茶樹對不同供水水平及干旱脅迫的生理響應(yīng)

茶樹對不同供水水平及干旱脅迫的生理響應(yīng)

土壤是茶樹生長的基礎(chǔ)。許多必要的水來自土壤。土壤水分對茶樹的生命活動有顯著影響。這對茶樹的生長、茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的形成有重要影響。茶樹對水分的響應(yīng),表現(xiàn)于大量的生理過程,本試驗就茶樹對土壤水分的光合作用、脯氨酸累積和脫落酸水平等生理響應(yīng)進(jìn)行了研究,探討這些生理過程在土壤水分影響下的變化規(guī)律和適應(yīng)性效應(yīng),以期為優(yōu)化茶園生態(tài)技術(shù),改善茶園土壤生態(tài)和合理利用水資源,科學(xué)栽培茶樹提供理論依據(jù)。材料和方法一、個品種c供試品種為“七五”以來新育成的浙農(nóng)121(B1)、蘋云(B2)、龍井長葉(B3)、福鼎白毫(B4,對照種)、浙農(nóng)113(B5)、菊花春(B6)、碧云(B7)和云旗、紫筍等9個品種。各品種均為植株大小及長勢基本一致的2年生盆栽扦插苗,每盆裝粘壤土7L,每盆植茶3株,每品種栽植10盆,處理前土壤條件及管理水平一致。二、干旱脅迫處理不同供水水平以不同的灌水量加以控制,分設(shè)高濕A1(土壤含水量為28.1～30.8%)、中濕A2(土壤含水量為17.3～24.7%)和低濕A3(土壤含水量為10.2～15.4%)三個處理。干旱脅迫處理分設(shè)停灌9d、停灌6d、停灌3d和每天灌水500ml(日平均土壤含水量為19.11%)四個處理(處理前每盆灌水2000ml,使土壤處于飽和持水量狀態(tài))。試驗在高溫(平均氣溫30.8～32.7℃)、強光(日照時間10.2～11.4h)、低濕(相對濕度59%～72%)條件下進(jìn)行。三、生春枝中脯氨酸、帶濾酸、硫酸等標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作光合作用:采用ADC便攜式測定系統(tǒng),測定時間為下午14∶30～16∶30,所用參比氣均采自4m高空,凈光合速率(Pn.μmmol.m-2·s-1)、氣孔導(dǎo)度(Gs.mmol·m-2·s-1)、蒸騰速率(Tr.mmol·m-2·s-1)和細(xì)胞間隙CO2濃度(Ci.μl.l-1)等數(shù)據(jù)經(jīng)貯存器HX-20型微計算機(jī)ADC-1200程序軟件計算獲得,各處理均采用連體葉連續(xù)測定,每株測定當(dāng)年生春梢中部葉4片。脯氨酸測定:秤取烘干樣0.1g左右,研碎后置于10ml試管中,加5ml13%磺基水楊酸溶液,于沸水浴中浸提10min,冷至室溫,吸取提取液2ml于25ml試管中,加入2ml水,2ml冰乙酸和4ml12.5%酸性茚三酮溶液(以3∶2的冰乙酸和6mol/L磷酸為溶劑配制而成),置沸水浴中顯色60min,冷卻后加4ml甲苯,振蕩以萃取紅色物質(zhì),靜置后吸取甲苯層于分光光度計520nm波長處比色。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:配制濃度1—10μg/ml10系列的脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,取標(biāo)準(zhǔn)液2ml(參比液為2ml水)和2ml3%磺基水楊酸溶液代替樣品測定中的2ml浸提液和2ml水,按上述程序進(jìn)行顯色,萃取和比色(λ=250nm),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。脫落酸的提取、分離、純化及HPLC檢測:按潘根生的方法進(jìn)行。結(jié)果與討論一、干旱脅迫對茶樹光合特性的影響圖1、圖2、圖3、圖4分別為高濕、中濕、低濕三種供水水平對茶樹葉片凈光合速率、葉片蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度和葉片細(xì)胞間隙CO2濃度的影響,結(jié)果表明,不同供水條件下茶樹光合作用參數(shù)差異明顯。在高、中濕條件下各項參數(shù)變化較為穩(wěn)定,而在低濕條件下變幅極大,表明土壤缺水對茶樹體內(nèi)代謝有很大影響,而且品種間差異明顯,但無論在何種供水條件下,浙農(nóng)121和浙農(nóng)113的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的參數(shù)數(shù)值大,其光合特性都優(yōu)于龍井長葉、菊花春和碧云。但在高濕條件下,蘋云和龍井長葉的光合特性也較優(yōu),在中濕條件下,蘋云和碧云較優(yōu),而對照種福鼎白毫則在低濕條件下顯出較好的光合特性。不同供水條件下光合參數(shù)平均排序的基本趨勢為:凈光合速率為中濕>高濕>低濕(B3和B5高濕>中濕);蒸騰速率為高濕>中濕>低濕(B5、B6低濕處理蒸騰速率較大可能與物理的水分散失較大有關(guān));氣孔導(dǎo)度無明顯規(guī)律,但大致趨勢表現(xiàn)為高濕>低濕>中濕;細(xì)胞間隙CO2濃度為低濕>高濕>中濕。據(jù)對干旱脅迫處理茶樹土壤含水量的測定,每天灌水處理的土壤含水量日平均為19.11%,經(jīng)3d、6d和9d脅迫的土壤相對含水量減少率分別為32.09%、39.25%和46.65%。通過對干旱脅迫茶樹光合特性參數(shù)的測定(表1),葉片凈光合速率和葉片蒸騰速率均隨水分脅迫的持續(xù)而逐漸下降,尤以脅迫開始的3d下降幅度最大,以后下降緩慢,表明茶樹受到水分脅迫后,在較短時期內(nèi)就迅速作出生理響應(yīng),使蒸騰速率下降到較低水平。各個茶樹品種的上述三項光合參數(shù)變化大體上表現(xiàn)為浙農(nóng)113>福鼎白毫>云旗>紫筍。經(jīng)6d高強度的干旱脅迫,土壤水分大量散失,凈光合速率均出現(xiàn)負(fù)值,蒸騰速率差值也隨之縮小,這可能是葉片水分低于某一臨界值后由生理蒸騰發(fā)展為物理的水分散發(fā)的結(jié)果。測定還表明每天灌水處理,由于土壤水分較充足,葉片凈光合速率高,細(xì)胞間隙CO2濃度不斷被同化利用,其參數(shù)相對較低,但當(dāng)茶樹受到水分脅迫后,由于葉片凈光合速率下降,呼吸上升,因而細(xì)胞間隙CO2濃度上升。云旗、紫筍因耐旱性較差,脅迫3d細(xì)胞間隙CO2濃度即快速上升,而耐旱性較強的浙農(nóng)113和福鼎白毫則在脅迫6d后才出現(xiàn)高值。二、干旱脅迫對脯氨酸累積速率的影響脯氨酸是一種起滲透調(diào)節(jié)作用的物質(zhì),茶樹在干旱脅迫過程中,葉片脯氨酸含量大幅度上升(圖5)。在正常情況下,蛋白質(zhì)合成是脯氨酸的主要去路,干旱脅迫嚴(yán)重地抑制了蛋白質(zhì)的合成,而導(dǎo)致脯氨酸的大量累積。供試的四個茶樹品種脯氨酸含量變化基本呈浙農(nóng)113<福鼎白毫<云旗<紫筍。從圖5分析,輕度脅迫下,脯氨酸累積速率與茶樹耐旱性有一定相關(guān),脅迫0—3d耐旱性強的浙農(nóng)113,累積速率相對較小,且急劇增加出現(xiàn)的時間也相對較遲。但是在持續(xù)高溫?zé)o雨的旱季,于7月27日、8月1日(7月13日后一直末下雨,7月27日至8月1日連續(xù)39℃高溫)和旱情解除后的8月29日(8月中旬后多次下了透雨,氣溫降至24～29℃),分別測定各品種葉片脯氨酸含量(表2),結(jié)果除浙農(nóng)113和蘋云外。各品種在干旱脅迫加重時,脯氨酸含量均有大幅度增加;干旱脅迫解除后,除浙農(nóng)113外,脯氨酸含量又大幅度下降;耐旱性強的浙農(nóng)113脯氨酸含量變化較小,耐旱性弱的紫筍在干旱加重或減輕時脯氨酸含量變化幅度最大。據(jù)對干旱脅迫時各品種茶樹受旱害程度的實測結(jié)果,以蘋云受害最重,浙農(nóng)113最輕,其受害次序為蘋云>紫筍>浙農(nóng)121>云旗>福鼎白毫>浙農(nóng)113。這一結(jié)果與茶樹脯氨酸累積量并不完全一致,表明茶樹體內(nèi)脯氨酸累積能力與抗旱性關(guān)系又不十分明確,因此,以脯氨酸累積能力作為培育抗旱品種的指標(biāo)尚需進(jìn)一步商榷。三、干旱脅迫對aba累積的影響干旱脅迫引起ABA迅速累積,在脅迫過程中葉片內(nèi)源ABA含量不斷上升(表3),脅迫0—3d增加較慢,以后加快。紫筍和福鼎白毫葉片ABA含量在脅迫第6d分別是灌水處理的6、7倍和28.9倍,脅迫第9d分別是灌水處理的17.9倍和30.6倍。干旱引起ABA累積的生理效