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杉木Cunninghamia lanceolata是中国特有的优良速生针叶树种，也是中国亚热带地区的主要造林树种，占全国人工林面积的17.33%[1]。由于片面追求速生丰产，杉木人工林出现了生产力下降、地力衰退等问题；而且杉木林树种单一，结构不稳定，生物多样性相对较低[2]，导致其应对全球变化的能力不足。酸雨是全球变化的主要表现形式之一，而中国已经是欧洲、北美后的世界第三大酸雨区。近年来，长江三角洲地区已经开始控制二氧化硫(SO2)的排放，但汽车数量的激增引起更高的氮氧化物(NOx)排放量，导致硝酸盐(NO3 −)沉淀增加[3]。2003—2010年，酸雨中硫酸根(SO4 2−)与硝酸根(NO3 −)比值从7.5降到2.0[4]，预计未来会继续下降。可见，酸雨类型正逐渐由硫酸雨(SAR)转变为硝酸雨(NAR)，这将对该区域生态系统带来新的威胁，尤其是遭受酸雨危害严重的中国南方地区。
杉木林土壤是生态系统中受酸沉降影响最大的部分，其中酸雨会直接改变土壤pH[5]，影响土壤化学性质[6]。酸雨输入增加土壤氢离子(H+)负荷[7]，并与交换络合物上的钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)或钾离子(K+)进行交换，但这些离子难以被植物吸收。此外，一些有毒重金属离子，如铝离子(Al3+)、铅离子(Pb2+)、汞离子(Hg2+)、镉离子(Cd+)等也被H+取代[8]，对植物产生毒害作用。总碳、总氮、总硫、有效磷和速效钾等同样受到土壤酸化影响，造成土壤养分流失[9]，引起杉木林地力衰退。土壤微生物在参与土壤养分循环和维持生态系统平衡中发挥重要作用[10]，是土壤活性碳氮库的重要成分[11]，也是生态系统碳氮转化进程的生物指标，可以用微生物量碳氮表示[12]。前期研究发现：土壤pH也对微生物量碳氮变化具有重要影响[13]。
酸雨胁迫是影响杉木林地力衰退的主要环境因子之一，然而关于酸雨类型转变对杉木林土壤养分流失及微生物响应机制研究相对较少，而且研究对象集中在马尾松Pinus massoniana及阔叶林[14]。因此，本研究以南方杉木人工林为研究对象，探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物特征的影响，以期为南方酸雨胁迫地区杉木人工林可持续发展提供理论基础。
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研究区位于南京市20 km外的国有东善桥林场铜山分场(31°37′N，118°51′E)。该区年平均降水量为1 117.2 mm，年均气温为15.1 ℃，无霜期为229.0 d，年日照时数为2 199.5 h。地形以丘陵为主，海拔为38~388 m，属北亚热带季风气候区，气候温和湿润，土壤类型以黄棕壤为主。森林类型以毛竹Phyllostachys edulis、杉木、麻栎Quercus aeutissima和马尾松等为主。本研究以杉木人工纯林为研究对象，该林分海拔为311 m，坡度为22°，西北坡向，林分密度为850株·hm−2，郁闭度为0.61，平均树高、胸径、冠幅分别为10.8 m、13.2 cm和2.4 m。
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随机在杉木林的上、中、下坡选定长2 m，宽60 cm的样地，在树干下1 m处采样，共计120个采样点，每月进行2次酸溶液喷施，并采集样方表层0~10 cm土壤，用于土壤各项指标测定。
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利用0.5 mol·L−1硫酸(H2SO4)与0.5 mol·L−1硝酸(HNO3)配制3种酸雨类型(SO4 2−/NO3 −的体积比分别为5∶1、1∶1和1∶5)和3种酸度(pH 4.5、pH 3.5、pH 2.5)的酸雨溶液，分别为硫酸型酸雨(S1：SO4 2−/NO3 −的体积比为5∶1，pH 4.5；S2：SO4 2−/NO3 −的体积比为5∶1，pH 3.5；S3：SO4 2−/NO3 −的体积比为5∶1，pH 2.5)、混合型酸雨(E1：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶1，pH 4.5；E2：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶1，pH 3.5；E3：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶1，pH 2.5)和硝酸型酸雨(N1：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶5，pH 4.5；N2：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶5，pH 3.5；N3：SO4 2−/NO3 −的体积比为1∶5，pH 2.5)，同时设置对照处理(ck，山间防火池水，pH 6.6)，共10个处理组。根据南京地区全年月平均降水量，分配每月喷施模拟酸雨量，模拟酸雨量占南京月均降水量的2/3，约占全年降水量的5.55%。每月月初和月中使用花洒各喷施1次[15]，共计4个季度：春季(3—5月)，喷施酸雨总量为12.79 mm，比例为20.62%；夏季(6—8月)，喷施酸雨总量为32.35 mm，比例为52.11%；秋季(9—11月)，喷施酸雨总量为9.35 mm，比例为15.08%；冬季(12月至翌年2月)，喷施酸雨总量为7.57 mm，比例为12.19%。
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采用电位法测定土壤pH；氟化氨-盐酸浸提法测定土壤有效磷(AP)；乙酸铵-火焰光度法测定土壤速效钾(AK)；元素分析仪测定土壤碳(TC)、氮(TN)、硫(TS)[16]；使用1 mol·L−1氯化钾交换-中和滴定法测定土壤交换性H+、Al3+[17]；使用氯仿熏蒸浸提法测定土壤微生物量碳氮质量分数。
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各类型酸雨处理对土壤化学性质和微生物量碳氮的影响用单因素方差分析，酸雨pH与硝酸根离子对各因素的影响，采用双因素方差分析。利用R语言(V3.5.1)分析酸雨胁迫下各因素之间的相关性。结构平衡方程(structural equation model，SEM)来解释酸雨pH与硝酸根离子对土壤微生物量碳氮的直接和间接影响。
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由表1可见：3种类型酸雨胁迫下，随着酸雨酸度增加，土壤pH呈显著下降趋势，且受胁迫时间的影响显著(P＜0.001)，但酸雨类型对土壤pH影响不显著。由图1可见：施加酸雨6个月后各处理土壤的pH显著低于其他时间(P＜0.05)。与ck相比，3和12个月酸雨处理均显著降低了土壤pH (P＜0.05)。
表 1 不同酸雨类型与酸雨酸度下土壤pH的方差分析
Table 1. P values of soil pH under different acid rain types and acid rain stress
影响因子 3个月 6个月 9个月 12个月 酸雨类型 0.403 0.672 0.220 0.703 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 0.006** 酸雨类型×酸雨酸度 0.992 0.981 0.657 0.966 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.999 说明：数值为显著性P值。**P＜0.01；***P＜0.001 
图 1 酸雨胁迫处理下杉木林土壤pH值的变化
Figure 1. Changes of soil pH value in C. lanceolata plantation under simulated acid rain treatments
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由图2和表2可见：随着酸雨酸度的增加，土壤交换性H+、Al3+质量摩尔浓度均呈显著上升趋势，且胁迫时间差异显著(P＜0.001)。施加酸雨3个月后，酸雨类型显著影响交换性H+(P＜0.001)和交换性Al3+(P＜0.05)。施加酸雨9和12个月后，S1、S3处理土壤交换性H+和Al3+质量摩尔浓度均小于N1、N3处理；与对照相比，酸雨pH为2.5时，S3、E3和N3处理的土壤交换性H+质量摩尔浓度均值分别增长了275%、254%和246%，交换性Al3+质量摩尔浓度均值分别增长了240%、246%和249%。
图 2 酸雨胁迫下土壤酸化效应的变化
Figure 2. Changes of soil acidity under acid rain stress
表 2 不同酸雨类型与酸雨胁迫下土壤各指标的方差分析
Table 2. P values of soil acidity index under different acid rain types and acid rain stress
影响因子 土壤指标 3个月 6个月 9个月 12个月 酸雨类型 ＜0.001*** 0.534 0.787 0.278 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度 交换性H+ ＜0.001*** 0.855 0.816 0.605 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 ＜0.001*** 酸雨类型 0.013* 0.496 0.902 0.990 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度 交换性Al3+ ＜0.001*** 0.669 0.227 0.052 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 ＜0.001*** 酸雨类型 0.805 0.721 0.531 0.635 酸雨酸度 0.371 0.306 0.070 0.710 酸雨类型×酸雨酸度 总碳 0.961 0.379 0.320 0.782 时间 0.018* 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.688 酸雨类型 0.517 0.896 0.704 0.861 酸雨酸度 0.333 0.315 0.344 0.924 酸雨类型×酸雨酸度 总氮 0.942 0.957 0.975 0.118 时间 0.009** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.862 酸雨类型 0.783 0.840 0.496 0.907 酸雨酸度 0.232 0.900 0.190 0.904 酸雨类型×酸雨酸度 碳氮比 0.951 0.249 0.592 0.598 时间 0.513 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.816 酸雨类型 0.550 0.880 0.990 0.382 酸雨酸度 0.395 0.770 0.409 0.640 酸雨类型×酸雨酸度 总硫 0.986 0.708 0.987 0.675 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.995 酸雨类型 0.315 0.340 0.379 0.447 酸雨酸度 0.379 0.049* 0.430 0.121 酸雨类型×酸雨酸度 有效磷 0.768 0.012* 0.648 0.482 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.159 酸雨类型 0.058 0.246 0.274 0.481 酸雨酸度 ＜0.001*** 0.012* 0.492 0.104 酸雨类型×酸雨酸度 速效钾 0.809 0.029* 0.651 0.707 时间 0.276 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.534 酸雨类型 0.900 0.959 0.842 0.971 酸雨酸度 0.334 0.383 0.449 0.497 酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量碳 0.977 0.998 0.989 0.997 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000 酸雨类型 0.886 0.820 0.990 0.993 酸雨酸度 0.101 0.171 0.274 0.100 酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量氮 0.972 0.998 0.994 0.990 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000 说明：数值为显著性P值。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001 -
由图3和表2可见：随着酸雨酸度的增加，土壤总碳、总氮、总硫和有效磷质量分数存在显著的时间差异(P＜0.05)。施加酸雨3和6个月后，酸雨酸度显著影响速效钾质量分数，6个月后，酸雨酸度显著影响有效磷质量分数，且酸雨酸度与酸雨类型对有效磷和速效钾的交互效应显著(P＜0.05)。施加酸雨6个月后，N1处理的土壤总碳质量分数显著低于S1和ck (P＜0.05)。9个月后，N1处理的土壤总碳质量分数显著高于S1和ck (P＜0.05)。S3处理的有效磷质量分数显著低于ck和N3 (P＜0.05)。在3、6、9和12个月，S3处理的速效钾质量分数均最低，分别为(25.03±4.17)、(25.09±3.97)、(29.47±2.57)和(27.69±4.44) mg·kg−1。
图 3 酸雨胁迫下土壤化学性质的变化
Figure 3. Changes of soil chemical properties under acid rain stress
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由图4和表2可见：随着酸雨酸度的增加，土壤微生物量碳氮呈显著下降趋势，且胁迫时间差异显著(P＜0.05)。施加酸雨6个月后，对照处理组的土壤微生物量碳氮最高，分别为(748.64±136.66)和(109.28±14.88) mg·kg−1。与对照相比，S3、E3和N3处理均显著降低了土壤微生物量碳氮，其中，胁迫12月后N3处理的微生物量碳和微生物量氮质量分数达到最低值，分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg−1。
图 4 酸雨胁迫下土壤微生物量碳氮的变化
Figure 4. Changes of soil microbial carbon and nitrogen under acid rain stress
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由图5可见：酸雨pH与土壤pH、速效钾呈显著正相关(P＜0.05)；总碳与碳氮比、有效磷与微生物量碳氮、微生物量碳与微生物量氮之间均表现出显著的正相关(P＜0.05)。而酸雨pH与交换性H+、Al3+表现出显著的负相关(P＜0.05)；交换性H+、Al3+与速效钾、微生物量碳、微生物量氮之间呈显著负相关(P＜0.05)。
图 5 酸雨胁迫下土壤化学性质与微生物量碳氮的相关关系
Figure 5. Correlation analysis of soil chemical properties and microbial carbon and nitrogen under acid rain stress
结构方程模型(SEM)通过AMOS软件构建。该模型卡方检验P为0.336(＞0.050)，近似误差均方根为0.029，拟合优度指数为0.994，参数均符合建模要求(图6)。与相关性分析结果一致，酸雨酸度对微生物量碳的直接影响要高于酸雨类型。酸雨酸度对微生物量碳和微生物量氮的间接影响系数分别为−0.412、0.025，综合影响系数分别为0.154、0.141；酸雨类型对微生物量碳和微生物量氮的间接影响系数分别为0.065和0.032，综合影响系数分别为0.025、0.009 (表3)。另外，从图6可以看出：酸雨酸度主要通过土壤pH、总碳和有效磷间接影响微生物量碳氮，而酸雨类型主要通过土壤pH、总碳和有效磷间接影响微生物量碳氮，酸雨酸度又主要通过土壤pH影响总碳和有效磷而间接影响微生物量碳氮。
图 6 不同酸雨类型和酸雨酸度对微生物量碳氮影响的SEM分析
Figure 6. SEM analysis of the effects of different acid rain types and acid rain stress on microbial carbon and nitrogen
表 3 结构方程中各因子与微生物量碳氮之间的相关性
Table 3. Correlation of parameters and microbial carbon and nitrogen
自变量 酸雨
pH值土壤酸
根离子土壤
pH有效磷 总碳 微生物
量碳总效应 微生物量碳 0.154 0.025 −0.855 0.204 0.139 间接效应 −0.412 0.065 −0.132 总效应 微生物量氮 0.141 0.009 −0.879 0.201 0.200 0.776 间接效应 0.025 0.032 −0.702 0.158 0.108 -
土壤作为森林生态系统的最终受体，对酸雨具有较强的敏感性[9]。酸雨导致土壤pH和盐基饱和度下降，溶出土壤中交换性H+、Al3+，加剧土壤酸化[18]，这与本研究结果一致。表明交换性阳离子充当土壤中重要的缓冲剂作用，当土壤pH为4.2~3.8时，已经降到土壤阳离子缓冲范围内[19]，土壤中矿物成分释放出充足的交换性Al3+缓冲酸沉降。本研究中，随着酸雨酸度的增加，有效磷质量分数在施加酸雨6个月后显著变化，速效钾质量分数在3和6个月后均有显著变化，同时施加酸雨6个月后，酸雨类型和酸度对有效磷和速效钾交互效应显著。这可能是因为夏季植物生长迅速，杉木林土壤表层的凋落物较少，对酸雨缓冲作用减弱，夏季雨水相比其他季节多，淋溶作用增加，进而导致土壤有效磷和速效钾的流失。然而，酸雨对土壤总碳、总氮、总硫的影响不显著[16]。表明短期的酸雨胁迫不会导致碳、氮、硫的变化，土壤养分的流失需要长时间的积累。
土壤微生物在维持全球生态系统中充当重要角色[6]，土壤pH、植被类型、土壤养分、气候条件等的变化直接或间接影响土壤微生物量碳氮的活性[20]。研究发现：微生物对土壤pH有最适宜的区间，过低的土壤pH对微生物活性起到抑制作用[21-22]。本研究在模拟酸雨持续胁迫下，土壤pH呈显著下降，土壤微生物量碳氮在强酸(pH 2.5)处理下显著下降。由于土壤对酸雨的缓冲作用，pH 4.5和pH 3.5对土壤微生物量碳氮没有显著影响，随着酸度的增加及实验周期的延长，各类型酸雨处理对微生物量碳氮的影响显著，这可能是真菌和细菌对强酸更加敏感[23]，也可以说明酸雨对土壤微生物量碳氮的影响是一个循序渐进的过程。有研究表明：酸雨胁迫下土壤持续酸化与土壤微生物量碳氮活性的抑制作用有关，H+的毒害作用导致土壤分解者的微生物种类、生物活性和结构均随之发生变化[24]。
土壤微生物量碳氮随着酸雨时间的递增，发生着动态、复杂的变化过程，这也是森林生态系统的研究重点[25]。本研究的土壤微生物存在着显著的月份差异，6—8月土壤微生物量碳氮质量分数最高，12月至翌年2月出现最低值。这可能是因为春季气温回升后，春坝作用[26]使得植物生长恢复，6月土壤微生物活性增强，7—8月达到高峰。而后因为植物和微生物生长对养分的大量需求产生养分物质的竞争[27]，导致微生物量碳氮降低。而冬季因为天气寒冷潮湿，使得真菌和细菌数量减少，土壤呼吸作用减弱，导致微生物量碳氮质量分数达到最低值。由于秋冬季大量凋落物掉落，为春季微生物提供较多的代谢物而使得春季微生物量碳氮质量分数相比冬季而言有较大的提升。
酸雨类型变化不仅对土壤养分影响显著，也对土壤微生物影响显著。混合型和硝酸型酸雨减缓了土壤碳氮和磷的矿化，降低了土壤微生物量[28]。本研究中，不同酸雨类型之间对杉木林影响并没有显著区分，NO3 −与SO4 2−没有显著的区别。这可能与试验时间有关，因本研究时间仅1 a，周期较短，导致NO3 −对杉木林影响没有显著表现出来。早期研究发现：硝酸雨对土壤pH和微生物活性的抑制作用比硫酸雨大[15]，硝酸雨减缓了土壤碳、氮、磷的矿化作用[29]。
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1 a的短期酸雨胁迫后，土壤pH随着酸雨酸度的增加而显著降低，硝酸根对土壤pH影响大于硫酸根。酸雨对土壤有效磷和速效钾质量分数影响显著，对土壤总碳、总氮和总硫质量分数影响较小。酸雨酸度和酸雨类型均对微生物量碳氮质量分数影响显著，酸雨酸度对微生物碳氮的影响一方面直接影响，另一方面通过对土壤化学性质的间接影响完成。酸雨类型的转变加剧了酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。
Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation
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摘要:
目的 探究酸雨类型转变对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤养分及微生物量碳氮的影响，为不同类型酸雨区杉木人工林可持续经营提供理论依据。 方法 以南京市东善桥林场杉木人工林为研究对象，在对照处理(ck，山间防火池水，pH 6.6)、不同酸雨类型[包括酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和酸雨酸度(模拟溶液pH 4.5、3.5和2.5)]胁迫1 a后，探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物的影响。 结果 随着酸雨酸度增加，不同类型酸雨处理土壤pH呈显著下降趋势(P＜0.05)，而土壤交换性氢离子(H+)和铝离子(Al3+)呈显著上升趋势(P＜0.05)；与对照相比，酸雨pH为2.5时，土壤交换性H+、Al3+均在硫酸型酸雨处理下分别增长了275%和240%，在混合型酸雨处理下分别增长了254%和246%，在硝酸型酸雨处理下分别增长了246%和249%。此外，酸雨胁迫时间显著影响土壤总碳、总氮、总硫、有效磷和微生物量碳氮(P＜0.05)，但酸雨类型对土壤微生物量碳氮影响不显著；酸雨胁迫1 a后，pH 2.5硝酸型酸雨处理下土壤微生物量碳氮质量分数最低，分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg−1。通过结构方程模型可知：酸雨酸度对杉木林土壤微生物量碳氮的影响强于酸雨类型，其主要通过影响土壤pH、有效磷和总碳间接影响微生物量碳氮。 结论 1 a的短期酸雨胁迫后，酸雨酸度仍然是影响杉木林土壤特性的主要因子，而酸雨类型转变将会加剧酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。图6表3参29 Abstract:Objective The purpose of this study is to investigate the effects of acid rain type change on soil nutrients and microbial C and N of the Cunninghamia lanceolata plantation, with a view to providing a theoretical basis for sustainable management of the C. lanceolata plantation in areas with different types of acid rain. Method Taking C. lanceolata plantation in Dongshanqiao Forest Farm in Nanjing as the research object, a control treatment (ck, mountain fire pool water, pH 6.6) was set. After 1 year of stress of different types of acid rain (sulfuric acid type, nitric acid type and mixed type) and acid rain acidity (simulated solution pH 4.5, 3.5 and 2.5), the effects of acid rain type change on soil nutrients and microorganisms in the C. lanceolata plantation were explored. Result With the increase of acid rain acidity, soil pH value of different types of acid rain treatment decreased significantly (P＜0.05), while soil exchangeable hydrogen ions (H+) and aluminum ions (Al3+) increased significantly (P＜0.05). Compared with the control (ck), when the pH value of acid rain was 2.5, the mean values of soil exchangeable H+ and Al3+ increased by 275% and 240% under sulfuric acid rain treatment, 254% and 246% under mixed acid rain treatment, and 246% and 249% under nitric acid rain treatment, respectively. In addition, the time of acid rain stress significantly affected the contents of soil total carbon, total nitrogen, total sulfur, available phosphorus and microbial C and N (P＜0.05), but the type of acid rain had no significant effect on soil microbial C and N. After acid rain stress for 1 year, soil microbial C and N contents were the lowest under the treatment of pH 2.5 nitric acid rain, which were (378.89±60.69) and (38.67±4.10) mg·kg−1 respectively. According to the structural equation model, the effect of acid rain acidity on soil microbial C and N in the C. lanceolata plantation was stronger than that of acid rain type, which indirectly influenced microbial C and N mainly by affecting soil pH, available phosphorus and total carbon. Conclusion After 1 year of short-term acid rain stress, acid rain acidity is still the main factor affecting soil characteristics of C. lanceolata, and the change of acid rain type will intensify the inhibition effect of acid rain acidity on soil characteristics of C. lanceolata plantation. [Ch, 6 fig. 3 tab. 29 ref.] -
梅Prunus mume隶属于蔷薇科Rosaceae李属Prunus，原产中国南方，距今已有 3 000 多年的栽培历史[1]。目前，食用花卉的风潮日益兴起，花茶越来越受到欢迎，百合Lilium、菊花Chrysanthemum×morifolium、桂花Osmanthus fragrans等食用花卉已被应用于较多产业[2] ，梅花茶等相关制品具有巨大的开发前景和市场。梅花营养丰富，主要包括黄酮类、苯丙烷类、有机酸类、挥发性物质等化学成分，其中绿原酸、异槲皮苷、金丝桃苷质量分数较高[3]。以异槲皮苷、金丝桃苷为代表的黄酮类化合物具有抗炎、抗抑郁等药理作用，以绿原酸为代表的苯丙烷类化合物具有抗氧化、抑制黑色素形成等作用[4−5]。采摘后的梅花鲜花容易发生虫蛀、霉变，干燥加工能有效避免鲜花变质[6]。在干燥过程中，花茶的色、香、味和活性成分易受影响，干燥方式是梅花花茶品质最关键的影响因素。目前国内对梅花干燥制茶方面的研究相对缺乏，不同干燥方法对梅花花茶各方面品质的影响的研究报道甚少。
自然干燥、热风干燥、微波干燥等传统干燥方式[7]操作简单、成本低、耗时短，但存在品质差等缺陷。真空冷冻干燥是将物料降温冻结，在真空条件下使物料中的水分由冰直接升华为水蒸气被排除的技术[8]。它可使干制品最大限度地保持原有的色、香、味品质及营养成分，但设备投资大、能耗高、干燥时间长[9]。吴一超等[10]采用5种干燥方式对丹参Salvia miltiorrhiza茎叶干燥，得出真空冷冻干燥有利于保存丹参茎叶的酚酸及抗氧化活性成分，但成本高，仅适用于生产高品质的产品，40 ℃烘干法简便、高效、成本低，适合丹参茎叶的规模化加工。复合干燥是将多种干燥方式结合起来，优化干燥工艺，实现优势互补[11]。商涛等[12]采用微波热风联合干燥与热风干燥、微波干燥对比，结果表明：干燥时间、总色差值最小，黄芩苷质量分数和综合质量评分最高。WANG 等[13]采用不同温度热风干燥和微波结合热风干燥处理菊花，结果表明微波 30 s 与热风 75 ℃联合干燥后的菊花含有较高活性成分，整体构象变化小。由上述研究结果可知：真空冷冻干燥与复合干燥相较于其他干燥方式具有明显优势，但这2种方法的优劣以及对梅花进行干燥处理的效果未见报道。
本研究采用热风干燥法、微波干燥法、复合干燥法、真空冷冻干燥法对不同品种的梅花鲜花进行处理，测定了不同干燥处理后梅花的收缩率、花色表型等外在特征，以及花色成分、挥发性成分、抗氧化能力、绿原酸等指标。进一步使用熵权与变异系数组合赋权法计算耦合权重系数进行综合评分，并利用加权逼近理想解排序法(weighted approximation ideal solution ranking method，TOPSIS)验证评价模型[14]，获得最优的干燥方式，为梅花花茶的制作提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料
在浙江农林大学梅花种质资源库选择‘东方朱砂’‘Dongfang Zhusha’、‘骨红朱砂’‘Guhong Zhusha’、‘晓红宫粉’‘Xiaohong Gongfen’、‘粉皮宫粉’‘Fenpi Gongfen’、‘粉台玉蝶’‘Fentai Yudie’、‘月光玉蝶’‘Yueguang Yudie’、‘久观绿萼’‘Jiuguang Lve’、‘素玉绿萼’‘Suyu Lve’等8个品种盛开期花朵作为试验材料。所有梅花花朵性状正常，花色鲜艳均匀，采摘时环境温度为0~15 ℃。
1.2 干燥处理
梅花干燥处理采用包括热风干燥法、微波干燥法、复合干燥法及真空冷冻干燥法。热风干燥法：将新鲜的花朵置于60 ℃热风烘箱中，烘干3 h。微波干燥法：将样品置于微波炉中，设置功率为300 W，干燥20 min。复合干燥法：首先将样品置于功率为300 W的微波炉中，干燥10 min，然后取出样品置于60 ℃热风烘箱中，时间1 h。真空冷冻干燥法：将真空冷冻干燥机设置温度为−66 ℃、气压为4 Pa，取鲜样置于其中干燥22 h。对照组(ck)为鲜样梅花样品。
1.3 色表型测定
使用英国皇家园艺协会比色卡(RHSCC)进行比对测定。用色差仪(COLOR READER CR-10 PLUS)测定梅花花瓣的色差参数，包括亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)、彩度(C*)值和色调角(h)。根据滕彩玲等[15]的方法计算色差值，公式如下：$ \Delta E = \sqrt {{{\left( {L - {L_0}} \right)}^2} + {{\left( {a - {a_0}} \right)}^2} + {{\left( {b - {b_0}} \right)}^2}} $。其中：∆E表示总色差，L、a、b分别表示样品的亮度值、红绿值、黄蓝值，L0、a0、b0分别表示对照样品的亮度值、红绿值、黄蓝值。
1.4 失水率与收缩率
根据刘盼盼等[16]的方法计算失水率。用游标卡尺测量梅花干燥前后最大直径，取平均值，6次生物学重复。收缩率计算公式为S=(dg−dt)/dg。其中：S为收缩率；dg和 dt分别为新鲜样品和干制样品的最大直径(cm)。
1.5 抗氧化性测定
1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力根据TURKOGLU等[17]的方法测定。2,2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除能力根据THANA等[18]的方法测定并做调整。根据不同浓度与相应的清除率分别计算半数抑制质量浓度(IC50)，比较抗氧化能力强弱。
1.6 挥发性成分分析
每次取3 朵梅花花朵放入22 mL的采样瓶，密封瓶盖平衡10 min。将固相微萃取SPME纤维头插入采样瓶中，置于花朵上方2 cm，吸附30 min，重复3 次。色谱条件与质谱条件根据ZHANG等[19]和HAO等[20]的方法并做调整。
1.7 花色成分分析
称取0.3 g花瓣并研磨成粉末，加入提取液(三氟乙酸∶甲醇∶甲酸∶水=1∶70∶2∶27，体积比)中，置于 4 ℃ 冰箱内提取24 h，使用超声波设备超声处理20 min，使用转速为4 000 r·min−1的离心机离心10 min，将上清液用0.22 μm 孔径的尼龙微孔滤器过滤后，用于花青素苷与类黄酮的定性及定量分析。采用UPLC-Triple-TOF/MS液质联用仪进行测定，色谱柱为waters HISS-SB C18 (100.0 mm×2.1 mm，1.7 μm)，进样量为2 μL，柱温为25 ℃，流速为 0.4 mL·min−1。流动相组成为A：体积分数为0.1%甲酸水，B：体积分数为0.1%甲酸乙腈。洗脱梯度为0~11.0 min，0~95%B；11.0~12.0 min，95%B；12.0~12.1 min，95%~5%B；12.1~15.0 min，5%B。在 520、350 nm波长下获得色谱图。
1.8 营养成分分析
可溶性蛋白质量分数采用考马斯亮蓝G-250法测定[21]；新绿原酸、绿原酸、芦丁、异槲皮苷与金丝桃苷质量分数根据1.7成分分析方法测定。
1.9 熵权-变异系数法计算及 TOPSIS 法验证
使用熵权与变异系数组合赋权法计算耦合权重系数，进行综合评分，比主观权重更加可靠客观[22]，可避免单一客观权重分配不合理的问题。选择失水率、收缩率、色差值、DPPH和ABTS自由基清除能力、总黄酮质量分数等作为评价指标，根据LIU等[23]的方法计算熵权法权重(wj1)。根据李叶贝等[24]的方法计算评价指标的变异系数法权重(wj2)。根据拉格朗日乘子法，得到优化后的耦合权重(wj)。为了避免评价的主观性[25]，以原始数据和耦合权重的乘积作为评价数据，计算得到不同干燥方法与最优方案和最劣方案的距离C+和C−，以及待评价方案与正理想解的相对接近程度C，根据C的大小评价不同干燥方式的优劣。
2. 结果与分析
2.1 干燥后梅花表型变化
不同品种的梅花经不同方法干燥处理后，其外观特征如图1所示。比色卡测定结果(表1)表明：8个不同品种的梅花花色范围为 61B~155C，分为白色、粉红色、紫红色等3个色系。经干燥处理后，白色系品种梅花，转变为黄绿色系，花色范围为2D~N199D；粉红色和紫红色系品种梅花转变为紫红色系，花色范围为64A~84C。白色系‘粉台玉蝶’‘月光玉蝶’‘久观绿萼’‘素玉绿萼’，紫红色系‘骨红朱砂’的色差值测定结果(图2)表明：微波干燥后花色色差值最大，最大值为真空冷冻后的 3.49 倍；粉红色系‘晓红宫粉’‘粉皮宫粉’在热风干燥后花色色差值最大，色泽变化最大。对比其他3种干燥方法，真空冷冻干燥在‘东方朱砂’‘晓红宫粉’‘粉台玉蝶’‘月光玉蝶’‘久观绿萼’品种上保持色泽和形态上表现最佳，色差值显著低于其他3种干燥方法。
图 1 不同干燥方法处理后梅花的形态Figure 1 Morphology of P. mume flowers after different drying methods表 1 不同干燥方法处理后梅花花色变化Table 1 Changes of flower color after different drying methods品种 花色 对照 热风
干燥微波
干燥复合
干燥真空冷
冻干燥‘东方朱砂’ 61B N79B N79A 79N N79B ‘骨红朱砂’ N66C 64A N79D 70B 64 ‘晓红宫粉’ 65A N75A 84C N80D N75B ‘粉皮宫粉’ 65C N74C 84C 77D 75A ‘粉台玉蝶’ NN155B 155A N199D 150D 155A ‘月光玉蝶’ NN155C N155C 157B N155D NN155B ‘久观绿萼’ 155C 4D 2D 155C 155A ‘素玉绿萼’ NN155B 155A 8D 4D 155A 
图 2 不同干燥方法处理后梅花的色差值Figure 2 Color difference of P. mume flowers after different drying metheds由图3A可知：真空冷冻干燥后梅花的失水率为70.1%~79.7%，表明失水率较低且干燥效率低，其余3种干燥方法失水率均在79.3%以上，其中复合干燥后梅花的失水率显著高于其他3种干燥方法(P＜0.05)，最大失水率为84.7%。图3B 结果表明：真空冷冻干燥后梅花的收缩率显著小于其他3种干燥方式(P＜0.05)，为7.2%~28.7%，微波干燥后梅花的收缩率最大，为39.7%~47.4%。低温干燥特性能够更好地保持梅花的原有形态。
图 3 不同干燥方法处理后梅花的失水率(A)及收缩率(B)变化Figure 3 Changes of water loss rate (A) and shrinkage rate (B) of P. mume flowers after different drying metheds2.2 干燥后花色主要成分变化
2.2.1 总黄酮质量分数变化
不同干燥方法处理后，梅花总黄酮质量分数出现了不同程度的损失(图4)。相较于其他干燥方法，真空冷冻干燥对黄酮的保留效果最好，其总黄酮质量分数为 6.46~9.10 mg·g−1，显著高于热风干燥与微波干燥(P＜0.05)，微波干燥后梅花总黄酮损失量达到74.5%。复合干燥的保留效果也较好。说明真空冷冻干燥对于保留梅花中的黄酮成分效果较好，并且相对于微波干燥，保留了更多的黄酮化合物，可能是高温对黄酮类化合物造成影响。
图 4 不同干燥方法处理前后梅花总黄酮质量分数Figure 4 Total flavone content of P. mume flowers before and after different drying metheds2.2.2 花青苷质量分数变化
仅在‘东方朱砂’‘骨红朱砂’‘晓红宫粉’和‘粉皮宫粉’中共检测出了6种花青苷，包括矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-O-芸香糖苷(Cy3Ru)、芍药花素-3-O-葡萄糖苷(Pn3G)、芍药花素-3-O-芸香糖苷(Pn3Ru)、飞燕草素-3-O-芸香糖鼠李糖苷(Dp3Ruh)、矮牵牛素-3-O-芸香糖-5-O-鼠李糖苷(Pt3Ru5h)。4个白色系品种中未检测到花青苷。由图5可知：梅花鲜样颜色越深花青苷总质量分数越高。梅花在不同干燥方法处理后花青苷总质量分数有显著差异(P＜0.05)。‘东方朱砂’真空冷冻干燥后的花青苷质量分数最高，达到2.63 mg·g−1，这可能是由于低温干燥技术有效减少了花青苷的热降解。与之相比，热风干燥和微波干燥的花青苷损失较大。花青苷质量分数与总黄酮质量分数变化趋势一致，温度越高、干燥时间越长对类黄酮和花青苷质量分数的影响越明显。推测温度和干燥时间可能对梅花中类黄酮和花青苷质量分数变化具有较大的影响。
图 5 不同干燥方法处理前后梅花的总花青苷质量分数Figure 5 Total anthocyanin content of P. mume flowers before and after different drying metheds表2表明：‘东方朱砂’检测到 6 种花青苷，其余3个品种中，检测出除Pt3Ru5h外的 5种花青苷。紫红色系‘东方朱砂’所含的6种花青苷中，Cy3G、Cy3Ru、Pn3G占总花青苷比例较大，是主要的花青苷组成成分，其中，Cy3Ru质量分数最高，且在复合干燥后的梅花中质量分数显著高于其他干燥方法(P＜0.05)。Cy3G和Pn3G质量分数分别在‘晓红宫粉’‘骨红朱砂’‘粉皮宫粉’中最高，均在真空冷冻干燥保留率最高。Pt3Ru5h只在‘东方朱砂’中被检测出，且在真空冷冻干燥后梅花中保留率最高。
表 2 不同干燥方法处理前后梅花花青苷组成及质量分数Table 2 Composition and content of anthocyanin in P. mume flowers before and after different drying methods品种 干燥方法 花青苷/(μg·g−1 ) Cy3G Cy3Ru Pn3G Pn3Ru Pn3Ru Pt3Ru5h ‘东方朱砂’ 对照 841.71±34.39 a 1 027.57±23.45 a 961.74±18.22 a 227.72±29.11 a 130.19±1.09 a 192.58±1.46 a 热风干燥 400.75±5.87 d 723.73±15.10 c 509.53±5.24 d 158.79±5.02 b 113.67±12.52 ab 127.39±5.79 c 微波干燥 464.20±15.80 c 617.52±7.30 d 508.77±15.26 d 100.32±10.42 c 92.19±20.83 b 126.93±6.97 c 复合干燥 571.18±14.74 b 840.66±16.28 b 692.89±44.69 c 145.47±5.46 b 126.78±0.93 a 160.19±17.22 b 真空冷冻干燥 575.79±5.60 b 827.60±9.85 b 775.04±13.32 b 157.75±21.72 b 117.91±15.1 a 174.76±1.24 b ‘骨红朱砂’ 对照 564.92±13.66 a 496.45±3.02 a 774.52±19.56 a 63.51±1.61 a 63.32±0.70 a － 热风干燥 424.35±15.82 c 357.86±29.59 c 493.59±15.76 c 47.37±2.21 c 51.91±1.49 c － 微波干燥 352.38±26.86 d 275.21±37.52 d 462.78±19.02 d 46.43±0.20 c 50.58±2.90 c － 复合干燥 452.85±6.76 b 428.39±12.83 b 555.72±14.56 b 51.09±2.53 b 56.97±2.22 b － 真空冷冻干燥 478.79±12.68 b 401.86±5.03 b 585.24±19.34 b 52.87±0.62 b 59.45±2.44 b － ‘晓红宫粉’ 对照 94.87±12.12 a 56.21±8.51 a 89.89±13.31 a 57.87±1.65 a 60.02±1.89 a － 热风干燥 57.85±2.58 c 35.28±2.90 b 68.27±1.29 b 33.03±1.68 c 42.12±0.85 d － 微波干燥 29.93±1.58 d 21.17±0.30 c 42.66±4.48 c 22.80±1.63 d 27.43±2.01 e － 复合干燥 69.90±2.39 b 37.63±4.39 b 64.46±3.00 b 37.62±1.74 b 47.27±1.58 c － 真空冷冻干燥 71.37±2.64 b 39.72±2.76 b 75.04±1.53 b 40.09±2.65 b 50.79±1.18 b － ‘粉皮宫粉’ 对照 77.44±6.27 a 38.79±1.36 a 88.49±3.42 a 39.86±0.70 a 51.80±1.71 a － 热风干燥 52.84±3.36 c 23.81±1.81 b 52.65±1.74 d 23.92±1.11 c 24.04±1.25 c － 微波干燥 47.59±1.50 c 19.84±1.56 c 48.16±1.92 e 21.87±1.27 d 22.96±0.32 c － 复合干燥 72.49±3.47 b 26.32±1.66 b 57.47±3.32 c 25.47±0.98 c 32.95±1.96 b － 真空冷冻干燥 68.73±3.34 b 25.92±1.69 b 64.74±0.33 b 28.90±0.57 b 35.09±2.47 b － 说明：同列不同字母表示同一品种不同干燥方法间差异显著(P＜0.05)。Cy3G. 矢车菊素-3-O-葡萄糖苷； Cy3Ru. 矢车菊素-3-O-芸香糖苷； Pn3G. 芍药花素-3-O-葡萄糖苷；Pn3Ru. 芍药花素-3-O-芸香糖苷；Pn3Ru. 飞燕草素-3-O-芸香糖鼠李糖苷；Pt3Ru5h. 矮牵牛素-3-O-芸香糖-5-O-鼠李糖苷。－表示未检测到该成分。 2.3 干燥后挥发性成分变化
从8个梅花品种中鉴定出27种挥发物，这些挥发性成分主要包括醛类、酯类、有机酸、醇类和脂肪类化合物。酯类化合物在梅花花香成分中质量分数最高，苯甲醛、苯甲醇和乙酸苯甲酯等是梅花挥发物的主要成分[26]。由挥发性成分测定结果可知(图6)：复合干燥和真空冷冻干燥在保留挥发性成分上具有明显优势，特别是在保留醛类和酯类这2类主要香气成分方面，这2种干燥方法表现出更佳的效果，复合干燥组的总保留率最高，达到50%以上。热风干燥组梅花的香气成分保留结果不稳定，部分梅花品种在热风干燥后挥发性成分保留少。8个梅花品种鲜样挥发性成分中除了‘粉皮宫粉’中检测到壬醛，其余品种只在干燥后检测到壬醛，说明在干燥处理后产生壬醛，梅花香气特征可能发生了改变。
图 6 不同干燥方法处理前后梅花挥发性成分相对含量Figure 6 Relative contents of volatile components of P. mume flowers before and after different drying metheds2.4 干燥后梅花抗氧化活性变化
表3和表4结果对比表明：干燥后梅花提取液对2种自由基清除能力一致。不同干燥方法处理后的梅花提取液清除DPPH和ABTS自由基的IC50均有所增加，并且存在显著差异(P＜0.05)，说明梅花提取液在干燥后对自由基的清除能力降低，并且不同干燥方法对自由基清除能力影响不同。
表 3 不同干燥方法处理前后梅花清除DPPH自由基的IC50Table 3 IC50 values of DPPH free radical scavenging of P. mume flowers before and after different drying methods品种 清除DPPH自由基的IC50/(mg·L−1) 对照 热风干燥 微波干燥 复合干燥 真空冷冻干燥 ‘东方朱砂’ 180.40±1.79 d 238.26±2.42 b 269.67±6.88 a 230.03±3.19 b 191.17±7.67 c ‘骨红朱砂’ 176.99±4.79 c 233.66±5.16 b 269.69±7.17 a 223.33±9.63 b 221.11±4.24 b ‘晓红宫粉’ 193.60±6.25 d 236.42±7.01 b 271.22±4.34 a 214.05±2.44 c 204.24±3.71 c ‘粉皮宫粉’ 186.91±7.98 d 242.91±7.63 b 292.69±3.39 a 222.02±1.34 c 197.54±6.29 d ‘月光玉蝶’ 171.70±2.90 d 241.20±7.81 b 273.73±9.35 a 229.67±1.03 b 208.39±6.02 c ‘粉台玉蝶’ 183.50±2.91 e 232.37±3.88 b 257.62±8.40 a 209.38±2.37 c 197.30±3.15 d ‘素玉绿萼’ 168.43±3.62 e 221.55±0.82 b 234.17±7.48 a 208.39±6.12 c 193.95±4.62 d ‘久观绿萼’ 155.31±5.20 d 229.09±6.76 b 249.32±12.28 a 190.41±4.72 c 189.24±1.65 c 说明：同行不同字母表示同一品种不同干燥方法间差异显著(P＜0.05)。 表 4 不同干燥方法处理前后梅花清除ABST自由基的IC50Table 4 IC50 value of ABST free radical scavenging of P. mume flowers before and after different drying methods品种 清除ABST自由基的IC50/(mg·L−1) 对照 热风干燥 微波干燥 复合干燥 真空冷冻干燥 ‘东方朱砂’ 431.89±1.85 c 528.86±2.95 a 520.90±6.88 a 464.79±5.46 b 454.21±11.33 b ‘骨红朱砂’ 430.89±9.98 c 464.71±6.51 b 494.48±17.93 a 463.13±2.78 b 457.54±5.77 b ‘晓红宫粉’ 436.85±4.07 d 521.48±7.59 b 536.05±9.34 a 470.58±7.23 c 473.88±3.00 c ‘粉皮宫粉’ 423.26±3.85 d 470.38±7.51 b 519.48±5.67 a 463.42±4.80 bc 458.63±6.59 c ‘月光玉蝶’ 435.44±0.87 d 523.76±3.58 b 537.67±7.33 a 467.46±4.29 c 468.04±5.26 c ‘粉台玉蝶’ 434.56±1.98 d 471.71±1.28 c 520.86±5.47 a 469.50±4.63 c 478.67±3.32 b ‘素玉绿萼’ 428.30±5.57 d 490.43±7.95 b 510.52±18.91 a 454.54±5.22 c 452.54±7.60 c ‘久观绿萼’ 410.93±4.46 d 470.38±7.51 b 519.48±5.67 a 459.79±10.02 b 447.29±4.69 c 说明：同行不同字母表示同一品种不同干燥方式间差异显著(P＜0.05)。 除‘骨红朱砂’外，与其他干燥方法相比，真空冷冻干燥后的梅花提取液清除DPPH、ABST自由基的IC50值显著低于热风干燥与微波干燥(P＜0.05)，与复合干燥差异小。真空冷冻干燥后的梅花提取液对DPPH自由基的清除能力是微波干燥后的1.2~1.5倍。复合干燥与真空冷冻干燥后梅花提取液清除ABTS自由基的IC50约为447.29~478.67 mg·L−1。真空冷冻干燥与复合干燥后的梅花提取液对DPPH、ABST自由基清除能力较强。可能由于真空冷冻干燥低温和缺氧的特点，有效减少了抗氧化物的降解，从而保持了更高的抗氧化活性。
2.5 有效成分分析
2.5.1 可溶性蛋白质量分数分析
由图7可知：不同干燥方法处理对梅花可溶性蛋白的保留有显著影响。‘月光玉蝶’‘粉台玉蝶’中复合干燥组可溶性蛋白损失显著小于其他干燥方法(P＜0.05)，损失量分别为26.08、7.92 mg·g−1，‘东方朱砂’‘骨红朱砂’‘晓红宫粉’‘粉皮宫粉’‘久观绿萼’‘素玉绿萼’中，真空冷冻干燥组可溶性蛋白质量分数损失小于其他3种干燥方法，损失量分别为4.91、31.86、3.34、5.38、5.26、3.70 mg·g−1。
图 7 不同干燥方法处理前后梅花的可溶性蛋白质量分数损失量Figure 7 Difference in soluble protein content of P. mume flowers before and after treatment with different drying methods2.5.2 新绿原酸、绿原酸、金丝桃苷、芦丁与异槲皮苷的质量分数变化
新绿原酸、绿原酸是梅花鲜花的主要酚类物质，其质量分数高于黄酮类化合物芦丁、异槲皮苷与金丝桃苷。由图8可知：真空冷冻干燥在所有干燥方法中保留效果最佳，尤其是大部分品种的绿原酸和异槲皮苷质量分数均显著高于除对照外的其他干燥方法(P＜0.05)。复合干燥虽然保留效果略低于真空冷冻干燥，但显著高于热风干燥和微波干燥。
图 8 不同干燥方法处理前后梅花中新绿原酸(A)、绿原酸(B)、芦丁(C)、金丝桃苷(D)及异槲皮苷质量分数(E)的变化Figure 8 Changes of contents of neochlorogenic acid (A), chlorogenic acid (B), rutin (C), hyperoside (D) and isoquercitrin (E) in P. mume flowers before and after different drying methods2.6 综合评价
由上述分析可知：不同干燥方法处理对梅花品质指标的影响不同。熵权-变异系数综合评分和TOPSIS法计算结果如表5和表6所示：4种干燥方法的熵权-变异系数综合评分由高到低依次为真空冷冻干燥法、复合干燥法、热风干燥法和微波干燥法。通过TOPSIS排序法进行验证，结果与熵权-变异系数法分析结果基本一致，TOPSIS排序法中C越大排名越高，真空冷冻干燥法与复合干燥法品质优于热风干燥法和微波干燥法。综合来说真空冷冻干燥法干燥后梅花品质最优，复合干燥法干燥后次之。
表 5 不同干燥方法处理后熵权-变异系数法各梅花指标权重Table 5 Weights of indexes of the P. mume flowers entropy weight-coefficient of variation method after different drying methods品种 指标名称 wj1 wj2 wj 品种 指标名称 wj1 wj2 wj ‘东方朱砂’ 失水率 0.074 6 0.054 0 0.079 8 ‘骨红朱砂’ 失水率 0.072 3 0.054 0 0.079 5 收缩率 0.081 6 0.033 4 0.065 7 收缩率 0.100 3 0.022 4 0.060 3 色差值 0.094 2 0.026 8 0.063 2 色差值 0.072 5 0.050 3 0.076 8 DPPH 0.078 3 0.037 4 0.068 0 DPPH 0.072 7 0.051 2 0.077 6 ABST 0.086 1 0.038 5 0.072 4 ABST 0.072 5 0.050 4 0.076 9 总黄酮 0.078 5 0.040 0 0.070 5 总黄酮 0.076 2 0.043 2 0.073 0 总花青素 0.087 0 0.032 2 0.066 5 总花青素 0.080 9 0.036 9 0.069 5 挥发性分成保留率 0.080 5 0.039 2 0.070 6 挥发性分成保留率 0.094 7 0.028 5 0.066 1 新绿原酸 0.077 0 0.044 9 0.073 9 新绿原酸 0.073 1 0.045 9 0.073 7 绿原酸 0.079 8 0.041 8 0.072 6 绿原酸 0.072 9 0.046 8 0.074 3 芦丁 0.080 2 0.042 9 0.073 7 芦丁 0.075 8 0.042 0 0.071 8 金丝桃苷 0.082 2 0.033 0 0.065 5 金丝桃苷 0.082 9 0.035 8 0.069 3 异槲皮苷 0.075 9 0.050 0 0.077 4 异槲皮苷 0.078 2 0.039 5 0.070 7 可溶性蛋白 0.074 4 0.055 0 0.080 4 可溶性蛋白 0.101 8 0.022 2 0.060 5 ‘晓红宫粉’ 失水率 0.076 6 0.063 7 0.081 2 ‘粉皮宫粉’ 失水率 0.076 1 0.041 3 0.072 4 收缩率 0.083 6 0.037 0 0.064 6 收缩率 0.075 4 0.037 6 0.068 8 色差值 0.079 4 0.043 2 0.068 1 色差值 0.081 3 0.032 7 0.066 6 DPPH 0.078 4 0.050 6 0.073 2 DPPH 0.074 0 0.042 9 0.072 7 ABST 0.084 2 0.046 3 0.072 6 ABST 0.072 5 0.051 6 0.079 0 总黄酮 0.082 3 0.042 3 0.068 5 总黄酮 0.073 6 0.048 8 0.077 4 总花青素 0.077 2 0.054 3 0.075 2 总花青素 0.078 1 0.040 3 0.072 4 挥发性分成保留率 0.080 2 0.045 3 0.070 1 挥发性分成保留率 0.072 5 0.050 4 0.078 1 新绿原酸 0.080 4 0.043 7 0.068 9 新绿原酸 0.092 8 0.027 4 0.065 1 绿原酸 0.079 1 0.048 8 0.072 2 绿原酸 0.089 6 0.027 1 0.063 6 芦丁 0.093 8 0.030 4 0.062 0 芦丁 0.072 4 0.052 3 0.079 5 金丝桃苷 0.084 5 0.045 8 0.072 3 金丝桃苷 0.079 9 0.039 6 0.072 6 异槲皮苷 0.076 7 0.061 3 0.079 6 异槲皮苷 0.098 4 0.023 6 0.062 2 可溶性蛋白 0.077 9 0.048 6 0.071 5 可溶性蛋白 0.090 3 0.032 3 0.069 7 ‘月光玉蝶’ 失水率 0.081 1 0.046 8 0.081 0 ‘粉台玉蝶’ 失水率 0.080 1 0.047 6 0.079 2 收缩率 0.100 3 0.026 2 0.067 4 收缩率 0.106 4 0.025 4 0.066 7 色差值 0.082 8 0.038 1 0.073 9 色差值 0.082 2 0.045 0 0.078 0 DPPH 0.080 6 0.043 4 0.077 8 DPPH 0.082 1 0.045 5 0.078 5 ABST 0.087 6 0.043 7 0.081 4 ABST 0.079 1 0.057 0 0.086 2 总黄酮 0.088 7 0.038 3 0.076 6 总黄酮 0.102 1 0.036 9 0.078 8 含量花青素 0.063 8 0.000 1 0.002 7 总花青素 0.063 8 0.000 1 0.002 7 挥发性分成保留率 0.083 2 0.040 0 0.075 8 挥发性分成保留率 0.082 2 0.041 1 0.074 6 新绿原酸 0.080 6 0.046 1 0.080 1 新绿原酸 0.094 8 0.036 2 0.075 2 绿原酸 0.080 8 0.049 1 0.082 8 绿原酸 0.085 5 0.044 6 0.079 3 芦丁 0.092 0 0.040 4 0.080 1 芦丁 0.083 0 0.045 2 0.078 6 金丝桃苷 0.093 0 0.037 5 0.077 6 金丝桃苷 0.085 1 0.045 1 0.079 5 异槲皮苷 0.092 5 0.031 1 0.070 5 异槲皮苷 0.094 7 0.032 3 0.071 0 可溶性蛋白 0.097 6 0.033 2 0.074 9 可溶性蛋白 0.084 5 0.039 8 0.074 5 ‘素玉绿萼’ 失水率 0.083 7 0.061 3 0.082 2 ‘久观绿萼’ 失水率 0.083 6 0.055 6 0.080 1 收缩率 0.087 1 0.046 4 0.073 0 收缩率 0.089 1 0.042 4 0.072 2 色差值 0.084 2 0.058 4 0.080 5 色差值 0.086 5 0.045 9 0.074 0 DPPH 0.089 1 0.045 1 0.072 8 DPPH 0.088 0 0.052 5 0.079 8 ABST 0.088 6 0.053 3 0.078 9 ABST 0.083 3 0.056 8 0.080 8 总黄酮 0.090 3 0.050 6 0.077 6 总黄酮 0.086 7 0.046 0 0.074 2 总花青素 0.063 8 0.000 1 0.002 7 总花青素 0.063 8 0.000 1 0.002 7 挥发性分成保留率 0.088 6 0.046 2 0.073 4 挥发性分成保留率 0.106 5 0.045 3 0.081 6 新绿原酸 0.093 3 0.045 8 0.075 0 新绿原酸 0.084 4 0.054 7 0.079 8 绿原酸 0.086 9 0.050 0 0.075 7 绿原酸 0.087 3 0.052 8 0.079 8 芦丁 0.090 0 0.051 5 0.078 2 芦丁 0.089 6 0.039 7 0.070 0 金丝桃苷 0.088 0 0.050 1 0.076 3 金丝桃苷 0.089 8 0.050 4 0.079 0 异槲皮苷 0.095 7 0.047 4 0.077 3 异槲皮苷 0.086 6 0.048 9 0.076 4 可溶性蛋白 0.084 3 0.055 9 0.078 8 可溶性蛋白 0.087 0 0.043 8 0.072 5 表 6 不同干燥方法处理后梅花熵权-变异系数综合评分和TOPSIS排序结果Table 6 Comprehensive score and TOPSIS ranking results of entropy-coefficient of variation of P. mume after different drying motheds品种 干燥方法 熵权-变异系数
综合排名TOPSIS排名 品种 干燥方法 熵权-变异系数
综合排名TOPSIS排名 综合评分 排名 C 排名 综合评分 排名 C 排名 ‘东方朱砂’ 热风干燥法 783.50 3 0.501 0 3 ‘骨红朱砂’ 热风干燥法 952.51 3 0.367 5 4 微波干燥法 619.09 4 0.392 3 4 微波干燥法 735.31 4 0.416 1 3 复合干燥法 975.78 2 0.649 3 1 复合干燥法 1276.55 2 0.581 2 1 真空冷冻干燥法 1049.36 1 0.595 0 2 真空冷冻干燥法 1340.41 1 0.552 8 2 ‘晓红宫粉’ 热风干燥法 723.16 3 0.508 3 3 ‘粉皮宫粉’ 热风干燥法 783.50 3 0.378 6 3 微波干燥法 564.06 4 0.413 6 4 微波干燥法 619.09 4 0.417 8 4 复合干燥法 912.86 2 0.598 5 1 复合干燥法 975.78 2 0.565 1 2 真空冷冻干燥法 1045.04 1 0.582 4 2 真空冷冻干燥法 1049.36 1 0.626 6 1 ‘月光玉蝶’ 热风干燥法 590.06 3 0.393 3 4 ‘粉台玉蝶’ 热风干燥法 722.06 3 0.283 0 4 微波干燥法 501.93 4 0.450 8 3 微波干燥法 707.76 4 0.422 5 3 复合干燥法 852.84 2 0.620 7 1 复合干燥法 975.07 2 0.555 4 2 真空冷冻干燥法 953.14 1 0.550 9 2 真空冷冻干燥法 1016.84 1 0.586 4 1 ‘素玉绿萼’ 热风干燥法 812.27 3 0.432 2 3 ‘久观绿萼’ 热风干燥法 877.24 3 0.423 7 3 微波干燥法 713.61 4 0.435 2 4 微波干燥法 706.09 4 0.505 1 4 复合干燥法 1016.70 2 0.580 5 1 复合干燥法 1041.97 2 0.464 3 2 真空冷冻干燥法 1048.38 1 0.564 1 2 真空冷冻干燥法 1150.98 1 0.576 4 1 3. 讨论
梅花具有多种香气成分和气味品质、独特的花色花形以及药用价值，这些特点赋予梅花极大的开发潜力[27]。本研究应用热风干燥、微波干燥、复合干燥和真空冷冻干燥4种不同干燥方法处理梅花，综合考虑了表型、花色、花香成分等因素，对比分析了不同干燥方法对梅花品质的影响。结果显示：干燥方法对梅花的理化属性产生较大的影响。与 ZHANG等[28]的研究一致。真空冷冻干燥的梅花在保持色泽和细胞结构上表现最佳，具较强的清除DHHP和ABST自由基能力，显示出强大的抗氧化能力。复合干燥法能保留梅花活性成分，提升抗氧化能力。这与SHI等[29]的研究结果相符。本研究中，复合干燥法在保留挥发性物质方面表现最佳，不仅提高了梅花的香气质量，还缩短了干燥时间，减少了有效成分的降解。此外，真空冷冻干燥法和复合干燥法处理后的梅花在保留总黄酮、总花青素、绿原酸等有效成分方面均表现出优势。在评估不同梅花品种的质量时，‘绿萼’品种表现出最强的抗氧化能力且各营养成分较高，而‘朱砂’品种在保留花色方面最为突出，并且其花青素质量分数较高。综合评分结果显示：‘骨红朱砂’‘久观绿萼’评分最高，因此，这2个梅花品种适用于梅花花茶的开发。
4. 结论
本研究选取8个梅花品种，采用4种不同干燥方法对梅花鲜花进行研究发现：真空冷冻干燥后的梅花品质最优，复合干燥次之。真空冷冻干燥在品质保持方面表现最佳，但较高的设备成本和长时间的干燥过程限制了其大规模应用。相比之下，复合干燥结合了不同干燥方法的优点，不仅保持了梅花的品质，还缩短了加工时间，为大批量生产提供了可能。可以进一步拓展梅花品种的选择范围，优化复合干燥条件，以提升梅花茶的整体品质。此外，本研究选用了色差值、抗氧化能力和总黄酮质量分数等指标进行综合评价，可以考虑引入更多与梅花品质相关的生化和生理指标，构建更为全面的梅花品质评价体系。
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图 1 酸雨胁迫处理下杉木林土壤pH值的变化
Figure 1 Changes of soil pH value in C. lanceolata plantation under simulated acid rain treatments
图 3 酸雨胁迫下土壤化学性质的变化
Figure 3 Changes of soil chemical properties under acid rain stress
图 4 酸雨胁迫下土壤微生物量碳氮的变化
Figure 4 Changes of soil microbial carbon and nitrogen under acid rain stress
图 5 酸雨胁迫下土壤化学性质与微生物量碳氮的相关关系
Figure 5 Correlation analysis of soil chemical properties and microbial carbon and nitrogen under acid rain stress
图 6 不同酸雨类型和酸雨酸度对微生物量碳氮影响的SEM分析
Figure 6 SEM analysis of the effects of different acid rain types and acid rain stress on microbial carbon and nitrogen
表 1 不同酸雨类型与酸雨酸度下土壤pH的方差分析
Table 1. P values of soil pH under different acid rain types and acid rain stress
影响因子 3个月 6个月 9个月 12个月 酸雨类型 0.403 0.672 0.220 0.703 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 0.006** 酸雨类型×酸雨酸度 0.992 0.981 0.657 0.966 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.999 说明：数值为显著性P值。**P＜0.01；***P＜0.001 
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表 2 不同酸雨类型与酸雨胁迫下土壤各指标的方差分析
Table 2. P values of soil acidity index under different acid rain types and acid rain stress
影响因子 土壤指标 3个月 6个月 9个月 12个月 酸雨类型 ＜0.001*** 0.534 0.787 0.278 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度 交换性H+ ＜0.001*** 0.855 0.816 0.605 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 ＜0.001*** 酸雨类型 0.013* 0.496 0.902 0.990 酸雨酸度 ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度 交换性Al3+ ＜0.001*** 0.669 0.227 0.052 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 ＜0.001*** 酸雨类型 0.805 0.721 0.531 0.635 酸雨酸度 0.371 0.306 0.070 0.710 酸雨类型×酸雨酸度 总碳 0.961 0.379 0.320 0.782 时间 0.018* 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.688 酸雨类型 0.517 0.896 0.704 0.861 酸雨酸度 0.333 0.315 0.344 0.924 酸雨类型×酸雨酸度 总氮 0.942 0.957 0.975 0.118 时间 0.009** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.862 酸雨类型 0.783 0.840 0.496 0.907 酸雨酸度 0.232 0.900 0.190 0.904 酸雨类型×酸雨酸度 碳氮比 0.951 0.249 0.592 0.598 时间 0.513 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.816 酸雨类型 0.550 0.880 0.990 0.382 酸雨酸度 0.395 0.770 0.409 0.640 酸雨类型×酸雨酸度 总硫 0.986 0.708 0.987 0.675 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.995 酸雨类型 0.315 0.340 0.379 0.447 酸雨酸度 0.379 0.049* 0.430 0.121 酸雨类型×酸雨酸度 有效磷 0.768 0.012* 0.648 0.482 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.159 酸雨类型 0.058 0.246 0.274 0.481 酸雨酸度 ＜0.001*** 0.012* 0.492 0.104 酸雨类型×酸雨酸度 速效钾 0.809 0.029* 0.651 0.707 时间 0.276 酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.534 酸雨类型 0.900 0.959 0.842 0.971 酸雨酸度 0.334 0.383 0.449 0.497 酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量碳 0.977 0.998 0.989 0.997 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000 酸雨类型 0.886 0.820 0.990 0.993 酸雨酸度 0.101 0.171 0.274 0.100 酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量氮 0.972 0.998 0.994 0.990 时间 ＜0.001*** 酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000 说明：数值为显著性P值。*P＜0.05；**P＜0.01；***P＜0.001
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表 3 结构方程中各因子与微生物量碳氮之间的相关性
Table 3. Correlation of parameters and microbial carbon and nitrogen
自变量 酸雨
pH值土壤酸
根离子土壤
pH有效磷 总碳 微生物
量碳总效应 微生物量碳 0.154 0.025 −0.855 0.204 0.139 间接效应 −0.412 0.065 −0.132 总效应 微生物量氮 0.141 0.009 −0.879 0.201 0.200 0.776 间接效应 0.025 0.032 −0.702 0.158 0.108
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