不同生态类型区油茶生长差异

不同生态类型区油茶生长差异

 

油茶(CamelliaoleiferaAbe1.)是世界四大木本油料树种之一,也是我国特有的优良食用油料树种[1]。我国现有油茶林360多万hm2,主要分布在南方17个省、市(自治区)[2]。油茶适宜温暖湿润的气候条件,要求年平均气温为14~22℃,1月平均温度不低于3℃,突然的低温或霜害会造成落花落果;生长的相对湿度为74%~85%,年降雨量一般要求在800mm以上。   安徽地处我国油茶分布的北缘地带,尤其是皖东地区的凤阳,是油茶林分布的最北缘[3]。作为安徽三大油茶生态区之一的凤阳,其年平均气温为14.9℃,接近于油茶生长要求的温度下限;年降雨量仅904mm,略高于油茶生长所要求的年降雨量,与安徽其他2个油茶生态区皖西和皖南的年降雨量、年均温、年日照时数等存在很大差异,且3个生态区的地理位置、气候条件和环境条件等生态特征不同,就必然导致三地的油茶生物学及生态学习性存在差异。目前,对树木化学成分的研究主要集中在木材化学成分的比较方面,如邢善湘等[4]、刘洪谔等[5]、武恒等[6]对不同杨树木材的化学成分进行了分析和比较,得出不同杨树品种成熟材中的综纤维素、纤维素和苯醇抽提物含量高于幼龄材、木质素含量低于幼龄材、10g/LNaOH抽提物含量在不同品系中差异较大的结论;对油茶化学成分的研究主要集中于脂肪及脂肪酸组成,而针对油茶枝叶中化学成分的研究尚少见报道[7-9]。   为此,本研究选择安徽油茶分布最北缘的皖东油茶林与比较适宜油茶生长的皖西大别山区和皖南山区的油茶林植株,对其枝、叶的含水量及苯醇抽提物、木质素、纤维素和综纤维素等化学成分进行测定,了解不同生态类型区域油茶化学成分的差异和变化趋势,掌握不同生态类型区对油茶生长发育的影响,以期为今后北缘油茶的推广提供理论指导。   1材料与方法   1.1采集地概况   采集地选择皖东凤阳县、皖西舒城县和皖南歙县。这3个地区代表了安徽油茶分布的不同生态类型:凤阳县面临淮河、油茶林种植在低丘岗地,属北亚热带湿润性季风气候,为油茶分布的最北缘;舒城县处于大别山区,气候属亚热带湿润性季风气候,为油茶分布的北缘地带;歙县处于皖南山区,气候属亚热带湿润性季风气候,为油茶适宜分布区。3个生态区的环境条件详见表1。   1.2研究方法   选择寒冷季节(2010-12底,寒流过后1周)赴凤阳、舒城、歙县三地,分别采集安徽近年来选育的18个油茶良种的当年生枝、叶,其中,凤阳5个(分别为皖凤1~5号)、舒城4个(分别为大别山1~4号)、歙县9个(分别为黄山1~5号,皖徽1、3号,皖宁2、5号),这些油茶良种树龄均在40~45年。将所采集的油茶良种样本装入密封塑料袋中,做好标记。采集的枝条、叶片应无明显的机械损伤和病虫危害,且所取部位大致相近(树冠中上部四周的当年生枝条)。   1.3样品处理及测定   将采集的样品带回实验室后,先用自来水冲洗干净,再用蒸馏水和去离子水各冲洗3遍,置105℃恒温烘箱中杀青1h,再置60℃恒温烘箱中烘至恒质量,粉碎,过0.246mm筛。水分含量采用烘干称质量法测定[10];其余各化学成分的测定皆按照国家相关标准进行[11]:苯醇抽提物含量采用GB2677.6-94的方法测定,综纤维素含量采用酸性亚氯酸钠法(GB2677.10-1995)测定,纤维素含量采用硝酸乙醇法测定,木质素含量采用体积分数72%浓硫酸法(GB2677.8-1994)测定。各化学成分含量均指质量分数。   1.4数据的统计与分析   采用Excel2003软件制图,图中的数据为各生态类型区多个油茶良种枝、叶化学成分的平均值(皖东5个、皖西4个、皖南9个);由于3个地区所采油茶良种数不一致,所以选择DPSv7.05软件对3个生态类型区油茶良种枝条及叶片的化学成分进行LSD法方差分析和多重比较。   2结果与分析   2.1不同生态类型区油茶生物学和生态学分化特征的比较   皖东凤阳、皖西舒城和皖南歙县3个生态类型区的地理位置、气候条件和环境条件等生态特征不同,就必然导致3地的油茶生物学及生态学习性存在差异。3个生态类型区油茶的生物学及生态学分化特征见表2。由表2可知,皖东、皖西和皖南3个生态类型区的油茶在枝、叶、花和果实等方面存在明显差异。春梢长度和春梢叶片数呈现出皖东<皖西<皖南的趋势;叶片的平均大小以皖南(5.76cm×2.76cm)最大;皖东、皖西和皖南的油茶叶片厚度分别为0.122,0.115和0.118mm;3个生态类型区油茶的始花期和盛花期出现的先后顺序均依次为皖东、皖西和皖南;3区果实成熟期类型不尽相同,皖东和皖西均为寒露籽,皖南为霜降籽;耐寒性随分布区从北往南依次减弱。   2.2不同生态类型区油茶枝、叶水分含量的比较   水分是维持植物生命体活动的重要物质,在不同气候条件下生长的植物,其含水量有一定差异。皖东、皖西和皖南3个生态类型区的年降雨量差别很大,进而导致三地油茶当年生叶片及枝条的含水量存在差异。由图1可以看出,在同一生态类型区,油茶枝条中的含水量高于叶片,枝条含水量为48.5%~50.1%,叶片含水量为44.3%~47.3%;在3个不同生态类型区,以皖南油茶水分含量最高,其次依次为皖西和皖东。这一结果表明,在安徽油茶分布区内,植株含水量与降雨量呈正相关关系。但方差分析结果显示,各生态类型区之间叶片和枝条含水量的差异并未达到显著水平(叶片:P=0.587>0.05;枝条:P=0.852>0.05)。   2.3不同生态类型区油茶枝、叶苯醇抽提物含量的比较#p#分页标题#e#   苯醇抽提物的成分有树脂、蜡、脂肪、单宁等物质,由于这些物质的含量均很少,故本研究测定的是其总含量。由图2可以看出,不同生态类型区的油茶苯醇抽提物含量存在差别。方差分析结果表明,生长在不同生态类型区油茶叶片(P=0.282>0.05)和枝条(P=0.383>0.05)中的苯醇抽提物含量差异均不显著,但其含量高低均表现为皖东>皖西>皖南。皖东地区年降雨量及年均温均偏低,由此可以推测,苯醇抽提物含量与温、湿度呈负相关;在同一生态类型区,植株叶片中的苯醇抽提物含量(21.2%~26.2%)远高于枝条(10.8%~12.6%)。   2.4不同生态类型区油茶枝、叶综纤维素含量的比较   综纤维素是指植物纤维原料在除去木质素后所保留的全部半纤维素及纤维素的总量。植物体内综纤维素含量通常因植物种类或分布区域的不同而存在差异。如图3所示,皖东、皖西和皖南3个生态类型区油茶枝中的综纤维素含量依次为0.44%,0.46%和0.57%;叶片中的综纤维素含量依次为0.31%,0.34和0.28%,叶中的综纤维素含量低于枝条。方差分析结果表明,3个生态类型区之间,油茶叶片的综纤维素含量差异显著(P=0.047<0.05);LSD法多重比较可知,皖东与皖西、皖东与皖南油茶叶片综纤维素含量的差异不显著,但皖西与皖南生态区间差异显著。3个生态类型区之间,油茶枝条的综纤维素含量差异达极显著水平(P=0.008<0.01);多重比较分析结果显示,皖东与皖西生态区油茶枝条综纤维素含量的差异不显著,但皖东与皖南、皖西与皖南生态区间差异显著。   2.5不同生态类型区油茶枝、叶纤维素含量的比较   纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是构成植物细胞壁的主要成分。由图4可以看出,皖东、皖西和皖南3个生态类型区油茶叶片的纤维素含量分别为0.15%,0.12%和0.14%,枝条的纤维素含量分别为0.25%,0.13%和0.21%,枝条中的纤维素含量高于叶片。方差分析结果表明,油茶叶片纤维素含量在3个生态类型区之间差异不显著(P=0.917>0.05),但油茶枝条纤维素含量在3个生态类型区间存在显著差异(P=0.021<0.05)。LSD法多重比较分析结果表明,皖东与皖南地区差异不显著,但皖西与皖东、皖南地区差异显著。   2.6不同生态类型区油茶枝、叶木质素含量的比较   木质素代表植物中某些具有共同性质的一类物质,其在细胞中不仅赋予细胞壁刚性,还可增强植物细胞及组织抵御其他逆境的能力[12-13]。因此,木质素含量与植株抗逆性有密切联系。安徽3个生态类型区油茶枝、叶木质素含量的测定结果见图5。由图5可以看出,皖东、皖西和皖南3个生态类型区油茶枝、叶的木质素含量均表现为皖东>皖南>皖西,与3类生态区的年平均降雨量和温度大致呈负相关,但差异未达到显著水平(P>0.05)。在同一生态类型区,油茶枝条的木质素含量均高于叶片。   3结论与讨论   1)本研究选择安徽油茶分布最北缘的皖东凤阳和适宜生态区的皖西舒城、皖南歙县等地的油茶林,在冬季采集18个油茶良种的枝叶组织进行了化学成分测试。结果显示,油茶枝叶含水量及苯醇抽提物、综纤维素、纤维素和木质素含量分别为44.3%~50.1%,10.8%~26.2%,0.28%~0.57%,0.12%~0.25%和0.13%~0.28%。在3类生态类型区,油茶枝、叶水分含量与生态区的年平均温度和降雨量呈正相关;苯醇抽提物、纤维素和木质素含量与生态区的年平均温度和降雨量大体呈负相关,综纤维素含量与生态区的年平均温度和降雨量无明显的相关性。因此今后在北缘油茶生产中,应通过采取各项栽培措施,尽可能提高油茶植株的苯醇抽提物、纤维素和木质素含量,降低其水分和综纤维素含量,以提高油茶的抗逆性。   2)对皖东、皖西和皖南油茶的化学成分进行深入研究,以扩大种植范围,这不仅有利于改善生态环境,而且有利于取得良好的社会与经济效益,是一项利国利民的工作。在安徽,近几年油茶正在向江淮等北缘地区推进,为了增加油茶植株的抗逆性,在栽培与管理中,应加强水肥控制和小环境营造,使油茶体内的各项化学成分含量更加适应于北缘地区的气候环境,避免或降低因干旱和低温引起的伤害。   3)降低植物组织含水量有利于其木质化程度的提高,进而可以增强其抗逆性。对于苯醇抽提物与抗逆性之间的关系,有报道认为与苯醇抽提物中含有脂类、蜡及单宁等物质有关[14-15]。纤维素含量高则抗旱性强,是因为纤维素含有糖类大分子物质,具有复杂的结构,当遇到干旱环境时,其复杂的结构有利于与空气中的水分亲和;同时高纤维含量也有利于阻止植物体内水分的散失。木质素含量与抗逆性的关系目前国内报道不多,木质素究竟以何种机制表现抗逆性还不清楚[16-17]。综纤维素含量的高低在3类生态区没有表现出明显的规律性,其与抗逆性之间的相关性也有待进一步研究。