边际效应对茶树光合特性的影响

林志坤

(1.宁德市茶产业发展中心 福建宁德 352100；2.福建省馥益堂茶产业有限公司 福建福鼎 355200)

边际效应（Edge effect）指边行植株生长发育较中间的好或差的现象，为1942 年Beecher 提出。农作物的边际优势，是农作物种植区周边作物或作物个体边外层部分，获取一定的优厚条件而表现出的边缘优越势能或趋优现象。有利生态因子的作用大于不利生态因子的作用时，作物群体发生正边际效应，表现为边际优势；不利生态因子的作用大于有利生态因子的作用时, 作物群体发生负边际效应，表现为边际劣势。在作物群体内部条件一致的情况下，边际效应的绝对值随边距递增而递减[1]。

茶树是我国重要的经济作物。2019 年，我国茶园面积达4597.87 万亩，茶园结构持续优化，无性系良种茶园面积比例达60%。茶为叶用植物，90%～95%的生物产量皆来自叶片光合作用，如体内的有机物质糖、茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和蛋白质等[2]。影响茶树光合作用的生理因子主要有蒸腾速率、叶温、气孔导度、胞间CO2 浓度和磷含量等，而影响茶树光合作用的生态因子有光照时间、光质、光强、温度、水分、CO2、营养条件等[3-5]。光合作用是植物生长发育的基础，也是研究植物适应环境胁迫的重要指标[6]。马世骏曾提出边际生态学的设想[7]，不少学者亦对植物边际效应进行了研究，并取得重要进展[8-9]，而未见茶树的边际效应相关研究。通过测定净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2 等指标，分析光合作用对植物边际效应胁迫的响应规律，可以初步判断茶树边际效应对茶树光合的影响程度。本研究通过边际效应对茶树光合特性的影响进行研究，初步探明茶树边际效应的光合规律，为后续生产利用优势和减缓劣势奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为5 份茶树种质L103、L104、L105、L106、L107，种于福建省福安市社口镇。

1.2 方法

随机选取每份茶树种质茶行端头茶树为边际组，并选择与边际组同行且距离茶行端头3-5m 的茶树为对照组（CK，常规组）。每组每份茶树种质随机选取6 片成熟叶，于9：30 开始采用GFS-3000GFS-3000 便携式光合-荧光测量系统（WALZ）进行净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2 浓度测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2003 进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 边际效应对茶树净光合速率的影响

对不同茶树种质进行净光合速率测定，结果表明（图1），茶树种质净光合速率在2.62～8.30μmol·m-2·S-1之间，整体以常规条件下较高，边际效应下较低。边际效应下，种质L107、L104 的净光合速率与常规茶树产生极显著差异；种质L106 呈显著差异。

注：相邻两柱子上＊表示差异显著（P＜0.05），＊＊表示差异极显著（P＜0.01），下同。

2.2 边际效应对茶树气孔导度的影响

对不同茶树种质进行气孔导度测定，结果表明（图2），茶树种质气孔导度在72.04～139.92mmol·m-2·S-1之间，整体以常规条件下较高，边际效应下较低。边际效应下，种质L104 的气孔导度与常规茶树产生显著差异。

2.3 边际效应对茶树蒸腾速率的影响

对不同茶树种质进行蒸腾速率测定，结果表明（图3），茶树种质蒸腾速率在0.69～1.21mmol·m-2·S-1之间，整体以常规条件下较高，边际效应下较低。边际效应下，种质L104 的蒸腾速率与常规茶树产生显著差异。

2.4 边际效应对茶树胞间CO2 浓度的影响

对不同茶树种质进行胞间CO2 浓度测定， 结果表明（ 图4）， 茶树种质胞间CO2 浓度在300.66～352.63mg·kg-1之间，整体以边际效应下较高，常规下较低。边际效应下，种质L107、L105、L104 的胞间CO2浓度与常规茶树产生极显著差异。

3 讨论与结论

净光合速率反映了植物在单位时间内积累有机物的能力，是植物生长发育最重要的指标[10]。本试验中，边际效应整体降低了茶树的净光合速率，极显著降低了种质L107、L104 的净光合速率；显著降低了种质L106 的净光合速率，表明了边际效应对茶树的净光合速率产生了一定的抑制作用，茶树在单位时间内积累有机物的能力降低，茶树发育减缓。气孔限制因素是导致光合速率下降的主要原因，胁迫较重时，非气孔限制因素起到了主要作用[11-12]。胞间CO2浓度的变化方向是确定光合速率变化的主要原因和是否为气孔因素的必不可少的判断依据。边际的胁迫下，气孔导度降低，胞间CO2浓度升高，有可能为水分亏缺导致类囊体结构破坏，从而直接影响光反应。由此推测，边际效应胁迫下，非气孔限制因素对5 种茶树种质的光合作用的降低起到了主要作用。

综上，边际效应对茶树光合特性产生一定影响，整体上降低了茶树净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，提高了胞间CO2浓度。种质L107、L104 的净光合速率与常规茶树产生极显著差异；与种质L106 呈显著差异。边际效应对种质L104 的蒸腾速率和气孔导度产生了显著影响。边际效应下，种质L107、L105 与L104 的胞间CO2浓度与常规茶树产生极显著差异。边际效应使L103 种质的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2均有所提高，但差异不显著，可能为气孔导度的增加使胞间CO2浓度增大从而使该种质净光合速率上升。因此，边际效应下，茶树光合作用整体受到阻碍，在茶树种植过程中应考虑边际效应对其产生的影响，适当进行栽培管理。同时, 要尽量减少不利边际生态因子的影响，如科学搭配种植植物，严格进行病虫害综合防控和运用促控管理技术等。