茶树生态学-2

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第二章茶园生态系统茶树生态环境茶园生态系统结构及功能茶园小气侯及其调节方法茶树体内有机物质占干重的90%以上,其碳素成分约占有机物质重量的45%,这些碳素都是通过光合作用固定的。光合作用是茶树有机营养的根本途径,光能利用就成为茶树栽培的核心,因此光对握高茶叶产量和品质具有重要的生态意义。1.1光与茶树光合作用茶树生态环境茶树叶片是光合作用的器官,叶片中的栅栏组织和海绵组织中的叶绿体是光合的重要细胞器,含有色素,而色素是采集光能的部位。在电镜下观察,叶绿体呈椭园盘碟状。叶绿体中的色素含量随茶树品种、叶龄、栽培管理水平的不同而异。色素含量的高低,影响着茶树的光能利用。光合色素有两类:(1)叶绿素,主要是叶绿素a和叶绿素b;(2)类胡萝卜素,其中有胡萝卜素和叶黄素。色素吸收太阳光谱中不同波段的红黄光和蓝紫光色素,含量最多的是叶绿素a,b,其比值一般为2:1茶树叶色的变化,主要决定于叶绿素和类胡萝卜素之间的比例。一般说,正常叶子的叶绿素和类胡萝卜蠢的比例约为3:1,叶黄素和胡萝卜素约为2:1,所以正常叶片呈绿色。茶叶色素含量和比例还随品种,生育期、叶位、叶龄和外界条件而发生变化。幼嫩芽叶色素含量低,成叶色素含量高,以后随叶龄增加,含量降低。新梢上不同部位的叶绿素含量,从芽到第9叶呈现有规律的增加;在适宜遮荫条件下,茶树叶绿素含量高于不遮荫茶树,叶绿素a和叶绿素b的比值减小,有助于茶树对漫射光的吸收。(光强减少30-40%)蓝紫光下叶绿素含量高于白光;黄、红光和绿光下略低于白光,叶绿素a和时绿素b的比值都低于白光,特别是蓝、紫光和绿光下茶树叶片叶绿素b提高最多,有利于对蓝紫光的吸收。生态因子对叶色的影响NH4-NNO3春梢叶和夏秋稍叶叶绿素含量均以施N+P为最高,其次是施N的,再次是施饼肥的,以施P的为最低。茶树C3植物,由于光合作用最初产物是三碳化合物,称三碳循环,即卡尔文循环。•光合产物积累进程中同时也伴随着光呼吸•茶树叶片维管束鞘细胞无叶绿体,仅在叶肉细胞中含叶绿体,在叶肉细胞中积累淀粉。•茶树光呼吸作用,光合作用已固定碳的20—40%变成CO2释放出来,使净光合率降低。茶树是C3植物从茶树光呼吸与环境因素的关系来看,茶树光呼吸速率占总光合的比值约22%。光强:30Klx,温度:28℃,比值:25.3%光强:80Klx,温度:35-45℃,比值:35-50%强光、高温、高氧、低二氧化碳浓度都促进光呼吸。控制光呼吸底物形成的主要因素是CO2/O2的比值。补充茶园中的CO2浓,不仅提供碳源,也可使加氧酶受抑,羧化酶活性及C循环的运转加强,降低光呼吸/光合比值。所以增施有机肥料对增强光合作用、抑制光呼吸有重耍意义。光质与茶树光合作用在相同辐射能下,不同光质对自然光下光合速率随各种光质的辐射能的增加而增大,但曲线初始斜率不同。黄、红光下,光补偿点大约5Wm-2;绿、蓝、紫光下,光补偿点在10Wm-2左右。黄、红光下,光饱和点较低;绿、蓝、紫光下,光饱和点较高,超过180Wm-2。不同季节,光补偿点和光饱和点有异,夏季高于秋季。各光质下,茶树叶片光合强度高低依次为黄光红光绿光蓝光紫光;黄光略高于白光。在相同光量子通量密度下,不同光质对茶树光合作用的影响:光偿点约15-30umol-2s-1,光饱和点约350-400umol-2s-1。红光下,光补偿点和光饱和点最低;绿光下最高。茶树叶片光合强度依次为红光紫光黄光绿光;白光比黄光略低,蓝光比紫光略低。即红光与蓝紫光两个波段的光合效率都高于黄绿光波段。与白光(自然光下覆盖白色滤膜透过的光)相比,红、黄、绿光促进芽梢伸长,叶面积扩大,蓝、紫光抑制芽梢伸长,叶面积减小;蓝、紫光下比叶重增加,黄、绿光下次之,红光下略减少光质对茶树叶片形态的影响茶叶品质成分与光质的关系蓝、紫、绿光下,氨基酸总量、叶绿素和水浸出物含量较高;而具有苦涩味的茶多酚含量相应减少。总的来说,红光下的光合速率高于蓝、紫光,红光促进碳水化合物的形成,茶多酚是由碳水化合物衍生的,红光也利于茶多酚的形成;蓝、紫光促进氨基酸、蛋白质合成。在一定高度的山区,雨量充沛,云雾多,空气湿度大,光强度减弱,富于漫射光,蓝、紫光比重增加,这是高山云雾茶氨基酸、叶绿素和含氮芳香物质多,茶多酚含量相应较低、茶叶品质高的原因之一。生态因子与光合作用光照条件茶树光饱和点相对较低,约在3~5万勒克司(lx)。光补偿点相对较低:低于1000lx。耐荫植物。夏、秋、冬、春光饱和点:570-760,570,300,400umolm-2s-1;光补偿点:20,17.5,22.5,25umolm-2s-1茶树光饱和点与补偿点与品种、生长季节、发育阶段相关。温度条件温度影响光合作用暗反应,一般在10—35下可进行正常的光合作用,且随温度升高,光合速率提高。饱和光强下,夏、秋、冬和春季,茶树叶片光合适温分别为30、25、15、15-20;夏季平均最高气温高于光合适温,限制光合作用;秋季光合作用积累最佳。冬季茶树叶片净光合率降低是光抑制的结果,而光和低温的相互作用加剧光合作用的光抑制。矿质营养矿质营养直接或间接地影响光合作用Cl、Mn---水的光解;Fe,Cu,P—电子传递及光合磷酸化;N,Mg,Fe,Mn--叶绿素合成;K—气孔开放度,K,P,B—光合产物运输和转化起促进作用。施N与对照、施P植株之间的叶片净光合率差异达极显著水平;施饼肥与对照、施P之间的叶片净光合率差异显著。以施N+P、施N植株叶片净光合率最高,以施P植株的最低。各处理间芽树叶片的比叶重变化也有类似趋势。比叶重与叶绿素含量呈正相关。水分水分是茶树光合作用原料之一,但影响是间接的。水分不足,叶片含含水量降低,净光合率下降.因为缺水使叶片时气孔开度缩小,气孔阻力增大,增加CO2扩散阻力;叶绿体光合机能减弱,叶内淀粉水解加强,光合产物运输受阻,净光合率降低;缺水时蛋自质合成受阻,生长受限,叶面积小,光合面积小,使光合速率降低。灌溉可以提高茶树光合速率,增加茶叶产量,提高茶叶品质。VPD亏损蒸汽压亏损VPD从0.82增至2.64KPa,在叶温30℃时,净光合率降低10%;从0.82增至3.65KPa。在叶温37时,净光合率降低17%,37度时的净光合率比30度时低37一40%,高VPD对光合作用起抑制作用,但比高温对光合的抑制要小。茶树光合作用日变化和季节变化日变化:单峰曲线:温度适宜,水分充足、光强度不太高的条件下,光合日变化呈单峰曲线双峰曲线:晴天充云,中午日照强烈时,光合日变化呈双峰曲线,即中午降低现象(午休现象),一个高峰在上午9—10时;另一个高峰在下午3-4时。早春、晚秋、冬季和夏季阴天(全天有云)呈单峰型,夏季晴天多呈双峰型。不同季节茶树单叶上、下午净光合率日变化,下午净光合率始终比上午低;下午最高者为上午的60.8%,最低者只及上午的5.2%。一般说,春季形成的叶片,在6—11月光合速率最高,11月份以后下降;夏叶至12月光合速率仍较高,秋叶光合速率比春、夏叶高,冬季休眠期光合速率下降,至翌年3—4月又提高。在全年中以秋季光合速率最高,冬季茶树叶片净光合率最低,越冬叶冬季光合作用的抑制主要是由于光反应受阻,特别是光系统Ⅱ受抑制的结果。强光对茶树光合作用的光抑制起重要作用,高温、低湿的胁迫加剧光合作用的光抑制。茶树光合日变化可以人工调节,适度遮荫、茶林间作、茶园间歇喷灌等,可减轻或消除午休现象,并提高茶树净光合率。遮荫茶树光合作用与光强的关系(适度遮荫30%-40%,温度为28度)遮荫茶树光饱和点为30000lx,光补偿点为300lx;不遮荫茶树光饱和点和补偿点分别为40000lx、500lX。当光强超过光饱和点,特别是在高光强(60000lx以上)时,不论是遮荫还是不遮荫茶树,其净光合卒都有下降趋势,但遮荫茶树下降趋势较明显。遮荫与对茶树物质生产的影响在较高光强(40000—50000lx)下,遮荫茶树光合能力低于不遮荫茶树,在低光强(3000lx以下)下,遮荫茶树的光合能力高于不遮荫茶树。遮荫茶树的光合作用具有适应弱光的特性不遮荫茶树的光合作用具有适应较强光的特性在20—45度范围内(光强度30000lx),遮荫和不遮荫茶树光合速率的变化趋势类似。光合适温为30度,在25一30度之间净光合率的差别不大,36度以上时,净光合率明显降低。但是,在高温下遮荫茶树净光合率下降趋势比不遮荫茶树显著。说明遮荫茶树对高温的反应较敏感,对温度的适应范围较小。遮荫茶树光合与温度关系遮荫与肥料的相互作用对茶树光合作用有重要影响遮荫与不遮荫比较,施N处理的,净光合率提高不显著,而施饼肥、磷、对照处理的,净光合率的提高达到显著和极显著永平,即遮荫增加饼肥和磷肥效应,而降低N肥的效应。遮萌使叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b含量提高,差异极显著,而且叶绿素a/b比值降低;叶绿素总量提高的顺序是饼肥>磷肥>对用>氮肥。遮荫茶树处于较适宜的光、温下,光呼吸速率也较低,有利干光合产物的积累。此外,在冬季寒冷气候下,适度遮荫避免光抑制。遮荫茶树越冬叶在春茶萌发前后仍维持比较高的光合能力,对春茶生产有利。茶树遮荫视环境条件而定,茶树虽是耐阴植物,但光强仍是决定光合速率的主要因子,只在强光、高温、低湿下,或寒冷地区,遮荫才有利于净光合生产,改善茶叶品质,是栽培中必要措施。而且与茶树品种和株型都有关系,适度遮荫是提高茶叶产量和绿茶品质的重要措施之一。遮荫对肥力低的茶园增产效果显著。遮荫与对茶叶品质的影响夏秋茶园应用遮阳网技术,茶多酚降低3一5%,水浸出物降低0.5~2.5个百分点,碳水化合物增加0.1一0.3%,咖啡碱含量较稳定。适宜的遮光度(小于50%)利于氨基酸的积累,一芽二叶氨基酸含量增加0.15%~0.32%。酚/氨比值降低1.24一1.77;、遮荫过度(遮光度大于50%)酚/氨比值虽然比对照低0.69一0.95,但氨基酸含量也比对照低0.09一0.18%,不利于提高绿茶品质。遮荫对不同品种茶鲜叶成份的影响对于氨基酸含量较高,而茶多酚含量较低的优良绿茶品种(如福顶大白茶),可明显提高氨基酸含量,茶多酚有所降低,其酚/氨比值显著降低;对于氨基酸含量较低而茶多酚含量较高的大叶类茶树品种(如黔媚502),虽然氨基酸增加不多,但茶多酚降低量较大,其酚/氨比值亦明显降低;对于氨基酸和茶多酚含量居中的中叶茶树品种(四川群体)因氨基酸增加、茶多酚降低有相同类似规律。遮荫对茶叶香气成分的影响香精油组成:beta-檀香醇和苯甲酸、苯甲酸甲酯、苯甲酸一顺-3一己烯醇以外,在香精油组成上,覆盖遮荫茶与露天茶无多大区别。香精油组成比例上,两者相差极为显著。露天茶的香精油组成中,具有青草气的5-10碳的脂肪醇、醛、酮、酸等化合物的含量比遮荫茶高,特别是异丁酸的含量极为突出。还有紫萝酮系化合物和芳香族及其酯类化合物也分别比简易草覆和大棚草覆高。遮荫茶的单萜烯类总量,尤其是其中的芳樟醇、橙花醇、香草醇、香叶醇及其环化后生成的萜品烯及醇比露天茶明显提高,大棚草覆提高1.39倍,简易草覆提高1.53倍。另外具有清新香气的己烯醇所生成的酯类提高1.37-144倍,具有浓郁花香的茉莉酮及其甲酯提高1.70-1.85倍,具有麝香草香味的百里香酚提高3.64-11.36倍,吡嗪类提高1.05-2.36倍,这些重要的芳香成分的明显提高,使遮荫茶的香气相应地明显高于露天条.在两种不同覆盖遮荫处理中,简易草覆茶含有较高的芳樟醇、醋酸苯甲醋、丁酸一顺-3一己烯酯,吡嗪类类等芳香物质。但大棚草覆茶含有较高的乙酸一顺一3一己烯酯,beta一檀香醇,高级脂肪酸的酯类,香豆素、硬酯醇等增香剂和定香剂而使其茶香高而持久.茶树群体生产力和光能利用茶树的经济产量主要决定于光合面积、光合能力、光合时间、光合产物的消耗和光合产物的分配利用。茶树栽培及其物质生产的一切技术措施,都是从调节和改善光合性能,以达到高产稳产优质的目的。

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