光对茶树生产与茶叶品质的影响及其应用研究
[摘 要] 光是茶树生产和茶叶加工制作中的重要影响因子，对茶树生长发育及茶叶品质起到至关重要的作用。本文主要分析光对茶树代谢、茶叶加工品质的影响及研究进展情况，并以LED光为例，对光在茶树生产与茶叶加工等领域中的应用进行探讨，以期为改善我国茶树栽培和茶叶生产提供理论依据。
[关键词] 光；茶树；茶叶；品质
[中图分类号] S571.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2016）33-79-2
光是地球上生物生存的基本条件，光质、光强、光照时间及光照，对植物的生长、分化和代谢具有非常重要的作用，是植物完成生命周期的必要条件[1]。茶树属灌木或小乔木，是叶用植物，其生长所需要的能量有90%～95%都源自叶片光合作用，而且光对于茶树的生长和茶叶的营养成分都有极大的影响[2]。基于此，科学、系统地认识光对茶树生产、茶叶品质的影响和作用机制，以及茶叶生产加工过程“温、湿、风、光”四大环境因子之间的协同作用，将能优化茶树生产，促进茶叶生产品质不断提升。
1 光对茶树生长的影响
1.1 光照对茶树代谢的影响机制
茶树有喜光耐阴、忌阳光直射的生长习性。茶树与其他植物一样，其机体内具有光感受器，能检测到光的存在及光照特点、强度和波长，如果改变光谱变化，茶树的光合反应、形态也会相应地发生变化，并进一步影响其代谢与生长等。20世纪90年代后，学者王利溥针对茶树代谢问题进行了研究，发现光照强度高，红橙光多，对于茶树碳代谢和糖类物质合成具有促进作用，还能提高茶叶多酚类含量；但如果在茶叶采摘前，光照时间减少，茶叶的氨基酸含量就会增多，这是因为氨基酸主要是在茶树的根部合成，在输送到叶部过程中，如果光照过强，氨基酸就会发生分解。另外，光波长对于色素代谢产物也具有较大的影响，并能调控植物挥发性分子产生，已有文献以矮牵牛花、番茄、草莓和蓝莓等为研究对象，对此问题进行了研究证实。此外，蓝光和红光能显著上调9/13脂氧合酶、苯丙氨酸解氨酶和萜类合成酶的表达水平，优化茶叶香气，如果能合理应用蓝光与红光，将能生产出多种茶叶产品。
1.2 光抑制与茶树遮阴补光
光照是形成叶绿素的必要条件，但当光能超过植物光合作用所需时，光合效率就会呈现下降趋势，进而发生光抑制。如果光抑制时间过长，就有可能引起植物光合机构的光氧化破坏。作为一种多年生常绿C3短日照叶用经济作物，茶树具有耐阴、喜湿的习性，对于光质要求较高，对于光强的需求则相对偏低，在自然条件下易发生光抑制现象。为解决此问题，人们一般采用遮阴技术，来减少太阳直射光照度，降低地表太阳总辐射量，改善光质。在实践中，可应用不同颜色的塑料膜对茶树进行遮阴补光，以有效缓解光抑制现象。遮阴技术能调节光质与光强，保证茶树生长的环境条件，有利于优化茶树生长发育和茶叶品质提升。
2 光调控与茶叶加工研究
2.1 光照对茶叶品质的影响机制
茶叶的香气是在光照誘导下形成的，新摘的茶鲜叶经过日照后会发生萎凋，多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）等内源酶活性提高，茶叶的香气也从青草气转变为清香。内源酶与醇类香气物质和蛋白质、多糖结合后，就会生成游离态的挥发性香气物质，进而增加氨基酸总量。根据研究，太阳光中含有不同波段的介质，在这些介质的导入作用下，叶内细胞的酶系活动就会相应地出现变化，从而诱导茶香前提物质生成。因为茶鲜叶还属于植物活体，萎凋过程中仍然能够进行呼吸、蒸腾和光合作用等生命活动。在研究中，董连源比较了不同季节日光萎凋与加温萎凋制成红毛茶的品质，经过综合分析之后，认为温度30 ℃、相对湿度70%时，毛茶品质春茶品质要优于加温萎凋制作的品质；夏季制作的日光萎凋毛茶品质则降低；秋季因光强度低于夏季，2种红毛茶品质相差不大。江丽萍认为，与自然萎凋相比，日光萎凋能提高白茶的品质。
2.2 茶叶加工光调控技术研究进展
乌龙茶制作要求比较高，其中，日光萎凋对其品质和香气具有重要影响。春茶期间，因南方正处于梅雨季节，茶叶无法进行正常晒青，此时制作的茶叶青气比较重，而且泡后滋味苦涩，茶汤呈现浑浊、暗淡。20世纪80年代，有研究者采用远红外光萎凋乌龙茶，以改善乌龙茶的品质，将茶叶叶温控制在30～40 ℃，经过萎凋后，减重率达到10%～30%，在这种条件下制成的茶叶，与日晒和无光照萎凋的茶叶相比，其香气和口感都得到大幅改善。究其原因，主要是因为远红外辐照升高了茶叶叶片温度，加快了叶片水分蒸腾，酶活性和萎凋叶内含物积聚得到显著提高。后来，杨贤强、王金贤等采用白炽灯，以不同光照强度来照射鲜叶，发现在特定光强范围内，如果光强增大，鲜叶的氨基酸总量也会升高。这表明科学的光照处理可以有效提高中高档茶的香气，改善茶叶的香气和滋味。王登良等采用不同的滤光材料，对乌龙茶进行晒青试验，认为光照强度为13 725～16 774 Lux，波长大于520 nm的黄光波段对乌龙茶香气提高程度较大。
3 LED光在茶叶生产加工中的应用
LED属于冷光源，主要是将化学能转换成光能来实现光照。LED光具有能耗低、无污染、波长稳定、低发热等优点，其所发出的单色光可以满足植物生长所需。如果将各种颜色的LED单色光进行组合，就能生成接近植物光合作用所需的光谱。目前，这种技术在苗圃育苗、大棚蔬菜栽培及温室补光等实践中逐渐得到推广应用，并取得了显著的效果。在茶树栽培过程中，可以使用红光和绿光来照射茶苗，这种方法不仅操作简单，而且不会产生污染，可以培育出高产、生态、营养丰富的茶叶。实践研究表明，经过红光照射的扦插苗的总根长最长；而经过蓝光照射的粗根（直径大于0.5 mm，小于1.0 mm）率比较高。在治理茶树病虫害方面，应用LED单色光也具有积极的效果，能高效专一地防治茶树虫害，降低对茶树虫害的误杀率。比较常见的茶丽纹象甲对420 nm的单色光表现出强烈的趋向性；黑刺粉虱对360、385、420 nm的3种单色光，表现出强烈的趋向性；茶尺蠖对385 nm的单色光反应最大。另外，LED光茶叶萎凋中应用价值突出，如LED蓝光可以降低酚氨比，提升乌龙茶净光合速率、萎凋叶水浸出物、可溶性总糖含量，有利于提高茶叶品质；黄光、红光及橙光处理的红茶香高持久，品质优。LED光在红茶发酵中也有应用。
但是，目前LED光源还不能完全模拟太阳光，但可以预见，在茶树栽培育种中应用LED光，可以实现对茶树生长进行专一调控，从而培育出多种具有高茶多酚的茶树，推动我国茶叶产业创新发展。很多文献研究都表明，光伏大棚茶园可以有效延长茶树生长时间，减少茶树病虫害，促进茶树产量提高。同时，其还能利用光伏结合LED光补偿技术，控制环境四大因子，提高茶树内含物。与露天茶园、普通大棚茶园相比，其经济效益和环保效益都非常显著。
参考文献
[1]孙立涛，王漪，薛庆营.光伏大棚设施环境下茶树生长情况研究与分析[J].农业工程技术，2015（31）：40-42.
[2]孙君，朱留刚，林志坤，等.茶树光合作用研究进展[J].福建农业学报，2015（12）：1231-1237.