夏秋季茶園覆蓋遮陰的綜合效應(yīng)

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(shù)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(shù)(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(shù)體內(nèi)氮代謝水平低于碳代謝水平，鮮葉中多酚類(lèi)物質(zhì)含量高而氨基酸類(lèi)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(chǎng)較小，加之茶葉生產(chǎn)成本也高，很多地區(qū)很少對(duì)其進(jìn)行采摘加工，造成極大的資源浪費(fèi)[2]。遮陰能顯著降低茶園空氣溫度、光照度，提高茶樹(shù)冠面的空氣濕度，創(chuàng)造一個(gè)較適合茶樹(shù)生長(zhǎng)的環(huán)境，從而提高茶葉品質(zhì)[3]。茶樹(shù)遮陰有生態(tài)遮陰和覆蓋遮陰2種方式。我國(guó)科研人員對(duì)茶樹(shù)生態(tài)環(huán)境、海拔高度與茶葉品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)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(jìn)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(shù)品種耐陰能力存在差異，針對(duì)不同茶樹(shù)品種特性應(yīng)選擇適宜該品種的遮陰度和遮陰時(shí)間[10]。湖北是我國(guó)重點(diǎn)產(chǎn)茶大省，2016年全省茶園、茶葉產(chǎn)量均居全國(guó)第3位，但仍存在夏秋茶少采或不采的現(xiàn)象，本試驗(yàn)以湖北主栽國(guó)家級(jí)茶樹(shù)良種鄂茶1號(hào)為試驗(yàn)材料，研究不同遮陰水平下茶樹(shù)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(yàn)地域

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

1.2 試驗(yàn)材料

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

1.2.2 茶樹(shù)品種 8年生國(guó)家級(jí)茶樹(shù)良種鄂茶1號(hào)，茶樹(shù)種植行為南北向，行間距為150 cm。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)時(shí)間 2015年7月上旬(出梅后)至9月上旬。

1.3.2 試驗(yàn)處理 試驗(yàn)采用不同遮陰度的遮陽(yáng)網(wǎng)4個(gè)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(duì)照CK)。遮陰棚高度2.2 m，棚四周遮陽(yáng)網(wǎng)垂直下搭，每個(gè)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(cè)定 選取生長(zhǎng)一致且受光方向相同的第3張展開(kāi)葉，采用 TPS-2光合測(cè)定系統(tǒng)，于晴天10：00—12：00測(cè)定第3張展開(kāi)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(gè)處理測(cè)定6株。同時(shí)，采用溫濕度計(jì)及紅外測(cè)溫儀測(cè)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(cè)定 新梢含水率采用烘干法測(cè)定；葉綠素含量測(cè)定：乙醇浸提法，浸提液在646、663 nm的波長(zhǎng)下測(cè)定、根據(jù)Arnon公式計(jì)算。

1.3.5 葉片解剖結(jié)構(gòu)觀察 在第3張展開(kāi)葉的中部避開(kāi)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(shù)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(cè)微尺測(cè)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(cè)值均為50個(gè)視野的平均值。

1.3.6 生化成分分析 待1芽2葉開(kāi)展時(shí)，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(cè)定參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測(cè)定》；游離氨基酸總量測(cè)定參照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測(cè)定》；茶多酚含量的測(cè)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(cè)定采用液相色譜法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

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

2 結(jié)果與分析

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

2.1.1 遮陰對(duì)茶園溫濕度及新梢含水量的影響 遮陰后，茶園和茶樹(shù)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(diǎn)(圖1)。夏秋季利用遮陽(yáng)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(qiáng)夏秋季茶樹(shù)的抗旱能力。

2.1.2 遮陰對(duì)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(shì)，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(shì)與凈光合速率變化趨勢(shì)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(jiàn)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(duì)茶樹(shù)葉片光合特性的影響

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

2.1.3 遮陰對(duì)葉片顯微結(jié)構(gòu)的影響 遮陰影響茶樹(shù)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(zhǎng)，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(duì)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(shù)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(shù)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(zhǎng)，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(wú)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(duì)茶葉品質(zhì)的影響

2.2.1 遮陰對(duì)新梢葉綠素含量的影響 遮陰后，茶樹(shù)新梢葉色變深。測(cè)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(lèi)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(shí)葉綠素即可形成，而強(qiáng)光對(duì)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(duì)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(duì)綠茶滋味具有重要的作用，還能緩解茶湯苦澀味、增強(qiáng)甜味，對(duì)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(duì)照高15.96%、20.45%和15.28%，茶氨酸含量分別比對(duì)照高12.61%、14.25%和 2.22%， 可見(jiàn)， 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(kāi)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(niǎo)氨酸(Orn)含量及氨基酸總量的比值減少。

表2 遮陰對(duì)茶樹(shù)葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

表3 遮陰對(duì)夏梢葉綠素含量的影響

2.2.3 遮陰對(duì)茶葉中多酚類(lèi)含量的影響 茶多酚主要呈苦澀味，如其含量過(guò)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(lèi)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(duì)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(lái)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(duì)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(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)、表兒茶素沒(méi)食子酸(ECG)、非酯型兒茶素表沒(méi)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(duì)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(lèi)、氨基酸含量高且比值低時(shí)，味感濃而鮮爽；當(dāng)茶多酚含量低、氨基酸含量高時(shí)，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(shí)，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(duì)照下降25.45%、30.18%、22.45%，75%遮陰處理對(duì)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(duì)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(duì)茶葉中多酚類(lèi)、兒茶素含量及組成的影響

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

表6 遮陰對(duì)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(shù)光合特性，也改變了茶樹(shù)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(duì)環(huán)境變化較敏感、且變異性和可塑性大[18]，茶樹(shù)的葉片不僅僅是進(jìn)行光合、呼吸等生理代謝活動(dòng)的重要器官，同時(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(duì)茶樹(shù)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(guò)度遮陰，茶樹(shù)光照過(guò)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(huì)相應(yīng)下降。