3鎂營養(yǎng)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(qū)動該養(yǎng)分功能探索的主要動力。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（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，我國茶葉科技工作者開展了系統(tǒng)的探索研究，試圖解釋鎂營養(yǎng)對茶葉品質(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養(yǎng)條件密切相關(guān)。阮建云研究團(tuán)隊(duì)針對我國主要茶類（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)研究也揭示了鎂營養(yǎng)對茶葉這些指標(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，增施鎂肥對茶葉兒茶素和香氣指數(shù)具有顯著的促進(jìn)作用。對福建安溪烏龍茶產(chǎn)區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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鎂營養(yǎng)促進(jìn)茶樹氮代謝和糖代謝

近年來，鎂營養(yǎng)對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(rèn)為是在根部合成并轉(zhuǎn)移到葉部儲藏，因此鎂營養(yǎng)對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)鎂營養(yǎng)是調(diào)控氨基酸和糖在木質(zhì)部中長距離運(yùn)輸?shù)闹匾蛩?，尤其是茶樹春季新梢生長時(shí)氮素儲藏和碳源的再運(yùn)輸，揭示了鎂營養(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

隨著對植物中鎂營養(yǎng)功能研究的深入，大量研究表明，鎂營養(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)為這可能是氨對茶樹鎂吸收產(chǎn)生拮抗作用。本世紀(jì)以來，我國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)揭示了茶樹營養(yǎng)平衡對其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要影響，發(fā)現(xiàn)氮鎂營養(yǎng)的協(xié)調(diào)是氨基酸積累的重要影響因素。

鎂營養(yǎng)對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)鎂營養(yǎng)具有調(diào)控氨基酸和糖在木質(zhì)部和韌皮部中長距離運(yùn)輸?shù)墓δ堋Ｈ欢?，鎂肥調(diào)控氮素長距離運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制還有待深入研究。此外，供鎂能改善茶樹對硝酸根的吸收和代謝能力。但過量鎂肥施用也可能會引起鉀鎂拮抗作用，從而對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。我國鉀、鎂互作對茶葉品質(zhì)的影響研究較早，上世紀(jì)90年代我國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夏秋季新梢生長的影響，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、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。由于茶樹對鈣營養(yǎng)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，吳洵等通過檢測茶樹各個器官鈣鎂含量發(fā)現(xiàn)，茶樹對鈣、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種營養(yǎng)元素與鎂具有互作以外，有研究報(bào)道硫、磷、鋁等營養(yǎng)元素也對鎂營養(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)分平衡可能對茶樹氨基酸的積累具有重要影響。通過測定新梢養(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性較強(qiáng)，葉面噴施鎂肥也能夠有效改善作物的鎂營養(yǎng)狀況，顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，對已出現(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，國內(nèi)學(xué)者針對茶樹鎂營養(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，全國茶園鎂營養(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，通過全國尺度調(diào)查，基本摸清了我國茶園鎂養(yǎng)分投入方式與強(qiáng)度。但針對我國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)化鎂營養(yǎng)的新型肥料、配方肥料、專用肥料產(chǎn)品。

(2）由于茶樹對鎂營養(yǎng)的需求并不會快速在葉色和表型上響應(yīng)，而當(dāng)前茶樹鎂營養(yǎng)診斷技術(shù)需要對茶樹和土壤進(jìn)行繁瑣的化學(xué)分析，從而限制了茶園鎂營養(yǎng)管理效率。因此，茶樹鎂營養(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)明確了茶樹對鎂營養(yǎng)的需求水平，缺素癥狀以及鎂營養(yǎng)在茶樹和茶園土壤的空間分布規(guī)律。但當(dāng)前研究對鎂營養(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)一步解析鎂營養(yǎng)對茶樹的生理功能和效率。

(4）前期研究證實(shí)了鎂營養(yǎng)對茶葉產(chǎn)量和氨基酸等品質(zhì)成分的積極影響，明確了鎂營養(yǎng)對茶葉主要品質(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）鎂營養(yǎng)和氮、鉀、鈣元素對于茶樹生長和品質(zhì)調(diào)控的互作關(guān)系現(xiàn)已基本明確，并通過葉面營養(yǎng)補(bǔ)充、養(yǎng)分協(xié)同增效等營養(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。