乳酸菌对茶树生长和品质性状的影响

周 游,赵金山,2,李海梅,2,李士美,2

(1.青岛农业大学 园林与林学院,山东 青岛 266109;2.山东省青岛科拓恒通生物科技研究院有限公司，山东 青岛 266100)

乳酸菌对茶树生长和品质性状的影响

周 游1,赵金山1,2,李海梅1,2*,李士美1,2

(1.青岛农业大学 园林与林学院,山东 青岛 266109;2.山东省青岛科拓恒通生物科技研究院有限公司，山东 青岛 266100)

以3年生茶树品种“龙井43”为对象,研究了施用不同浓度的乳酸菌制剂对茶树生长和茶叶品质的影响。结果表明：施用乳酸菌制剂对茶树的生长及茶叶品质均具有良好的促进作用,其中对茶树株高、茎粗以及茶叶茶多酚、氨基酸含量的促进效果表现为肥水比1∶500处理>1∶300处理>1∶700处理,对单叶最大面积、茶叶咖啡碱含量的促进效果表现为1∶500处理>1∶700处理>1∶300处理。

乳酸菌;茶树;生长;品质；影响

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

近年来,我国的茶树种植面积、茶叶产量、茶叶销售量均呈现出不断增加的趋势[1]。为了达到农作物提质增产的目的,化肥的施用量也在成倍增长,使环境的污染加剧,影响了绿色农产品的质量安全[2]。随着人们环保意识的逐渐增强及对新技术研发的不断深入,探寻新肥源(特别是生物肥源)以逐步替代化肥成为了当前的研究热点[3-4]。

乳酸菌作为益生菌,是传统的发酵菌株,是公认的安全级(Generally Recognized as Safe, GRAS)菌株,在其发酵过程中会产生一些具有抑制其他微生物生长的代谢产物[5-6]。邵秀丽研究了混合乳酸菌与有机肥配施对大蒜的影响,发现施用微生物制剂可以提高大蒜的产量和品质[5]。韩文星利用优良PGPR菌株研制植物根际促生菌肥,测定并分析了其对燕麦的田间促生效果和品质的影响,结果发现此菌肥可明显促进燕麦的生长[7]。管鹏等采用两种菌肥浸种及根灌施肥处理,研究了由PGPR菌株制成的菌肥对大田苜蓿生长和品质的影响,发现该菌肥可促进苜蓿生长,提高其产量和品质[8]。乳酸菌因应用于植物性农产品中具有抑制致病菌、腐败菌的增殖,降解重金属、农药残留,减少农药和化学肥料的使用等诸多优点[9],而逐渐被人们所重视。长期研究表明,施用化肥不但会对环境造成巨大的污染和破坏,还会使土地板结、土壤质量和肥力下降、作物的收益率减少[10-12]。乳酸菌作为一种抑制真菌病害的农业有益微生物,亦是植物促生长细菌中的一员,是自然环境中普遍存在的一种安全的微生物,在农作物种植及农产品质量安全领域的应用也越来越受到重视。

我们研究了不同浓度的乳酸菌制剂对茶树生长和品质的影响,确定了乳酸菌制剂施用的最适浓度范围,以期为茶树的提质增产及乳酸菌新型复合肥料的施用与推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

以3年生茶树品种“龙井43”为研究对象。龙井43是由中国农科院茶叶研究所从龙井群体中采用系统选种法育成的,其外形挺秀，色泽嫩绿，香郁持久，育芽能力强,发芽早,产量高,且在山东省内有广泛种植。盆土取自茶园(园土∶有机肥=4∶1),每盆基质约4.5 kg。经试验前检测,土壤pH值为5.0～5.5,碱解氮含量144.42 mg/kg,速效磷含量162.1 mg/kg,速效钾含量176.06 mg/kg,有机质含量12.96 g/kg。乳酸菌制剂选用产品“禾宜生”农作物专用微生物制剂,主要成分为乳酸菌及其代谢产物,活菌数≥1.0×109cfu/mL。

1.2试验设计

本试验采用盆栽的方式,采用盆口直径为30 cm、盆底直径为18 cm的塑料花盆；每盆栽植3年生茶苗1株。设置乳酸菌制剂3个浓度处理，即处理A、B、C的肥水体积比分别为1∶300、1∶500、1∶700；以清水为对照(CK)。每个处理选取9盆测试植株,共36盆。各处理将相应浓度的乳酸菌制剂浇施于茶苗根部,其他管理措施均相同。

1.2.1 茶树生长指标的测定 在浇施乳酸菌制剂约1个月后,于4月中旬开始测量茶树的各项生长指标,每隔10 d测定1次。

株高:用卷尺测量茶苗基部到顶部之间的距离。茎粗:用游标卡尺在距离根部3 cm处测量其枝条的直径。单叶最大面积:选取较大的叶片数片,用Yaxin-1241便携式叶面积仪进行测定。

1.2.2 茶树品质性状的测定 将各处理组茶株上长势相同、新鲜完好的叶片摘下,剪碎。取磨碎烘干的茶叶样品1.5 g,加沸腾的蒸馏水250 mL,沸水浴浸提30 min,每10 min摇动1次,趁热用真空泵抽提后,冷却,制备成茶汤。

茶多酚含量的测定(酒石酸亚铁比色法[13]):取茶汤1 mL,先加蒸馏水4 mL,再加酒石酸亚铁溶液5 mL,用pH 7.5的缓冲溶液定容至25 mL；在540 nm波长下,以空白做参比测定茶汤的吸光度。重复测定4次,取平均值。

咖啡碱含量的测定(紫外分光光度法[14]):取茶汤25 mL,注入250 mL容量瓶中,加入10 mL 0.01%盐酸和2.5 mL碱式乙酸铅溶液,定容至刻度,充分混匀,静置过滤;准确吸取50 mL滤液注入100 mL容量瓶中,加入0.2 mL 25%硫酸溶液,用蒸馏水定容至刻度,混匀，静置过滤;在波长274 nm处,以试剂空白为参比测定滤液的吸光度。重复测定4次,取平均值。

氨基酸含量的测定(茚三酮比色法[15]):取茶汤1 mL,加pH 8.04的缓冲液0.5 mL,再加0.5 mL 2%(体积分数)的茚三酮溶液,沸水浴15 min后冷却,用蒸馏水定容至25 mL,静置10～15 min；在570 nm波长下,以空白做参比测定茶汤的吸光度。重复测定4次,取平均值。

2 结果与分析

2.1施用乳酸菌对茶树生长指标的影响

2.1.1 对株高的影响 施肥可提高土壤养分的有效性及利用率,从而促进植物的生长[16]。施用不同浓度乳酸菌制剂对茶树株高的影响不同,但其差异性不显著(图1)。在茶树生长初期,以处理C(肥水比为1∶700)的茶树株高最高,而处理B(肥水比为1∶500)的茶树株高较矮,甚至在开始时低于CK,说明在生长初期,施用低浓度的乳酸菌有利于茶树的生长,而施用高浓度的乳酸菌对茶树株高无明显的促进作用。之后,处理B的茶树株高增加逐渐加快,到5月份时达到(33.60±2.07)cm，而处理A次之。不同浓度乳酸菌对茶树株高的促进作用表现为1∶500>1∶300>1∶700。

图1 施用不同浓度乳酸菌对茶树株高的影响

2.1.2 对茎粗的影响 施用不同浓度的乳酸菌制剂对茶树茎粗的影响不同,如图2所示,茎粗总体表现出随着乳酸菌浓度的增加而增大的趋势。具体而言,在茶树生长前期,施用浓度为1∶300乳酸菌的茶树茎粗最大,而施用浓度为1∶700乳酸菌的茶树茎粗较小。之后，施用浓度为1∶500乳酸菌的茶树茎粗增加最快,达到(7.62±0.65)mm,与其他处理均存在显著性差异(P<0.05)；其次为施用浓度为1∶300乳酸菌的茶树,这两个处理茶树的茎粗较对照分别提高了5.83%和4.58%,而处理C(施用浓度为1∶700的乳酸菌)的茶树茎粗只比对照提高了2.22%。

2.1.3 对单叶最大面积的影响 从图3可以看出：在茶树生长初期，处理C(施用浓度为1∶700的乳酸菌)的茶树单叶最大面积最大；之后随着茶树的生长,植株对养分的需求量增加,处理B(施用浓度为1∶500的乳酸菌)的茶树单叶最大面积增加逐渐加快,到5月份时达到(13.52±0.41)cm2,与其他处理均存在显著性差异(P<0.05)；在5月18日，处理B和处理C的茶树单叶最大面积分别较对照提高了19.54%和9.64%。不同浓度乳酸菌对茶树单叶最大面积的促进作用总体表现为1∶500>1∶700>1∶300。

不同字母代表在相同日期不同处理结果间差异显著(P<0.05)。下同。

图2施用不同浓度乳酸菌对茶树茎粗的影响

图3 施用不同浓度乳酸菌对单叶最大面积的影响

2.2乳酸菌对茶叶品质性状的影响

2.2.1 对茶多酚含量的影响 茶多酚是一类以儿茶素为主体的酚性化合物,在茶叶中含量较高,有苦涩味,对茶汤浓度、滋味和色泽的影响较大,是茶叶中有保健功能的主要成分之一。

施用乳酸菌对茶叶茶多酚含量的影响如图4所示,在相同调查日期，不同浓度乳酸菌处理间茶叶的茶多酚含量均存在显著性差异(P<0.05)。在茶树生长初期,处理C的茶叶茶多酚含量最高，显著高于CK的；而处理A的茶叶茶多酚含量最低，显著低于CK的，说明在茶树生长初期,施用低浓度的乳酸菌制剂有助于茶叶茶多酚含量的增加,施用过高浓度的乳酸菌制剂反而不利于茶多酚含量的增加。在茶树生长后期,处理B的茶叶茶多酚含量增加最快,处理A增加较快，而处理C增加较慢，说明施用适中浓度(1∶500)的乳酸菌制剂最有利于茶树生长后期茶叶茶多酚的生成。

图4 施用不同浓度乳酸菌对茶多酚含量的影响

2.2.2 对咖啡碱含量的影响 咖啡碱是形成茶汤爽口感觉的重要物质,因其能与儿茶素、茶黄素形成络合物,从而可以提供一定刺激性而又较为协调的爽口感,对茶叶的品质有非常重要的影响[17]。

从图5可以看出,施用不同浓度乳酸菌对茶叶内咖啡碱含量的影响存在差异。在茶树生长初期,不同处理的茶叶咖啡碱含量表现为处理A>处理B>处理C>CK,相互间差异均达到了显著水平。随着茶树的生长，进入5月份后，不同处理的茶叶咖啡碱含量表现为处理B>处理C>处理A>CK,且处理B显著高于其他处理的，处理C和处理A间差异不显著，但两者均显著高于CK的，说明施用乳酸菌制剂可以显著地提高茶叶咖啡碱的含量，以施用适中浓度(1∶500)的作用最明显。

图5 施用不同浓度乳酸菌对茶叶咖啡碱含量的影响

2.2.3 对游离氨基酸含量的影响 茶叶中氨基酸的组成、含量及其降解产物和转化产物会直接影响茶叶的香气及口感,对茶叶的品质具有重要的影响[18-19]。

如图6所示,施用不同浓度的乳酸菌制剂对茶叶游离氨基酸含量的影响不同。在4月份,处理A(1∶300)和处理C(1∶700)的茶叶游离氨基酸含量最高,处理B(1∶500)次之，三者均显著高于CK的。之后，随着茶树的生长，处理B的茶叶游离氨基酸含量增加最快,在5月份达到最高，与其他处理间均存在显著性差异(P<0.05)；处理A的茶叶游离氨基酸含量增加也较快；这两个处理的茶叶游离氨基酸含量分别较对照提高了2.54%和2.13%。不同浓度乳酸菌对茶叶游离氨基酸含量的作用总体上表现为1∶500>1∶300>1∶700。

图6 施用不同浓度乳酸菌对茶叶氨基酸含量的影响

3 结论与讨论

本试验结果表明：施用不同浓度的乳酸菌制剂对茶树的株高、茎粗的促进效果表现为1∶500>1∶300>1∶700,对单叶最大面积的促进效果表现为1∶500>1∶700>1∶300，对茶叶品质的促进效果总体上表现为1∶500>1∶300>1∶700。综合来看,施用浓度为1∶500的乳酸菌制剂能够促进茶树的生长,改善茶叶的品质,达到提质增产的良好效果。

在试验过程中发现,施用不同浓度的乳酸菌制剂在不同时期对茶树的影响不同,如在生长初期,施用浓度为1∶700乳酸菌的茶树在株高、单叶最大面积、茶多酚及氨基酸含量等方面表现较好,而在中后期施用浓度为1∶500乳酸菌对这些指标的促进作用逐渐增强,效果较好;对于茶树的茎粗、咖啡碱含量而言,施用浓度为1∶300的乳酸菌制剂在茶树生长前期对这些指标的促进作用较好，但在后期其效果逐渐降低,而施用浓度为1∶500乳酸菌制剂的效果越来越好。究其原因，可能与不同浓度的乳酸菌在不同时期对茶树体内激素的调节水平不同有关[20-21]。

在实际生产中,可以根据主要种植目的来确定栽培茶树的乳酸菌施用方案。如要强调茶树的观赏性,则可在茶树生长前期(第3次叶片定型之前)施用浓度为1∶700的乳酸菌制剂,在中后期施用1∶500的乳酸菌制剂,以保证在整个生长过程中,茶树的株高和单叶最大面积均处于较高水平;若要更注重茶叶的品质,则可在茶树生长初期施用低浓度(1∶700)的乳酸菌制剂,在中后期施用浓度为1∶500的乳酸菌制剂,以保证在茶树生长的整个过程中,茶叶中茶多酚、咖啡碱、氨基酸的含量均处于一个较高的水平。

[1] 江用文,陈霄雄,朱建淼,等.中国茶产业2020年发展规模分析[J].茶叶科学,2011,31(3):273-282.

[2] 朱有勇,李成云,李正跃,等.农业生物多样性控制病虫害发展研究[R]//2012～2013植物保护学学科发展报告.2014:26.

[3] 王大庆,孟颖,孙泰朋,等.生物炭对黑土根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响[J].水土保持研究,2016(5):85-89,94.

[4] 司丙文.三种灌木饲用植物青贮微生物种群动态变化与发酵特性[D].北京：中国农业科学院,2012.

[5] 邵秀丽.复合微生物菌剂制备及在大蒜生产中的应用[D].郑州：河南农业大学,2010.

[6] 陶莲,孙启忠,玉柱,等.乳酸菌添加剂对全株玉米和苜蓿青贮品质的影响[J].中国奶牛,2009(2):13-16.

[7] 韩文星.PGPR菌肥研制及其对燕麦生长和品质影响的研究[D].兰州：甘肃农业大学,2007.

[8] 管鹏.施用PGPR菌肥对不同土壤条件下的苜蓿生长及品质的影响[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学,2014.

[9] 高鹏飞,姚国强,赵树平,等.乳酸菌在农产品种植及其质量安全中应用的研究进展[J].中国农业科技导报,2014(6):143-148.

[10] 李亮科.生产要素利用对粮食增产和环境影响研究[D].北京：中国农业大学,2015.

[11] 高小朋,贺晓龙,任桂梅,等.化肥不合理施用带来的危害探析[J].农技服务,2011(9):1289-1290，1366.

[12] Josef K, Fuensanta C, Antonio R. An AM fungus and a PGPR intensify the adverse effects of salinity on the stability of rhizosphere soil aggregates ofLactucasativa[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2010, 4(2): 429-434.

[13] 张妙芬.茶叶中茶多酚含量测定方法的研究[J].化学工程与装备,2012(5):152-155.

[14] 陈琼,毛红骞.龙井绿茶咖啡碱的提取工艺研究[J].江苏调味副食品,2010(1):34-38.

[15] 井然,冯雷,陈丽梅.茶叶中游离氨基酸分析方法的研究进展[J].安徽农业科学,2010(17):9186-9187.

[16] 杨玉荣.丛枝菌根真菌(AMF)提高植物修复土壤重金属Pb污染的作用机制[D].杨凌：西北农林科技大学,2015.

[17] 刘莉华.儿茶素及其氧化产物的分离制备、化学特性及对红茶品质的影响[D].合肥：安徽农业大学,2003.

[18] 马雪泷,邹鹏飞,王荡强,等.茶中游离氨基酸测定标样的选择[J].食品工业科技,2012,16:61-63，66.

[19] 井然.普洱茶中儿茶素类化合物及游离氨基酸的检测方法(HPLC法)研究[D].昆明：昆明理工大学,2010.

[20] 岳川,曾建明,章志芳,等.茶树中植物激素研究进展[J].茶叶科学,2012(5):382-392.

[21] 王丽霞.茶树对氟的富集及其生理响应机制研究[D].杨凌：西北农林科技大学,2014.

(责任编辑:黄荣华)

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

国家自然科学基金项目(31100512);研究生创新项目(QYC201624)。

周游(1991─),女,硕士生,主要从事乳酸菌对植物影响方面的研究工作。*通讯作者:李海梅。