)的影響研究較早，上世紀90年代我國茶葉科研單位就陸續開(kāi)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。田間試驗也表明鎂和鉀協(xié)同施用對紅茶、綠茶和烏龍茶的品質(zhì)改善效果優(yōu)于單獨施用。而隨后試驗中，新梢養分含量的測定證實(shí)了鉀鎂之間存在拮抗作用。盆栽試驗缺素培養結果進(jìn)一步證實(shí)了鉀鎂養分吸收表現出明顯的拮抗。張永瑞等研究了不同的鉀鎂肥配施對夏秋季新梢生長(cháng)的影響，發(fā)現鎂肥能夠提高鉀肥在幼齡茶樹(shù)上的作用效果，但兩者之間存在著(zhù)拮抗作用；鉀、鎂比例為8∶1時(shí)，幼齡茶樹(shù)夏秋季新梢的生長(cháng)、葉綠素含量、過(guò)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

明確不同養分在吸收和利用上的拮抗與協(xié)同作用，可為開(kāi)展高效的茶園養分綜合管理提供技術(shù)支撐。由于茶樹(shù)對鈣營(yíng)養較為敏感，必然影響其對鎂的吸收利用。為了評價(jià)鈣鎂互作效益，吳洵等通過(guò)檢測茶樹(shù)各個(gè)器官鈣鎂含量發(fā)現，茶樹(shù)對鈣、鎂元素的吸收存在互相制約作用，高級名特優(yōu)茶葉中Ca/Mg值一般都低于1.5，隨著(zhù)茶葉品級的下降，Ca/Mg值迅速上升，而土壤中有效性的Ca/Mg值對茶葉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)養元素與鎂具有互作以外，有研究報道硫、磷、鋁等營(yíng)養元素也對鎂營(yíng)養的吸收利用產(chǎn)生影響。吳洵等通過(guò)比較氧化鎂和硫酸鎂兩種鎂肥的作用效果發(fā)現，鎂和硫的養分平衡可能對茶樹(shù)氨基酸的積累具有重要影響。通過(guò)測定新梢養分含量發(fā)現，磷鎂具有明顯的協(xié)同效果，而硼鎂同施對茶葉品質(zhì)的改善作用效果顯著(zhù)。

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)驗不斷總結和完善茶園鎂肥施用技術(shù)。根據茶葉產(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）對紅茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結果表明，硫酸鎂的投入產(chǎn)出比最高。由于茶樹(shù)對氯較為敏感，幼齡茶園應慎施氯化鎂。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(kāi)溝施用。高產(chǎn)茶園還應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，葉面噴施鎂肥也能夠有效改善作物的鎂營(yíng)養狀況，顯著(zhù)提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，對已出現缺鎂癥狀的茶園，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果，茶園鎂肥施用還需要考慮養分搭配和比例。

6展望

近30年來(lái)，國內學(xué)者針對茶樹(shù)鎂營(yíng)養陸續開(kāi)展了溶液培養、盆栽和田間試驗以及一系列調查，并取得了可喜的進(jìn)展，也發(fā)現了新的挑戰。

(1）通過(guò)前期研究，全國茶園鎂營(yíng)養狀況及養分匱乏原因現已基本明確，且建立了茶樹(shù)與土壤鎂養分診斷指標和方法，通過(guò)全國尺度調查，基本摸清了我國茶園鎂養分投入方式與強度。但針對我國茶園土壤中鎂含量匱乏，鎂肥投入不足的問(wèn)題，高效的茶園鎂營(yíng)養管理技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化和推廣。比如開(kāi)發(fā)強化鎂營(yíng)養的新型肥料、配方肥料、專(zhuān)用肥料產(chǎn)品。

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

(3）通過(guò)養分平衡與濃度梯度試驗明確了茶樹(shù)對鎂營(yíng)養的需求水平，缺素癥狀以及鎂營(yíng)養在茶樹(shù)和茶園土壤的空間分布規律。但當前研究對鎂營(yíng)養在茶樹(shù)中的代謝途徑和在茶園土壤中的轉化知之甚少。例如，鎂在茶樹(shù)根、莖、葉中的吸收、轉運、分配機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)養對茶樹(shù)的生理功能和效率。

(4）前期研究證實(shí)了鎂營(yíng)養對茶葉產(chǎn)量和氨基酸等品質(zhì)成分的積極影響，明確了鎂營(yíng)養對茶葉主要品質(zhì)成分積累的影響和作用規律，但其調控機制尚不清楚。而解析鎂營(yíng)養調控茶葉品質(zhì)成分生物合成和代謝的分子機理是研究茶葉品質(zhì)定向調節的基礎。

(5）鎂營(yíng)養和氮、鉀、鈣元素對于茶樹(shù)生長(cháng)和品質(zhì)調控的互作關(guān)系現已基本明確，并通過(guò)葉面營(yíng)養補充、養分協(xié)同增效等營(yíng)養管理措施開(kāi)展了大量的生產(chǎn)實(shí)踐。然而有關(guān)其互作的分子機制也有待深入解析。