乳酸菌對茶樹生長和品質性狀的影響

周 游,趙金山,2,李海梅,2,李士美,2

(1.青島農業大學 園林與林學院,山東 青島 266109;2.山東省青島科拓恒通生物科技研究院有限公司，山東 青島 266100)

乳酸菌對茶樹生長和品質性狀的影響

周 游1,趙金山1,2,李海梅1,2*,李士美1,2

(1.青島農業大學 園林與林學院,山東 青島 266109;2.山東省青島科拓恒通生物科技研究院有限公司，山東 青島 266100)

以3年生茶樹品種“龍井43”為對象,研究了施用不同濃度的乳酸菌制劑對茶樹生長和茶葉品質的影響。結果表明：施用乳酸菌制劑對茶樹的生長及茶葉品質均具有良好的促進作用,其中對茶樹株高、莖粗以及茶葉茶多酚、氨基酸含量的促進效果表現為肥水比1∶500處理>1∶300處理>1∶700處理,對單葉最大面積、茶葉咖啡堿含量的促進效果表現為1∶500處理>1∶700處理>1∶300處理。

乳酸菌;茶樹;生長;品質；影響

Abstract： The effects of applying different concentrations of lactic acid bacteria preparation on the tree growth and leaf quality of 3-year-old tea (Camelliasinensis) variety “Longjing 43” were researched. The results indicated that the application of lactic acid bacteria preparation had good promoting effects on both the tree growth and the leaf quality of tea tree. The promoting effects of applying different concentrations of lactic acid bacteria preparation on the plant height, stem diameter, and the contents of tea polyphenol and amino acids in tea leaf revealed the following sequence: the treatment of 1∶500 (fertilizer-water ratio) > the treatment of 1∶300 > the treatment of 1∶700. The promoting effects of applying lactic acid bacteria preparations on the maximum single-leaf area, and the caffeine content in tea leaf showed the following order: the treatment of 1∶500 > the treatment of 1∶700 > the treatment of 1∶300.

Keywords： Lactic acid bacteria; Tea tree; Growth; Quality; Effect

近年來,我國的茶樹種植面積、茶葉產量、茶葉銷售量均呈現出不斷增加的趨勢[1]。為了達到農作物提質增產的目的,化肥的施用量也在成倍增長,使環境的污染加劇,影響了綠色農產品的質量安全[2]。隨著人們環保意識的逐漸增強及對新技術研發的不斷深入,探尋新肥源(特別是生物肥源)以逐步替代化肥成為了當前的研究熱點[3-4]。

乳酸菌作為益生菌,是傳統的發酵菌株,是公認的安全級(Generally Recognized as Safe, GRAS)菌株,在其發酵過程中會產生一些具有抑制其他微生物生長的代謝產物[5-6]。邵秀麗研究了混合乳酸菌與有機肥配施對大蒜的影響,發現施用微生物制劑可以提高大蒜的產量和品質[5]。韓文星利用優良PGPR菌株研制植物根際促生菌肥,測定并分析了其對燕麥的田間促生效果和品質的影響,結果發現此菌肥可明顯促進燕麥的生長[7]。管鵬等采用兩種菌肥浸種及根灌施肥處理,研究了由PGPR菌株制成的菌肥對大田苜蓿生長和品質的影響,發現該菌肥可促進苜蓿生長,提高其產量和品質[8]。乳酸菌因應用于植物性農產品中具有抑制致病菌、腐敗菌的增殖,降解重金屬、農藥殘留,減少農藥和化學肥料的使用等諸多優點[9],而逐漸被人們所重視。長期研究表明,施用化肥不但會對環境造成巨大的污染和破壞,還會使土地板結、土壤質量和肥力下降、作物的收益率減少[10-12]。乳酸菌作為一種抑制真菌病害的農業有益微生物,亦是植物促生長細菌中的一員,是自然環境中普遍存在的一種安全的微生物,在農作物種植及農產品質量安全領域的應用也越來越受到重視。

我們研究了不同濃度的乳酸菌制劑對茶樹生長和品質的影響,確定了乳酸菌制劑施用的最適濃度范圍,以期為茶樹的提質增產及乳酸菌新型復合肥料的施用與推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料

以3年生茶樹品種“龍井43”為研究對象。龍井43是由中國農科院茶葉研究所從龍井群體中采用系統選種法育成的,其外形挺秀，色澤嫩綠，香郁持久，育芽能力強,發芽早,產量高,且在山東省內有廣泛種植。盆土取自茶園(園土∶有機肥=4∶1),每盆基質約4.5 kg。經試驗前檢測,土壤pH值為5.0～5.5,堿解氮含量144.42 mg/kg,速效磷含量162.1 mg/kg,速效鉀含量176.06 mg/kg,有機質含量12.96 g/kg。乳酸菌制劑選用產品“禾宜生”農作物專用微生物制劑,主要成分為乳酸菌及其代謝產物,活菌數≥1.0×109cfu/mL。

1.2試驗設計

本試驗采用盆栽的方式,采用盆口直徑為30 cm、盆底直徑為18 cm的塑料花盆；每盆栽植3年生茶苗1株。設置乳酸菌制劑3個濃度處理，即處理A、B、C的肥水體積比分別為1∶300、1∶500、1∶700；以清水為對照(CK)。每個處理選取9盆測試植株,共36盆。各處理將相應濃度的乳酸菌制劑澆施于茶苗根部,其他管理措施均相同。

1.2.1 茶樹生長指標的測定 在澆施乳酸菌制劑約1個月后,于4月中旬開始測量茶樹的各項生長指標,每隔10 d測定1次。

株高:用卷尺測量茶苗基部到頂部之間的距離。莖粗:用游標卡尺在距離根部3 cm處測量其枝條的直徑。單葉最大面積:選取較大的葉片數片,用Yaxin-1241便攜式葉面積儀進行測定。

1.2.2 茶樹品質性狀的測定 將各處理組茶株上長勢相同、新鮮完好的葉片摘下,剪碎。取磨碎烘干的茶葉樣品1.5 g,加沸騰的蒸餾水250 mL,沸水浴浸提30 min,每10 min搖動1次,趁熱用真空泵抽提后,冷卻,制備成茶湯。

茶多酚含量的測定(酒石酸亞鐵比色法[13]):取茶湯1 mL,先加蒸餾水4 mL,再加酒石酸亞鐵溶液5 mL,用pH 7.5的緩沖溶液定容至25 mL；在540 nm波長下,以空白做參比測定茶湯的吸光度。重復測定4次,取平均值。

咖啡堿含量的測定(紫外分光光度法[14]):取茶湯25 mL,注入250 mL容量瓶中,加入10 mL 0.01%鹽酸和2.5 mL堿式乙酸鉛溶液,定容至刻度,充分混勻,靜置過濾;準確吸取50 mL濾液注入100 mL容量瓶中,加入0.2 mL 25%硫酸溶液,用蒸餾水定容至刻度,混勻，靜置過濾;在波長274 nm處,以試劑空白為參比測定濾液的吸光度。重復測定4次,取平均值。

氨基酸含量的測定(茚三酮比色法[15]):取茶湯1 mL,加pH 8.04的緩沖液0.5 mL,再加0.5 mL 2%(體積分數)的茚三酮溶液,沸水浴15 min后冷卻,用蒸餾水定容至25 mL,靜置10～15 min；在570 nm波長下,以空白做參比測定茶湯的吸光度。重復測定4次,取平均值。

2 結果與分析

2.1施用乳酸菌對茶樹生長指標的影響

2.1.1 對株高的影響 施肥可提高土壤養分的有效性及利用率,從而促進植物的生長[16]。施用不同濃度乳酸菌制劑對茶樹株高的影響不同,但其差異性不顯著(圖1)。在茶樹生長初期,以處理C(肥水比為1∶700)的茶樹株高最高,而處理B(肥水比為1∶500)的茶樹株高較矮,甚至在開始時低于CK,說明在生長初期,施用低濃度的乳酸菌有利于茶樹的生長,而施用高濃度的乳酸菌對茶樹株高無明顯的促進作用。之后,處理B的茶樹株高增加逐漸加快,到5月份時達到(33.60±2.07)cm，而處理A次之。不同濃度乳酸菌對茶樹株高的促進作用表現為1∶500>1∶300>1∶700。

圖1 施用不同濃度乳酸菌對茶樹株高的影響

2.1.2 對莖粗的影響 施用不同濃度的乳酸菌制劑對茶樹莖粗的影響不同,如圖2所示,莖粗總體表現出隨著乳酸菌濃度的增加而增大的趨勢。具體而言,在茶樹生長前期,施用濃度為1∶300乳酸菌的茶樹莖粗最大,而施用濃度為1∶700乳酸菌的茶樹莖粗較小。之后，施用濃度為1∶500乳酸菌的茶樹莖粗增加最快,達到(7.62±0.65)mm,與其他處理均存在顯著性差異(P<0.05)；其次為施用濃度為1∶300乳酸菌的茶樹,這兩個處理茶樹的莖粗較對照分別提高了5.83%和4.58%,而處理C(施用濃度為1∶700的乳酸菌)的茶樹莖粗只比對照提高了2.22%。

2.1.3 對單葉最大面積的影響 從圖3可以看出：在茶樹生長初期，處理C(施用濃度為1∶700的乳酸菌)的茶樹單葉最大面積最大；之后隨著茶樹的生長,植株對養分的需求量增加,處理B(施用濃度為1∶500的乳酸菌)的茶樹單葉最大面積增加逐漸加快,到5月份時達到(13.52±0.41)cm2,與其他處理均存在顯著性差異(P<0.05)；在5月18日，處理B和處理C的茶樹單葉最大面積分別較對照提高了19.54%和9.64%。不同濃度乳酸菌對茶樹單葉最大面積的促進作用總體表現為1∶500>1∶700>1∶300。

不同字母代表在相同日期不同處理結果間差異顯著(P<0.05)。下同。

圖2施用不同濃度乳酸菌對茶樹莖粗的影響

圖3 施用不同濃度乳酸菌對單葉最大面積的影響

2.2乳酸菌對茶葉品質性狀的影響

2.2.1 對茶多酚含量的影響 茶多酚是一類以兒茶素為主體的酚性化合物,在茶葉中含量較高,有苦澀味,對茶湯濃度、滋味和色澤的影響較大,是茶葉中有保健功能的主要成分之一。

施用乳酸菌對茶葉茶多酚含量的影響如圖4所示,在相同調查日期，不同濃度乳酸菌處理間茶葉的茶多酚含量均存在顯著性差異(P<0.05)。在茶樹生長初期,處理C的茶葉茶多酚含量最高，顯著高于CK的；而處理A的茶葉茶多酚含量最低，顯著低于CK的，說明在茶樹生長初期,施用低濃度的乳酸菌制劑有助于茶葉茶多酚含量的增加,施用過高濃度的乳酸菌制劑反而不利于茶多酚含量的增加。在茶樹生長后期,處理B的茶葉茶多酚含量增加最快,處理A增加較快，而處理C增加較慢，說明施用適中濃度(1∶500)的乳酸菌制劑最有利于茶樹生長后期茶葉茶多酚的生成。

圖4 施用不同濃度乳酸菌對茶多酚含量的影響

2.2.2 對咖啡堿含量的影響 咖啡堿是形成茶湯爽口感覺的重要物質,因其能與兒茶素、茶黃素形成絡合物,從而可以提供一定刺激性而又較為協調的爽口感,對茶葉的品質有非常重要的影響[17]。

從圖5可以看出,施用不同濃度乳酸菌對茶葉內咖啡堿含量的影響存在差異。在茶樹生長初期,不同處理的茶葉咖啡堿含量表現為處理A>處理B>處理C>CK,相互間差異均達到了顯著水平。隨著茶樹的生長，進入5月份后，不同處理的茶葉咖啡堿含量表現為處理B>處理C>處理A>CK,且處理B顯著高于其他處理的，處理C和處理A間差異不顯著，但兩者均顯著高于CK的，說明施用乳酸菌制劑可以顯著地提高茶葉咖啡堿的含量，以施用適中濃度(1∶500)的作用最明顯。

圖5 施用不同濃度乳酸菌對茶葉咖啡堿含量的影響

2.2.3 對游離氨基酸含量的影響 茶葉中氨基酸的組成、含量及其降解產物和轉化產物會直接影響茶葉的香氣及口感,對茶葉的品質具有重要的影響[18-19]。

如圖6所示,施用不同濃度的乳酸菌制劑對茶葉游離氨基酸含量的影響不同。在4月份,處理A(1∶300)和處理C(1∶700)的茶葉游離氨基酸含量最高,處理B(1∶500)次之，三者均顯著高于CK的。之后，隨著茶樹的生長，處理B的茶葉游離氨基酸含量增加最快,在5月份達到最高，與其他處理間均存在顯著性差異(P<0.05)；處理A的茶葉游離氨基酸含量增加也較快；這兩個處理的茶葉游離氨基酸含量分別較對照提高了2.54%和2.13%。不同濃度乳酸菌對茶葉游離氨基酸含量的作用總體上表現為1∶500>1∶300>1∶700。

圖6 施用不同濃度乳酸菌對茶葉氨基酸含量的影響

3 結論與討論

本試驗結果表明：施用不同濃度的乳酸菌制劑對茶樹的株高、莖粗的促進效果表現為1∶500>1∶300>1∶700,對單葉最大面積的促進效果表現為1∶500>1∶700>1∶300，對茶葉品質的促進效果總體上表現為1∶500>1∶300>1∶700。綜合來看,施用濃度為1∶500的乳酸菌制劑能夠促進茶樹的生長,改善茶葉的品質,達到提質增產的良好效果。

在試驗過程中發現,施用不同濃度的乳酸菌制劑在不同時期對茶樹的影響不同,如在生長初期,施用濃度為1∶700乳酸菌的茶樹在株高、單葉最大面積、茶多酚及氨基酸含量等方面表現較好,而在中后期施用濃度為1∶500乳酸菌對這些指標的促進作用逐漸增強,效果較好;對于茶樹的莖粗、咖啡堿含量而言,施用濃度為1∶300的乳酸菌制劑在茶樹生長前期對這些指標的促進作用較好，但在后期其效果逐漸降低,而施用濃度為1∶500乳酸菌制劑的效果越來越好。究其原因，可能與不同濃度的乳酸菌在不同時期對茶樹體內激素的調節水平不同有關[20-21]。

在實際生產中,可以根據主要種植目的來確定栽培茶樹的乳酸菌施用方案。如要強調茶樹的觀賞性,則可在茶樹生長前期(第3次葉片定型之前)施用濃度為1∶700的乳酸菌制劑,在中后期施用1∶500的乳酸菌制劑,以保證在整個生長過程中,茶樹的株高和單葉最大面積均處于較高水平;若要更注重茶葉的品質,則可在茶樹生長初期施用低濃度(1∶700)的乳酸菌制劑,在中后期施用濃度為1∶500的乳酸菌制劑,以保證在茶樹生長的整個過程中,茶葉中茶多酚、咖啡堿、氨基酸的含量均處于一個較高的水平。

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(責任編輯:黃榮華)

EffectsofLacticAcidBacteriaonGrowthandQualityCharactersofTea(Camelliasinensis)

ZHOU You1, ZHAO Jin-shan1,2, LI Hai-mei1,2*, LI Shi-mei1,2

(1. College of Landscape Architecture and Forestry, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2. Qingdao Limited Company of Scitop Academy of Biotechnology in Shandong Province, Qingdao 266100, China)

S571.1

A

1001-8581(2017)10-0031-04

2017-07-13

國家自然科學基金項目(31100512);研究生創新項目(QYC201624)。

周游(1991─),女,碩士生,主要從事乳酸菌對植物影響方面的研究工作。*通訊作者:李海梅。