3镁营养对茶叶品质及代谢的影响

镁对茶叶品质的改善效果一直是驱动该养分功能探索的主要动力。吴洵等尝试用最直观的方式表征茶叶感官品质与镁含量的关系，通过在余姚、杭州、西湖等地开展田间试验建立了绿茶品级（y）与镁含量（x）的函数关系y=a+bx，其中余姚珠茶为y=25.2946-0.0122x,r=–0.9840；杭州炒青茶为y=8.9290-0.5500x,r=–0.7890；西湖龙井茶为y=61.3638-0.0302x,r=–0.8248。

伴随着我国名优茶的发展，当前茶叶生产更为关注的是品质的变化。近二十多年来，我国茶叶科技工作者开展了系统的探索研究，试图解释镁营养对茶叶品质形成的影响及作用机制。大量试验结果表明，茶叶叶片中镁含量与绿茶品质关系密切。其中最受关注的是茶氨酸、儿茶素、咖啡碱等重要品质化学指标的变化。

3.1镁肥提高茶叶氨基酸含量、改善茶叶香气品质

氨基酸是影响茶叶品质的核心化学成分。大量研究表明，茶叶氨基酸含量与镁营养条件密切相关。阮建云研究团队针对我国主要茶类（绿茶、红茶和乌龙茶）产区，在浙江、广东、福建等茶园进行的田间试验（土壤交换镁含量20～69mg·kg-1）表明，施镁增加茶叶游离氨基酸含量，增加范围1.2%～16.8%，平均为7.0%。此外，充足的镁不仅提高茶树新梢氨基酸含量，对根中氨基酸含量也有显著的促进作用。

另外，茶叶品质成分的重要指标还有咖啡碱、儿茶素、香气成分等生化指标，近年来相关研究也揭示了镁营养对茶叶这些指标具有重要的影响。例如，田间试验结果表明，增施镁肥可以显著提高红茶、乌龙茶和绿茶中的咖啡碱含量，但是对茶多酚含量的作用受到土壤中钾镁养分背景含量的影响。此外，增施镁肥对茶叶儿茶素和香气指数具有显著的促进作用。对福建安溪乌龙茶产区的调查发现，施用镁肥对乌龙茶叶的香气品质具有明显的改善效果；乌龙茶品质与镁含量成正相关，叶片镁含量越多，香气越足，品质越好。镁肥不仅增加了乌龙茶的香气成分总量，对香气的组成也有明显影响，尤其是其中的橙花叔醇含量有较明显的升高，而橙花叔醇对乌龙茶香气有决定性影响。

3.2镁营养促进茶树氮代谢和糖代谢

近年来，镁营养对茶树氨基酸积累作用的生理机制解析逐渐成为热点。相关研究发现，镁肥可以显著提高茶树新梢氨基酸转运酶的活性。阮建云等针对镁调控茶树氮素代谢开展了一系列研究工作。结果表明，供镁能改善茶树对硝酸根的吸收和代谢能力。镁对茶叶氨基酸含量的增加作用可能是由于增加了硝酸还原酶的活性。

由于茶氨酸（茶叶中含量最高的游离氨基酸）被认为是在根部合成并转移到叶部储藏，因此镁营养对于茶树叶片中氨基酸积累的影响很可能涉及到茶树中代谢产物的长距离运输。Ruan等通过分析在给茶树供镁后各组织中镁、氨基酸、糖的分布及积累变化，发现镁营养是调控氨基酸和糖在木质部中长距离运输的重要因素，尤其是茶树春季新梢生长时氮素储藏和碳源的再运输，揭示了镁营养与茶叶品质的可能调控机制。

4镁与其他元素的互作关系

随着对植物中镁营养功能研究的深入，大量研究表明，镁营养往往与氮、钾、钙等元素在生理功能上具有显著的互作关系，表现为协同和拮抗作用。而茶树中相关研究也发现，茶树对镁的吸收和利用，不仅取决于土壤中有效性镁的绝对含量，同时也取决于镁与钙、钾、铵等离子的平衡关系。

4.1镁与氮互作

氮素是植物生长发育必需的元素，也是作物产量和品质的限制因子。在农业生产上，氮肥施用普遍具有增产效应，而植物氮素利用率有限，一般只有不到50%的氮肥能被谷类作物利用，大部分氮肥流失到环境中造成污染。氮素对于茶叶氨基酸含量和茶叶品质形成往往具有决定性的作用，因而镁肥与氮素的互作关系受到广泛的关注。大量研究致力于揭示镁营养与茶树氮素吸收、代谢和氨基酸合成的互作机制，以期通过“镁氮协同”功效调节茶树品质成分代谢，改善茶叶品质，并提高茶树氮素利用效率。20世纪末，段毅等发现长期施用无机氨的茶园较易出现缺镁症，认为这可能是氨对茶树镁吸收产生拮抗作用。本世纪以来，我国茶叶科研工作者通过缺素、养分搭配、同位素示踪等方法，系统揭示了茶树营养平衡对其产量和品质形成的重要影响，发现氮镁营养的协调是氨基酸积累的重要影响因素。

镁营养对于茶树叶片中氨基酸积累的影响很可能涉及到茶树中代谢产物的长距离运输，如镁肥可以显著提高茶树新梢氨基酸转运酶的活性。而Ruan等发现镁营养具有调控氨基酸和糖在木质部和韧皮部中长距离运输的功能。然而，镁肥调控氮素长距离运输的机制还有待深入研究。此外，供镁能改善茶树对硝酸根的吸收和代谢能力。但过量镁肥施用也可能会引起钾镁拮抗作用，从而对茶树生物量和氨基酸产生抑制效果。也有研究报道NH4+可以直接抑制镁离子的吸收，而硝态氮肥的施用则促进镁的吸收。Ruan等研究表明，过量氮肥会导致土壤pH以及土壤和植株中的镁含量明显下降。

4.2镁与钾互作

钾、镁两种元素都被证实在茶叶品质形成中具有重要的积极作用，但是二者在土壤中的有效状态决定两者是否存在拮抗作用。因此揭示茶叶生产对钾镁互作和钾镁比例的响应具有重要的现实意义。我国钾、镁互作对茶叶品质的影响研究较早，上世纪90年代我国茶叶科研单位就陆续开展了相关工作。钾镁配合施用，增效作用提高，根和叶片中的氨基酸含量都明显增加。田间试验也表明镁和钾协同施用对红茶、绿茶和乌龙茶的品质改善效果优于单独施用。而随后试验中，新梢养分含量的测定证实了钾镁之间存在拮抗作用。盆栽试验缺素培养结果进一步证实了钾镁养分吸收表现出明显的拮抗。张永瑞等研究了不同的钾镁肥配施对夏秋季新梢生长的影响，发现镁肥能够提高钾肥在幼龄茶树上的作用效果，但两者之间存在着拮抗作用；钾、镁比例为8∶1时，幼龄茶树夏秋季新梢的生长、叶绿素含量、过氧化氢酶活性等方面都明显优于其他处理。

4.3镁与钙等其他元素互作

明确不同养分在吸收和利用上的拮抗与协同作用，可为开展高效的茶园养分综合管理提供技术支撑。由于茶树对钙营养较为敏感，必然影响其对镁的吸收利用。为了评价钙镁互作效益，吴洵等通过检测茶树各个器官钙镁含量发现，茶树对钙、镁元素的吸收存在互相制约作用，高级名特优茶叶中Ca/Mg值一般都低于1.5，随着茶叶品级的下降，Ca/Mg值迅速上升，而土壤中有效性的Ca/Mg值对茶叶Ca/Mg值有一定影响。茶园土壤有效性的Ca/Mg值为10左右较为适宜。

除了以上氮、钾、钙3种营养元素与镁具有互作以外，有研究报道硫、磷、铝等营养元素也对镁营养的吸收利用产生影响。吴洵等通过比较氧化镁和硫酸镁两种镁肥的作用效果发现，镁和硫的养分平衡可能对茶树氨基酸的积累具有重要影响。通过测定新梢养分含量发现，磷镁具有明显的协同效果，而硼镁同施对茶叶品质的改善作用效果显著。

5镁肥施用技术

鉴于镁肥在茶叶生产上的重要作用，其田间施用技术也受到茶叶生产者和科研人员的充分重视，大量研究和实践经验不断总结和完善茶园镁肥施用技术。根据茶叶产量估算，每生产100kg干茶需要镁素1～2kg。茶叶生产中镁肥的施用方式主要以土施为主，可选用硫酸镁、钙镁磷肥、钾镁肥等镁肥。Jayaganesh比较了土壤中施用不同镁肥（硫酸镁，菱镁矿，硝酸镁和硫酸镁石）对红茶产量和品质的影响，结果表明，硫酸镁的投入产出比最高。由于茶树对氯较为敏感，幼龄茶园应慎施氯化镁。成龄茶园建议镁肥施用量（MgO)30～45kg·hm^-2，可在秋季（10月前后）基肥时期开沟施用。高产茶园还应在春茶第一批采摘后增施一次。由于镁在韧皮部的移动性较强，叶面喷施镁肥也能够有效改善作物的镁营养状况，显著提高作物的产量和品质。因此，对已出现缺镁症状的茶园，叶面喷施0.5%硫酸镁溶液可取得较好效果。基于镁与氮、钾、钙、硫、磷、硼等元素的互作研究结果，茶园镁肥施用还需要考虑养分搭配和比例。

6展望

近30年来，国内学者针对茶树镁营养陆续开展了溶液培养、盆栽和田间试验以及一系列调查，并取得了可喜的进展，也发现了新的挑战。

(1）通过前期研究，全国茶园镁营养状况及养分匮乏原因现已基本明确，且建立了茶树与土壤镁养分诊断指标和方法，通过全国尺度调查，基本摸清了我国茶园镁养分投入方式与强度。但针对我国茶园土壤中镁含量匮乏，镁肥投入不足的问题，高效的茶园镁营养管理技术有待进一步优化和推广。比如开发强化镁营养的新型肥料、配方肥料、专用肥料产品。

(2）由于茶树对镁营养的需求并不会快速在叶色和表型上响应，而当前茶树镁营养诊断技术需要对茶树和土壤进行繁琐的化学分析，从而限制了茶园镁营养管理效率。因此，茶树镁营养快速诊断技术是当前茶园养分管理的重要技术需求。

(3）通过养分平衡与浓度梯度试验明确了茶树对镁营养的需求水平，缺素症状以及镁营养在茶树和茶园土壤的空间分布规律。但当前研究对镁营养在茶树中的代谢途径和在茶园土壤中的转化知之甚少。例如，镁在茶树根、茎、叶中的吸收、转运、分配机制及其在土壤中的有效性研究将有助于进一步解析镁营养对茶树的生理功能和效率。

(4）前期研究证实了镁营养对茶叶产量和氨基酸等品质成分的积极影响，明确了镁营养对茶叶主要品质成分积累的影响和作用规律，但其调控机制尚不清楚。而解析镁营养调控茶叶品质成分生物合成和代谢的分子机理是研究茶叶品质定向调节的基础。

(5）镁营养和氮、钾、钙元素对于茶树生长和品质调控的互作关系现已基本明确，并通过叶面营养补充、养分协同增效等营养管理措施开展了大量的生产实践。然而有关其互作的分子机制也有待深入解析。