晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)及茶葉品質(zhì)的影響

李慧麗

成都錦城學(xué)院，四川 成都 610097

茶樹(shù)原產(chǎn)于亞熱帶森林環(huán)境中，具有喜溫耐濕的生長(zhǎng)特性，尤其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的溫度有特定要求，溫度影響著茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性及生化成分等，因此，研究溫度對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的影響規(guī)律十分重要。目前，溫度對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究已十分廣泛，甚至涉及到極端溫度下對(duì)茶樹(shù)品種轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)的研究[1]。但探究晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)及生化成分合成影響的研究不多。關(guān)谷直正等[2]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)晝夜溫差大于10 ℃時(shí)，新梢萌展速度存在減慢趨勢(shì)。因而，探究晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)及部分生理生化特性影響，對(duì)調(diào)控茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、提高茶葉品質(zhì)等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料來(lái)自于四川省樂(lè)山市沐川縣一枝春茶業(yè)公司茶樹(shù)良種繁育基地（103°90'E，28°96'N），為生長(zhǎng)勢(shì)一致的省級(jí)茶樹(shù)品種峨眉問(wèn)春和川茶2號(hào)的1年生茶苗。

1.2 試驗(yàn)方法

于2020 年11 月將茶苗從品比園移栽至塑料盆缽中，修剪至25 cm 高，以30 株為一個(gè)生物學(xué)重復(fù)，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)生物學(xué)重復(fù)，共90 株。茶苗適應(yīng)7 d 后，分別放置于3 個(gè)智能人工氣候培養(yǎng)箱（LHP-300H 型，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司）中，光照強(qiáng)度、溫濕度條件設(shè)置為：30 000 lx白光（LED燈光源），濕度80%/75%（光照/黑暗），光周期12 h/12 h（光照/黑暗），溫度分別設(shè)置為25 ℃/20 ℃、25 ℃/15 ℃、25 ℃/10 ℃（光照/黑暗），統(tǒng)一澆水施肥，并進(jìn)行病蟲害防治，同時(shí)通過(guò)定期調(diào)換茶苗位置，以確保光照條件影響一致。試驗(yàn)觀察時(shí)間共計(jì)45 d，并以15 d為一個(gè)時(shí)段將試驗(yàn)劃分為前、中、后3個(gè)時(shí)期。

1.2.1 新梢生長(zhǎng)速率及生長(zhǎng)量的測(cè)定

觀測(cè)時(shí)間集中在每日上午8：00—10：00，分別于各處理中隨機(jī)選取生長(zhǎng)勢(shì)一致的芽頭共25 個(gè)進(jìn)行掛牌，芽頭萌動(dòng)后，根據(jù)實(shí)際生長(zhǎng)情況，每隔3～7 d 測(cè)量1 次，記錄掛牌茶芽的長(zhǎng)度、展葉數(shù)，直至長(zhǎng)至一芽三葉；測(cè)量各處理所有長(zhǎng)至一芽三葉的新梢長(zhǎng)度、質(zhì)量，以及部分芽下第二、第三葉葉長(zhǎng)及葉寬，以測(cè)試不同溫差處理新梢生長(zhǎng)速率和生長(zhǎng)量的差異。

1.2.2 光合色素含量測(cè)定

在不同溫差處理的第15、30、45 d，于上午11：00，分別取不同處理供試茶苗形態(tài)學(xué)頂端下第二、第三片成熟葉，于－80 ℃分別冷凍保存，在完成3 次取樣后進(jìn)行集中測(cè)定，測(cè)定其光合色素含量，測(cè)定方法參照《植物生理生化試驗(yàn)原理和技術(shù)》[3]。

1.2.3 氨基酸及兒茶素組分含量測(cè)定

待不同溫差處理茶苗的越冬茶芽展葉至一芽三葉時(shí)開(kāi)始采樣。因新梢持續(xù)萌發(fā)，持續(xù)達(dá)到采摘標(biāo)準(zhǔn)，將采樣時(shí)間按處理時(shí)間分為3 個(gè)時(shí)間段：前期（1～15 d）、中期（16～30 d）和后期（31～45 d），將3 個(gè)不同時(shí)段采摘新梢樣用液氮速凍后放于冰箱中－80 ℃保存。待試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將各時(shí)間段內(nèi)樣品混勻，用于測(cè)定咖啡堿（CAF）含量、兒茶素組分及氨基酸組分。

兒茶素組分的測(cè)定：采用《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》（GB/T 8313—2018）中的高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定（按照取樣量0.5 g等比縮小提取液體積，保持濃度不變）。

氨基酸組分的測(cè)定：按照《植物中游離氨基酸的測(cè)定》（GB/T 30987—2020）中的第三法——氨基酸分析儀法測(cè)定（將定容體積縮小至10 mL，提高濃度）。

CAF 測(cè)定參照《茶咖啡堿測(cè)定》（GB/T 8312—2013）。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

使用Excel 2019 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，SPSS Statistics 25進(jìn)行顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)的影響

由表1 可知，川茶2 號(hào)、峨眉問(wèn)春兩個(gè)品種各處理新梢生長(zhǎng)速度均隨晝夜溫差增大而減緩，峨眉問(wèn)春品種5 ℃晝夜溫差下展至一芽三葉生長(zhǎng)速度較10 ℃溫差、15 ℃溫差處理快4.14、7.58 d，川茶2號(hào)品種5 ℃晝夜溫差下展至一芽三葉生長(zhǎng)速度較10 ℃溫差、15 ℃溫差處理的快1.92、6.64 d。峨眉問(wèn)春品種整體新梢生長(zhǎng)速度略快于川茶2號(hào)。

表1 不同溫差處理供試品種在不同處理時(shí)間的新梢長(zhǎng)度變化

為進(jìn)一步比較兩個(gè)品種不同晝夜溫差處理下茶苗新梢生長(zhǎng)情況差異，以15 d 為間隔將整個(gè)試驗(yàn)處理時(shí)長(zhǎng)分為前、中、后3個(gè)時(shí)期，計(jì)算不同晝夜溫差處理下茶苗新梢日均生長(zhǎng)量。從表2 可看出，峨眉問(wèn)春品種的新梢生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)速度總體超過(guò)川茶2 號(hào)品種。隨晝夜溫差增大，2 個(gè)品種均表現(xiàn)出新梢總生長(zhǎng)量下降、生長(zhǎng)速度減慢的趨勢(shì)。峨眉問(wèn)春品種3個(gè)不同溫差處理下的茶苗日均生長(zhǎng)量為1.49～2.07 cm/d，其中5 ℃溫差處理較10 ℃溫差、15 ℃溫差處理日均生長(zhǎng)量增加35.29%、38.93%。川茶2號(hào)品種3個(gè)溫差處理的日均生長(zhǎng)量為1.15～1.53 cm/d，其中5 ℃溫差處理較10 ℃溫差、15 ℃溫差處理日均生長(zhǎng)量增加10.87%、33.04%。2 個(gè)供試品種前、中、后3 個(gè)處理時(shí)期各處理間的新梢日均生長(zhǎng)量有一定差異，但一芽三葉整個(gè)生長(zhǎng)期的平均生長(zhǎng)量則3個(gè)處理差異不顯著。除此之外，5 ℃溫差、10 ℃溫差處理下新梢生長(zhǎng)速度呈現(xiàn)“慢－快－慢”的S 型曲線，符合新梢生長(zhǎng)的基本規(guī)律；而15 ℃溫差下由于新梢生長(zhǎng)速度慢加之試驗(yàn)處理時(shí)期有限，本試驗(yàn)中界定的中、后期并不能完全對(duì)應(yīng)新梢生長(zhǎng)節(jié)律的中、后期，因而新梢日均生長(zhǎng)量還未表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

表2 不同溫差處理供試品種新梢日均生長(zhǎng)量變化cm/d

綜上，晝夜溫差影響茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)，隨著溫差增大，新梢日均生長(zhǎng)量總體下降，生長(zhǎng)速度減緩，形成一芽三葉所需的時(shí)間增長(zhǎng)。

2.2 不同晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢光合色素含量的影響

對(duì)兩個(gè)品種不同溫差處理下的茶苗光合色素含量進(jìn)行測(cè)定，由于試驗(yàn)前期處理時(shí)間較短，溫差對(duì)供試茶苗光合色素形成的影響尚不明顯，因此重點(diǎn)針對(duì)中后期茶樹(shù)光合色素含量進(jìn)行分析。由表3可知，兩個(gè)供試品種處理中后期的葉片平均葉綠素a含量及葉綠素總量均表現(xiàn)出5 ℃溫差處理顯著高于15 ℃溫差處理，其中峨眉問(wèn)春品種分別增加21.81%、12.69%，川茶2 號(hào)品種分別增加22.34%、24.81%；川茶2 號(hào)品種10 ℃溫差處理的平均葉綠素a 含量及葉綠素總量顯著高于15 ℃溫差處理，分別提高22.87%、19.08%，但峨眉問(wèn)春品種差異并不顯著。

表3 不同溫差處理兩個(gè)品種光合色素平均含量mg/g

晝夜溫差對(duì)葉片葉綠素b及類胡蘿卜素含量的影響表現(xiàn)出品種差異性，在峨眉問(wèn)春品種中，此二者含量均表現(xiàn)出溫差處理15 ℃＞5 ℃＞10 ℃；而在川茶2號(hào)品種中，此二者含量則表現(xiàn)出15 ℃溫差處理顯著低于5 ℃溫差處理，與葉綠素a及葉綠素總量變化趨勢(shì)一致，中、后期的平均葉綠素b含量溫差5 ℃、10 ℃處理較溫差15 ℃處理分別高3.80%、2.53%，平均類胡蘿卜素含量溫差5 ℃、10 ℃處理較溫差15 ℃處理分別高18.18%、33.33%。

綜上，晝夜溫差影響茶樹(shù)葉片光合色素的形成，具體表現(xiàn)為，在處理中、后期，較大的晝夜溫差下葉綠素a及葉綠素總量降低；對(duì)葉綠素b及類胡蘿卜素合成的影響，與茶樹(shù)品種特性有一定關(guān)聯(lián)。

2.3 不同晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢兒茶素組分的影響

由于峨眉問(wèn)春品種新梢采摘時(shí)間較為集中，而川茶2號(hào)品種新梢樣品處理時(shí)間更長(zhǎng)，為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選擇川茶2號(hào)品種新梢進(jìn)行后續(xù)兒茶素組分、氨基酸含量測(cè)定。

由表4 可見(jiàn)，在本試驗(yàn)條件下，3 個(gè)處理的茶多酚含量和兒茶素總量隨溫差增大呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，10 ℃溫差處理下含量最低，但處理間差異不顯著。進(jìn)一步分析兒茶素各組分含量，除沒(méi)食子酸（GA）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）含量隨著溫差加大而降低外，其他兒茶素組分均以10 ℃溫差處理下含量最低；10 ℃溫差處理的沒(méi)食子兒茶素（GC）、兒茶素（C）含量顯著低于其余兩個(gè)溫差處理，表兒茶素（EC）、兒茶素沒(méi)食子酸酯（CG）含量顯著低于5 ℃溫差處理，但與15 ℃溫差處理差異不顯著；表兒茶素沒(méi)食子酸酯（ECG）、沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（GCG）、表沒(méi)食子兒茶素（EGC）含量則3個(gè)處理間差異均不顯著。總體來(lái)看，10 ℃晝夜溫差下茶苗新梢中以兒茶素類物質(zhì)為代表的多酚類合成代謝相較于其余兩組處理受到抑制。

表4 川茶2號(hào)新梢兒茶素組分及茶多酚含量mg/g

CAF 合成代謝情況與之相反，10 ℃溫差處理的CAF 含量為（9.51±1.17）mg/g，顯著高于5 ℃溫差處理的（7.70±0.79）mg/g及15 ℃溫差處理的（6.66±0.40）mg/g，且3 個(gè)處理間差異均顯著。10 ℃晝夜溫差下CAF合成最為旺盛，而CAF作為含氮化合物，其合成離不開(kāi)核苷酸、嘌呤代謝等氮代謝過(guò)程，由此可推出，在本試驗(yàn)條件下，在以CAF 為物質(zhì)合成中心的氮代謝通路中，以及在以茶多酚類物質(zhì)合成為中心的碳代謝通路中，10 ℃溫差作為適中的晝夜溫差值更有利于前者的物質(zhì)代謝活動(dòng)。

2.4 不同晝夜溫差對(duì)茶樹(shù)新梢游離氨基酸組分的影響

于各個(gè)處理3 個(gè)時(shí)間段取樣測(cè)定天冬氨酸（Asp）、蘇氨酸（Thr）、絲氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）、茶氨酸（The）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、纈氨酸（Val）、半胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、 γ- 氨基丁酸（GABA）、 賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）等20 種氨基酸組分含量及游離氨基酸總量并作顯著性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。The 含量與游離氨基酸總量隨晝夜溫差增大呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，其中5 ℃溫差、15 ℃溫差處理的The 含量較10 ℃溫差處理顯著降低46.76%、57.87%，5 ℃、15 ℃溫差處理的游離氨基酸總量較10 ℃溫差處理顯著降低26.68%、34.44%。這些結(jié)果表明新梢The含量與游離氨基酸總量隨晝夜溫差變化與茶多酚變化趨勢(shì)相反，即在茶樹(shù)中多酚類與氨基酸類物質(zhì)的合成代謝可能存在相互抑制的現(xiàn)象。

表5 不同溫差處理川茶2號(hào)新梢氨基酸組分含量顯著性分析 mg/g

分析3 個(gè)溫差處理的氨基酸組分含量，可發(fā)現(xiàn)，10 ℃溫差下大部分氨基酸組分（除Cys、Met外）含量均高于其他兩組處理。

3 小結(jié)與討論

本研究中，隨晝夜溫差增大，2個(gè)供試品種新梢生長(zhǎng)速度、日均生長(zhǎng)量均逐漸下降，形成一芽三葉所需時(shí)間均逐漸增長(zhǎng)，即本試驗(yàn)條件下，晝夜溫差越大，新梢生長(zhǎng)速度越緩慢。在處理中后期，較大的晝夜溫差下葉綠素a及葉綠素總量會(huì)降低。茶樹(shù)新梢咖啡堿與游離氨基酸總量受晝夜溫差影響變化趨勢(shì)一致，10 ℃溫差處理含量最高，并與其他兩個(gè)處理差異顯著；兒茶素總量與茶多酚含量為10 ℃溫差處理最低，但3 個(gè)處理間差異不顯著。

本試驗(yàn)條件下，作為茶樹(shù)重要含氮化合物的CAF 與游離氨基酸含量隨晝夜溫差增大均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，而作為茶樹(shù)碳代謝重要產(chǎn)物的兒茶素及茶多酚含量則隨晝夜溫差增大表現(xiàn)出相反變化。10 ℃溫差處理最大程度地促進(jìn)了碳代謝通路中游離氨基酸合成支路的代謝強(qiáng)度，使新梢酚氨比最低，這與金珊[4]對(duì)設(shè)施栽培下茶葉品質(zhì)影響的研究結(jié)果一致，基于1—3 月茶園小氣候背景值觀察結(jié)果顯示，設(shè)施栽培茶園（晝夜溫差更大）相較于露天茶園酚氨比顯著降低。同時(shí)，有研究表明春梢（春季晝夜溫差更大）較秋梢酚氨比顯著降低[5]。本試驗(yàn)結(jié)果中15 ℃晝夜溫差處理下，酚氨比最高，這是由于該溫差處理下游離氨基酸總量過(guò)低造成，過(guò)大的晝夜溫差會(huì)抑制氨基酸合成和轉(zhuǎn)運(yùn)。

本試驗(yàn)研究為理想模型，在控濕、控光的情況下，研究了單一因素晝夜溫差對(duì)新梢碳氮代謝的影響，且溫差處理時(shí)間有限，而在自然環(huán)境中濕度、光照、種植密度或間種等對(duì)茶樹(shù)新梢生長(zhǎng)及代謝的影響是不可忽略的，如光照也影響茶樹(shù)光合作用以及碳、氮代謝的強(qiáng)度和方向，因此后期可將溫差與光照等因子結(jié)合進(jìn)行試驗(yàn)，從而分析不同光照與溫差對(duì)新梢碳氮代謝的影響，以及對(duì)比二者對(duì)功能性成分合成、各類代謝水平影響的強(qiáng)弱及協(xié)同（拮抗）作用。

其次，本試驗(yàn)溫差處理采用的是白天溫度保持一定，通過(guò)降低夜溫來(lái)增大晝夜溫差的方式，但并未控制均溫一定，后期可通過(guò)增加溫差設(shè)置，保持均溫（最適溫度）一定的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步探討新梢或根部生長(zhǎng)發(fā)育的晝夜溫差組合。