萌芽前葉面噴施硒酸鈉提高茶葉含硒量及品質(zhì)

李曉嫚，郭麗娜，郝心愿，王 璐，王月琪，王新超，岳 川，曾建明*

（1 福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院, 福建福州 350002；2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 / 國(guó)家茶樹(shù)改良中心 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江杭州 310008；3 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院, 重慶北碚 400715）

硒是人體不可缺少的微量元素，它在人體中發(fā)揮著重要而獨(dú)特的作用，對(duì)人體健康至關(guān)重要[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有近10億人缺硒，我國(guó)約72%的土壤存在缺硒或低硒，其中30%屬?lài)?yán)重缺硒[2]。世界各地不斷增加的硒缺乏癥正導(dǎo)致許多病理性疾病[3]。因此，在過(guò)去的幾十年里，人們對(duì)硒的研究興趣在改善公共衛(wèi)生的許多領(lǐng)域都有所增長(zhǎng)。硒在維持人體自然身體功能方面和各種生理過(guò)程中起著非常重要的作用[4-6]。由于其抗氧化特性，如氧化應(yīng)激、炎癥、細(xì)胞凋亡、生殖障礙、糖尿病、甲狀腺問(wèn)題、癌癥和免疫反應(yīng)等，在各種疾病的發(fā)病機(jī)制和病理生理學(xué)中也起著關(guān)鍵作用[7]。因此，了解正常生理?xiàng)l件下硒的生化途徑是闡明硒對(duì)人類(lèi)疾病防治作用的重要條件。植物性食品中的硒是人體硒營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源，通過(guò)外源硒補(bǔ)給提高植物可食用部位含硒量是解決缺硒地區(qū)人群補(bǔ)硒問(wèn)題的重要途徑[8-10]。茶樹(shù)是天然富集硒能力較強(qiáng)的植物，能吸收土壤中無(wú)機(jī)形態(tài)的硒代謝轉(zhuǎn)化為生物有機(jī)態(tài)硒，成為人攝入硒的重要來(lái)源[11]，是理想的食物補(bǔ)硒的天然硒源。有學(xué)者認(rèn)為，與普通綠茶相比，富硒綠茶酚含量、還原活性、DPPH自由基清除活性和鐵離子螯合活性均顯著提高，且硒與茶多酚、茶多糖等組分對(duì)茶葉的抗氧化功效有協(xié)同增效作用[12]。然而中國(guó)是個(gè)缺硒的大國(guó)，這導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)茶葉的含硒量參差不齊，許多富硒茶難以達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。以往我國(guó)綠茶產(chǎn)區(qū)茶葉補(bǔ)硒多圍繞春茶[13-15]，關(guān)于夏茶的利用十分有限，面對(duì)富硒茶難以滿(mǎn)足市場(chǎng)的消費(fèi)需求以及夏茶利用不足的現(xiàn)狀，通過(guò)合理的技術(shù)手段將夏茶與富硒茶生產(chǎn)相結(jié)合以滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求十分有意義。

最簡(jiǎn)便和理想的生產(chǎn)富硒茶的途徑是在天然富硒土壤地區(qū)種植茶樹(shù)，從而依靠茶樹(shù)根系自然吸收，但目前國(guó)內(nèi)天然富硒茶區(qū)的產(chǎn)能有限，難以滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)于富硒茶的需求，所以關(guān)于富硒茶栽培技術(shù)、葉面噴施硒肥對(duì)茶樹(shù)硒富集影響的研究越來(lái)越多。張豪杰等[16]對(duì)高硒茶區(qū)湖北恩施、陜西安康不同地點(diǎn)生產(chǎn)茶園成齡茶樹(shù)和根際土壤進(jìn)行研究，證實(shí)了富硒區(qū)茶葉全硒含量與土壤硒含量之間極顯著相關(guān)；周超等[17]研究表明，土壤含水量、pH和硒含量與茶樹(shù)硒吸收密切相關(guān)。方興漢等[18]通過(guò)噴施試驗(yàn)表明，硒酸鈉能促進(jìn)14C同化產(chǎn)物向根系運(yùn)轉(zhuǎn)，主要是促進(jìn)根系貯藏糖、結(jié)構(gòu)糖、結(jié)構(gòu)蛋白等次生物質(zhì)的合成與積累；也有研究表明，有機(jī)硒肥中含有的腐植酸、N、P、K 和微量元素 Zn 等營(yíng)養(yǎng)成分噴施于茶樹(shù)葉面后，被茶樹(shù)吸收利用，影響茶樹(shù)的光合作用和碳素累積，從而影響茶葉產(chǎn)量[19]。李靜等[20]通過(guò)土施和噴施亞硒酸鈉盆栽試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種施用方式都非常有利于茶葉硒含量的提高及品質(zhì)的改善，如葉面噴施有降低兒茶素含量的作用。因此，本研究通過(guò)對(duì)夏季不同生長(zhǎng)時(shí)期的茶樹(shù)進(jìn)行外源硒肥補(bǔ)充，探討噴施外源硒肥對(duì)夏季茶樹(shù)生長(zhǎng)、茶葉品質(zhì)、茶樹(shù)增硒效果以及葉面硒殘留情況等方面的影響，為夏茶合理安全施用硒肥及生產(chǎn)富硒茶提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所(浙江嵊州)實(shí)驗(yàn)基地‘中茶108’成齡茶園進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為紅壤，土壤理化特性為有機(jī)質(zhì)17.05 g/kg，有效磷8.9 mg/kg，有效硫40.85 mg/kg，土壤總硒含量為0.23 mg/kg。試驗(yàn)處理前，供試茶園前期一直采用統(tǒng)一栽培管理技術(shù)，茶樹(shù)生長(zhǎng)勢(shì)整齊，茶園土壤一致性好，于2020年4月27日進(jìn)行輕修剪，并劃定試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)4.5 m2(3 m×1.5 m)，為防止試驗(yàn)處理間的干擾，小區(qū)間設(shè)置隔離行區(qū)，試驗(yàn)地塊示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)地塊示意圖Fig.1 Diagram of the trial plots

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理(A)為硒肥種類(lèi)，副處理(B)為噴施時(shí)期。主處理以清水(A0)為對(duì)照，設(shè)硒酸鈉(A1)、亞硒酸鈉(A2)和酵母硒(A3) 3種外源硒肥處理。根據(jù)文獻(xiàn)資料[14,20-21]和本研究的前期預(yù)試驗(yàn)，本試驗(yàn)的硒肥溶液硒(Se)濃度設(shè)定為50 mg/L，硒肥溶液用量1.8 L/m2。副處理設(shè)夏茶頂芽萌發(fā)前(5月12日，B1)與1芽1葉期(5月20日，B2)兩個(gè)噴施時(shí)期。

試驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，每個(gè)處理隨機(jī)布置。在試驗(yàn)處理當(dāng)天的17：00后對(duì)茶行蓬面進(jìn)行均勻噴灑，以噴至葉片濕潤(rùn)而不滴水為度。

1.2.2 觀測(cè)、采樣及分析方法 蓬面新梢性狀觀測(cè)：當(dāng)對(duì)照處理茶樹(shù)蓬面1芽2葉占比達(dá)30%左右時(shí)，在每處理區(qū)塊上隨機(jī)觀測(cè)30 cm×30 cm茶蓬內(nèi)新梢發(fā)育情況，測(cè)定蓬面新梢數(shù)量、1芽2葉長(zhǎng)度和百芽重等農(nóng)藝性狀。

茶葉生化分析樣制備：采1芽2葉新梢于120℃迅速干燥至恒重，用于測(cè)定茶多酚、兒茶素、咖啡堿、游離氨基酸和花青素的含量。每個(gè)樣品取樣量不少于50 g干樣。

茶葉硒含量測(cè)定樣制備：分別采B1和B2期1芽2葉新梢制備硒含量檢測(cè)樣。各處理新梢樣于80℃烘干至恒重。

葉片殘留硒采樣及測(cè)定：采B2期1芽2葉新梢制備葉片殘留硒檢測(cè)樣，各處理采樣后，先用純凈水清洗3遍，再用去離子水沖洗3次然后烘干。每個(gè)樣品取樣量不少50 g干樣。

樣品測(cè)定方法：茶葉生化成分按 GB/T8313—2018、GB/T8314—2013、GB/T8312—2013 和FB/LH003—2010檢測(cè)茶多酚、兒茶素、咖啡堿、游離氨基酸和花青素含量[22-24]；茶葉硒含量樣品送通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司武漢分公司(武漢)，按GB 5009.93—2017第一法和DBS42/002—2014檢測(cè)樣品中總硒和無(wú)機(jī)硒含量[25-26]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

芽萌展值能較客觀地反映茶芽萌發(fā)狀況，萌展值=∑ (各類(lèi)芽代表值×各類(lèi)芽數(shù))/總芽數(shù)。葉面硒殘留率可以對(duì)噴施的外源硒肥進(jìn)行安全性評(píng)估，葉面硒殘留率=(清洗前硒含量-清洗后硒含量)/清洗后硒含量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2021進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以Graphpad Prism 8.0.1制圖，差異顯著性分析采用IBM SPSS Statistics V21.0 LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施外源硒對(duì)茶樹(shù)蓬面新梢生育的影響

有研究表明，適量施硒肥可以促進(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng)，提高抗逆性和產(chǎn)量，改善茶葉的品質(zhì)[27-28]。茶樹(shù)新梢發(fā)育程度、1芽2葉芽長(zhǎng)和百芽重均受外源硒影響，且不同時(shí)期施硒作用效果也有差異。從表1可以看出，與對(duì)照相比，萌芽前噴施酵母硒處理明顯降低茶樹(shù)萌展值，降低量為0.14±0.04，但不影響茶樹(shù)蓬面新梢總數(shù)。1芽1葉期噴施硒酸鈉處理和酵母硒處理明顯降低茶樹(shù)蓬面新梢總數(shù)，分別降低了17.66±4.16 和 22.33±4.04。

表1 不同生長(zhǎng)期噴施外源硒肥的茶樹(shù)蓬面新梢發(fā)育狀況Table 1 New shoot development in response to selenium fertilizer spraying at different growth periods of tea plants

從表2可以看出，與對(duì)照相比，萌芽前噴施亞硒酸鈉顯著降低新梢長(zhǎng)度和百芽重，分別降低了1.04±0.39 cm和1.94±0.57 g，使茶樹(shù)新梢更纖細(xì)，其余各處理間無(wú)明顯差異。1芽1葉期噴施硒酸鈉顯著降低新梢長(zhǎng)度和百芽重，分別降低0.88±0.15 cm和1.70±0.35 g，會(huì)使茶樹(shù)變得纖細(xì)，噴施亞硒酸鈉處理與噴施清水無(wú)明顯差異，噴施亞硒酸鈉和酵母硒處理與噴施清水無(wú)明顯差異。

表2 不同生長(zhǎng)期噴施硒肥對(duì)茶樹(shù)1芽2葉新梢發(fā)育的影響Table 2 Effects of selenium fertilizers and spraying periods on the development of one bud and two leaves of tea trees

2.2 噴施外源硒肥對(duì)茶葉硒含量的影響

由圖2可以看出，與對(duì)照相比，萌發(fā)前噴施硒酸鈉處理和亞硒酸鈉處理可顯著提高茶葉中總硒和有機(jī)硒含量，總硒含量分別顯著提高了1.15±0.29和1.47±0.10 mg/kg，有機(jī)硒含量分別顯著提高了1.13±0.19和1.38±0.08 mg/kg。噴施硒酸鈉處理和亞硒酸鈉處理，茶樹(shù)1芽2葉有機(jī)硒含量高達(dá)1.13～1.38 mg/kg，占總硒含量的93.6%～96.9%。1芽1葉期噴施硒酸鈉處理、亞硒酸鈉處理和酵母硒處理均可顯著提高茶葉總硒和有機(jī)硒含量，總硒增加量分別為 5.97±0.85、7.88±0.68 和 2.61±0.65 mg/kg，有機(jī)硒含量分別增加了5.17±0.75、7.51±0.63和2.48±0.59 mg/kg。1芽2葉有機(jī)硒含量分別為5.17、7.51和2.48 mg/kg，分別占總硒含量的86.0%、94.9%和94.0%；總硒和有機(jī)硒含量的增加，均表現(xiàn)為亞硒酸鈉＞硒酸鈉＞酵母硒處理，并且1芽1葉期噴施均比萌發(fā)前噴施顯著提高；但1芽1葉期噴施外源硒均存在一定的葉表殘留，各殘留比例分別為硒酸鈉7.46%、亞硒酸鈉1.99%、酵母硒64.20%。

圖2 不同生長(zhǎng)期外源硒肥處理的茶樹(shù)1芽2葉期總硒和有機(jī)硒含量Fig.2 The total and organic selenium concentrations of twigs with one bud and two leaves as affected by selenium fertilizers and spraying periods

2.3 噴施外源硒肥對(duì)茶葉品質(zhì)的影響

從表3和表4可以看出，與對(duì)照相比，噴施硒酸鈉處理對(duì)茶葉品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生明顯影響，而其它各處理均無(wú)顯著影響。其中萌芽前噴施硒酸鈉會(huì)顯著降低茶葉中的咖啡堿和沒(méi)食子酸、兒茶素等簡(jiǎn)單兒茶素含量；1芽1葉期噴施會(huì)降低茶葉中游離氨基酸15.18%，增加茶多酚和兒茶素總量分別為10.57%和11.30%，兒茶素組成中沒(méi)食子酸 、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、表兒茶素沒(méi)食子酸酯顯著增加。

表3 不同時(shí)期噴施硒肥處理下茶葉活性成分含量Table 3 Content of the main active ingredients of tea as affected by selenium fertilizers and spraying periods

表4 不同生長(zhǎng)期外源硒肥處理的茶葉中兒茶素組分 (%)Table 4 The catechin components of tea leaves as affected by selenium fertilizers and spraying periods

3 討論

3.1 噴施外源硒肥對(duì)茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)狀況的影響

近年來(lái)硒對(duì)植物生長(zhǎng)有益的證據(jù)日趨增多。在水稻[29-30]，玉米[31]、大豆[32-33]、油菜[34]、芥菜[35]、白菜[36]、煙草[37]中都有報(bào)道。隨著人們對(duì)富硒茶的關(guān)注，硒對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響日趨增加，春季葉面噴施亞硒酸鈉處理雖可明顯提高茶梢中硒含量，但生產(chǎn)茶園噴施亞硒酸鈉25～100 mg/L會(huì)減產(chǎn)15%～30%[18]。土壤施亞硒酸鈉后茶樹(shù)總芽頭數(shù)顯著少于對(duì)照[38]。但有研究認(rèn)為，春季茶樹(shù)老葉按75 g/hm2噴施濃度為60 mg/L的硒酸鈉及亞硒酸鈉處理13～18天，結(jié)果表明16～18天的茶樹(shù)新梢數(shù)量顯著增加[15]。本研究結(jié)果顯示僅有萌芽前噴施亞硒酸鈉和1芽1葉期噴施硒酸鈉明顯降低新梢百芽重，縮短新梢長(zhǎng)度，導(dǎo)致茶樹(shù)減產(chǎn)，酵母硒在萌芽前和1芽1葉期噴施分別降低茶樹(shù)萌展值和茶樹(shù)蓬面新梢總數(shù)。說(shuō)明硒酸鈉適宜于新梢萌發(fā)前噴施，亞硒酸鈉適宜于新梢萌發(fā)后噴施，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件選擇硒源種類(lèi)和噴施時(shí)期。

3.2 噴施外源硒肥對(duì)茶葉硒含量和化學(xué)品質(zhì)的影響

有學(xué)者研究了14個(gè)茶樹(shù)優(yōu)良品種苗期在兩種硒水平下硒含量的變化，證明了茶樹(shù)是富硒植物，不同茶樹(shù)品種對(duì)硒的吸收效應(yīng)存在差異[39]。金建昌等[27]對(duì)盆栽‘龍井43’和白茶進(jìn)行葉面噴施亞硒酸鈉，結(jié)果表明葉面噴施硒肥能有效提高茶葉中的硒含量至富硒茶標(biāo)準(zhǔn)。陳旭東等[40]對(duì)茶樹(shù)進(jìn)行不同種類(lèi)硒肥噴施，‘福鼎大白茶’茶樹(shù)嫩梢的硒含量迅速升高，并且在噴施以后4～8天內(nèi)即可到達(dá)峰值。王磊等[41]研究表明，在一定范圍內(nèi)葉面噴硒均能顯著提高茶樹(shù)嫩葉的含硒量，進(jìn)而提高制成干茶的含硒量。在非天然富硒地區(qū)種植茶葉，可以使用安全的葉面硒肥來(lái)生產(chǎn)富硒茶，關(guān)鍵是要嚴(yán)格把握好噴施時(shí)間，避免非經(jīng)葉面吸收而殘留在嫩梢上的硒進(jìn)入采摘加工環(huán)節(jié)[41]。本研究結(jié)果顯示，無(wú)論萌芽前還是生長(zhǎng)期，在茶樹(shù)葉面噴施外源硒肥均能顯著提高夏季茶樹(shù)新梢的含硒量，但生長(zhǎng)期噴施，茶葉表面會(huì)有一定的硒殘留量，其中以噴施酵母硒茶葉表面硒殘留量最高，且萌芽前噴施酵母硒茶樹(shù)硒含量明顯低于硒酸鈉和亞硒酸鈉噴施，所以在萌芽前噴施硒酸鈉和亞硒酸鈉有利于提高茶樹(shù)新梢硒含量。

硒參與植物的許多代謝過(guò)程，與次生代謝物合成密切相關(guān)[34,42-43]。研究表明硒初級(jí)代謝中積累的SeCys或SeMet可在γ-谷氨?；腚装彼岷铣擅负凸入赘孰暮铣擅傅膸椭卤恍揎?，參與許多次級(jí)硒代謝，其中大多數(shù)代謝物是硒谷胱甘肽[44]。相比普通綠茶，富硒綠茶中與α-亞油酸代謝、乙醛酸和二羧酸代謝相關(guān)的差異蛋白表達(dá)上調(diào)，在檸檬酸循環(huán)中，乙醛酸和二羧酸代謝的產(chǎn)物覆蓋了大量的中間體，可為植物提供能量[45]。植物對(duì)外源硒的積累對(duì)其有很多生理上的益處，包括上調(diào)植物的抗氧化反應(yīng)、保護(hù)植物免受草食，還可以通過(guò)加速植物對(duì)礦物質(zhì)的吸收和光合作用效率來(lái)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[34,46-47]。研究表明噴施硒酸鈉能促進(jìn)14C同化產(chǎn)物向根系運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)根系貯藏糖、結(jié)構(gòu)糖、結(jié)構(gòu)蛋白等次生物質(zhì)的合成與積累[18]；葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)夏茶的品質(zhì)改善最為明顯，茶葉中的茶多酚含量明顯下降，氨基酸含量明顯提高，酚氨比下降，大大降低了夏茶的苦澀味[20]。不同季節(jié)茶樹(shù)葉面施用硒酸鈉和亞硒酸鈉均能顯著增加茶葉甜味和香氣，顯著降低茶葉苦味[15,48-49]，從而提高茶葉品質(zhì)，與本研究在夏季不同時(shí)期噴施硒酸鈉使茶葉呈苦味性質(zhì)的咖啡堿、兒茶素組分等含量下降，從而改善夏茶品質(zhì)的結(jié)果一致，所以外源硒處理可以提高茶葉品質(zhì)。

在上述研究中，茶樹(shù)生長(zhǎng)狀況、茶葉硒含量以及茶葉品質(zhì)之間存在差異，原因可能是不同硒源、不同施肥方式、不同茶樹(shù)品種對(duì)硒的吸收機(jī)制存在差異[9,21]，導(dǎo)致外源硒對(duì)茶樹(shù)的效應(yīng)不同，但同時(shí)證明補(bǔ)硒對(duì)茶葉的品質(zhì)性狀有積極作用[13,50-52]。在低硒土壤人工生產(chǎn)富硒茶，應(yīng)保證既不影響茶樹(shù)生長(zhǎng)和茶葉產(chǎn)量，又要使葉表硒殘留控制在盡可能小的限度內(nèi)。

4 結(jié)論

夏茶萌芽前噴施硒肥可有效提高茶葉總硒和有機(jī)硒含量，改善茶葉品質(zhì)，且不影響茶葉生長(zhǎng)。硒酸鈉的效果優(yōu)于其他硒肥。