洋紫荊葉綠素含量的分布特征及與葉片氮含量的關(guān)系

　　摘要：文章為探討洋紫荊葉片SPAD值的分布特征及其與葉綠素及葉片氮含量之間的關(guān)系，采用SPAD-502.葉綠素計(jì)、分光光度法和微量凱氏定氮法分別測(cè)定了洋紫荊葉片的SPAD值、葉綠素含量和葉片氮含量。結(jié)果表明，洋紫荊同一葉片不同部位的SPAD值分布表現(xiàn)為葉基>葉中>葉尖，其中，葉基與葉尖存在顯著差異(P<0.05);SPAD值的最佳測(cè)定部位為葉片中部;洋紫荊SPAD值與葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量均呈現(xiàn)極顯著(P<0.01)相關(guān)，可以采用線性模型預(yù)測(cè)其葉綠素含量;洋紫荊葉綠素總含量、SPAD值均和葉片氮含量存在極顯著(P<0.01)的正相關(guān)，葉綠素含量的相關(guān)系數(shù)的相關(guān)性更高一些;可以用SPAD值估算洋紫荊的葉片全氮含量并進(jìn)行快速的氮素營(yíng)養(yǎng)診斷。

　　關(guān)鍵詞：洋紫荊，葉片，SPAD值，葉綠素，氮含量

　　《中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)》(社會(huì)科學(xué)版)(雙月刊)創(chuàng)刊于1989年，是經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)，由中南林業(yè)科技大學(xué)主辦，中南林業(yè)科技大學(xué)期刊社出版的社會(huì)科學(xué)學(xué)術(shù)理論期刊。

　　洋紫荊(Bauhiniavariegate L.)隸屬蘇木科、羊蹄甲屬(Bauhinia)，是華南地區(qū)廣泛應(yīng)用的鄉(xiāng)土樹(shù)種[1]洋紫荊花朵形態(tài)好看，略帶香味，開(kāi)花時(shí)節(jié)花團(tuán)錦簇，先花后葉，極具觀賞價(jià)值，是廣州“花城花景”建設(shè)的主要觀花樹(shù)種，近年來(lái)受到較多的關(guān)注[2-3]在管護(hù)過(guò)程中，氮肥施用量過(guò)小會(huì)影響洋紫荊葉片中葉綠素的合成，出現(xiàn)葉色變淺甚至黃化，從而影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育;

　　施用量過(guò)大會(huì)使洋紫荊長(zhǎng)期處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，減少花芽的形成，甚至造成燒苗，還會(huì)造成肥料的浪費(fèi)和環(huán)境污染[4]。因此，協(xié)調(diào)植株氮素的供需平衡是洋紫荊管護(hù)的重要內(nèi)容之一，而這依賴于對(duì)植株尤其是葉片的氮素狀況進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的診斷和評(píng)價(jià)[5-6]。

　　通過(guò)取樣實(shí)測(cè)氮含量是最準(zhǔn)確的方法，但這種方法需要對(duì)植物進(jìn)行破壞性取樣，并進(jìn)行試驗(yàn)分析，具有一定的滯后性”。葉片氮含量與葉綠素含量密切相關(guān)[8]，因此，可以通過(guò)葉片葉綠素含量對(duì)葉片氮含量進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷。SPAD葉綠素測(cè)儀可以通過(guò)比較葉片投射光的光密度差異得到.SPAD值，從而間接測(cè)定葉片的葉綠素相對(duì)含量[9-10]，因此，也可以通過(guò)SPAD值進(jìn)行葉片氮素營(yíng)養(yǎng)診斷。目前，SPAD葉綠素測(cè)儀葉片氮素營(yíng)養(yǎng)診斷法已經(jīng)在農(nóng)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用研究，主要集中在水稻[7]、小麥[5]、棉花[11]、甘藍(lán)[12]等經(jīng)濟(jì)作物上，在喬木尤其是園林樹(shù)種上的研究少見(jiàn)報(bào)道。為此，本文以洋紫荊為研究對(duì)象，研究其葉片SPAD值的空間分異特征，建立葉片的SAPD值與葉綠素含量和葉片氮含量之間的回歸模型，探討模型的適用建模條件，旨在通過(guò)葉片SPAD值預(yù)測(cè)其葉綠素含量及葉片影響狀況，以期為SPAD-502葉綠素計(jì)的應(yīng)用提供理論參考和有效建議。

　　1材料與方法

　　1.1試驗(yàn)點(diǎn)概況及試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)于廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)進(jìn)行，華南農(nóng)大地理坐標(biāo)北緯23°06’、東經(jīng)113°18'。屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.6°C，最冷月(1月)多年均值為13.3°C，最熱月(8月)多年均值為28.19°C。年降雨量1899.8mm，4～9月為雨季，占全年降水量的85%左右，10月份至翌年3月為旱季[13]。

　　于廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)選取4個(gè)地點(diǎn)取樣，每個(gè)地點(diǎn)選取洋紫荊5株，每株樣本在各個(gè)方向均勻采集成熟葉片8片，所采集的葉片均為健康葉片。避免有病蟲(chóng)害、過(guò)老、過(guò)嫩的葉片。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定葉片SPAD值，測(cè)定后裝進(jìn)信封，置于冰盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定葉綠素含量和葉片含氮量。

　　1.2樣品測(cè)定及分析

　　采用便攜式SPAD-502葉綠素計(jì)對(duì)洋紫荊葉片SPAD值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。將每片待測(cè)葉片按主脈長(zhǎng)度等量劃分為葉尖(Apex)、葉中(Middle)和葉基(Base)3部分，再以主脈為中界將每個(gè)部分劃分為左(Left)、右(Right)兩區(qū)，一共劃分6個(gè)分區(qū)，參照柯嫻氡等[14]對(duì)葉片SPAD值的.測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)量。

　　葉綠素含量測(cè)定采用乙醇一丙酮混合液法[15]，測(cè)定葉片中的葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)和總?cè)~綠素的含量(ChlT)。葉片含氮量采用微量凱氏定氮法測(cè)定[16]。

　　1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

　　用Microsoft Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用Sigmaplot14.0作圖，用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)、方差分析及Duncan多重比較。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1葉片SPAD值和葉綠素含量

　　洋紫荊的葉片SPAD值和葉綠素含量見(jiàn)表1，洋紫荊葉片SPAD值波動(dòng)范圍為27.9～41.0，葉綠素a含量為1.100～1.802mg/gFW，葉綠素b含量為0.621～1.633mg/gFW，總?cè)~綠素含量為1.527～3.436mg/gFW。可以看出，葉片SPAD值的變異系數(shù)最小，葉綠素b的變異系數(shù)最高。葉綠素實(shí)測(cè)值的平均變異系數(shù)為17.31%，明顯高于葉片SPAD值的變異系數(shù)，表明葉片SPAD值測(cè)量結(jié)果更加穩(wěn)定。

　　2.2不同葉片部位的SPAD值

　　洋紫荊葉片不同部位的SPAD值比較如圖1所示。洋紫荊葉片不同部位的SPAD值表現(xiàn)為葉基(34.4)>葉中(33.6)>葉尖(32.9)。方差分析可知葉基SPAD值顯著(P<0.05)高于葉尖。葉片SPAD值分布呈現(xiàn)出從葉尖到葉基逐漸增大的規(guī)律，葉中均值和葉片均值最為接近，能夠代表葉片SPAD值的平均水平。

　　葉片SPAD值在洋紫荊葉片左右兩區(qū)表現(xiàn)為左區(qū)(34.0)>右區(qū)(33.2)，葉尖、葉中和葉基SPAD值均表現(xiàn)出左區(qū)高于右區(qū)，但這種差異只在葉基部達(dá)到顯著(P<0.05)水平。

　　2.3葉片SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)性，

　　葉綠素值和SPAD值均可以反應(yīng)葉片葉綠素含量的多少，但前者是絕對(duì)含量，后者是相對(duì)含量。為了更加準(zhǔn)確地分析葉片SPAD值和葉綠素含量之間的函數(shù)關(guān)系，采用線性模型、對(duì)數(shù)模型、冪指數(shù)模型和指數(shù)模型進(jìn)行回歸分析(表2)。4種模型在葉片SPAD值和葉綠素含量之間的相關(guān)性均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，且方程的相關(guān)系數(shù)(R2)均高于0.7，表明葉片SPAD能較好地表達(dá)葉綠素含量的變化趨勢(shì)，且4種方程均能較好地?cái)M合兩者之間的關(guān)系。葉片SPAD值和葉綠素a含量的數(shù)學(xué)模型中，對(duì)數(shù)模型的R2最高，表明他們之間的關(guān)系最適合用對(duì)數(shù)模型描述，線性模型次之。而在葉片SPAD值與葉綠素b以及總?cè)~綠素含量之間更適合用線性模型擬合，其他3種模型的R2稍低。