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        油茶-茶復(fù)合模式對(duì)茶樹(shù)光合特性的影響

        2013-04-09 06:33:49季琳琳佘誠(chéng)棋肖正東
        經(jīng)濟(jì)林研究 2013年1期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)度蒸騰速率凈光合

        季琳琳 ,佘誠(chéng)棋 ,肖正東 ,程 鵬 ,趙 康

        (1.安徽省林業(yè)科學(xué)研究院,安徽 合肥 230031;2.安徽省林業(yè)科技推廣總站,安徽 合肥 230031;3.安徽省林業(yè)廳,安徽 合肥 230031;4.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),安徽 合肥 230036)

        油茶Camellia oleifera屬山茶科Theaceae山茶屬CamelliaL.多年生木本植物,是我國(guó)主要的木本油料樹(shù)種,從幼樹(shù)到開(kāi)始掛果的周期較長(zhǎng),其油脂含量高。2010年安徽省的油茶面積達(dá)到了7.5 萬(wàn)hm2[1]。據(jù)報(bào)道,茶油中的不飽和脂肪酸高達(dá)85%~97%,其中單價(jià)不飽和脂肪酸即油酸含量較高,維生素A與E的含量分別為51.1和202.8 mg·kg-1。茶油被譽(yù)為“東方橄欖油”,長(zhǎng)期食用可降低血清膽固醇含量,具有預(yù)防和治療常見(jiàn)心血管疾病的功用[2]。

        茶樹(shù)Camellia sinensisKuntje是我國(guó)傳統(tǒng)的多年生常綠葉用經(jīng)濟(jì)作物,安徽省是全國(guó)茶葉的主產(chǎn)區(qū)之一,茶園面積近11.75 萬(wàn)hm2。茶葉含有人體所需要的28 種元素,其口味獨(dú)特,具有營(yíng)養(yǎng)及保健功能。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的系統(tǒng)生長(zhǎng)發(fā)育,茶樹(shù)具有喜溫耐陰的生態(tài)習(xí)性,要求空氣濕度高、漫射光多。適度遮陰可以改善光照、溫度、濕度等條件,能滿(mǎn)足茶樹(shù)的生理需要,而遮陰的形式以復(fù)合模式的效果為好。據(jù)有關(guān)復(fù)合模式對(duì)茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究報(bào)道[3-9],在復(fù)合模式下,茶樹(shù)鮮葉中氨基酸、葉綠素的含量有所增加,茶葉中的茶多酚含量有所減少,水浸出物、咖啡因、氨基酸等物質(zhì)的含量均不同程度地高于純茶模式,茶葉品質(zhì)明顯提高并具有生態(tài)優(yōu)勢(shì)[10]。為了揭示油茶-茶復(fù)合模式的生理生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ),文中對(duì)油茶-茶復(fù)合模式和純茶模式下茶樹(shù)光合作用的特征參數(shù)及季節(jié)變化曲線(xiàn)進(jìn)行了觀測(cè)與比較分析,探討其生理生態(tài)學(xué)因子對(duì)其凈光合速率的影響,以期為茶樹(shù)的科學(xué)栽培和管理提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在位于皖南山區(qū)南部的安徽省休寧縣鶴城鄉(xiāng)左右龍村。地屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),無(wú)霜期231 d,年均降水量1 937 mm,年平均氣溫為16.3 ℃。土壤為黃棕壤,其有機(jī)質(zhì)、水解氮、有機(jī)磷、速效鉀的含量分別為121.9 g·kg-1、540.4 mg·kg-1、 5.4 mg·kg-1、137.9 mg·kg-1。供試茶園內(nèi)油茶的種植密度為3.0 m×3.5 m,高2.4~3.5 m,冠幅為2.3~3.6 m,茶樹(shù)距油茶樹(shù)約1.1 m。以純茶園為對(duì)照。

        1.2 研究方法

        試驗(yàn)于2011年的5、8、11月中上旬的晴好天氣進(jìn)行。采用美國(guó)Li-cor公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。選取3 株有代表性的植株,對(duì)其功能葉片(發(fā)育完全成熟、無(wú)病蟲(chóng)害、營(yíng)養(yǎng)狀況良好的葉片)的光合生理生態(tài)特性進(jìn)行觀測(cè),主要測(cè)定其凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、光照強(qiáng)度(Li)、胞間CO2濃度(Ci)、溫度(T)、濕度(H)等指標(biāo)。日變化曲線(xiàn)的測(cè)定時(shí)間為7:00~17:00,每隔2 h測(cè)定1次,每個(gè)植株測(cè)定3 個(gè)葉片,每個(gè)葉片重復(fù)測(cè)定3 次,取其平均值作為分析數(shù)據(jù)。以上午9:00~11:00時(shí)測(cè)定的數(shù)據(jù)作為季節(jié)變化情況的分析依據(jù)。

        用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和回歸分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 各光合特征參數(shù)的日變化曲線(xiàn)

        觀測(cè)到的茶樹(shù)各光合特征參數(shù)日變化曲線(xiàn)如圖1A~D所示。由圖1A可知,純茶模式下,茶樹(shù)的凈光合速率日變化曲線(xiàn)為雙峰曲線(xiàn),第一峰值出現(xiàn)在上午9:00時(shí),峰值為12.07 μmol·m-2s-1;第二峰出現(xiàn)在下午13:00時(shí),峰值為11.37 μmol·m-2s-1,第一峰值高于第二峰值,午休現(xiàn)象較為明顯。復(fù)合模式的為單峰曲線(xiàn),最高峰值出現(xiàn)在上午11:00時(shí),為 10.56 μmol·m-2s-1,上午 7:00~ 9:00時(shí) 上升明顯,而下午13:00時(shí)后下降速度趨緩。從整體上看,純茶模式的凈光合速率高于復(fù)合模式。

        氣孔導(dǎo)度是影響植物光合作用的生理指標(biāo)之一。由圖1B可知,氣孔導(dǎo)度的日變化曲線(xiàn),純茶呈單峰曲線(xiàn),氣孔導(dǎo)度的峰值出現(xiàn)在11:00,說(shuō)明這時(shí)茶園內(nèi)具有較高的光照強(qiáng)度、溫度和較低濃度的CO2[12];復(fù)合模式呈雙峰曲線(xiàn),第一峰值出現(xiàn)在上午9:00,第二鋒值出現(xiàn)在下午15:00。植物蒸騰速率變化是植物生理與環(huán)境因素的綜合作用的結(jié)果,受到光照強(qiáng)度、溫度等因素的影響,純茶和復(fù)合模式的蒸騰速率從早晨開(kāi)始上升,上午11:00時(shí)達(dá)到最大值,隨后逐漸下降。純茶模式的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均高于復(fù)合模式,因復(fù)合模式具有較高的空氣濕度和較低的光照強(qiáng)度及溫度,這使得復(fù)合模式的茶葉具有強(qiáng)持嫩性且品質(zhì)好[13]。胞間CO2濃度的日變化曲線(xiàn)與凈光合速率的基本一致(如圖1D所示),表現(xiàn)為早晚高而午間低,從早上7:00時(shí)開(kāi)始一直降低,上午11:00時(shí)后逐漸回升,至下午15:00時(shí)達(dá)到一個(gè)小峰值,而后逐漸降低。隨著氣溫的升高和光照強(qiáng)度的增強(qiáng),茶葉的部分氣孔關(guān)閉,固定CO2的能力下降,光合作用受到抑制,因此,根據(jù)國(guó)內(nèi)外常用的有關(guān)光合速率降低的判定方法來(lái)分析,上述氣孔限制值表明了茶樹(shù)的午休現(xiàn)象是由氣孔限制作用所致[14-15]。

        圖1 茶樹(shù)各光合特征參數(shù)的日變化曲線(xiàn)Fig.1 Diurnal variation of photosynthetic parameters of tea bush

        2.2 各光合特征參數(shù)的季節(jié)變化曲線(xiàn)

        凈光合速率受到氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等因素的共同影響。觀測(cè)到的茶樹(shù)各光合特征參數(shù)的年變化曲線(xiàn)如圖2A~D所示。從圖2中可以看出,在復(fù)合與純茶模式下,茶樹(shù)葉片的凈光合速率均以11月觀測(cè)到的值為最高,5月的最低;5月觀測(cè)到的復(fù)合模式的凈光合速率大于純茶模式的。茶樹(shù)主要采收春茶,5月觀測(cè)到的復(fù)合模式的高光合速率能提高春茶的產(chǎn)量;溫度偏高的越冬期間,11月保持較強(qiáng)的光合作用,為早春茶芽的較早萌發(fā)積累了養(yǎng)分[16]。復(fù)合模式和純茶模式的氣孔導(dǎo)度值均以8月的測(cè)定值為最高,5月的最低。蒸騰速率一年之中變化劇烈,兩種模式的表現(xiàn)較為一致,均以5月測(cè)定的值為最高,之后急劇下降,8月以后下降平緩,11月達(dá)到最低值。不同模式下胞間CO2濃度的季節(jié)變化較為平緩。

        2.3 茶樹(shù)凈光合速率(Pn)與生理生態(tài)因子的回歸分析結(jié)果

        運(yùn)用逐步回歸分析方法,建立多因子線(xiàn)性回歸最優(yōu)方程,找出不同模式下對(duì)茶樹(shù)凈光合速率影響顯著的因子,結(jié)果如表1。由表1可知,回歸方程的R2值均大于0.9,且因變量與自變量的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平,表明此方程能很好地反映各生理生態(tài)因子與凈光合速率的關(guān)系。純茶模式下影響凈光合速率的主要因子是氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、空氣相對(duì)濕度(RH)及空氣溫度(Ta);復(fù)合模式下,凈光合速率不僅受到氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、空氣相對(duì)濕度及空氣溫度的影響,還受到光合有效輻射的影響。

        3 結(jié)論與討論

        茶園間作樹(shù)木可對(duì)光照和溫度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,純茶模式下茶樹(shù)凈光合速率的變化曲線(xiàn)呈雙峰型,表明其具有明顯的午休現(xiàn)象;而復(fù)合模式下茶樹(shù)凈光合速率的變化曲線(xiàn)呈單峰型,說(shuō)明其午休現(xiàn)象被打破了,這可能因?yàn)橛筒璧恼陉幈苊饬藦?qiáng)光引起的光抑制。因此,可以采用間作的復(fù)合模式來(lái)適當(dāng)進(jìn)行遮陰處理,以降低茶樹(shù)光合午休的程度,提高凈光合速率的日變化總量。但是,在復(fù)合模式下,隨著間作樹(shù)木郁閉度的增加,茶樹(shù)的光合有效輻射、葉片溫度和凈光合速率的日平均值均呈遞減趨勢(shì),因茶樹(shù)接受到的光照時(shí)間和強(qiáng)度減少變小了,這就影響到茶樹(shù)的生長(zhǎng),所以合理的郁閉度才能提高茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[17-18]。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),純茶模式的凈光合速率高于復(fù)合模式,其原因可能是復(fù)合模式下郁閉度過(guò)大,因此在茶樹(shù)生長(zhǎng)后期要加強(qiáng)科學(xué)管理,達(dá)到合理的郁閉度,以提高茶葉的產(chǎn)量。

        圖2 茶樹(shù)各光合特征參數(shù)的年變化曲線(xiàn)Fig.2 Annual variation of photosynthetic parameters of tea bush

        表1 不同模式下茶樹(shù)的生理生態(tài)因子與凈光合速率(Pn)的回歸分析結(jié)果?Table 1 Regression analysis of eco-physiological factors and net photosynthetic rate of tea bush in different modes

        凈光合速率是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo),但植物生長(zhǎng)的不同時(shí)期,凈光合速率呈現(xiàn)不同的變化曲線(xiàn),根據(jù)茶樹(shù)光合特性的年變化曲線(xiàn)可知,5月復(fù)合模式的光合速率高于純茶模式,復(fù)合模式的高光合速率能夠提高春茶的產(chǎn)量;8月和11月兩種模式下均能保持較高的光合作用強(qiáng)度,為早春茶芽的較早萌發(fā)積累了養(yǎng)分[19]。植物的凈光合速率受各生理生態(tài)因子共同作用的影響,對(duì)兩種模式的各影響因子進(jìn)行多元線(xiàn)性逐步回歸分析,找出了不同模式中對(duì)茶樹(shù)光合作用影響最大的生理生態(tài)因子,兩種模式下凈光合速率均受到氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、空氣相對(duì)濕度及空氣溫度的影響,而復(fù)合模式還受到光合有效輻射的影響,這表明油茶-茶復(fù)合模式下光合有效輻射對(duì)茶樹(shù)產(chǎn)量有影響,關(guān)于復(fù)合模式下油茶郁閉度的程度問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的研究。

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