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油茶耐弱光生理特性研究

马锦林  
【摘要】:油茶泛指山茶属(Camellia)植物中含油率较高的各油茶物种,在我国有悠久的栽培历史,目前对油茶的研究集中在育种、栽培等方面,在国内外对油茶光合生理的研究不多。本文在对普通油茶(C. oleifera)、广宁红花油茶(C.semiserrata)、博白大果油茶(C.gigantocarpa)、日本红山茶(C.japonica)、南荣油茶(C.nanyongensis)、香花油茶(C.osmantha Ye CX)等6个油茶物种和普通油茶中选育的岑软2号、岑软3号、岑软24号、湘林86号、长林4号、赣190号6个无性系光合特性研究的基础上,通过覆盖遮荫材料对不同强度(60%、75%、90%)遮荫处理下5个油茶物种(普通油茶、广宁红花油茶、博白大果油茶、南荣油茶,香花油茶)和5个油茶优良无性系(岑软2号、岑软3号、岑软24号、湘林86号、赣190号)苗期光合及生长特性进行调查,并通过模拟高大乔木下的自然荫蔽环境对广西(岑软3号)、湖南(湘林86号)和江西(赣190号)选育的优良无性系成年植株在弱光胁迫下的光合及生长发育特性进行研究,旨在为油茶复层栽培提供理论依据。研究结果如下: (1)不同油茶物种、普通油茶不同无性系光合特性存在差异。不同油茶物种日平均净光合速率由大到小依次为普通油茶香花油茶博白大果油茶广宁红花油茶日本红山茶宛田红花油茶,其中日平均净光合速率最高的普通油茶达到7.24μmol·m-2·s-1,而最低的宛田红花油茶日平均净光合速率为3.73μmol·m-2·s-1,仅为普通油茶的51.52%。参试普通油茶不同无性系日平均净光合速率最大为湘林86号,达到6.86μmol·m-2·s-1,最小的岑软2号仅为3.97μmol·m-2·s-1,是湘林86号的57.87%。日平均净光合速率由大到小依次排列为湘林86号岑软24号长林4号岑软3号赣190号岑软2号。 (2)在模拟光辐射条件下,不同油茶物种最大净光合速率在8.4~10.5μmol·m-2·s-1之间,其中普通油茶最高,宛田红花油茶最低;普通油茶的光补偿点仅为15.50μmol·m-2·s-1,利用弱光的能力强,其次是香花油茶和日本红山茶,宛田红花油茶、广宁红花油茶和博白大果油茶利用弱光能力较差;分布在低纬度地区的香花油茶光饱和点最高,最耐强光,分布在高纬度地区的日本红山茶光饱和点最低,利用强光的能力最差。参试油茶无性系中,最大净光合速率在5.8~11.4μmol·m-2·s-1之间,岑软3号最高,岑软2号最低;赣190号光补偿点为16.36μmol·m-2·s-1,利用弱光能力最强,岑软2号和长林4号利用弱光能力较差;岑软3号光饱和点为537.86μmol·m-2·s-1,利用强光的能力最强,赣190号利用强光的能力最差,光饱和点仅为383.55μmol·m-2·s-1。 (3)9月底、10月初,未遮荫条件下的参试油茶物种苗期、普通油茶无性系苗期和成年期净光合速率日变化曲线有单峰型和双峰型,其中油茶物种博白大果油茶苗期,普通油茶无性系岑软24号苗期以及湘林86号成年期为单峰曲线,剩余油茶物种普通油茶、香花油茶、广宁红花油茶和宛田红花油茶苗期,普通油茶无性系岑软2号、岑软3号、湘林86号、赣190号苗期,以及普通油茶无性系岑软3号、赣190号成年期均为双峰曲线。但随着遮荫强度的增大,所有参试油茶物种苗期、普通油茶无性系苗期和成年期净光合速率日变化曲线均为单峰型。在60%-90%遮荫条件下所有参试油茶物种苗期、普通油茶无性系苗期和成年期日平均净光合速率均低于对照,但日平均净光合速率与对照的比值都大于相对应遮荫条件下光合有效辐射与对照的比值,表明在60%~90%遮荫条件下参试的所有油茶物种、普通油茶无性系叶片捕捉弱光进行光合作用的能力增强。 (4)油茶物种广宁红花油茶、普通油茶、宛田红花油茶、香花油茶苗期,普通油茶无性系岑软2号、岑软3号、湘林86号苗期,以及普通油茶无性系岑软3号、湘林86号、赣190号成年期在60%-90%遮荫下叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都显著增加;油茶物种博白大果油茶以及普通油茶无性系岑软24号和赣190号在75%~90%遮荫下叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素也显著高于对照。弱光下促进了叶片叶绿素和类胡萝卜素的合成与其在遮荫条件下利用弱光进行光合作用的能力增强的变化趋势相一致。在弱光下,参试油茶物种以及普通油茶无性系苗期Qchlb/Qchla增大幅度不明显,叶绿素合成过程中并没有优先合成叶绿素b,但除油茶物种普通油茶外,剩余油茶物种以及普通油茶无性系Qchl/Qcar都显著高于对照,叶绿素增大幅度都要大于类胡萝卜素,叶片色素合成中优先合成了叶绿素。而普通油茶无性系成年期中,除90%遮荫条件下的赣190号Qchl/Qcar显著高于对照外,其余遮荫处理Qchl/Qcar没有显著增大,优先合成叶绿素的趋势不明显,而75%和90%遮荫处理的3个参试油茶无性系以及60%遮荫处理的湘林86号和赣190号叶片Qchlb/Qchla明显增大,叶绿素合成中优先合成了叶绿素b,从而更好的捕捉散射光。 (5)苗期,参试油茶物种中博白大果油茶和广宁红花油茶耐弱光能力最强,90%遮荫下不仅对其根、茎和叶片的生长没有抑制,且60%强度遮荫下促进了根系的生长;普通油茶和香花油茶也有较强的耐弱光能力,各遮荫处理对其根、茎和叶片的生长都没有影响,宛田红花油茶苗期相对耐弱光能力较差,60%遮荫处理下的宛田红花油茶根系生长受到明显抑制。参试普通油茶不同油茶无性系中,岑软2号和赣190号苗期耐弱光能力最强,各遮荫处理不仅对其根、茎、叶的生长没有抑制作用,且部分强度遮荫处理促进了植株的营养生长;岑软24号耐弱光能力也较强,虽然90%遮荫条件下根系生长受到抑制,但部分遮荫处理却却促进了茎和叶片的生长;岑软3号和湘林86号苗期耐弱光的能力相对较差,75%遮荫处理会明显抑制根系的生长。 (6)对参试普通油茶无性系成年期植株遮荫22个月后调查表明,岑软3号和湘林86号在90%遮荫条件下以及赣190号在60%~90%遮荫条件下枝条的生长都朝着更有利于捕捉光的方向发展,同时,90%遮荫处理还促进了湘林86号和赣190号叶片朝着捕捉光的方向生长,但各遮荫处理下的3个无性系叶片N、P、K元素的含量与对照都没有显著差异。在60%遮荫条件下,岑软3号能正常花芽分化、座果,且果实质量和油脂组分与对照都没有显著差异,赣190号虽然花芽数量、座果数量以及油脂组分与对照都没有显著性差异,但果实膨大却受到抑制,而湘林86号花芽分化和座果都显著低于对照;虽然,75%和90%遮荫处理后的岑软3号、湘林86号和赣190号果实油脂组分与对照差异不显著,但花芽分化和座果都受到明显抑制。成年期,普通油茶3个无性系耐弱光能力由大到小依次为岑软3号赣190号湘林86号。 (7)苗期试验表明,不同油茶物种以及普通油茶无性系都具有较强的耐弱光能力,博白大果油茶、广宁红花油茶、普通油茶、香花油茶,以及普通油茶无性系岑软2号和赣190号可以在90%以下遮荫(10月初日平均光合有效辐射为61.83μmol·m-2·s-1)条件下正常生长;岑软24号在75%(10月初日平均光合有效辐射为178.87μmol·m-2·s-1)以下遮荫条件下能正常生长;而岑软3号和湘林86号也能在60%(10月初日平均光合有效辐射为311.91μmol·m-2·s-1)以下遮荫条件下生长。普通油茶无性系成年期耐弱光能力相对较弱,75%(9月30日日平均光合有效辐射为193.25μmol·m-2·s-1)以上遮荫条件下岑软3号、湘林86号和赣190号花芽分化和座果受到抑制,但岑软3号在60%(9月30日平均光合有效辐射为280.72μmol·m-2·s-1)遮荫条件下能正常生长、发育,赣190号也能正常开花,座果。


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