云南茶葉樹上附生地衣的調(diào)查及其清除方法研究

云南大學(xué)附屬中學(xué)2007屆18班 王玨

指導(dǎo)教師：唐永惠 王立松

一、概述

地衣是一類特殊的真菌——地衣型真菌。通過顯微鏡觀察，地衣是由藻類（共生藻）和菌類（共生菌）共生而形成的一類生物復(fù)合體；從外形上看，有的地衣體似樹枝或毛發(fā)狀，我們把這類地衣叫作枝狀地衣（Fruticoselichens）；有些地衣體似葉片狀，疏松的依附于基物上，這部分地衣叫葉狀地衣（Folioselichens）；而另外一些地衣體卻緊密的附著于基物表面，以至于無法將它們從基物上剝離，這些地衣叫殼狀地衣（Crustoselichens）。地衣是藻、菌復(fù)合、互惠的共生體，其共生菌依賴共生藻在光合作用時(shí)所產(chǎn)生的碳素營養(yǎng)生活，菌絲組織除了起到保護(hù)層作用外，通過吸水和失水作用，使菌絲體內(nèi)積累高濃度的可溶性礦物鹽來提供藻細(xì)胞的需要（Purvis，2000）。由于地衣的特殊共生關(guān)系，它能產(chǎn)生出一些非常特殊的地衣酸類化學(xué)物質(zhì)，如：去甲環(huán)蘿酸（Evernicacid）、松蘿酸（Usnicacid）、黑茶漬素（Atranorin）、茶痂衣酸（Psoromicacid）等（Nash，1996）。地衣的有性繁殖方式是在原葉體上產(chǎn)生子囊果或擔(dān)子果，成熟后產(chǎn)生子囊孢子或擔(dān)孢子；孢子成熟后離開母體，散落到適合的自然環(huán)境中，萌發(fā)菌絲，當(dāng)菌絲遇上相應(yīng)的共生藻便產(chǎn)生一個(gè)地衣新個(gè)體。地衣除了靠子囊孢子、擔(dān)孢子進(jìn)行繁殖外，也可以通過地衣附屬物如粉芽、裂芽、小裂片等進(jìn)行營養(yǎng)繁殖（裘維蕃等，1998）。目前全世界已報(bào)道的地衣大約有17000～20000種（Hawksworth，1995）；中國報(bào)道了約1750～1800種，其中云南報(bào)道了近600種（Wei，1991；Haradaetal.，2004）。

云南南部是中國茶葉的主產(chǎn)區(qū)之一，同時(shí)也是地衣物種多樣性的重要地區(qū)。茶葉農(nóng)場中地衣的大量繁殖，加快了茶葉樹的老化程度，影響了茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)等相關(guān)問題，是茶農(nóng)急待解決的問題。筆者身居云南，利用現(xiàn)有的科研條件和地域優(yōu)勢，調(diào)查了該地區(qū)茶葉樹上的地衣種類，根據(jù)地衣的共生學(xué)原理，清除這些地衣的科學(xué)方法是本項(xiàng)研究重點(diǎn)要解決的問題。

二、材料和方法

筆者在2004年2月至2006年10月之間，對(duì)云南南部主要茶葉種植地區(qū)包括臨滄、思茅、西雙版納、保山等地區(qū)，進(jìn)行了地衣生態(tài)調(diào)查，共采集茶葉樹上的地衣標(biāo)本124份，標(biāo)本被自然干燥。地衣的外部形態(tài)鑒定是通過解剖鏡（NikonSMZ645）觀察完成；顯微結(jié)構(gòu)的研究是通過徒手切片在顯微鏡（NikonE200）下，加入GAW（甘油:酒精:水=1:1:1）液，觀察并描述其分類特征而完成；地衣化學(xué)成分的鑒定使用顯色反應(yīng)（MCT）和薄層層析（TLC）方法，結(jié)合地衣的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分對(duì)茶葉樹上附生地衣進(jìn)行分類學(xué)鑒定。

所實(shí)驗(yàn)的清除地衣方法確定為以下三個(gè)，即：徒手清除法、氣體霧化法和試劑噴灑法。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)分別在景東縣阿拉鄉(xiāng)茶園和昆明植物園內(nèi)。徒手采摘清除法實(shí)驗(yàn)：時(shí)間為2005年8月；地點(diǎn)在景東縣阿拉鄉(xiāng)茶園，實(shí)驗(yàn)面積100平方米，茶樹樹齡約35～40年；采用傭工2人徒手采摘7個(gè)工作日的方法。氣體霧化法：時(shí)間為2005年3月，地點(diǎn)在西部資源與開發(fā)開放實(shí)驗(yàn)室（昆明植物研究所內(nèi)），方法是將三種地衣的活體與基物一同移植入密封的玻璃器皿內(nèi)，制備和提純SO2和FH氣體，并將純化的SO2和FH氣體注入器皿，氣體霧化一周，觀察地衣體的變化過程。液體噴灑法：時(shí)間為2005年5月，地點(diǎn)在昆明植物園內(nèi)，選擇清除地衣種為茶葉樹上常見的三個(gè)葉狀地衣種——皺點(diǎn)黃梅衣（Flavopuncteliaflaventior）、小刺亞鈴孢（Heterodermiaspeciosa）和粉斑星點(diǎn)梅（Puncteliaborreri），方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配制生物制劑溶液，并直接對(duì)地衣體實(shí)施噴灑，打破地衣體中的共生藻和共生菌的共生平衡，達(dá)到清除地衣的目的，每周一次，連續(xù)噴灑3周，每周觀察2次。農(nóng)場中的實(shí)地實(shí)驗(yàn)在臨滄茶農(nóng)場和景東阿拉鄉(xiāng)農(nóng)場中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)用茶葉樹種為云南大葉茶（Camelliasinensisvar.assamica）。

全部實(shí)驗(yàn)過程使用數(shù)碼拍照和筆錄進(jìn)行詳實(shí)記錄。本項(xiàng)研究所采集和使用的全部研究標(biāo)本和材料存放在中國科學(xué)院昆明植物研究所標(biāo)本館（KUN-L）中。

三、結(jié)果與分析

（一）茶葉樹上的地衣分類研究

對(duì)云南南部臨滄地區(qū)和思茅地區(qū)5個(gè)茶農(nóng)場，耿馬大浪壩、云縣白鶯山野生古茶林保護(hù)區(qū)進(jìn)行考察，共采集茶樹上的地衣標(biāo)本124份，其中枝狀地衣占18%，葉狀地衣35%，殼狀地衣47%，通過分類鑒定隸屬于23屬，41種（表1）。

表1：云南南部茶葉樹上的主要附生地衣種

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（二）地衣對(duì)茶樹的影響

對(duì)農(nóng)場中附生地衣的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：1.農(nóng)場中種植的新茶樹5年后開始長出地衣，地衣大量的繁殖是在20～40年間，30～40年間生長的地衣往往達(dá)到60%到90%的茶樹干表面覆蓋率，40年后茶農(nóng)場中的茶樹老化程度明顯加劇。直接影響茶樹生長的地衣物種為一些殼狀地衣類群，如：雞皮衣屬（Pertusaria），文字衣屬（Graphis）等屬，雖然這些地衣不會(huì)直接從茶葉樹干上吸收營養(yǎng)物質(zhì)，但通過顯微切片觀察發(fā)現(xiàn)這些地衣體是整體緊貼生長在茶葉樹干的外皮層，在生長過程中分泌地衣酸，使茶樹干外皮層表面出現(xiàn)明顯被酸腐蝕的現(xiàn)象，不同程度的影響了茶葉樹干的輸導(dǎo)作用；葉狀地衣和枝狀地衣在茶樹種植了10年后開始生長，大量出現(xiàn)一般在30年至40年間，葉狀地衣的生長是通過地衣下表面的假根疏松附著在樹干表面，如：大梅衣屬（Parmotrema），啞鈴孢屬（Herterodermia），腎島衣屬（Nephromopsis）等屬，解剖鏡下的觀察沒有發(fā)現(xiàn)這些地衣對(duì)茶樹干表面有明顯破壞作用，但在這些葉狀地衣體下發(fā)現(xiàn)了大量昆蟲和昆蟲卵以及霉菌菌絲，這些菌絲同茶葉葉面上生長的真菌菌絲屬同種，這些昆蟲和真菌是茶葉蟲害和病原原因；枝狀地衣是以地衣體基部的柄著生于基物表面，如：樹花（Ramalina），松蘿（Usnea）等屬，這些地衣體直立或懸垂于基物，直接與接觸基物的著生點(diǎn)的面積不超過2毫米，所以這些地衣種類對(duì)茶葉和茶葉樹沒有明顯的影響。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)：地衣體主要生長在茶葉樹的中部和頂部樹干上，由于連年對(duì)茶葉地采摘，新枝沒有得到良好的發(fā)育，80%以上的幼芽都是通過老枝發(fā)芽，而這些多年老枝是地衣生長的良好基物，靠近茶葉芽體生長的殼狀地衣分泌的地衣酸進(jìn)一步抑制了這些芽體的正常發(fā)育，同時(shí)大量葉狀地衣的生長覆蓋并影響芽體的光合作用，對(duì)茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量有不同程度的影響，其中導(dǎo)致不發(fā)芽的約占調(diào)查面積的10%～12%，芽體發(fā)育不良的約8%～10%，加速了農(nóng)場茶樹老化程度。

通過對(duì)耿馬大浪壩和云縣白鶯山古茶林保護(hù)區(qū)的考察發(fā)現(xiàn)，自然狀態(tài)下生長的這些古茶樹樹齡長達(dá)百年以上，由于這些古茶樹樹高往往超過10米，人為采摘頻繁相對(duì)較低，發(fā)芽點(diǎn)豐富，地衣對(duì)這些自然狀態(tài)下的古茶樹生長沒有明顯的直接影響。

（三）茶樹上地衣的清除

徒手采摘清除法：對(duì)葉狀和枝狀地衣清除率75%～80%，但對(duì)殼狀地衣的清除率僅約為5%～10%，大量的殼狀地衣因地衣體與樹干無法手工剝離而不能達(dá)到清除目的；該方法具有實(shí)施成本低，易操作和對(duì)環(huán)境無害的特點(diǎn)，但難以清除殼狀地衣，大面積茶葉農(nóng)場采用此方法也很難達(dá)到理想效果。

氣體霧化法：在較小面積范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，其對(duì)地衣的清除率可達(dá)到85%～90%，但該方法的使用成本高，特別是大面積的茶葉農(nóng)場空氣的流動(dòng)性較大，因此無法在開闊的農(nóng)場實(shí)施。

液體噴灑法：由于茶葉是直接泡水飲用，除了考慮到對(duì)地衣的清除效果外，更重要的是考慮“四無”基本條件，即：無毒、無污染、無殘留和對(duì)茶葉無傷害。實(shí)驗(yàn)中所篩選出的A、B溶液對(duì)地衣體的作用機(jī)理分別見表2，其中，使用A液的第一次噴灑，一周后對(duì)地衣清除效率達(dá)65%，第二周后約73%，第三周后達(dá)98%以上；使用B液的第一次噴灑，一周后對(duì)地衣清除效率達(dá)70%，第二周后約90%，第三周后地衣體脫落，對(duì)地衣的清除效果見表3（其中C液為對(duì)照溶液）。

實(shí)驗(yàn)篩選的A液和B液對(duì)地衣的清除效果顯著，同時(shí)，A液對(duì)茶葉幼芽無任何不良影響，顯微鏡下可見共生藻細(xì)胞中葉綠體喪失，依靠打破地衣的藻菌共生機(jī)理來達(dá)到清除目的；而B液在導(dǎo)致地衣體整體萎縮和死亡的同時(shí)，也使茶葉幼芽被腐蝕，對(duì)茶葉幼芽的作用比較見表4。

表2：三種溶液的性質(zhì)和對(duì)地衣的作用機(jī)理

表3：三周后三種溶液對(duì)地衣體的作用結(jié)果

表4：三種溶液對(duì)茶葉幼芽的作用結(jié)果

四、討論

根據(jù)對(duì)云南南部的部分主要茶葉農(nóng)場茶樹的調(diào)查結(jié)果，農(nóng)場茶葉樹退化一般在種植后的35～40年開始，我們認(rèn)為退化的原因是多方面的，除了大量附生的地衣和苔蘚會(huì)造成茶葉樹退化并對(duì)產(chǎn)量有一定影響外，化肥和農(nóng)藥的使用造成的土壤環(huán)境改變以及茶葉中的化學(xué)殘留物問題，也是影響茶葉品質(zhì)的重要原因。根據(jù)茶葉農(nóng)場面積的大小、茶樹樹齡以及附生在茶樹上地衣的生長狀態(tài)，針對(duì)性的清除茶葉樹上的這些附生地衣和苔蘚，可提高茶葉的部分產(chǎn)量和品質(zhì)，但要全面的解決目前茶葉農(nóng)場茶樹的退化問題，并促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，更有效的方法是對(duì)農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)實(shí)施全面的綜合治理，包括對(duì)種植土壤進(jìn)行更多研究，化肥和農(nóng)藥的合理使用也將至關(guān)重要。