咖啡土壤的中量和微量元素含量與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)的相關(guān)性分析

摘要 ［目的］探索土壤中的中量和微量元素含量及其與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)之間的相關(guān)性。［方法］通過(guò)對(duì)普洱市5個(gè)縣（區(qū)）10個(gè)咖啡種植園土壤中的中量和微量元素有效含量進(jìn)行檢測(cè)分析。［結(jié)果］土壤pH為3.77～5.28，為酸性，土壤交換性鈣、交換性鎂、有效硼、有效鉬含量為低水平，土壤有效鋅、有效銅含量處于中水平，土壤有效鐵、有效錳含量處于高水平；有效硫含量樣點(diǎn)間差異較大，6個(gè)處于較低水平，4個(gè)含量較高；有效銅和有效錳之間相關(guān)性達(dá)到顯著水平，交換性鈣和交換性鎂之間呈極顯著相關(guān)；大部分杯測(cè)品質(zhì)指標(biāo)之間差異呈顯著或極顯著相關(guān)；土壤交換性鈣、交換性鎂、土壤有效硫、鐵、錳、硼、硼、鉬、銅與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)的相關(guān)性均不顯著。

關(guān)鍵詞 咖啡；中量和微量元素；咖啡豆；杯測(cè)品質(zhì)；相關(guān)性分析

中圖分類號(hào) S 158.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）23-0184-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.040

Correlation Analysis Between the Contents of Medium and Trace Elements in Coffee Soil and Coffee Bean Cup Quality

LUO Ya-ting， ZHU De-cheng，ZHANG Guo-zhong et al

（Pu’er University，Pu’er，Yunnan 665000）

Abstract ［Objective］To explore the correlation between the content of medium and trace elements in soil and the quality of coffee bean cup test.［Method］ The effective content of trace and medium elements in the soil of 10 coffee plantations in 5 counties （districts） of Pu’er City was tested and analyzed.［Result］The soil pH was 3.77-5.28，which was acidic，the contents of exchangeable calcium，exchangeable magnesium，available boron and available molybdenum were low，the soil available zinc and available copper were at the medium level，soil available iron and available manganese were at high levels.There were significant differences among the available sulfur samples，with 6 at a low level and 4 at a high level.The correlation between available copper and available manganese reached significant level，the correlation between exchangeable calcium and exchangeable magnesium was extremely significant;there was significant or extremely significant correlation between most of the cup quality indexes;soil exchange calcium，exchange magnesium，soil effective sulfur，iron，manganese，boron，molybdenum and copper were not significantly correlated with coffee bean cup test quality.

Key words Coffee;Medium and trace elements;Coffee bean;Cup testing quality;Correlation analysis

基金項(xiàng)目 普洱學(xué)院咖啡專項(xiàng)（2022KFZX01）；普洱學(xué)院綠色發(fā)展研究專項(xiàng)（2022LSZX03）。

作者簡(jiǎn)介 羅婭婷（1984—），女，云南賓川人，副教授，碩士，從事土壤、植物營(yíng)養(yǎng)、農(nóng)業(yè)資源利用研究。*通信作者，教授，碩士研究生，從事入侵生態(tài)、土壤方面的研究。

收稿日期 2024-01-25

咖啡原產(chǎn)于非洲埃塞俄比亞的熱帶地區(qū)，為茜草科咖啡屬多年生常綠灌木或小喬木，富含多種生物活性物質(zhì)，其中咖啡堿對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、胰島素的分泌均有促進(jìn)作用，還可降低患Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)，可用于治療早產(chǎn)嬰兒呼吸暫停，同時(shí)也具有抗癌效果［1-4］。

咖啡杯測(cè)是一種咖啡品鑒方法，專業(yè)咖啡人士用它來(lái)評(píng)估咖啡的特性和質(zhì)量。咖啡杯測(cè)品質(zhì)的形成受到咖啡豆品質(zhì)好壞的制約，咖啡品質(zhì)的差異與自身品種遺傳因素、生產(chǎn)加工因素及生態(tài)環(huán)境相關(guān)［5］，原材料品質(zhì)的好壞直接影響著產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)劣程度，而原材料咖啡豆品質(zhì)的形成又受制于環(huán)境、土壤、栽培管理等因素，其中緯度與海拔是對(duì)咖啡品質(zhì)形成影響較大的因素［6-10］。由于高海拔地區(qū)開(kāi)花時(shí)間晚、花期長(zhǎng)、果實(shí)成熟期晚，因此有利于果實(shí)中有機(jī)質(zhì)的積累，增加酸度和糖類的含量，對(duì)咖啡豆質(zhì)量品質(zhì)的形成起顯著作用［11-12］；同時(shí)，緯度與杯測(cè)品質(zhì)之間存在正相關(guān)，即高緯度地區(qū)所種植的小?？Х确N品質(zhì)較低緯度地區(qū)所種植的更好［12］。土壤肥力水平的高低也制約著咖啡品質(zhì)的形成，普洱市的氣候較適合小粒咖啡的種植［13-16］，但咖啡主栽區(qū)的土壤綜合肥力整體一般［16］。在加工方面，對(duì)咖啡豆初加工的不同工藝措施也會(huì)對(duì)杯測(cè)品質(zhì)造成顯著的影響，陳云蘭等［17］研究表明，采用黑蜜加工處理和日曬處理后的咖啡感官品質(zhì)最佳。

普洱市獨(dú)特的地理位置以及立體氣候明顯、熱量資源豐富、自然降水充沛、年溫差小、晝夜溫差大等優(yōu)越的自然條件，造就了普洱咖啡“香氣濃郁持久、略帶果酸味”的獨(dú)特品質(zhì)特征，在國(guó)際市場(chǎng)中具有較高的知名度，讓普洱市成為中國(guó)高品質(zhì)小?？Х戎鳟a(chǎn)區(qū)之一。普洱作為云南咖啡的主產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)的普洱咖啡在國(guó)內(nèi)以及國(guó)際市場(chǎng)中具有較高的知名度，作為咖啡產(chǎn)業(yè)鏈的前提基礎(chǔ)，品質(zhì)優(yōu)越的咖啡豆不僅是咖啡生產(chǎn)加工過(guò)程的主要需求，更是眾多咖農(nóng)增收致富的重要渠道。趙明珠等［16］、馬關(guān)潤(rùn)等［18］研究得出，咖啡豆品質(zhì)與土壤養(yǎng)分指標(biāo)（酸堿性、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀和堿解氮）有顯著的典型相關(guān)關(guān)系；張國(guó)忠等［6］研究得出，速效鉀含量與杯測(cè)結(jié)果呈極顯著正相關(guān)。土壤的中量和微量元素是作物生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的必需營(yíng)養(yǎng)元素，任何一種元素的缺乏均會(huì)引起植物的生理性病害，從而會(huì)使植物產(chǎn)量品質(zhì)受到影響［7-8］。其中土壤中量和微量元素對(duì)作物品質(zhì)影響的研究較多［19-20］，但對(duì)于咖啡土壤中量和微量元素含量測(cè)定及其與咖啡杯測(cè)品質(zhì)之間是否存在相關(guān)性的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。該研究通過(guò)對(duì)普洱市咖啡種植區(qū)土壤的中量和微量元素含量、咖啡杯測(cè)品質(zhì)測(cè)定以及兩者之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，以期為高品質(zhì)咖啡的栽培管理及產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品選取地的確定 為盡可能減小海拔對(duì)樣品采集的干擾，將樣品采集點(diǎn)的海拔布置于1 023～1 378 m，并根據(jù)普洱市各縣咖啡種植規(guī)模及生產(chǎn)狀況，選擇江城縣、思茅區(qū)、孟連縣、瀾滄縣、寧洱縣共5個(gè)縣（區(qū)）作為此次試驗(yàn)的樣品采集地。2018年10月至2019年1月對(duì)5個(gè)縣（區(qū)）采用GPS定位確定地點(diǎn)。采樣點(diǎn)基本情況如表1所示。

1.2 土壤樣品的采集與處理 明確試驗(yàn)樣品采樣區(qū)域后，根據(jù)咖啡種植地的面積，利用五點(diǎn)采樣法采樣，用土鉆采耕作層（0～20 cm）約1 kg的混合土樣，貼好標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)室，分別取50 g左右放于冰箱保存，其他土樣自風(fēng)干后，進(jìn)行磨細(xì)過(guò)篩，貼示標(biāo)簽，避光保存，等待測(cè)定使用［6］。

1.3 咖啡豆樣品的采集與處理 由于品種遺傳因素是影響咖啡品質(zhì)形成的重要因素之一，因此統(tǒng)一選擇“卡蒂姆”系列品種的咖啡樹(shù)作為該研究的樣品。選擇與土壤樣品采集點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的咖啡植株采集咖啡豆樣品，撿去生豆、干豆、爛豆，使用達(dá)到工藝成熟期的鮮果作為樣品，每個(gè)樣品采集1.5～2.0 kg。

為避免樣品過(guò)度發(fā)酵對(duì)杯測(cè)品質(zhì)的影響，對(duì)采摘后的咖啡鮮果及時(shí)處理。使用水洗法對(duì)咖啡豆進(jìn)行處理。脫除果皮，將脫皮后的咖啡豆分離出來(lái)后，再漂洗2～3次，去除咖啡豆表面的膠質(zhì)黏液，以便于晾曬和儲(chǔ)藏。將漂洗好的咖啡豆置于自然光照條件下晾曬，待其完成干燥后用自封袋密封保存，貼好標(biāo)簽待用。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 土壤的中量和微量元素含量測(cè)定。交換性鈣、交換性鎂含量采用醋酸銨浸提，原子吸收光譜（AAS）法測(cè)定；有效鐵和有效錳含量采用二乙烯三胺五乙酸（DTPA）浸提，AAS法測(cè)定；有效硫含量采用磷酸二氫鈣-乙酸溶液浸提，硫酸鋇比濁法測(cè)定；有效鋅和有效銅含量根據(jù)土壤pH呈酸性，采用0.1 mol/L HCl浸提，AAS法測(cè)定；有效鉬含量采用草酸-草酸銨溶液浸提，比色法測(cè)定；有效硼含量采用沸水浸提，姜黃素比色法測(cè)定［21-24］。

1.4.2 咖啡豆樣品的杯測(cè)。

1.4.2.1 杯測(cè)人員的資質(zhì)。為了得到客觀準(zhǔn)確的評(píng)測(cè)結(jié)果，此次試驗(yàn)有幸邀請(qǐng)了3位專業(yè)人士對(duì)10款咖啡豆樣品進(jìn)行專業(yè)評(píng)測(cè)。

1.4.2.2 杯測(cè)項(xiàng)目及打分。杯測(cè)員在品測(cè)后需要對(duì)10款咖啡豆的干/濕香、風(fēng)味、余韻回甘、酸質(zhì)、醇厚度、平衡感、整體、一致性、干凈度、甜度共10個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行杯測(cè)打分。每個(gè)項(xiàng)目得分情況由3位杯測(cè)員分別打分后以平均值得出此項(xiàng)目的杯測(cè)得分，最后每項(xiàng)得分之和作為此款咖啡的綜合得分。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 使用Excel對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用SPSS 26對(duì)土壤養(yǎng)分含量、咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)以及兩者之間進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 普洱咖啡種植區(qū)土壤pH 從圖1可以看出，普洱咖啡種植區(qū)的10個(gè)土壤樣品pH處于極強(qiáng)酸性等級(jí)的有3個(gè)，分別是大開(kāi)河、冬瓜嶺、果給，pH在3.74～3.99；處于強(qiáng)酸性等級(jí)的有6個(gè)，分別是康平、孟連72、帕亮、富巖、糯扎渡、謙莫，pH在4.04～4.91；處于酸性的是普義，pH為5.28。

2.2 土壤樣品中量和微量元素含量 從表2可以得出，咖啡土壤樣品中的中量元素交換性鈣、交換性鎂、有效硫的平均含量分別為0.96、0.11、39.31 mg/kg；微量元素有效鐵、錳、硼、鉬、鋅、銅的平均含量分別為20.22、39.61、0.40、0.17、4.55、1.61 mg/kg。參考土壤微量元素豐缺標(biāo)準(zhǔn)（全國(guó)第二次土壤普查制定），其中土壤交換性鈣、交換性鎂、有效硼、有效鉬含量為低水平；土壤有效鋅、有效銅含量處于中水平；土壤有效鐵、有效錳含量處于高水平；有效硫含量樣點(diǎn)間差異較大，6個(gè)處于較低水平，4個(gè)含量較高，特別是謙莫，達(dá)到極高水平［25］。

2.3 咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)基本情況 對(duì)咖啡豆杯測(cè)的各個(gè)項(xiàng)目以10分制的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，將10個(gè)杯測(cè)項(xiàng)目得分之和作為此樣品咖啡豆的杯測(cè)總得分，其中總分75～79時(shí)可以將該款咖啡評(píng)為優(yōu)質(zhì)商品咖啡級(jí)別，≥80分時(shí)可以評(píng)為精品咖啡級(jí)別。

從10個(gè)樣品咖啡的整體得分情況（表3）來(lái)看，2個(gè)咖啡豆樣品達(dá)到精品咖啡級(jí)別（總分≥80分），剩余8個(gè)咖啡豆樣品均能達(dá)到優(yōu)質(zhì)商品咖啡級(jí)別（75～79分），總得分均在77分以上。

2.4 土壤中量、微量元素之間的相關(guān)性分析 從表4可以看出，土壤交換性鈣與交換性鎂之間呈極顯著相關(guān)，土壤有效錳與有效銅之間呈顯著相關(guān)；交換性鈣與交換性鎂的相關(guān)性系數(shù)最高，為0.775。

2.5 咖啡豆樣品杯測(cè)品質(zhì)間的相關(guān)性分析 從表5可以看出，酸質(zhì)與風(fēng)味，醇厚度與平衡感、整體，整體與平衡感，余韻回甘與醇厚度、平衡感、整體之間均呈極顯著相關(guān)；醇厚度與風(fēng)味，酸質(zhì)與余韻回甘、醇厚度、平衡感均呈顯著相關(guān)?？傮w來(lái)看，各個(gè)杯測(cè)項(xiàng)目之間均存在正相關(guān)性。

2.6 土壤中量和微量元素含量與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)的相關(guān)性分析 從表6可以看出，有效鐵、有效鋅與咖啡各杯測(cè)品質(zhì)之間均呈正相關(guān)，交換性鎂、有效硫、有效錳與各咖啡杯測(cè)品質(zhì)之間均呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性均不顯著。

3 結(jié)論與討論

從普洱5縣（區(qū)）10個(gè)咖啡園的咖啡土壤pH、交換性鈣和鎂以及有效硫、鐵、錳、硼、鋅、鉬、銅的含量分析可得出，土壤pH為酸性土壤，有3個(gè)處于極強(qiáng)酸性土壤，這主要是當(dāng)?shù)馗邷馗邼竦臍夂蛞约笆┓室?，土壤交換性鈣、交換性鎂、有效硼、有效鉬含量為低水平，土壤有效鋅、有效銅含量處于中水平，土壤有效鐵、有效錳含量處于高水平，有效硫含量樣點(diǎn)間差異較大，6個(gè)處于較低水平，4個(gè)含量較高。原因主要是高溫高濕地區(qū)的酸性土壤，陽(yáng)離子有效性較高，但土壤交換性鈣和鎂缺容易隨水流失，從而容易缺失，以陰離子存在的元素有效性較低。這與前人的研究結(jié)果是一致的［26］。各元素之間相關(guān)性分析表明，土壤有效錳與土壤有效銅之間呈顯著相關(guān)，土壤交換性鈣和交換性鎂之間存在極顯著相關(guān)。

咖啡豆杯測(cè)方面，經(jīng)過(guò)專業(yè)杯測(cè)人員對(duì)干/濕香、風(fēng)味、余韻回甘、酸質(zhì)等10個(gè)杯測(cè)項(xiàng)目杯測(cè)品評(píng)，對(duì)10個(gè)咖啡樣品豆的打分結(jié)果顯示有2個(gè)咖啡豆樣品達(dá)到精品咖啡級(jí)別（總分≥80分），余下8個(gè)咖啡豆樣品均達(dá)到優(yōu)質(zhì)商品咖啡級(jí)別（75～79分），總得分均在77分以上；各杯測(cè)項(xiàng)目之間相關(guān)性分析表明，各杯測(cè)項(xiàng)目之間多存在顯著相關(guān)性，這應(yīng)該是與咖啡獨(dú)特的香味以及它們之間相互影響有關(guān)［27］。

土壤的中量和微量元素有效含量與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)進(jìn)

行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤的中量和微量元素有效含量與咖啡豆杯測(cè)品質(zhì)有一定的相關(guān)性，但相關(guān)性均不顯著。

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