影響茶樹(shù)鋁循環(huán)和茶葉品質(zhì)因素的研究.pdf

1、茶是主產(chǎn)于我國(guó)的重要無(wú)酒精飲料。茶葉化學(xué)成分和微量元素是茶葉品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是評(píng)價(jià)茶葉質(zhì)量的關(guān)鍵特征。茶樹(shù)是富鋁的植物，經(jīng)常喝較高鋁含量的茶水易導(dǎo)致老年癡呆癥，因而茶樹(shù)對(duì)鋁的吸收、累積以及鋁對(duì)茶樹(shù)的生物學(xué)效應(yīng)的研究受到關(guān)注。土壤鋁的生物有效性和毒性不僅與鋁總量有關(guān)，更取決于鋁的化學(xué)形態(tài)。酸雨是全球的重要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，而土壤酸化可促進(jìn)土壤鋁釋放，改變鋁形態(tài)。因此，酸雨加重往往伴隨著土壤可溶性Al的增加。不過(guò)，酸雨和可溶性A

2、l增加對(duì)茶樹(shù)鋁循環(huán)及茶葉微量元素和化學(xué)成分的影響及其耦合關(guān)系仍知甚少。本文采用定位監(jiān)測(cè)法研究了不同種植年限茶園土壤鋁形態(tài)和茶樹(shù)體內(nèi)鋁含量的分布格局，采用土壤培養(yǎng)和溶液培養(yǎng)法研究了模擬酸雨和不同水平鋁供應(yīng)對(duì)茶樹(shù)鋁循環(huán)、茶樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)發(fā)育、生理活動(dòng)和茶葉主要化學(xué)品質(zhì)的影響，并初步探討了鈣對(duì)茶樹(shù)鋁循環(huán)以及礦質(zhì)元素和化學(xué)品質(zhì)的調(diào)控作用，為合理評(píng)估酸雨加重和鋁供應(yīng)雙重作用對(duì)茶樹(shù)和茶葉品質(zhì)的影響，以及構(gòu)建生態(tài)高值茶園提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)果如下：

3、
　　 為了解種植年限與土壤鋁形態(tài)的關(guān)系以及茶樹(shù)體鋁的分布規(guī)律，以江西典型丘陵紅壤區(qū)不同種植年限(荒地、10年以下、10～20年、20～30年、30～40年、40～50年)茶園為對(duì)象，研究不同0～20cm和20～40cm土壤的基本化學(xué)特性，土壤鋁形態(tài)和茶樹(shù)體不同組織鋁分布格局及其相關(guān)性。結(jié)果表明：茶園土壤總鋁、可提取態(tài)鋁和各種形態(tài)鋁含量總體均隨種植年限延長(zhǎng)而增加(P<0.05)。土壤交換態(tài)鋁、有機(jī)結(jié)合態(tài)鋁、無(wú)機(jī)吸附態(tài)鋁含量占可提

4、取態(tài)鋁比例遠(yuǎn)低于鋁的水合氧化物和氫氧化物、腐殖酸鋁，前三者之和低于可提取態(tài)鋁總量的30％。茶葉鋁含量隨種植年限的延長(zhǎng)而增加，與土壤交換態(tài)鋁和有機(jī)結(jié)合態(tài)鋁顯著正相關(guān)，而與無(wú)機(jī)吸附態(tài)鋁、鋁的水合氧化物和氫氧化物和腐殖酸鋁相關(guān)性不顯著?？傮w來(lái)看，交換態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)鋁是茶樹(shù)可吸收利用的主要有效態(tài)鋁；隨著種植年限的延長(zhǎng)茶園鋁生物地球化學(xué)循環(huán)強(qiáng)度和速率不斷加強(qiáng)和加快。
　　 采用盆栽試驗(yàn)，研究了模擬酸雨和鋁添加對(duì)茶樹(shù)鋁吸收積累、茶葉主要化學(xué)

5、品質(zhì)及紅壤土鋁形態(tài)的影響。結(jié)果表明，鋁添加增加根際和根外土壤交換態(tài)鋁、有機(jī)結(jié)合態(tài)鋁、無(wú)機(jī)吸附態(tài)鋁、鋁的水合氧化物和氫氧化物的含量。酸雨增加根際和根外土壤交換態(tài)鋁和有機(jī)結(jié)合態(tài)鋁的含量，降低無(wú)機(jī)吸附態(tài)鋁和鋁的水合氧化物和氫氧化物的含量。鋁添加和酸雨對(duì)腐殖酸鋁含量沒(méi)有明顯影響。鋁添加增加茶樹(shù)根、莖和葉對(duì)鋁的吸收和積累。在低鋁添加條件下，酸雨增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)鋁的吸收和積累，而在高鋁添加條件下卻抑制茶樹(shù)對(duì)鋁的吸收和積累。隨著添加鋁濃度的增加，茶葉茶多酚

6、、咖啡堿、兒茶素和氨基酸含量增加，在同一鋁添加處理下，pH4.5的酸雨處理的茶葉以上化學(xué)品質(zhì)高于pH3.0和pH6.0酸雨處理的。隨著茶葉鋁含量的增加，咖啡堿、兒茶素和氨基酸先增加后下降，而茶多酚和黃酮含量總體上增加?；谝陨辖Y(jié)果，我們推測(cè)適度的酸雨和適量的鋁濃度有利于提高茶葉的化學(xué)品質(zhì)。
　　 為進(jìn)一步了解酸雨和鋁雙重作用對(duì)茶葉化學(xué)品質(zhì)的影響，采用溶液培養(yǎng)法，研究了模擬酸雨和鋁濃度對(duì)茶葉主要化學(xué)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在模擬酸度

7、范圍內(nèi)(pH3～5)，茶葉茶多酚和咖啡堿含量隨酸雨酸度增加先增加后下降，茶葉氨基酸、兒茶素和可溶性糖含量隨酸度增加而下降，茶葉黃酮含量隨酸度增加無(wú)顯著差異；隨著鋁濃度的增加，茶葉茶多酚、咖啡堿、氨基酸、兒茶素、黃酮和可溶性糖含量均為先增加后下降；模擬酸雨和鋁濃度對(duì)茶葉茶多酚、兒茶素和黃酮含量具有顯著交互作用，對(duì)咖啡堿、氨基酸和可溶性糖含量沒(méi)有明顯交互作用，高酸高鋁顯著抑制兒茶素含量(P<0.05)。綜合來(lái)看，適度的酸度和適量的鋁濃度有利

8、于提高和穩(wěn)定茶葉的品質(zhì)。
　　 以一年生福鼎大白茶實(shí)生苗為材料，研究了模擬酸雨和鋁對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育及光合生理的影響。結(jié)果表明，適量的鋁促進(jìn)茶樹(shù)鮮重、干重、莖長(zhǎng)、莖粗、根長(zhǎng)和根體積的生長(zhǎng)，提高茶樹(shù)根系的活力和茶樹(shù)葉片葉綠素a，a/b及葉綠素總量的含量，有利于光合作用(Pn)、蒸騰作用(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)的提高。適度的酸雨提高茶樹(shù)鮮重、干重、莖粗、莖長(zhǎng)和根體積的生長(zhǎng)，增強(qiáng)根系活力，提高葉綠素a，b和葉綠素

9、總量的含量，增加茶樹(shù)的Pn、Tr、Gs和Ci。適量的鋁和適度的酸雨有利于以上各測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)的生長(zhǎng)，提高根系活力，提高茶樹(shù)葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a/b和葉綠素總量的含量，有利于Pn、Tr、Gs和Ci的提高。過(guò)高的鋁和過(guò)高的酸度不利于各測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)的生長(zhǎng)，抑制根系活力和降低葉綠素a，b，a/b及總量的含量。適量的鋁和適度的酸雨增加葉綠體的體積、類囊體數(shù)量及其片層數(shù)量，過(guò)高的鋁和過(guò)高的酸度破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，類囊體空泡化，外周膜系統(tǒng)解體。結(jié)果

10、表明，適量的鋁和適度酸度的酸雨有利于茶樹(shù)的生長(zhǎng)、根系活力、光合作用和葉綠體結(jié)構(gòu)。酸雨和鋁對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響可能與茶樹(shù)根系活力及光合作用有關(guān)。酸雨和鋁對(duì)茶樹(shù)光合作用的影響可能通過(guò)影響氣孔導(dǎo)度，葉綠素含量和葉綠體結(jié)構(gòu)方面綜合起作用。
　　 采用盆栽方法，研究了模擬酸雨和外源鋁對(duì)茶樹(shù)鋁及一些營(yíng)養(yǎng)元素吸收積累的影響。結(jié)果表明，隨著外源鋁濃度的增加，茶樹(shù)根、莖和葉中鋁含量增加，在適度濃度外源鋁處理下，模擬酸雨促進(jìn)茶樹(shù)根、莖和葉對(duì)鋁的吸收與積

11、累，高酸高鋁則抑制茶樹(shù)各器官中鋁的積累。外源鋁促進(jìn)茶樹(shù)根、莖和葉對(duì)磷和銅的吸收與積累，促進(jìn)茶樹(shù)莖和葉對(duì)鉀的吸收與積累，但對(duì)茶樹(shù)根中鉀含量沒(méi)有明顯的影響；外源鋁抑制茶樹(shù)根對(duì)鈣、鎂和鋅的吸收與積累，但不影響它們?cè)诓铇?shù)中的運(yùn)輸，莖和葉中含量增加。模擬酸雨對(duì)茶樹(shù)根和莖中磷含量沒(méi)有明顯影響，pH4.5的模擬酸雨有利于茶葉磷的積累。模擬酸雨對(duì)茶樹(shù)根、莖和葉中銅、鉀、鈣、鎂和鋅含量沒(méi)有明顯的影響。外源鋁促進(jìn)茶樹(shù)根、莖和葉對(duì)鐵的吸收與積累。在外源鋁處理

12、下，模擬酸雨明顯降低茶樹(shù)根、莖和葉中鐵的含量。
　　 以茶樹(shù)實(shí)生苗為材料，研究了模擬酸雨和鋁對(duì)茶樹(shù)抗氧化酶及一些抗性指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，隨著鋁處理濃度的增加，茶樹(shù)葉片超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)先增加后下降。隨著酸雨強(qiáng)度的增加，SOD、POD、CAT和APX增加。在高鋁濃度(30mg/L)處理下，酸雨加劇SOD、POD、CAT和APX的下降。與無(wú)鋁處理相比，

13、10mg/L鋁濃度處理茶樹(shù)葉片超氧陰離子產(chǎn)生速率(O2-)和丙二醛(MDA)含量沒(méi)有明顯差異，然而隨著鋁處理濃度的增加，他們的含量也增加。酸雨強(qiáng)度對(duì)茶樹(shù)葉片O2-產(chǎn)生速率和MDA含量沒(méi)有明顯影響。酸雨加劇鋁引起的茶樹(shù)葉片O2-產(chǎn)生速率和MDA的積累。隨著鋁處理濃度的增加，茶樹(shù)葉片脯氨酸含量增加，而酸雨對(duì)脯氨酸含量沒(méi)有明顯影響，但酸雨加劇鋁對(duì)茶樹(shù)葉片脯氨酸的積累。隨著鋁處理濃度的增加，茶樹(shù)葉片可溶性糖含量先增加后下降。pH3.0的酸雨明顯

14、提高茶樹(shù)葉片可溶性糖的含量。這些結(jié)果表明，茶樹(shù)可通過(guò)提高抗氧化酶活性和一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)增強(qiáng)對(duì)酸雨和低濃度鋁的適應(yīng)性和耐受能力。高濃度的鋁(30mg/L)對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)具有傷害作用，酸雨加劇鋁對(duì)茶樹(shù)的傷害。
　　 以福鼎大白一年生茶樹(shù)扦插苗為材料，研究了鈣在鋁脅迫下茶樹(shù)鈣鋁及其他礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收積累及茶葉主要化學(xué)品質(zhì)的影響，以期為提高茶葉品質(zhì)和安全提供資料。結(jié)果表明：鈣添加提高茶葉茶多酚、咖啡堿、兒茶素、黃酮、可溶性總糖和氨基酸的含量

15、，特別是在高鋁濃度(30mg/L)下提高的幅度更大。鈣增加茶樹(shù)對(duì)磷和鉀的吸收和積累，對(duì)鐵沒(méi)有明顯的影響；當(dāng)鋁濃度小于20mg/L時(shí)，鈣降低茶樹(shù)對(duì)銅的吸收和積累，但其仍高于對(duì)照組(無(wú)鋁無(wú)鈣處理組)；當(dāng)鋁濃度為30mg/L時(shí)鈣對(duì)茶葉銅含量沒(méi)有明顯影響。鈣降低茶樹(shù)對(duì)鎂和鋅的吸收和積累，但其仍高于對(duì)照組。這些結(jié)果表明，在鋁脅迫下，增加培養(yǎng)液中的鈣并不會(huì)影響茶樹(shù)對(duì)這些元素的利用。綜合來(lái)看，在鋁脅迫下，增加培養(yǎng)液中鈣的濃度能夠增加茶葉各測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)