武夷山不同区位常见茶园茶叶功能性状研究

江兴友

（武夷山林业局，福建 武夷山 354312）

植物功能性状是植物在生长过程中，为了适应环境的变化得出的产物，主要包括植物对四周生境的适应，逐步造成对生态系统功能有必然影响的植物性状，如叶面积、叶干物质含量等。而叶片是暴露在外部环境中的主要植物器官，与植物生物量的利用息息相关。此外，叶片功能性状具有比较强的操作性且测量方便，可以把植物的生理功能更佳地揭示出来，体现出与其他不同植物群体的相似性状关连等特性[1]，已经是大多数研究者研究植物适应周围环境的重要突破点。

目前，国内外对植物叶功能性状的研究主要是体现在一种或者几种植物的几个主要性状进行深入分析，王楚楚等[2]对翅荚木的功能性状进行分析，得出比叶面积与叶组织密度呈显著负相关；亓峥等[3]以茶树品种为研究对象，对功能性状进行分析，得出比叶面积与叶干物质含量呈极显著负相关，比叶面积与叶干重、叶厚度呈极显著负相关。

有大量的学者对武夷山茶园或茶叶做过研究，主要研究内容涉及茶叶品质、茶叶化学成分、茶园病害、茶园土壤物理化学成分、制茶工艺、产业品牌、茶叶价值等[4-10]，但对于武夷山不同区位的茶叶功能性状鲜为报道，因此，为揭示武夷山常见茶园的生理功能状况，以武夷山面积分布较大的水仙、肉桂及105等品种茶为研究对象，测定茶叶片厚度(TH)、叶面积(AR)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)和相对水分缺失(RMD)5项植物功能性状，从不同坡位上分析茶叶功能性状的空间变异。

1 材料与方法

由于武夷山不同区位的小环境、茶叶价格、茶叶品质差异较大，因此按武夷山实际情况，选择武夷山地区的正岩、半岩和洲茶分布区的水仙、肉桂及105茶品种为研究对象，按区域品种范围分为下坡、中坡、上坡，每个区域选取50株生长状况优良的茶树种作为取样植株，尽可能选择大小差不多的植株，于上午11时之前每株随机采集20片生长良好、没有病虫害的较为成熟的鲜叶片。迅速装入预先编好的密封袋中，冷藏带回实验室，并按以下指标方法测定茶叶叶片结构功能性状。

（1）叶厚度(TH)：采用数显游标卡尺测量；

（2）叶面积(AR)：将叶片平铺，利用叶面积扫描仪扫描测量；

（3）叶鲜质量：利用1/10000电子天平称量；

（4）叶饱和鲜质量：将叶片浸泡在水中，放在黑暗处12 h后，用吸水纸吸干茶叶表面水分后称量[11]；

（5）叶干质量(LDMC)：先把茶叶放入105℃的烘箱中杀青20 min,再将温度调至60°C直到质量不发生变化，取出称量[12]。

茶叶的其他功能性状用以下的计算公式：

（6）比叶面积(SLA)=叶面积/叶片干质量(mm2/g)[13]；

（7）叶干物质含量(LDMC)=叶干质量/叶饱和鲜质量*100%[14]；

（8）相对水分亏缺(RMD)=(叶饱和鲜质量-叶片鲜质量)/(叶饱和鲜质量-叶干质量)*100%[15]；

（9）可塑性是指植物在生长过程中，为了适应环境，通过调整其形态、生理等性状使其与生境相一致，它的值越高表示植物具有高的潜在适应能力，为各指标的最大值减去最小值再除以最大值[16]。

采用Excel进行数据的统计和处理，用SPSS进行单因素方差分析(one way ANOVA)和Duncan法多重比较。

2 研究结果

2.1 正岩区功能性状分析

垂直位置为上坡、中坡、下坡，3个品种的叶片性状存在见表1，他们的性状存在显著差异。其中TH为0.41～1.04 mm，水仙最大；AR为512.00～3 118.00 mm2，水仙最大，105最小；SLA为9 243.88～16 305.73 mm2/g，105最大，肉桂最小；LDMC为20.75%～36.67%，肉桂最大，水仙最小；RMD为0.72%～16.97%，水仙最小，肉桂最大。

表1 垂直位置上品种茶叶叶片性状Tab.1 Leaf characteristics of varieties of tea at vertical position

由表1可知，水仙的TH、AR和RMD在垂直位置上的差异极为显著，肉桂的AR及RMD在垂直位置上的差异极为显著；而LDMC在垂直位置上的差异为显著差异，105的TH和AR在垂直位置上的差异极为显著。

用核心区的各功能性状的各指标的最大值减去最小值再除以最大值为可塑性指数，分析结果见表2。

表2 垂直位置上品种茶叶的叶片可塑性指数Tab.2 Leaf plasticity index of varieties of tea at vertical position

由表2表明，同一品种茶叶的叶片可塑性指数在垂直位置上存在差异，水仙、肉桂和105的TH和AR的可塑性指数在上坡较大，说明它在上坡具有更高潜在适应能力，在下坡和中坡的可塑性指数较小，表明其主要吸收漫射光能进行利用以保护光合器官。

表3 垂直位置上水仙叶片性状之间的相关性Tab.3 Correlation amongleaf traitsof narcissusin vertical position

由表3可知，垂直位置上水仙的TH与AR和LDMC成正相关，且相关性在0.01上表极为显著，与SLA和RMD成负相关；AR与LDMC正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与RMD成正相关；LDMC与RMD成负相关。

表4 垂直位置上肉桂叶片性状之间的相关性Tab.4 Correlation among leaf traits of cinnamomum cassia in vertical position

由表4表明，垂直位置上肉桂的TH与AR和SLA成正相关，与LDMC和RMD成负相关；AR与LDMC正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著；与RMD成正相关；LDMC与RMD成负相关。

表5 垂直位置上105叶片性状之间的相关性Tab.5 Correlation of 105 leaf characters at vertical position

由表5表明，垂直位置上105的TH与AR、SLA和RMD成正相关，与LDMC成负相关；AR与LDMC成正相关，与SLA和RMD成负相关；SLA与RMD成正相关，与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著；LDMC与RMD成负相关。

2.2 半岩区功能性状分析

半岩区垂直位置上3个品种的叶片性状存在见表6，他们的性状存在显著差异，其中TH为0.40～0.99 mm，水仙最大，肉桂最小；AR为649.00～2 916.00 mm2，水仙最大，肉桂最小；SLA为6 745.21～32 956.81 mm2/g，肉桂最大，水仙最小；LDMC为8.84%～41.49%，水仙最大，105最小；RMD为1.08%～30.74%，水仙最小，肉桂最大。

由表6可知，水仙的AR和SLA在垂直位置上的差异极为显著，肉桂的AR、SLA、LDMC及RMD在垂直位置上的差异极为显著，105的AR在垂直位置上的差异极为显著，LDMC在垂直位置上的差异一般显著。

用半岩区的各功能性状的各指标的最大值减去最小值再除以最大值为可塑性指数，分析结果见表7。

表7 垂直位置上品种茶叶的叶片可塑性指数Tab.7 Leaf plasticity index of varieties of tea at vertical position

由表7表明，同一品种茶叶的叶片可塑性指数在垂直位置上存在差异，水仙、肉桂和105的TH和AR的可塑性指数在上坡较大，说明它在上坡具有更高潜在适应能力，在下坡和中坡的可塑性指数较小，表明其主要吸收漫射光能进行利用以保护光合器官。

表8 垂直位置上水仙叶片性状之间的相关性Tab.8 Correlation amongleaf traitsof narcissusin vertical position

由表8表明，垂直位置上水仙的TH与AR和LDMC成正相关，与SLA和RMD成负相关；AR与LDMC正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC，且相关性在0.01在上表示极为显著；LDMC与RMD成负相关。

表9 垂直位置上肉桂叶片性状之间的相关性Tab.9 Correlation among leaf traits of cinnamomum cassia in vertical position

由表9表明，垂直位置上肉桂的TH与AR和LDMC正相关，与SLA和RMD成负相关；AR与LDMC正相关，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，与RMD成正相关，且相关性都在0.01上表示极为显著；LDMC与RMD成负相关，且相关性在0.01在上表示极为显著。

表10 垂直位置上105叶片性状之间的相关性Tab.10 Correlation of 105 leaf characters at vertical position

由表10表明，垂直位置上105的TH与SLA、LDMC和RMD成正相关，与AR成负相关；AR与LDMC成正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与RMD成正相关，与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著；LDMC与RMD成负相关。

2.3 洲茶区功能性状分析

洲茶区的茶叶性状存在显著差异(表11)，其中TH为0.46～1.04 mm，水仙最大，肉桂最小；AR为329.00～3 118.00 mm2，水仙最大，肉桂最小；SLA为7 731.26～20 955.22 mm2/g，肉桂最大，105最小；LDMC为20.75%～40.20%，105最大，水仙最小；RMD为0.68%～66.04%，105最大，肉桂最小。

表11 垂直位置上品种茶叶叶片性状Tab.11 Leaf characters of varieties of tea at vertical position

由表11可知，水仙的AR、SLA及RMD在垂直位置上的差异极为显著，肉桂的AR在垂直位置上的差异极为显著，TH在垂直位置上的差异显著，105的AR在垂直位置上的差异极为显著，TH和SLA在垂直位置上的差异显著。

用洲茶区茶叶的各功能性状的各指标的最大值减去最小值再除以最大值为可塑性指数，分析结果见表12。

表12 垂直位置品种茶叶的叶片可塑性指数Tab.12 Leaf plasticity index of tea varieties in vertical position

由表12表明，同一品种茶叶的叶片可塑性指数在垂直位置上存在差异，水仙、肉桂和105的TH和AR的可塑性指数在上坡较大，说明它在上坡具有更高潜在适应能力，在下坡和中坡的可塑性指数较小，表明其主要吸收漫射光能进行利用以保护光合器官。

表13 垂直位置上水仙叶片性状之间的相关性Tab.13 Correlation of leaf traits of narcissus in vertical position

由表13表明，垂直位置上水仙的TH与AR和RMD成正相关，与LDMC和SLA成负相关；AR与LDMC正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC，且相关性在0.01在上表示极为显著；LDMC与RMD成正相关。

表14 垂直位置上肉桂叶片性状之间的相关性Tab.14 Correlation of leaf traits of cinnamomum cassia in vertical position

由表14表明，垂直位置上肉桂的TH与AR、SLA和RMD成正相关，与LDMC负相关；AR与LDMC正相关，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01在上表示极为显著，与RMD成正相关；LDMC与RMD成负相关。

表15 垂直位置上105叶片性状之间的相关性Tab.15 Correlation of 105 leaf characters at vertical position

由表15表明，垂直位置上105的TH与AR、SLA、LDMC成正相关，与RMD成负相关；AR与LDMC成正相关，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01在上表示极为显著，与RMD成正相关；LDMC与RMD成负相关。

3 结论

植物的各个功能性状不是独立发挥作用的，各性状之间存在必然的相关性，叶片的功能性状可以有效地揭示植物在生长过程中为了适应环境的改变而逐渐形成的生存策略。

水仙、肉桂和105的茶叶片的SLA在垂直位置上下坡＞上坡，下坡土壤养分与上坡相比相对较高，并且下坡光照强度较弱，较大的比叶面积可以充分进行光合作用，能够提高叶片对环境的利用率。LDMC在坡位上的差异与SLA刚好相反，水仙、肉桂和105的茶叶片的LDMC在垂直位置上上坡＞下坡，LDMC是植物对于养分元素的保有能力作用的结果，下坡由于土壤养分较高，使其茶树种的密度变大，从而保留养分的能力减弱，上坡的LDMC比下坡的更大。水仙、肉桂和105的茶叶片的AR在坡位上上坡＞下坡，AR主要反映叶片的大小，由于上坡保持土壤养分更为稳定，阳光更充足，有利于叶片的生长。由相关性表明，水仙、肉桂和105茶树种叶片的SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著，AR与TH成正相关，与SLA、RMD成负相关。

水仙和肉桂的TH、AR、SLA、LDMC及RMD在水平层次上的差异极为显著，105的AR和SLA在水平层次上的差异极为显著。LDMC和AR在水平层次上周边区域＞核心区＞缓冲区，而SLA在水平层次上周边区域<核心区<缓冲区，说明茶叶片在周边区域具有更高潜在适应能力，周边区保持营养物质的效率更稳定。由相关性表明，水平层次上水仙、肉桂和105的TH与AR成正相关，AR与LDMC成正相关，且相关性在0.01上表示极为显著，与SLA和RMD成负相关；SLA与LDMC成负相关，且相关性在0.01上表示极为显著。水平层次上肉桂和105的叶片性状主成分都主要受到LDMC的影响，水仙的叶片性状主成分都主要受到AR的影响。