茶樹‘中黃3號’主要生化成分月變化與氣象因子的關(guān)系

劉聲傳，魏 杰，楊雅奇，林開勤，陳智雄，徐 霖，何國菊，鄢東海

（1貴陽學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽550005；2貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，貴陽550006；3貴州省六枝特區(qū)牂牁鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，貴州六枝553405）

0 引言

白化茶樹是一類不同程度葉綠素缺失的葉色突變體珍稀資源，具有新梢芽葉色澤特異、高氨基酸等特性[1-2]。此類資源一些主要生化成分含量易受環(huán)境影響，不同時(shí)期差異大，綠茶品質(zhì)不穩(wěn)定，限制了其優(yōu)勢發(fā)揮[3-5]。因此，很有必要探明其不同時(shí)期主要生化成分變化特征，合理開發(fā)利用。

有研究認(rèn)為，茶樹生化成分變化受遺傳特性和栽培環(huán)境的共同影響。研究表明，不同常綠茶樹品種的主要生化成分含量隨季節(jié)呈現(xiàn)出多種變化類型[6-8]。然而，有關(guān)白化茶樹不同時(shí)期主要生化成分變化的研究不多、結(jié)果不同。周喆等[9]研究顯示，紫芽茶樹‘武夷奇種C18-1’生化成分季節(jié)性差異顯著，春茶水浸出物、咖啡堿和游離氨基酸含量高，夏茶茶多酚含量高。田月月等[10]研究發(fā)現(xiàn)，2016年4—9月‘黃金芽’新梢水浸出物、茶多酚含量逐月上升，氨基酸、咖啡堿含量逐月下降?！S金芽’的突變體‘黃金綠’隨著采摘時(shí)間推移和氣溫上升，新梢茶多酚、氨基酸含量呈上升趨勢[11]。王興超等[12]研究表明，氨基酸、花青素和葉綠素含量是導(dǎo)致綠茶品質(zhì)季節(jié)間差異的主要生化因子，但主要?dú)庀笠蜃佑绊懙难芯旷r見報(bào)道。筆者以白化茶樹品種‘中黃3號’為研究材料、常綠品系‘苔茶15’為對照，通過收集氣象數(shù)據(jù)、檢測生化成分含量，分析2種茶樹主要生化成分月變化特征及其與氣象因子的關(guān)系，旨在為該類資源的深入研究以及合理開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

茶樹‘中黃3號’(‘ZH3’)和常綠品系‘苔茶15’(‘TC15’)，樹齡4年，無性系，雙行雙株種植于貴州省茶葉研究所湄潭資源圃（東經(jīng)107°39'34''，北緯27°35'47''，海拔900 m），大行距1.5 m，小行距40 cm，穴距33 cm?！甖H3’和‘TC15’各種有1行，長10 m，緊鄰，生境和管理一致。

1.2 樣品采集、處理、檢測

參照《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[13]的方法，分別于2019年4月12日、5月31日、7月14日、8月17日、10月17日采摘蓬面全部一芽二葉，及時(shí)殺青、烘干，制作理化樣，分別采用GB/T 8305—2013、GB/T 8312—2013、GB/T 8313—2018和GB/T 8314—2013檢測水浸出物、咖啡堿、茶多酚和游離氨基酸含量。

1.3 月均溫、月均降水量數(shù)據(jù)收集

連續(xù)3年對國家茶樹品種區(qū)試貴州點(diǎn)參試品種物候期的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，春茶第一輪新梢從萌動到一芽二葉大約需要2周，往后時(shí)間縮短。因此，選擇試驗(yàn)材料所在地采摘前的半月均溫(half-month mean temperature before sampling，HMMTBS)、半 月 均 降 水 量 (halfmonth mean precipitation before sampling，HMMPBS)、半月均相對濕度(half-month mean relative humidity before sampling，HMMRHBS)作為氣象因子指標(biāo)，氣象數(shù)據(jù)來源于中國天氣網(wǎng)、天氣后報(bào)網(wǎng)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用 SPSS 26.0(IBM Company,New York，USA)軟件進(jìn)行單因素方差分析、Pearson相關(guān)性分析、典型相關(guān)分析，組間多重比較采用最小顯著差異法(leastsignificant difference，LSD)[14]。相關(guān)系數(shù) 0.7<|r|<1表示高度相關(guān)，0.4<|r|<0.7表示中度相關(guān)，0.05<|r|<0.4表示低度相關(guān)，|r|<0.05表示無直線相關(guān)性[14]。

進(jìn)行典型相關(guān)分析時(shí)，將氣象因子指標(biāo)HMMPBS(x1)、HMMTBS(x2)、HMMRHBS(x3)作為第Ⅰ組變量，將水浸出物含量(y1)、游離氨基酸含量(y2)、咖啡堿含量(y3)、茶多酚含量(y4)和酚氨比(y5)作為第Ⅱ組變量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同月份茶樹主要生化成分變化

如表1所示，5個(gè)時(shí)期2種茶樹的水浸出物含量約為50%，無顯著差異?！甖H3’、‘TC15’茶多酚含量分別為9.2%～ 23.2%、14.7%～ 25.4%，‘TC15’的茶多酚含量變幅小于‘ZH3’?！甖H3’、‘TC15’游離氨基酸含量分別為 2.6%～ 7.3%、2.2%～ 3.8%，‘ZH3’、‘TC15’游離氨基酸含量變幅分別達(dá)4個(gè)等級、3個(gè)等級，‘ZH3’的游離氨基酸含量變幅大于‘TC15’。4月12日、5月31日‘ZH3’游離氨基酸含量分別為7.3%、3.5%，差異顯著，而這期間‘TC15’不存在顯著差異。各時(shí)期‘ZH3’咖啡堿含量無顯著差異，8月17日‘TC15’咖啡堿含量最高，顯著高于5月31日、10月17日。2種茶樹的酚氨比變幅達(dá)5個(gè)等級，最低值和最高值分別出現(xiàn)在4月12日、7月14日。

表1 不同月份茶樹主要生化成分變化

‘ZH3’、‘TC15’茶多酚含量分別為7月14日（夏茶）＞10月17日（秋茶）＞8月17日（秋茶）＞5月31日（夏茶）＞4月12日（春茶）、7月14日＞5月31日＞10月17日＞8月17日＞4月12日。4月12日‘ZH3’的茶多酚含量(9.2%)顯著低于‘TC15’(14.7%)，其余4個(gè)時(shí)間點(diǎn)不顯著低于‘TC15’（圖1）?！甖H3’、‘TC15’游離氨基酸含量分別為4月12日＞5月31日＞8月17日＞10月17日＞7月14日、4月12日＞5月31日＞8月17日＞7月14日＞10月17日。4月12日、8月17日、10月17日‘ZH3’游離氨基酸含量顯著高于‘TC15’，其他2個(gè)時(shí)間點(diǎn)不顯著高于‘TC15’（圖2）。各月份2種茶樹咖啡堿含量無顯著差異；除5月31日，其他時(shí)期‘TC15’咖啡堿含量高于‘ZH3’（圖3）。2種茶樹的酚氨比呈先遞增后降低再升高趨勢，各時(shí)期‘ZH3’的酚氨比顯著低于‘TC15’（圖4）。

圖1 同一月份‘ZH3’和‘TC15’茶多酚含量差異

圖2 同一月份‘ZH3’和‘TC15’游離氨基酸含量差異

圖3 同一月份‘ZH3’和‘TC15’咖啡堿含量差異

圖4 同一月份‘ZH3’和‘TC15’酚氨比

2.2 試驗(yàn)地主要?dú)庀笠蜃臃治?/h3>

由表2可見，HMMTBS變化范圍為15.1～ 26.8℃，呈先增后降的趨勢，4月12日HMMTBS最低(15.1℃)，8月17日HMMTBS最高(26.8℃)。HMMPBS變化范圍為10.9～ 61.4 mm，呈先增后減的趨勢，4月12日、10月17日HMMPBS遠(yuǎn)低于其他3個(gè)時(shí)期。HMMRPBS變化范圍為72.9%～ 87.2%，呈先升高后降低再升高的趨勢，4月12日、8月17日HMMPBS遠(yuǎn)低于其他3個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

表2 采樣前半月氣象因子

2.3 茶樹主要生化成分與氣象因子的相關(guān)性

由表3可知，2種茶樹的水浸出物和咖啡堿含量與HMMTBS、HMMPBS、HMMRHBS 無顯著相關(guān)性，‘TC15’咖啡堿含量與HMMPBS、HMMRHBS呈不顯著中度負(fù)相關(guān)?！甖H3’的游離氨基酸含量與HMMTBS、HMMRHBS極顯著高度負(fù)相關(guān)，與HMMPBS極顯著中度負(fù)相關(guān)；而‘TC15’的游離氨基酸含量僅與HMMRHBS極顯著高度負(fù)相關(guān)?！甖H3’的茶多酚含量與HMMTBS、HMMRHBS極顯著高度正相關(guān)，與HMMPBS極顯著中度正相關(guān)；‘TC15’的茶多酚含量與HMMTBS極顯著中度正相關(guān)，與HMMPBS、HMMRHBS極顯著高度正相關(guān)。‘ZH3’酚氨比與3個(gè)氣象因子中度或高度極顯著正相關(guān)，而‘TC15’酚氨比僅與HMMRHBS極顯著高度正相關(guān)。這些結(jié)果初步表明，2種茶樹的水浸出物和咖啡堿含量受HMMTBS、HMMPBS、HMMRHBS 影 響 小 ，HMMPBS、HMMRHBS對‘TC15’咖啡堿含量的影響程度大于‘ZH3’；相對于‘TC15’，‘ZH3’游離氨基酸含量、酚氨比更易受這3個(gè)氣象因子的影響。

表3 2種茶樹主要生化成分與氣象因子的相關(guān)性分析

2.4 茶樹主要生化成分與氣象因子的典型相關(guān)性

由表4可見，各時(shí)間點(diǎn)，2種茶樹主要生化成分與氣象因子的3組典型相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，存在顯著的典型相關(guān)關(guān)系?！甖H3’第Ⅰ典型變量(V1，W1)中，V1中的x3(HMMRHBS)系數(shù)的絕對值最大，W1中以y5（酚氨比）系數(shù)的絕對值最大?！甌C15’第Ⅰ典型變量(V1，W1)中，V1中的x1(HMMPBS)系數(shù)絕對值最大，W1中以y2（游離氨基酸含量）、y5系數(shù)的絕對值較大。‘ZH3’第Ⅱ典型變量(V2，W2)中，V2中以x2(HMMTBS)系數(shù)的絕對值最大，W2中以y2、y4（茶多酚含量）系數(shù)的絕對值較大。‘TC15’第Ⅱ典型變量(V2，W2)中，V2中的x2系數(shù)的絕對值最大，W2中以y2、y5系數(shù)的絕對值較大?！甖H3’第Ⅲ典型變量(V3，W3)中，V3中以x1系數(shù)的絕對值最大，W3中以y2、y4系數(shù)的絕對值較大。‘TC15’第Ⅲ典型變量的方差貢獻(xiàn)率偏小(2.97%)，不作分析。3組典型變量分析表明，3個(gè)氣象因子對2種茶樹的水浸出物和咖啡堿含量影響較小，對‘TC15’茶多酚含量影響也較小。‘ZH3’酚氨比主要受HMMRHBS影響，‘TC15’酚氨比主要受HMMPBS和HMMTBS影響；‘ZH3’游離氨基酸和茶多酚含量主要受HMMTBS、HMMPBS影響，HMMTBS影響程度大于HMMPBS；‘TC15’的游離氨基酸含量受影響結(jié)果與‘ZH3’類似。

表4 2種茶樹主要生化成分與氣象因子的顯著典型變量構(gòu)成

3 結(jié)論

本研究從‘ZH3’和‘TC15’主要生化成分變化、氣象因子分析、主要生化成分與氣象因子相關(guān)性分析方面，綜合研究了2種茶樹不同月份主要生化成分的變化特征，3個(gè)氣象因子對主要生化成分含量變化的影響。初步認(rèn)為，不同時(shí)期‘ZH3’游離氨基酸和茶多酚含量的變幅遠(yuǎn)高于‘TC15’；2種茶樹水浸出物和咖啡堿含量接近，‘ZH3’咖啡堿含量較為穩(wěn)定；3個(gè)氣象因子對2種茶樹的水浸出物和咖啡堿含量影響小；‘TC15’茶多酚含量受3個(gè)氣象因子影響較小；‘ZH3’游離氨基酸和茶多酚含量主要受溫度、降水量影響，溫度的影響程度更大，‘TC15’游離氨基酸含量受影響結(jié)果與‘ZH3’類似。鮮葉采摘前半個(gè)月，溫度適宜、天氣干燥，茶葉酚氨比較低，綠茶品質(zhì)可能較好。

4 討論

水浸出物、氨基酸、茶多酚、咖啡堿等主要生化成分是決定茶葉品質(zhì)優(yōu)劣的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要生化成分含量及其成分間的協(xié)調(diào)性在一定程度上決定著茶葉品質(zhì)。本研究的2種茶樹在各時(shí)期水浸出物含量穩(wěn)定，接近50%，遠(yuǎn)高于特級綠茶(≥36%)的標(biāo)準(zhǔn)，反映出茶葉中可溶性物質(zhì)含量高。10份武夷名叢[7]、‘黃金芽’[10]、信陽毛尖茶[15]可溶性物質(zhì)含量隨著采摘時(shí)間的推遲呈逐漸增加趨勢，與本研究結(jié)果不同，這可能與茶樹品種及其生境不同有關(guān)。黃歡等[16]研究表明‘鐵觀音’新梢咖啡堿含量夏茶＞秋茶＞春茶。凌彩金等[17]研究顯示‘英紅九號’新梢咖啡堿含量夏茶＞春茶＞秋茶。在本研究中，‘ZH3’各時(shí)期咖啡堿含量表現(xiàn)穩(wěn)定，‘TC15’咖啡堿含量8月（秋茶）＞4月（春茶）＞7月（夏茶）＞5月（夏茶）＞10月（秋茶）。這些研究結(jié)果表明，不同茶樹品種咖啡堿含量變化規(guī)律呈現(xiàn)多樣性，‘ZH3’可能是一個(gè)咖啡堿代謝較穩(wěn)定的特異品種。

茶多酚和氨基酸含量變化對于綠茶品質(zhì)具有重要影響。研究表明，一些常綠茶樹品種新梢茶多酚含量春茶低于夏秋茶，一般夏茶最高[18-20]。本研究的‘ZH3’茶多酚含量變化趨勢與這些研究結(jié)果相似。而在泰安市種植的‘黃金芽’2016年4—9月茶多酚含量逐月增加[10]。這可能與品種不同，以及泰安市靠北的生態(tài)環(huán)境與南方差異大有關(guān)。本研究‘TC15’茶多酚含量7月（夏茶）＞5月（夏茶）＞10月（秋茶）＞8月（秋茶）＞4月（春茶），與多數(shù)研究認(rèn)為茶樹茶多酚含量夏茶＞秋茶＞春茶的研究結(jié)果一致，然而‘ZH3’中存在茶多酚含量10月（秋茶）＞8月（秋茶）＞5月（夏茶）的現(xiàn)象，有待深入研究。總體上，‘ZH3’、‘TC15’游離氨基酸含量春茶大于夏秋茶，但存在‘ZH3’、‘TC15’游離氨基酸含量5月（夏茶）＞8月（秋茶）的現(xiàn)象。與‘黃金菊’[21]、‘保靖黃金茶’[22]游離氨基酸含量變化大體相似。范延艮等[23]研究發(fā)現(xiàn)，種植于泰安的12個(gè)品種，有8個(gè)品種游離氨基酸含量夏茶大于秋茶。白化茶樹品種生化成分在不同時(shí)期差異大，尤其是茶多酚、游離氨基酸，易受環(huán)境影響[24-25]。本研究結(jié)果再次驗(yàn)證了這一結(jié)論，在5個(gè)時(shí)期，‘ZH3’茶多酚和氨基酸含量變幅遠(yuǎn)高于‘TC15’，4月12月和5月31日尤為突出。‘ZH3’在6月前和8月中下旬的新梢可能適制綠茶。

氣象因子是影響茶樹茶葉品質(zhì)的重要因素，主要包括溫度、降水量、空氣濕度等[26-27]。Li等[28]研究發(fā)現(xiàn)‘黃金芽’春茶咖啡堿含量較高，遮蔭處理咖啡堿含量顯著增。種植于合肥的‘舒茶早’、‘龍井43’和‘農(nóng)抗早’咖啡堿含量為春茶>秋茶>夏茶[29]。本研究的典型相關(guān)分析顯示3個(gè)氣象因子對2種茶樹的咖啡堿含量影響較小，‘ZH3’各時(shí)期咖啡堿含量無顯著差異，可能是咖啡堿含量變化主要受光照強(qiáng)度影響，本研究的樣品采自湄潭，常年云霧彌漫，光照強(qiáng)度變化小。Li等[28]研究認(rèn)為‘黃金芽’白化程度隨光照強(qiáng)度增加而加劇，氮代謝增加、碳代謝減弱。田月月等[30]研究認(rèn)為高光強(qiáng)(＞100 klx)和葉片高溫(＞38℃)會引起‘黃金芽’葉片灼傷。夏季氣溫的增高和光照強(qiáng)度的加強(qiáng)，使茶樹鮮葉的氨基酸含量顯著降低、茶多酚含量增加[31-32]。但本研究發(fā)現(xiàn)‘ZH3’茶多酚含量8月17日（秋茶）大于5月31日（夏茶），‘TC15’茶多酚含量5月31日（春茶）大于8月17日（秋茶）。‘ZH3’、‘TC15’游離氨基酸含量5月31日（夏茶）大于8月17日（秋茶），與這些研究結(jié)果不一致。本研究發(fā)現(xiàn)‘ZH3’酚氨比主要受相對濕度影響；‘ZH3’游離氨基酸和茶多酚含量主要受溫度、降水量影響，溫度影響程度更大；‘TC15’游離氨基酸含量受影響結(jié)果與‘ZH3’類似。與方洪生等[33]的研究結(jié)果相似，表明除光照、溫度，降水量、空氣濕度也是影響茶葉品質(zhì)的重要因子。

茶樹是受氣候影響較大的作物之一。隨著全球氣候變暖，高溫干旱、低溫凍害、暴雨等災(zāi)害性天氣頻發(fā)，已嚴(yán)重影響茶樹生長發(fā)育、茶葉產(chǎn)量品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。探討氣侯變化對茶樹生長發(fā)育、茶葉品質(zhì)等的影響，研發(fā)應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)，對于茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展意義重大。本研究還存在品種數(shù)量少、采樣月份不連續(xù)、氣象因子少、無連續(xù)年度重復(fù)試驗(yàn)、無不同區(qū)域試驗(yàn)等缺陷，需全面深入研究，凝練應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)。