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本文以“黄旦”品种为试验材料,首先筛选茶树栽培方式:基质栽培、营养液栽培,然后利用人工气候室,系统研究茶树GA对空气温度、光合有效辐射和空气湿度的响应规律,以及在不同生态条件下,茶树GA含量和净光合速率(Pn)与叶片光合特性、茶树生长的相关关系,获得以下主要结论:
1.不同无土栽培方式处理30d,水培茶树的一芽一叶、一芽二叶、成熟芽叶占发芽总数的比率分别是基质培的3.58倍、7.90倍、6.80倍,但是发芽总数仅为基质培的0.67倍;处理60d,基质培茶树的新根直径是水培的2.04倍,但是水培的新梢数、叶片数是基质培的1.44倍、2.07倍;处理90d,基质培茶树的最长根长和新根直径分别是水培的1.25倍、1.37倍,但是水培茶树成活率、新梢数、叶片数、叶面积、新根数分别是基质培的2.90倍、2.09倍、1.80倍、1.19倍、2.70倍;随着时间增长,水培茶树的根系褐化现象加重,最终影响茶树生长。
2.不同空气温度对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)建立4间人工气候室,分别在15℃、20℃、25℃、30℃空气温度下培养茶树60d,茶树GA含量分别为0.19%、0.13%、0.17%和0.21%,差异达显著水平。
(2)茶树叶片Pn、叶绿素荧光参数在空气温度25℃条件下数值最高,分别是15℃的1.20倍、6.50倍、2.19倍、4.65倍、1.02倍。茶树的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量均在空气温度20℃条件下数值最高,分别是15℃的1.12倍、1.41倍、1.12倍、1.06倍。
(3)空气温度25℃有利于茶树生长,此时茶树的发芽密度、叶片数、新梢直径、叶长、叶宽、叶面积和节间长度均优于其它处理。空气温度30℃有利于茶树根系发育。
(4)将不同空气温度处理下的茶树GA含量和16个生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到方程:Y(GA)=-0.007X3+0.57X2+0.26X+0.122,X=F1-1(生长指标主成分1),R2=85.1%,但与F2-1(生长指标主成分2)的曲线拟合度较低。结合相关性分析可得出:叶片数和新梢长度正向影响茶树GA含量。将茶树GA含量和14个光合指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.005X3-0.011X2-0.022X+0.183,X=F1-2(光合指标主成分1),R2=69.0%,但与F2-2(光合指标主成分2)的曲线拟合度较低,可得出对茶树GA含量产生负向影响的光合特性指标为叶绿素总量、叶绿素a含量、水分利用效率、ETR、类胡萝卜素含量。因此,不同空气温度处理下,正向影响茶树GA含量的指标有叶片数和新梢长度;负向影响的指标有叶绿素总量、叶绿素a含量、水分利用效率、ETR、类胡萝卜素含量。
(5)将不同空气温度处理下Pn与16个生长指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=-1.299X3-1.070X2+1.598X+7.261,X=F1-1,R2=75.8%;Y(Pn)=-0.03X3+0.289X2+0.368X+6.182,X=F2-1,R2=79.6%。Pn与14个光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到方程:Y(Pn)=0.003X+1.861,X=F1-2,R2=51.3%;Y(Pn)=0.419X2+0.693X+6.057,X=F2-2,R2=61.4%。结合相关性结果得出,不同空气温度处理下,对Pn产生较大正向影响的生长指标为叶长、叶宽、叶面积、叶片数、新梢直径和节间长度,光合特性指标为Fv/Fo、Fv/Fm和Fv。
3.不同光合有效辐射对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)在人工气候室,茶树生长环境的光合有效辐射分别为150μmol·m-2·s-1、250μmol·m-2·s-1、350μmol·m-2·s-1、450μmol·m-2·s-1、550μmol·m-2·s-1,培养120d,茶树GA含量分别为0.39%、0.43%、0.31%、0.39%和0.39%,在250μmol·m-2·s-1条件下茶树GA含量显著高于其它组。
(2)在250μmol·m-2·s-1条件下,茶树叶片的Pn最高,是550μmol·m-2·s-1处理的5.24倍,而在150μmol·m-2·s-1条件下,茶树叶片叶绿素荧光参数和叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量较高,分别是550μmol·m-2·s-1处理的1.52倍、1.53倍、1.16倍、1.30倍、2.32倍、2.56倍、2.37倍、1.73倍。
(3)在550μmol·m-2·s-1条件下,茶树的发芽密度、新梢数、叶片数、叶长、叶宽、叶厚、叶面积和茶树根系交叉数、体积、根尖数、分叉数、总根长和表面积均达到最高值。
(4)将不同光合有效辐射处理的GA含量和生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.009X3-0.043X2+0.024X+0.421,X=F2-1,R2=74.4%,而与F1-1的曲线拟合度较低,结合相关性分析可以得出,不同光合有效辐射处理下对GA含量正向影响较大的生长指标为发芽密度,负向影响较大的生长指标为节间长度、新梢长度和新梢直径。而茶树GA含量与14个光合指标提取到的F1-2和F2-2的线性拟合度均较低。根据相关性分析得出,GA含量与Pn呈显著正相关,与qP呈显著负相关。因此,不同光合有效辐射处理下,对茶树GA含量正向影响较大的生长指标和光合指标为发芽密度和Pn,负向影响较大的生长指标和光合指标为节间长度、新梢长度、新梢直径和qP。
(5)将不同光合有效辐射处理的Pn与16个生长指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=0.883X3-1.266X2-2.414X+4.653,X=F1-1,R2=65.8%;Y(Pn)=-0.388X3-2.222X2-0.550X+5.566,X=F2-1,R2=77.0%;Pn和14个光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到方程:Y(Pn)=-5.662X3+4.282X2+10.291X+5.986,X=F1-2,R2=44.9%;Y(Pn)=0.267X3+1.673X2-0.195X+2.072,X=F2-2,R2=60.5%。结合相关性可以得出,生长指标总体上负向影响茶树Pn,尤其是节间长度和新梢长度。而对Pn正向影响较大的光合特性指标为蒸腾速率和气孔导度,负向影响较大的光合特性指标为Fv、Fv/Fm、Fv/Fo。因此,不同光合有效辐射处理下,生长指标总体上负向影响茶树Pn,尤其是节间长度和新梢长度。而对Pn正向影响较大的光合特性指标为蒸腾速率和气孔导度,负向影响较大的光合特性指标为Fv、Fv/Fm、Fv/Fo。
4.不同空气湿度对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)建立4间人工气候室,茶树生长环境的空气湿度分别为40%、50%、70%、90%,培养60d后,茶树GA含量分别为0.18%、0.23%、0.31%和0.33%,差异达显著水平。
(2)茶树叶片Pn在70%条件下最高,比40%条件下提高109.09%,而在空气湿度90%条件下,茶树叶片叶绿素荧光参数和叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量均较高,分别比40%处理高出1.49%、11.16%、2.86%、6.88%、41.9%、59.95%、43.08%、22.7%。
(3)在空气湿度90%条件下,茶树新梢的叶片数、新梢长度、节间长度、株高和茶树根系的交叉数、根尖数、分叉数、总根长和表面积达到最高值。
(4)将不同空气湿度处理的GA含量和16个生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到方程:Y(GA)=-0.020X3-0.001X2+0.094X+0.256,X=F1-1,R2=98.2%,与F2-1的曲线拟合度较低,结合相关性分析可以得出:对GA含量产生较大正向影响的生长指标为根系表面积、总根长、分叉数、交叉数、叶片数、根尖数。将GA含量和以14个光合指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.012X3+0.087X2-0.021X+0.191,X=F1-2,R2=72.9%,与F2-2的曲线拟合度较低。因此,对GA含量产生正向影响的光合特性指标为叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量,产生负向影响的为叶绿素a/b。综上,不同湿度处理下,根系表面积、总根长、分叉数、交叉数、叶片数、根尖数和叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量正向影响茶树GA含量,叶绿素a/b负向影响茶树GA含量。
(5)将不同空气湿度处理的Pn与生长指标和光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=-1.006X3-1.019X2+1.930X+4.257,X=F1-1,R2=81.8%;Y(Pn)=0.210X3+0.855X2+0.465X+2.956,X=F2-1,R2=65.2%;Y(Pn)=-0.814X3+1.741X2-0.097X+2.705,X=F1-2,R2=63.4%;Y(Pn)=-0.014X3+0.577X2+0.662X+3.173,X=F2-2,R2=54.0%。结合相关性可以得出:不同空气湿度处理下,正向影响茶树Pn的生长指标和光合特性指标为根系表面积、总根长、分叉数、叶片数、蒸腾速率、气孔导度与胞间CO2浓度,产生较大负向影响的指标为平均直径。
1.不同无土栽培方式处理30d,水培茶树的一芽一叶、一芽二叶、成熟芽叶占发芽总数的比率分别是基质培的3.58倍、7.90倍、6.80倍,但是发芽总数仅为基质培的0.67倍;处理60d,基质培茶树的新根直径是水培的2.04倍,但是水培的新梢数、叶片数是基质培的1.44倍、2.07倍;处理90d,基质培茶树的最长根长和新根直径分别是水培的1.25倍、1.37倍,但是水培茶树成活率、新梢数、叶片数、叶面积、新根数分别是基质培的2.90倍、2.09倍、1.80倍、1.19倍、2.70倍;随着时间增长,水培茶树的根系褐化现象加重,最终影响茶树生长。
2.不同空气温度对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)建立4间人工气候室,分别在15℃、20℃、25℃、30℃空气温度下培养茶树60d,茶树GA含量分别为0.19%、0.13%、0.17%和0.21%,差异达显著水平。
(2)茶树叶片Pn、叶绿素荧光参数在空气温度25℃条件下数值最高,分别是15℃的1.20倍、6.50倍、2.19倍、4.65倍、1.02倍。茶树的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量均在空气温度20℃条件下数值最高,分别是15℃的1.12倍、1.41倍、1.12倍、1.06倍。
(3)空气温度25℃有利于茶树生长,此时茶树的发芽密度、叶片数、新梢直径、叶长、叶宽、叶面积和节间长度均优于其它处理。空气温度30℃有利于茶树根系发育。
(4)将不同空气温度处理下的茶树GA含量和16个生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到方程:Y(GA)=-0.007X3+0.57X2+0.26X+0.122,X=F1-1(生长指标主成分1),R2=85.1%,但与F2-1(生长指标主成分2)的曲线拟合度较低。结合相关性分析可得出:叶片数和新梢长度正向影响茶树GA含量。将茶树GA含量和14个光合指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.005X3-0.011X2-0.022X+0.183,X=F1-2(光合指标主成分1),R2=69.0%,但与F2-2(光合指标主成分2)的曲线拟合度较低,可得出对茶树GA含量产生负向影响的光合特性指标为叶绿素总量、叶绿素a含量、水分利用效率、ETR、类胡萝卜素含量。因此,不同空气温度处理下,正向影响茶树GA含量的指标有叶片数和新梢长度;负向影响的指标有叶绿素总量、叶绿素a含量、水分利用效率、ETR、类胡萝卜素含量。
(5)将不同空气温度处理下Pn与16个生长指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=-1.299X3-1.070X2+1.598X+7.261,X=F1-1,R2=75.8%;Y(Pn)=-0.03X3+0.289X2+0.368X+6.182,X=F2-1,R2=79.6%。Pn与14个光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到方程:Y(Pn)=0.003X+1.861,X=F1-2,R2=51.3%;Y(Pn)=0.419X2+0.693X+6.057,X=F2-2,R2=61.4%。结合相关性结果得出,不同空气温度处理下,对Pn产生较大正向影响的生长指标为叶长、叶宽、叶面积、叶片数、新梢直径和节间长度,光合特性指标为Fv/Fo、Fv/Fm和Fv。
3.不同光合有效辐射对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)在人工气候室,茶树生长环境的光合有效辐射分别为150μmol·m-2·s-1、250μmol·m-2·s-1、350μmol·m-2·s-1、450μmol·m-2·s-1、550μmol·m-2·s-1,培养120d,茶树GA含量分别为0.39%、0.43%、0.31%、0.39%和0.39%,在250μmol·m-2·s-1条件下茶树GA含量显著高于其它组。
(2)在250μmol·m-2·s-1条件下,茶树叶片的Pn最高,是550μmol·m-2·s-1处理的5.24倍,而在150μmol·m-2·s-1条件下,茶树叶片叶绿素荧光参数和叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量较高,分别是550μmol·m-2·s-1处理的1.52倍、1.53倍、1.16倍、1.30倍、2.32倍、2.56倍、2.37倍、1.73倍。
(3)在550μmol·m-2·s-1条件下,茶树的发芽密度、新梢数、叶片数、叶长、叶宽、叶厚、叶面积和茶树根系交叉数、体积、根尖数、分叉数、总根长和表面积均达到最高值。
(4)将不同光合有效辐射处理的GA含量和生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.009X3-0.043X2+0.024X+0.421,X=F2-1,R2=74.4%,而与F1-1的曲线拟合度较低,结合相关性分析可以得出,不同光合有效辐射处理下对GA含量正向影响较大的生长指标为发芽密度,负向影响较大的生长指标为节间长度、新梢长度和新梢直径。而茶树GA含量与14个光合指标提取到的F1-2和F2-2的线性拟合度均较低。根据相关性分析得出,GA含量与Pn呈显著正相关,与qP呈显著负相关。因此,不同光合有效辐射处理下,对茶树GA含量正向影响较大的生长指标和光合指标为发芽密度和Pn,负向影响较大的生长指标和光合指标为节间长度、新梢长度、新梢直径和qP。
(5)将不同光合有效辐射处理的Pn与16个生长指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=0.883X3-1.266X2-2.414X+4.653,X=F1-1,R2=65.8%;Y(Pn)=-0.388X3-2.222X2-0.550X+5.566,X=F2-1,R2=77.0%;Pn和14个光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到方程:Y(Pn)=-5.662X3+4.282X2+10.291X+5.986,X=F1-2,R2=44.9%;Y(Pn)=0.267X3+1.673X2-0.195X+2.072,X=F2-2,R2=60.5%。结合相关性可以得出,生长指标总体上负向影响茶树Pn,尤其是节间长度和新梢长度。而对Pn正向影响较大的光合特性指标为蒸腾速率和气孔导度,负向影响较大的光合特性指标为Fv、Fv/Fm、Fv/Fo。因此,不同光合有效辐射处理下,生长指标总体上负向影响茶树Pn,尤其是节间长度和新梢长度。而对Pn正向影响较大的光合特性指标为蒸腾速率和气孔导度,负向影响较大的光合特性指标为Fv、Fv/Fm、Fv/Fo。
4.不同空气湿度对茶树新梢GA含量及其光合特性的影响
(1)建立4间人工气候室,茶树生长环境的空气湿度分别为40%、50%、70%、90%,培养60d后,茶树GA含量分别为0.18%、0.23%、0.31%和0.33%,差异达显著水平。
(2)茶树叶片Pn在70%条件下最高,比40%条件下提高109.09%,而在空气湿度90%条件下,茶树叶片叶绿素荧光参数和叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量和类胡萝卜素含量均较高,分别比40%处理高出1.49%、11.16%、2.86%、6.88%、41.9%、59.95%、43.08%、22.7%。
(3)在空气湿度90%条件下,茶树新梢的叶片数、新梢长度、节间长度、株高和茶树根系的交叉数、根尖数、分叉数、总根长和表面积达到最高值。
(4)将不同空气湿度处理的GA含量和16个生长指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到方程:Y(GA)=-0.020X3-0.001X2+0.094X+0.256,X=F1-1,R2=98.2%,与F2-1的曲线拟合度较低,结合相关性分析可以得出:对GA含量产生较大正向影响的生长指标为根系表面积、总根长、分叉数、交叉数、叶片数、根尖数。将GA含量和以14个光合指标的主成分分析结果进行曲线拟合得到:Y(GA)=-0.012X3+0.087X2-0.021X+0.191,X=F1-2,R2=72.9%,与F2-2的曲线拟合度较低。因此,对GA含量产生正向影响的光合特性指标为叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量,产生负向影响的为叶绿素a/b。综上,不同湿度处理下,根系表面积、总根长、分叉数、交叉数、叶片数、根尖数和叶绿素a含量、叶绿素b含量以及叶绿素总量正向影响茶树GA含量,叶绿素a/b负向影响茶树GA含量。
(5)将不同空气湿度处理的Pn与生长指标和光合指标的主成分分析值进行曲线拟合得到:Y(Pn)=-1.006X3-1.019X2+1.930X+4.257,X=F1-1,R2=81.8%;Y(Pn)=0.210X3+0.855X2+0.465X+2.956,X=F2-1,R2=65.2%;Y(Pn)=-0.814X3+1.741X2-0.097X+2.705,X=F1-2,R2=63.4%;Y(Pn)=-0.014X3+0.577X2+0.662X+3.173,X=F2-2,R2=54.0%。结合相关性可以得出:不同空气湿度处理下,正向影响茶树Pn的生长指标和光合特性指标为根系表面积、总根长、分叉数、叶片数、蒸腾速率、气孔导度与胞间CO2浓度,产生较大负向影响的指标为平均直径。