播期对直播高粱生长发育及产量的影响
Effects of Sowing Date on the Growth and Yield of Direct Seeding Sorghum of Different Varieties
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Keywords:
- sowing date /
- direct seeding sorghum /
- growth /
- yield
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乌龙茶，是中国六大茶类之一，主产于福建、台湾、广东，其中福建乌龙茶的产量占乌龙茶总产量的83.9%左右[1]，因此，福建乌龙茶在海内外茶叶产业链上占有至关重要的地位。福建乌龙茶以其宜人的香气获得了广大消费群体的喜爱，武夷岩茶和安溪铁观音分别是闽北乌龙和闽南乌龙的代表，二者分别于2002年和2006年被国家质检总局审定为地理标志产品[2]。但是，由于茶树品种、茶树生长环境以及加工工艺的不同，不同乌龙茶中的香气组分、含量都有较大差异[3]。日本香气研究大师山西贞博士将茶叶香气比作“茶叶品质的命根子”[4]。目前，对福建乌龙茶香气成分的研究已有很多报道，如吕世懂等[5]已对5种不同产区的乌龙茶香气成分进行了对比研究，但对福建(闽北和闽南)两大产区不同烘焙工艺制成的成品茶香气成分的研究报道鲜有。本研究采用同时蒸馏萃取法(SDE)与气—质联用(GC-MS)技术检测了电焙和炭焙武夷岩茶与常规烘焙铁观音间香气成分的组成和含量，旨在为创新乌龙茶的烘焙工艺和指导乌龙茶生产等方面提供数据支撑。
1. 材料与方法
1.1 材料
茶样：2015年8月生产的电焙和炭焙武夷岩茶，由‘水仙’品种加工而成，由福建省武夷山市圣旨峰生态茶业有限公司提供；2015年7月生产的常规干燥铁观音乌龙茶，由‘铁观音’品种加工而成，由福建省安溪县品政香茶叶有限公司提供。
1.2 提取方法
准确称取茶样50.0 g，将供试茶样置于同时蒸馏萃取设备内，用二氯甲烷50 mL提取5 h。萃取液用无水硫酸钠干燥、过滤，萃取液用旋转蒸发仪挥干溶剂，挥发油进行称量。用二氯甲烷将挥发油溶解至1.00 mL，用气—质联用仪进行检测。
1.3 GC-MS分析条件
色谱条件：气相毛细管柱为HP-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm弹性石英毛细管柱；载气为氦气(He)；进样口温度：250 ℃；柱流速 1.2 mL/min，进样量2 μL；分流比：25:1；升温程序：起始温度 50 ℃ (保持5 min)，按4 ℃/min升到100 ℃，按 5 ℃/min升温到 250 ℃，保持10 min；离子源：EI；气质接口温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；电子倍增器电压：1 894 V；电子能量：70 eV；进样量：2 μL。
1.4 定性和定量方法
利用谱库和参考相关文献对得到的质谱图进行串连检索，根据GC-MS分析得到的供试茶样香气组分的峰面积占总面积之比值表示组分相对含量。通过计算机谱库检索(Wiley和NIST库)，结合相对保留时间，并查阅与乌龙茶相关文献报道，确定香气成分的化学归属。
2. 结果与分析
电焙和炭焙武夷岩茶与常规烘焙铁观音主要香气成分的组成与含量如表1所示。
表 1 电焙和炭焙武夷岩茶与常规烘焙铁观音主要香气成分的组成与含量Table 1. The main aroma components and content in Wuyi rock tea baked by electricity or charcoal fire and conventionally baked Tieguany in Oolong tea编号
No.香气物质
aroma components含量/% content 电焙武夷岩茶
Wuyi rock tea baked
by electricity炭焙武夷岩茶
Wuyi rock tea baked
by charcoal常规烘焙铁观音
conventionally baked Tieguanyin1 2-甲基吡嗪pyrazine, methyl- 1.068 1.196 — 2 糠醛furfural 0.780 0.832 — 3 糠醇 2-furanmethanol 0.807 0.680 — 4 2-乙酰基呋喃ethanone, 1-(2-furanyl)-trans 0.832 0.769 — 5 苯甲醇benzyl alcohol 2.010 1.730 0.342 6 苯乙醛benzeneacetaldehyde 2.720 2.488 5.618 7 苯乙醇phenylethyl alcohol 1.554 1.236 9.707 8 苯乙腈benzyl nitrile 1.713 1.319 2.686 9 2-甲基-4-氨基苯酚phenol, 4-amino-2-methyl- 2.094 2.363 — 10 1,2,4-三(亚甲基)环己烷 cyclohexane, 1,2,4-tris(methylene) — — 1.313 11 2-乙酰基吡咯ethanone, 1-(1h-pyrrol-2-yl)- 0.538 0.184 2.970 12 顺式芳樟醇氧化物(呋喃)
2-furanmethanol, 5-ethenyltetrahydro- alpha, alpha, 5-trimethyl-, cis-1.894 2.020 0.077 13 2-乙酰基呋喃ethanone, 1-(2-furanyl)- 0.832 0.769 — 14 反式芳樟醇氧化物(呋喃) trans-linalool oxide (furanoid) 1.239 1.059 0.045 15 芳樟醇 1,6-octadien-3-ol, 3,7-dimethyl- 2.653 2.753 0.574 16 二氢芳樟醇 1,5,7-octatrien-3-ol, 3,7-dimethyl- 2.323 2.262 0.298 17 2.6-二甲基环己醇cyclohexanol, 2,6-dimethyl- 0.898 0.949 0.147 18 芳樟醇氧化物顺式吡喃型
2h-pyran-3-ol, 6-ethenyltetrahydr- 2,2,6-trimethyl-0.868 0.825 0.203 19 对乙氧基苯胺benzenamine, 4-ethoxy- 0.920 0.931 — 20 香叶醇geraniol 2.291 2.242 — 21 吲哚indole 9.414 9.507 18.358 22 2,2-二甲基丙酸-2-苯基乙酯
propanoic acid, 2,2-dimethyl-, 2-phenylethyl ester— — 1.134 23 己酸叶醇酯hexanoic acid, 3-hexenyl ester, (z)- 0.958 1.012 0.704 24 β-紫罗酮trans-beta-ionone 2.09 2.637 — 25 茉莉内酯
2h-pyran-2-one, tetrahydro-6- (2-pentenyl)-, (z)-2.311 2.496 2.498 26 α-法呢烯 alpha-farnesene 2.668 2.510 6.859 27 二氢猕猴桃内酯
2(4 h)-benzofuranone, 5,6,7,7a- tetrahydro-4,4,7a-trimethyl-1.19 1.437 0.213 28 反式-橙花叔醇
1,6,10-dodecatrien-3-ol, 3,7,11-trimethyl-, (e)-11.671 11.781 33.522 29 α-松油醇 alpha-terpineol 0.811 0.791 0.150 30 己酸-2-苯乙酯hexanoic acid, 2-phenylethyl ester — — 0.864 31 棕榈酸甲酯hexadecanoic acid, methyl ester 0.719 0.863 0.025 32 亚麻酸甲酯
9,12,15-octadecatrienoic acid, methyl ester, (z,z,z)-1.364 1.286 1.021 33 4-氨基-2,5-二甲基苯酚
phenol, 4-amino-2,5-dimethyl-benzenamine, 4-ethoxy-— 1.010 — 34 植物醇phytol 9.978 11.115 0.925 注：“主要香气成分”表示有一种茶的香气组分含量≥0.8%，“—”表示该种茶的该组分含量为0.
Note: “the main aroma component” means the tea aroma component is 0.8% or higher, “—” means the component of the tea is 0.2.1 电焙武夷岩茶香气成分的组成和含量
由图1可知：电焙武夷岩茶中共鉴定出挥发性物质96种，按有机化合物分类法可分为碳氢类、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、酸类、酚类、杂氧类和吡咯类及其氧化产物等10类化合物。其中，含量较大的主体香气成分有27种(表1)，含量最高的是以反式—橙花叔醇(11.671%)、植物醇(9.978%)、芳樟醇(2.653%)、二氢芳樟醇(2.323%)、香叶醇(2.291%)等13种香气组分为主的醇类，总含量达33.541%左右。其次是吡咯类及其氧化产物，总含量达11.940%左右，其中含量最高的是吲哚(9.507%)，占吡咯类及其氧化产物总量的78.844%左右。
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图 1 电焙武夷岩茶(水仙)总离子流图Figure 1. GC-MS total ion-flow graph of the aroma in Wuyi rock tea baked by electricity2.2 炭焙武夷岩茶的香气成分和化合物的种类
由图2可知：炭焙武夷岩茶‘水仙’品种中共鉴定出挥发性物质92种，仍包括碳氢类、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、酸类、酚类、杂氧类和吡咯类及其氧化产物等10类化合物。与电焙武夷岩茶基本相似，含量较大的主体香气成分有26种(表1)，其中种类最多、含量最高的是醇类，主要含反式—橙花叔醇(11.781%)、植物醇(11.115%)、芳樟醇(2.753%)、二氢芳樟醇(2.626%)、香叶醇(2.242%)等13种香气组分，含量达35.539%左右，其次吡咯类及其氧化产物，总含量达13.137%左右，其中含量最高的是吲哚(9.507%)，占吡咯类及其氧化产物总量的72.368%左右。
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图 2 炭焙武夷岩茶(水仙)总离子流图Figure 2. GC-MS total ion-flow graph of the aroma in Wuyi rock tea with baked by charcoal fire2.3 常规烘焙铁观音的香气成分和化合物的种类
由图3可知：常规干燥‘铁观音’品种中共鉴定出挥发性物质82种，按有机化合物分类法可分为碳氢类、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、酸类、杂氧类和吡咯类及其氧化产物等9类化合物。含量较大的主体香气成分有13种(表1)，其中种类最多、含量最高的是醇类，主要含反式—橙花叔醇(33.522%)、苯乙醇(9.707%)两种，总含量达45.665%左右，其次是吡咯类及其氧化产物，含量达21.044%左右，其中含量最高的同样是吲哚(18.358%)，占吡咯类及其氧化产物总量的87.236%左右。
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图 3 传统型铁观音总离子流图Figure 3. GC-MS total ion-flow graph of the aroma in conventionally baked Tieguanyin Oolong tea2.4 电焙和炭焙武夷岩茶与常规烘焙铁观音香气组分对比
通过图4可以发现：电焙和炭焙武夷岩茶的香气组分基本相同，相对含量仅有略微差别，这表明烘焙方式对该品种的香气组分和相对含量没有很大的影响，与之相比，常规烘焙铁观音在香气组分和相对含量上差异较显著，如醇类、碳氢类、吡咯类及其氧化产物相对含量较高，这可能与产地、加工工艺以及品种的不同有关。
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图 4 电焙和炭焙武夷岩茶与常规烘焙铁观音香气组分对比图Figure 4. Wuyi rock tea with baking of electricity and charcoal fire compared with conventionally baked Tieguanyin Oolong tea in aroma components3. 讨论
有研究表明：茶叶香气按性质分组，大体可归纳为十大类型，并认为不同香气组分的相对含量在一定程度上影响不同茶叶的香气特征(表2)[4]。但是，也有研究表明：茶叶香型可能是由一种或几种香气成分主导、所有香气成分合理搭配的结果[6]。烘焙工艺是乌龙茶精制加工过程的关键工艺之一，对乌龙茶优质香气和滋味等品质因子的发展和固定起到重要作用[7]。茶叶在烘焙时可使糖类、氨基酸、果胶质经脱水转化成香气成分，如焦糖香、蜜糖等[8]。‘水仙’是武夷岩茶的当家品种，目前，市面上销售的武夷水仙有“电焙”和“炭焙”两种花色产品，而铁观音普遍是利用电烘箱烘焙的。
表 2 茶叶香气的分类及其关联成分Table 2. The sorts and the correlative constituents of aroma of tea香气性质 aroma character 关联成分 associated components 嫩叶的清爽性清香
fragrance aroma of new leaves顺-3-己烯醇及其酯类 3-hexen-1-ol, (z)- and esters 清淡爽快的铃兰花香
delicate fragrance smell like the bell orchids芳樟醇及其氧化物 1,6-octadien-3-ol, 3,7-dimethyl- and their oxidation products 温和协调的蔷薇花香
moderate coordination flowers fragrant smell as the rose香叶醇、苯乙醇geraniol and phenylethyl alcohol 甘甜浓醉的栀子、茉莉花香
sweet rich smell like the gardenia or jasmineβ-紫罗酮类、顺茉莉酮、茉莉酮甲酯
trans-beta-ionone and 2-cyclopenten-1-one, 3-methyl-2-(2 -pentenyl)-, (z)- and 2h-pyran-2-one, tetrahydro-6-(2-pe ntenyl)-, (z)-果实、干果类的香气
the fragrance of fruits and vegetables茉莉内酯及其他酯类、茶罗烯酮
2h-pyran-2-one, tetrahydro-6-(2-pe ntenyl)-, (z)- and other esters and olefine ketone木质类的木香the smell like wood 橙花叔醇等倍半萜类、己烯基苯酚
1,6,10-dodecatrien-3-ol, 3,7,11-trimethyl- and hexene phenol苦而重的青臭气味the stench of grass strongly 吲哚indole 焦糖香及烘炒香caramel and bake fragrance 吡嗪、吡咯及呋喃类化合物pyrazine and pyrroles and funan compound 保存中增加的陈旧香味
old fragrance from the long time keeping反-2-顺-4-顺-庚二烯醛、1-戊烯-3-醇trans-2, cis-4-heptadienal and 1-penten-3-ol 青草气及粗青气green grass smell 正己醛、异戊醛、3-己烯醛hexanal and iso-pentanal and 3-hexenal 本研究结果表明：无论是电焙和炭焙武夷岩茶，还是常规烘焙铁观音的香气成分中种类最多、含量最高的均是醇类，此研究结果与陈泉宾等[9]的研究结果大体一致。这些醇类物质一般都带有特殊的花香、果香等特征[10]，其中，含量最高的均是橙花叔醇。有研究表明：橙花叔醇是乌龙茶和高香型名优茶的主要香气成分[11]，与本研究的结果一致。常规烘焙铁观音的橙花叔醇含量比电焙和炭焙武夷岩茶高出20%以上，据宛晓春等[12]的研究成果：橙花叔醇具有浓郁的甜香、花香、木香，是乌龙茶中最主要的香气成分。另有研究表明：随着烘焙温度升高，具有清新花香的挥发性成分降低，而碳氢化合物与含氮化合物大量增加[13]，这可以说明武夷岩茶通过焙笼长时间的高温烘焙使得具有浓郁甜香、花香、木香的橙花叔醇含量降低了，也极好的说明了铁观音在感官审评中花果香较武夷岩茶显著的特点。CHUH等[14]和PANG等[15]认为芳樟醇及其氧化产物、香叶醇等物质香气释放因子(flavour dilution factor，FD)较高，推测此类物质对武夷岩茶香型的贡献较大，由表2可知：芳樟醇及其氧化产物具有清淡爽快的铃兰花香性质，符合武夷水仙在感官审评中铃兰香气馥郁的品质特征。
其次，3种茶中吡咯类及其氧化产物的含量分别为12.570%、15.791%和23.912%，其中含量最高的均是吲哚，常规烘焙铁观音香气组分中该物质含量比电焙和炭焙武夷岩茶高出10%左右，这可能与发酵程度有关，铁观音在乌龙茶中属于轻发酵茶，而武夷岩茶在乌龙茶中属于重发酵茶。有研究表明：吡嗪类、吡咯类、呋喃类、苯乙醛等是焙火乌龙茶中焦香味的主要成分[16]，从表1可以看出本研究均有检测出这类化合物，与前人研究结果一致。
4. 结论
烘焙作为乌龙茶精制工艺的最后一道工序，对乌龙茶香气的形成起到了重要的作用；从主要香气成分的含量上来看，炭焙武夷岩茶较电焙武夷岩茶更丰富，常规烘焙的铁观音较电焙和炭焙武夷岩茶更为丰富；3种供试样香气成分中种类最多、含量最高的是醇类，其中，含量最高的均是橙花叔醇；吡咯类及其氧化产物的含量较醇类次之，吡咯类及其氧化产物中，含量最高的均是吲哚。
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图 1 播期对不同高粱品种出苗率的影响
注：误差线为标准差，下同。
Figure 1. Effects of sowing date on the emergence rate of different sorghum varieties
Note: The error bars are standard deviations, the same as below.
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图 2 播期对不同高粱品种光合性能的影响
Figure 2. Effects of sowing date on the photosynthetic characteristics of different sorghum varieties
表 1 不同播期处理高粱的生育进程
Table 1 The growing process of sorghum under different treatments
品种
varieties播期
sowing date生育进程growing process (mm−dd) 各生育阶段时间/d growth period 抽穗期
heading成熟期
maturity播种—抽穗
sowing-heading抽穗—成熟
heading-maturity生育日数
growth stage国窖红1号
Guojiaohong 103−17 06−21 07−28 96 37 133 04−15 07−15 08−17 91 33 124 05−02 07−16 08−22 75 37 112 05−15 07−26 08−30 72 35 107 05−27 08−01 09−06 66 36 102 红青壳
Hongqingke03−17 06−20 08−04 95 45 140 04−15 07−14 08−21 90 38 128 05−02 07−25 08−29 84 35 119 05−15 08−01 09−01 78 31 109 05−27 08−05 09−10 70 36 106 川糯粱1号
Chuannuoliang 103−17 06−08 07−20 83 42 125 04−15 07−10 08−09 86 30 116 05−02 07−12 08−16 71 35 106 05−15 07−21 08−23 67 33 100 05−27 07−22 08−30 56 39 95 晋渝糯3号
Jinyunuo 303−17 06−16 07−23 91 37 128 04−15 07−13 08−15 89 33 122 05−02 07−21 08−20 80 30 110 05−15 07−29 08−27 75 29 104 05−27 08−03 09−04 68 32 100 泸糯8号
Lunuo 803−17 06−19 07−27 94 38 132 04−15 07−15 08−20 91 36 127 05−02 07−18 08−25 77 38 115 05−15 07−26 08−31 72 36 108 05−27 07−30 09−05 64 37 101 
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表 2 播期对直播高粱产量及其构成因素的影响(mean±SD)
Table 2 Effect of sowing date on the yield and components of direct seeding sorghum
品种
varieties播期
sowing date结实率/%
seed setting rate千粒重/g
1 000-grain weight穗粒重/g
grain weight per ear产量/kg
yield国窖红1号
Guojiaohong 103−17 96.8±1.32 a 18.96±0.69 a 60.48±4.88 a 372.99±23.03 a 04−15 86.3±2.16 b 18.61±0.74 a 58.68±3.78 a 363.35±26.15 a 05−02 85.3±2.16 b 17.79±1.16 ab 56.70±3.74 a 364.31±15.89 a 05−15 74.1±3.60 c 16.86±0.91 b 54.74±3.66 a 347.63±19.73 a 05−27 72.5±3.21 c 15.23±0.55 c 47.74±2.76 b 307.51±10.61 b CV/% 11.99 8.57 8.85 7.42 红青壳
Hongqingke03−17 95.6±2.22 a 20.46±0.83 a 34.70±3.72 a 256.32±19.62 a 04−15 86.5±1.96 c 18.20±0.53 b 33.40±2.72 a 248.58±9.07 a 05−02 90.1±2.33 b 17.90±0.77 b 33.76±2.42 a 233.62±12.32 ab 05−15 77.1±5.74 e 16.07±0.28 c 29.84±2.59 ab 214.28±15.71 b 05−27 82.1±2.33 d 15.48±0.35 c 27.86±2.37 b 187.08±14.71 c CV/% 8.26 11.17 9.15 12.25 川糯粱1号
Chuannuoliang 103−17 96.9±1.37 a 27.13±0.34 a 67.38±2.57 a 451.69±20.38 a 04−15 87.2±3.16 b 25.80±0.62 b 64.62±5.04 a 436.38±28.02 ab 05−02 85.2±3.08 c 24.66±0.29 c 52.44±5.24 b 400.45±20.42 bc 05−15 78.0±2.50 c 23.46±0.41 d 46.88±4.49 b 321.61±22.42 d 05−27 77.5±2.27 c 22.05±0.78 e 54.20±2.70 b 365.69±19.90 c CV/% 9.34 8.04 15.08 13.39 晋渝糯3号
Jinyunuo 303−17 96.5±1.35 a 29.30±0.80 a 65.88±4.36 a 467.09±28.84 a 04−15 86.4±1.51 b 28.33±0.52 ab 66.14±3.97 a 454.08±19.25 ab 05−02 86.0±2.40 b 27.35±0.85 b 59.28±4.13 a 414.96±14.18 bc 05−15 78.3±2.00 c 27.14±0.64 b 52.16±3.44 b 374.84±23.02 c 05−27 79.1±2.38 c 25.43±0.57 c 48.76±2.74 b 382.80±28.79 c CV/% 8.59 5.25 13.49 9.86 泸糯8号
Lunuo 803−17 97.3±1.38 a 26.40±0.59 a 64.27±2.71 a 443.22±17.35 a 04−15 86.5±1.58 b 25.28±0.86 a 61.12±7.71 ab 427.84±26.15 a 05−02 85.3±2.95 b 23.67±0.57 b 60.38±5.69 ab 429.66±32.63 a 05−15 78.4±2.17 c 23.22±0.67 b 54.03±4.16 bc 373.85±24.39 b 05−27 77.0±1.70 c 22.86±0.58 b 48.09±2.57 c 333.32±13.86 b CV/% 9.52 6.18 11.25 11.57 注：同列数据后不同字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平差异显著。
Note: Different letters in the same column indicate significant difference at P<0. 05 level by Duncan’s new multiple range test.
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表 3 高粱产量性能指标与生态因子间的相关分析
Table 3 Correlation coefficients between the yield performance equation parameters and the ecological factors
生育阶段
growing phrase生态因子资源
ecological factor
resources生育日数
growth
stageSPAD LAI 结实率
seed setting
rate千粒重
1 000-grain
weight穗粒重
grain weight
per ear产量
yield抽穗前
before heading均温
mean temperature−0.872** 0.549** −0.289 −0.931** −0.372 −0.455* −0.435* 有效积温
effective accumulated temperature−0.110 0.154 −0.395 −0.397* −0.340 −0.366 −0.381 降雨量
rainfall0.130 −0.129 −0.053 −0.118 −0.092 0.007 −0.028 日照时间
sunshine0.175 −0.035 −0.340 −0.117 −0.232 −0.223 −0.250 抽穗后
after heading均温
mean temperature−0.288 0.200 0.106 −0.444* −0.085 −0.083 −0.067 有效积温
effective accumulated temperature0.275 0.147 0.146 0.144 0.004 −0.138 −0.106 降雨量
rainfall−0.056 0.200 −0.132 0.078 −0.053 −0.145 −0.141 日照时间
sunshine0.508** −0.043 0.238 0.421* 0.127 0.027 0.049 全生育期
the whole growth stage均温
mean temperature−0.860** 0.581** −0.213 −0.929** −0.338 −0.434* −0.408* 有效积温
effective accumulated temperature0.075 0.259 −0.300 −0.296 −0.346 −0.467* −0.464* 降雨量
rainfall0.186 0.029 −0.403* −0.040 −0.326 −0.397* −0.425* 日照时间
sunshine0.262 −0.056 −0.346 0.061 −0.207 −0.290 −0.281 注/Note：* P<0.05, ** P<0.01。
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