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        夏秋季茶園覆蓋遮陰的綜合效應(yīng)

        2018-12-19 08:51:16王雪萍馬林龍劉盼盼鄭鵬程高士偉王勝鵬龔自明
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年22期
        關(guān)鍵詞:苦澀味兒茶素茶樹

        王雪萍, 馬林龍, 劉盼盼, 鄭鵬程, 高士偉, 葉 飛, 滕 靖, 王勝鵬, 鄭 琳, 龔自明

        (湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所/湖北省茶葉工程技術(shù)研究中心,湖北武漢 430209)

        茶樹(Camelliasinensis)為多年生常綠葉植物,具有耐蔭濕、喜漫散光的生態(tài)習(xí)性。夏秋季由于光照度大,氣溫高,茶樹體內(nèi)氮代謝水平低于碳代謝水平,鮮葉中多酚類物質(zhì)含量高而氨基酸類物質(zhì)含量較低,酚氨比增大,葉綠素合成減少,使夏秋綠茶苦澀味重,香氣淡薄,色澤干枯,品質(zhì)較差[1]。因此,夏茶的綜合品質(zhì)較低,市場較小,加之茶葉生產(chǎn)成本也高,很多地區(qū)很少對其進行采摘加工,造成極大的資源浪費[2]。遮陰能顯著降低茶園空氣溫度、光照度,提高茶樹冠面的空氣濕度,創(chuàng)造一個較適合茶樹生長的環(huán)境,從而提高茶葉品質(zhì)[3]。茶樹遮陰有生態(tài)遮陰和覆蓋遮陰2種方式。我國科研人員對茶樹生態(tài)環(huán)境、海拔高度與茶葉品質(zhì)的關(guān)系進行了系統(tǒng)研究,總結(jié)出了膠茶間種、茶林間種、茶果間種等幾種主要的生態(tài)遮陰方法[4-6];覆蓋遮陰主要進行了不同遮陰度、不同遮陰材料等方面的研究[7-8]。遮陰能明顯提高夏秋茶品質(zhì),遮陰后茶葉中氨基酸含量增加,茶多酚含量和酚氨比降低,葉綠素含量增加,苦澀味降低[9]。不同的茶樹品種耐陰能力存在差異,針對不同茶樹品種特性應(yīng)選擇適宜該品種的遮陰度和遮陰時間[10]。湖北是我國重點產(chǎn)茶大省,2016年全省茶園、茶葉產(chǎn)量均居全國第3位,但仍存在夏秋茶少采或不采的現(xiàn)象,本試驗以湖北主栽國家級茶樹良種鄂茶1號為試驗材料,研究不同遮陰水平下茶樹的生理生化效應(yīng),探索降低夏秋茶苦澀味、提高茶葉品質(zhì)的遮陰方法。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地域

        試驗地位于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所試驗園,地理坐標(biāo)為30°17′341″N、114°9′242″E,海拔30 m。試驗地土壤類型為紅壤土,土壤肥力與生產(chǎn)管理模式一致。

        1.2 試驗材料

        1.2.1 遮陰材料 55%、75%、90%遮陰度的黑色遮陽網(wǎng),50#鋼管。

        1.2.2 茶樹品種 8年生國家級茶樹良種鄂茶1號,茶樹種植行為南北向,行間距為150 cm。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 試驗時間 2015年7月上旬(出梅后)至9月上旬。

        1.3.2 試驗處理 試驗采用不同遮陰度的遮陽網(wǎng)4個處理:處理1,90%遮陰;處理2,75%遮陰;處理3,55%遮陰;處理4,不遮陰(對照CK)。遮陰棚高度2.2 m,棚四周遮陽網(wǎng)垂直下搭,每個處理面積45 m2,3次重復(fù)。

        1.3.3 茶園光合作用及蓬面光照度、溫度及空氣濕度的測定 選取生長一致且受光方向相同的第3張展開葉,采用 TPS-2光合測定系統(tǒng),于晴天10:00—12:00測定第3張展開葉的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及胞間二氧化碳濃度等參數(shù),每個處理測定6株。同時,采用溫濕度計及紅外測溫儀測定茶園溫濕度及地面溫度。

        1.3.4 新梢含水率及葉綠素含量的測定 新梢含水率采用烘干法測定;葉綠素含量測定:乙醇浸提法,浸提液在646、663 nm的波長下測定、根據(jù)Arnon公式計算。

        1.3.5 葉片解剖結(jié)構(gòu)觀察 在第3張展開葉的中部避開主脈取樣(5 mm×5 mm),F(xiàn)AA固定液固定,石蠟包埋,橫切片厚度8 μm,番紅-固綠染色,中性樹膠封片,于OLMPUS光學(xué)顯微鏡下選取典型視野照相,并用顯微測微尺測量葉片厚度、上表皮、柵欄組織、海綿組織與下表皮厚度,所有觀測值均為50個視野的平均值。

        1.3.6 生化成分分析 待1芽2葉開展時,采摘1芽2葉,微波殺青,80 ℃烘干,置于冰箱低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

        水浸出物含量測定參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測定》;游離氨基酸總量測定參照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測定》;茶多酚含量的測定采用灑石酸亞鐵比色法;兒茶素、咖啡堿及氨基酸組分含量測定采用液相色譜法。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

        采用Excel和SPSS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 遮陰對茶樹葉片光合特性和解剖結(jié)構(gòu)的影響

        2.1.1 遮陰對茶園溫濕度及新梢含水量的影響 遮陰后,茶園和茶樹葉片表面溫度分別降低1.1~2.5、0.8~4.1 ℃,茶園濕度和新梢含水量分別增加2.4~6.8、2.9~3.9百分點(圖1)。夏秋季利用遮陽網(wǎng)覆蓋可有效降低茶園溫度、增加茶園濕度,遮陰率越高,降溫和增濕效果越明顯。遮陰后,新梢含水率增加,表現(xiàn)為75%>90%>55%>CK,這有利于增強夏秋季茶樹的抗旱能力。

        2.1.2 遮陰對茶園光合特性的影響 遮陰后,葉片凈光合速率隨遮陰度增加呈下降趨勢,55%、75%遮陰處理下凈光合速率分別為全光照的99.35%、58.71%,90%遮陰處理最低,僅為全光照的15.10%。不同遮陰度下蒸騰速率的變化趨勢與凈光合速率變化趨勢一致,55%、75%和90%下蒸騰速率分別為全光照的94.10%、90.45%和66.29%。胞間CO2濃度隨遮陰度增加而增加,水分利用率隨遮陰度增加而減少,氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為55%遮陰>75%遮陰>CK>90%遮陰。55%遮光率處理下凈光合速率降低和水分利用率降低較少,可見適度遮陰可保持較高的凈光合速率,提高氣孔導(dǎo)度(表1)。

        表1 不同遮陰處理對茶樹葉片光合特性的影響

        注:同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表3、表5同。

        2.1.3 遮陰對葉片顯微結(jié)構(gòu)的影響 遮陰影響茶樹葉肉組織的分化。全光照下葉肉細(xì)胞多且排列整齊,柵欄組織由3層柱狀細(xì)胞組成,排列緊密,其中貼近上表皮的一層細(xì)胞較長,向內(nèi)的各層細(xì)胞較短(圖2)。柵欄組織排列緊密,有利于降低蒸騰失水,是植物對高光照和干旱的一種適應(yīng)性表現(xiàn),有利于提高植株抗旱能力[11]。隨光照度減弱,柵欄組織變薄、層數(shù)減少、排列變得較為稀疏,90%遮陰度下,內(nèi)層?xùn)艡诮M織已轉(zhuǎn)化為海綿組織。隨著遮陰度增加,海綿組織也變得明顯稀疏,細(xì)胞間隙增大,柵海比減小。弱光環(huán)境下茶樹葉片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了適應(yīng)性變化,葉片結(jié)構(gòu)的這種可塑性變化使其能在不同光照條件下有效地調(diào)節(jié)光合能力[12]。

        從圖2可以看出,自然光照條件下茶樹葉片葉肉細(xì)胞多且排列整齊,柵欄組織由3層柱狀細(xì)胞組成,排列緊密,其中貼近上表皮的一層細(xì)胞較長,向內(nèi)的各層細(xì)胞較短,上表皮覆蓋角質(zhì)層。遮陰后,上下表皮逐漸變薄,但細(xì)胞形狀及排列方式無明顯變化。隨光照度減弱,柵欄組織變薄、層數(shù)減少、排列變得較為稀疏,尤其是高遮陰度下,內(nèi)層?xùn)艡诮M織向海綿組織轉(zhuǎn)化;隨著遮陰度增加,海綿組織也變得明顯稀疏,細(xì)胞間隙增大。

        遮陰后葉片厚度明顯變薄,全光照處理下的葉片厚度是55%遮陰度處理下的1.2倍、是75%遮陰度處理下的1.3倍、是90%遮陰度處理下的1.5倍,不同遮陰度處理之間葉片厚度也存在差異;遮陰后上表皮變薄,遮陰度越高,上表皮越薄,這有利于吸收更多的光照以適應(yīng)弱光環(huán)境有關(guān);隨著遮陰度增加,柵欄組織層數(shù)減少、厚度變薄,柵海比減小。

        2.2 遮陰對茶葉品質(zhì)的影響

        2.2.1 遮陰對新梢葉綠素含量的影響 遮陰后,茶樹新梢葉色變深。測定結(jié)果(表3)表明,遮陰后葉綠素總量及葉綠素a、b含量明顯增加,葉綠素a/葉綠素b的值下降;不同遮陰處理下葉綠素總量、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素a/葉綠素b之間差異不顯著。

        光是一般植物體內(nèi)源葉綠素轉(zhuǎn)化為葉綠素的必需條件,光照度較低時葉綠素即可形成,而強光對葉綠素的形成反而有抑制、破壞作用。夏秋季節(jié)光照度大、氣溫高,不利于茶葉中葉綠素的形成,茶園采取遮陰措施后,新梢鮮葉中葉綠素含量增加,有利于綠茶“三綠”(外形色澤綠、湯色綠、葉底綠)品質(zhì)的形成[13]。

        2.2.2 遮陰對茶葉中氨基酸含量的影響 氨基酸是形成茶湯鮮爽味的主要成分,對綠茶滋味具有重要的作用,還能緩解茶湯苦澀味、增強甜味,對茶葉香氣的形成也有重要作用[14]。夏季遮陰后茶葉中氨基酸含量顯著增加,55%、75%和90%遮陰度覆蓋后氨基酸總量分別比對照高15.96%、20.45%和15.28%,茶氨酸含量分別比對照高12.61%、14.25%和 2.22%, 可見, 75%遮陰度更有利于提高氨基酸含量,90%遮陰度下氨基酸含量開始下降。遮陰后,茶葉氨基酸組成也發(fā)生了相應(yīng)變化,天冬氨酸(Asp)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、精氨酸(Arg)、蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、茶氨酸(Thea)含量及占氨基酸總量的比值增加,甘氨酸(Gly)、組氨酸(His)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、鳥氨酸(Orn)含量及氨基酸總量的比值減少。

        表2 遮陰對茶樹葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

        表3 遮陰對夏梢葉綠素含量的影響

        2.2.3 遮陰對茶葉中多酚類含量的影響 茶多酚主要呈苦澀味,如其含量過高,茶湯則具有明顯的苦澀味,因此茶多酚含量必須控制在適宜的范圍之內(nèi)。茶多酚類物質(zhì)含量隨季節(jié)變化而變化,夏季含量最高,秋季次之,春季最少,因此,夏茶苦澀味高于春茶和秋茶[14]。遮陰后,茶多酚含量顯著降低,55%、75%和90%遮陰下茶多酚含量分別比對照下降 15.91%、18.21%和17.04%。

        兒茶素是茶多酚中最重要的一種,也是茶湯苦澀味的來源之一,包括酯型兒茶素和非酯型兒茶素,其中酯型兒茶素是茶葉澀味的主體,非酯型兒茶素稍有澀味,收斂性弱,回味爽[15]。遮陰后,茶葉中8種兒茶素總量下降,55%、75%和90%遮陰下兒茶素總量分別比對照下降14.00%、14.00%和12.56%。隨著遮陰度增加,兒茶素各組分含量減少,酯型兒茶素、非酯型兒茶素含量逐漸減少,但其含量(占兒茶素總量的比例)的變化并不一致,酯型兒茶素含量隨遮陰度增大而增加,非酯型兒茶素占比隨遮陰度增大而減少。遮陰后酯型兒茶素表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、表兒茶素沒食子酸(ECG)、非酯型兒茶素表沒食子兒茶素(EGC)含量均降低,反映綠茶品質(zhì)的兒茶素品質(zhì)指數(shù)[16][兒茶素品質(zhì)指數(shù)=100×(EGCG+ECG)/EGC]增加,且遮陰度越高,該指數(shù)越高。

        2.2.4 遮陰對茶葉中酚氨比、咖啡堿及水浸出物含量的影響 大量研究表明,酚氨比可以較好地反映綠茶的滋味品質(zhì)。多酚類、氨基酸含量高且比值低時,味感濃而鮮爽;當(dāng)茶多酚含量低、氨基酸含量高時,酚氨比雖然低,茶湯鮮爽卻味淡;當(dāng)茶多酚含量高、氨基酸含量低、酚氨比高時,茶湯則味濃而苦澀[17]。遮陰顯著降低了酚氨比,55%、75%、90%遮陰下酚氨比分別比對照下降25.45%、30.18%、22.45%,75%遮陰處理對于降低酚氨比的效果優(yōu)于55%和90%遮陰處理。

        咖啡堿是茶湯苦味的主要呈味物質(zhì),55%、75%遮陰處理后,咖啡堿含量增加但差異不明顯,90%遮陰處理下咖啡堿含量增加顯著。

        表4 遮陰對茶葉中氨基酸含量及組成的影響

        注:同行數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

        表5 遮陰對茶葉中多酚類、兒茶素含量及組成的影響

        注:GC為沒食子兒茶素;C為兒茶素;EC為表兒茶素;GCG為沒食子兒茶素沒食子酯酸;ECG為表兒茶素沒食子酯酸;CG為兒茶素沒食子酯酸。

        表6 遮陰對茶葉中酚氨比、咖啡堿、水浸出物含量的影響

        遮陰后,水浸出物含量顯著增加,其中75%遮陰處理增加最多。水浸出物反映了決定茶葉品質(zhì)的各種化合物的綜合結(jié)果,而不能反映出決定茶葉品質(zhì)的各種化合物的質(zhì)的關(guān)系,一般認(rèn)為水浸出物含量高,品質(zhì)也往往較好[9]。

        3 結(jié)論與討論

        遮陰可以有效降低光照度、氣溫和葉面溫度,提高空氣濕度和新梢含水量,改變茶園小氣候。遮陰影響茶樹光合特性,也改變了茶樹葉片解剖結(jié)構(gòu),葉片厚度、葉表皮細(xì)胞、柵欄組織和海綿組織等均發(fā)生相應(yīng)變化。葉片對環(huán)境變化較敏感、且變異性和可塑性大[18],茶樹的葉片不僅僅是進行光合、呼吸等生理代謝活動的重要器官,同時也是收獲的主要部分,直接影響茶葉品質(zhì)。

        遮陰提高了茶葉品質(zhì),主要表現(xiàn)為茶多酚含量降低,氨基酸含量、水浸出物含量升高,同時也降低了酚氨比,茶葉中葉綠素和游離氨基酸的含量增加,同時優(yōu)化了氨基酸和兒茶素組分,反映綠茶品質(zhì)的兒茶素品質(zhì)指數(shù)增加,對苦澀味具有一定減弱作用的茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等氨基酸[15]含量增加。

        不同遮陰水平對茶樹生理生化影響不一。55%的遮陰水平可保持較高的凈光合速率和蒸騰速率,較高的氨基酸含量和適宜的酚氨比;75%的遮陰水平下兒茶素品質(zhì)指數(shù)、水浸出物含量最高,酚氨比最低;90%遮陰度下,光合有效輻射顯著減少、氣孔導(dǎo)度低、CO2同化率低、胞間CO2濃度增高,抑制了葉片蒸騰速率和凈光合速率,氨基酸含量降低。因此,茶園宜適度遮陰,如過度遮陰,茶樹光照過弱,光合作用受阻,體內(nèi)部分代謝受抑,產(chǎn)量和品質(zhì)也會相應(yīng)下降。

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