上海地區(qū)29種固氮樹(shù)種固氮特性綜合評(píng)價(jià)

摘要:選擇上海29種固氮樹(shù)種，對(duì)固氮效率、葉片(鮮葉、落葉)含氮量及年相對(duì)徑、高生長(zhǎng)量進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)對(duì)以上指標(biāo)及氮輸出率的綜合評(píng)價(jià)分析，篩選出長(zhǎng)勢(shì)良好且對(duì)土壤改良有一定功效的樹(shù)種。結(jié)果表明:種內(nèi)各測(cè)量指標(biāo)差異不明顯，種間則差異顯著;固氮效率與鮮葉含氮量及高、徑年相對(duì)生長(zhǎng)量具有較強(qiáng)正相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)為0.888**、0.839** 、0.707**)，均達(dá)到極顯著水平;非豆科樹(shù)種江南榿木、胡頹子、花葉胡頹子及豆科樹(shù)種常春油麻藤、紫藤、染料木固氮效率、落葉含氮量較高，有利于改良土壤，增加土壤肥力，是良好的落葉肥田植物。

關(guān)鍵詞:固氮樹(shù)種;固氮效率;葉片含氮量;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào):S687文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.02.003

Synthetic Evaluation of N-fixing Traits of 29 N-fixing Trees in Shanghai

YOU Xiang-liang1， ZHANG De-shun2， ZHANG Jing-wei1，3， XI Jin-biao4， WANG Zhen3

(1.Shanghai Institute of Landscape Gardening，Shanghai 200232，China;2.College of Architecture and Urban Planking，Tongji University，Shanghai 200092，China;3.College of Landscape and Horticulture，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，China;4.Shanghai Business School，Shanghai 201319，China)

Abstract:29 kinds of plants with N fixation were chosen to test their N fixation efficiency， leaf N concentration (fresh leaf， leaf litter) and relative stem height， diameter growth. With the synthetic evaluation of these measurement parameters and the N exporting ratio of leaves， we could choose the trees which grow well and helpful to the soil. The results showed that the measurement parameters within groups were not remarkable but significant between groups; There were significant correlation (correlative coefficient were 0.888**， 0.839**， 0.707**) between N fixation efficiency and leaf N concentration(fresh leaf， leaf litter)， relative stem height， diameter growth; non-legume trees such as Alnus traboculosa， Elaeagnus pungens， Elaeagnus pungens cv. Maculata and legume trees such as Mucuna sempervirens， Wisteria sinensis， Genista tinctoria had higher N fixation efficiency， higher N concentration in leaflitter， they were preferable plants for soil fertility enhancement.

Key words: N-fixing trees;N fixation efficiency;leaf N concentration;synthetic evaluation

上海地區(qū)綠化土壤多偏堿性，有機(jī)質(zhì)含量少，土壤理化性質(zhì)較差。而高水平、高質(zhì)量的綠地建設(shè)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、肥力水平有較高要求。人工大面積改土、施肥容易對(duì)環(huán)境造成破壞，不利于節(jié)約成本以形成低維護(hù)、自我良性循環(huán)的綠地生態(tài)系統(tǒng)。栽植固氮樹(shù)種代替人工施肥，是一項(xiàng)重要的生物改良土壤、提高土壤肥力的技術(shù)措施。筆者立足于上述觀點(diǎn)，分析上海地區(qū)生長(zhǎng)的29種主要固氮樹(shù)種的固氮效率、葉片含氮量、氮輸出率等指標(biāo)，結(jié)合生長(zhǎng)量大小，對(duì)固氮樹(shù)種的固氮特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為綠地建設(shè)的樹(shù)種選擇提供依據(jù)。

1材料和方法

選擇29種固氮樹(shù)種及對(duì)照植物海濱木槿的2年生苗木作為試驗(yàn)材料。苗木須生長(zhǎng)良好，同一樹(shù)種長(zhǎng)勢(shì)基本一致。苗木移栽到同一栽培基質(zhì)填充的容器中，肥水管理保持一致。每樹(shù)種設(shè)3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)4～5株苗木。

1.1植物固氮能力測(cè)定

采用15N自然豐度法測(cè)定固氮效率[1，2]。其原理為主要依靠從土壤中吸收氮素的植物15N自然豐度值(δ15N‰)比通過(guò)固氮從大氣獲得氮素的植物大。δ15N越小，說(shuō)明固氮能力越強(qiáng)，反之，固氮能力越弱[3]。

R待測(cè)樣品-R標(biāo)準(zhǔn)樣品

δ15N=×1 000‰

R標(biāo)準(zhǔn)樣品

式中:R代表m/e29(15N14N)的離子流強(qiáng)度和m/e28(14N14N)的離子流強(qiáng)度的比值，標(biāo)準(zhǔn)樣品為大氣N2。

1.2生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

為便于不同供試植物的比較，高、徑生長(zhǎng)皆為相對(duì)數(shù)值，即當(dāng)年絕對(duì)生長(zhǎng)量與試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)植株高度或粗度的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

1.3植物葉片含氮量測(cè)定

葉片含氮量測(cè)定采用H2O2- H2SO4消化法[4]。

2結(jié)果與分析

2.1植物固氮能力分析

供試30種植物的15N自然豐度值見(jiàn)表1。單因素方差分析表明(表2):供試植物δ15N值存在顯著差異。對(duì)方差進(jìn)行齊次性檢驗(yàn)后，采用LSD均數(shù)多重比較方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

LSD均數(shù)多重比較結(jié)果(表略)表明: 序號(hào)1<2<3，4<5，6<7，8<9~28<29<30。即1號(hào)植物δ15N值顯著低于2號(hào)植物，2號(hào)植物顯著低于3、4號(hào)植物，3、4號(hào)植物之間差異不顯著，而顯著低于5、6號(hào)植物，5、6號(hào)植物之間無(wú)顯著差異，而顯著低于7、8號(hào)植物，7、8號(hào)植物之間差異不顯著，卻顯著低于9~28號(hào)植物，而9~28號(hào)植物之間無(wú)顯著差異，但顯著低于29號(hào)植物，29號(hào)植物顯著低于30號(hào)對(duì)照植物。

根據(jù)這一比較結(jié)果，采用SPSS13.0快速聚類(lèi)統(tǒng)計(jì)方法，將30種植物δ15N值聚為高、中、低3類(lèi)，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示(表1)。對(duì)聚類(lèi)結(jié)果的類(lèi)別間距離進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明:類(lèi)別間距離差異的概率值<0.01，聚類(lèi)效果好。

2.2葉片含氮量分析

2.2.1供試植物鮮葉含氮量比較30種供試植物

鮮葉含氮量詳值見(jiàn)表3。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明(表4):供試植物鮮葉含氮量差異顯著。采用SPSS13.0快速聚類(lèi)統(tǒng)計(jì)方法，表3中將鮮葉含氮量均值聚為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3類(lèi)，經(jīng)檢驗(yàn)，類(lèi)別間距離差異的概率值<0.01。

2.2.2供試植物落葉含氮量比較葉片含氮量尤其是落葉含氮量是植物對(duì)綠地供肥能力的指標(biāo)之一。供試植物落葉含氮量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明(表5):30種供試植

物之間葉片含氮量差異顯著。將落葉含氮量聚為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3類(lèi)，經(jīng)檢驗(yàn)，類(lèi)別間距離差異的概率值<0.01。

通過(guò)對(duì)樹(shù)種鮮葉、落葉含氮量的分析可以發(fā)現(xiàn):樹(shù)種間落葉含氮量與鮮葉含氮量所屬類(lèi)型基本一致，即鮮葉含氮量高的樹(shù)種落葉含氮量一般也較高。

2.3植物生長(zhǎng)量分析

2.3.1年相對(duì)高生長(zhǎng)量供試植物年相對(duì)高生長(zhǎng)量數(shù)值差異較大。高生長(zhǎng)量較大的有常春油麻藤、紫藤、染料木、胡頹子、花葉胡頹子、江南榿木6種植物，均超過(guò)50%，最大者為常春油麻藤，達(dá)到65.4%。而相對(duì)高生長(zhǎng)量較小者低于30%，包括:馬棘、杭子梢、黑荊、銀合歡、黃檀，以黃檀最低，僅為22.8%。其余19種植物相對(duì)高生長(zhǎng)量中等，介于32.6%~47.2%之間。根據(jù)年相對(duì)高生長(zhǎng)量大小，劃分等級(jí)見(jiàn)表6。

2.3.2年相對(duì)徑生長(zhǎng)量地徑是反映苗木質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，直接與生長(zhǎng)量成正相關(guān)。供試植物年相對(duì)徑生長(zhǎng)量有明顯差異。其中徑生長(zhǎng)量較大的有常春油麻藤、紫藤、胡頹子、江南榿木、花葉胡頹子、染料木，相對(duì)徑生長(zhǎng)量都超過(guò)40%，常春油麻藤最大，達(dá)到45.9%。而相對(duì)徑生長(zhǎng)量較小者則低于20%，包括:紅花錦雞兒、銀合歡、錦雞兒、黑荊、杭子梢、馬棘，以馬棘最低，為15.3%。其余18種植物相對(duì)徑生長(zhǎng)量中等，介于21.6%~37.6%之間。

2.4植物固氮特性綜合評(píng)價(jià)

綜合考慮植物肥田指標(biāo)(固氮效率、落葉含氮量)和生長(zhǎng)指標(biāo)(年相對(duì)高、徑生長(zhǎng)量)，將供試植物劃分為以下類(lèi)型。

(1)固氮效率、落葉含氮量高，生長(zhǎng)量大:江南榿木、胡頹子、花葉胡頹子、常春油麻藤、紫藤、染料木。這6種植物的高固氮效率與快速的高、徑生長(zhǎng)有較強(qiáng)的一致性，可以說(shuō)，高固氮帶來(lái)了高生長(zhǎng)。落葉分解后釋放的氮素多，在維持土壤肥力、促進(jìn)綠地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分平衡方面起著重要作用[5]。

(2)固氮效率、落葉含氮量高或中等，生長(zhǎng)量中等:合歡、楊梅、多花木藍(lán)。合歡固氮效率、落葉含氮量均高，但生長(zhǎng)量偏小，楊梅僅落葉含氮量高，多花木藍(lán)僅固氮效率高。3種植物對(duì)土壤改良有一定功效[6]，但不如第一類(lèi)明顯。

(3)固氮效率、落葉含氮量中等，生長(zhǎng)量中等或小:紫穗槐、華東木藍(lán)、魚(yú)鰾槐、錦雞兒、樹(shù)錦雞兒、紅花錦雞兒、牛奶子、美麗胡枝子、多花胡枝子、紅花刺槐、胡枝子、黑荊、榿木、傘房決明。這14種植物改良土壤功效一般。

(4)固氮效率中等，落葉含氮量低，生長(zhǎng)量中等或小:杭子梢、馬棘、中華胡枝子、銀合歡、白刺花、黃檀。這6種植物氮輸出率較高，落葉歸還的氮素較少，落葉肥田效果低。這可能與落葉前氮素養(yǎng)分回流植物體多少有關(guān)[7]。

對(duì)照植物海濱木槿生長(zhǎng)量中等，但無(wú)固氮能力，落葉含氮量低，其氮素營(yíng)養(yǎng)取之于土壤，落葉歸還少，長(zhǎng)期種植土壤肥力會(huì)逐漸下降。

3結(jié)論與討論

通過(guò)以上綜合分析，可以得出以下結(jié)論:

不同固氮植物固氮效率皆有差異，且與非固氮對(duì)照植物海濱木槿有顯著區(qū)別。同種但不同品種之間各分析指標(biāo)無(wú)顯著差異，不同種之間則差異明顯。

江南榿木、胡頹子、花葉胡頹子、常春油麻藤、紫藤、染料木為固氮效率較高的優(yōu)良樹(shù)種。高固氮效率使它們?nèi)~片含氮量豐富、生長(zhǎng)量大，對(duì)提高土壤肥力、改良土壤有積極作用。楊梅、合歡雖然生長(zhǎng)量中等，但落葉含氮量高，且合歡固氮效率比較大，兩者亦為較好的落葉肥田植物。多花木藍(lán)雖然固氮效率較高，但其他諸指標(biāo)均不高，對(duì)土壤改良效果偏低。

另外，固氮效率與鮮葉含氮量及年相對(duì)高、徑生長(zhǎng)量具有較強(qiáng)正相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)分別為0.888**、0.839** 、0.707**)，均達(dá)到極顯著水平，即固氮能力較強(qiáng)的樹(shù)種通常具有較高鮮葉含氮量，年相對(duì)生長(zhǎng)量也較大。因此，固氮效率可以作為植物改良土壤能力大小的重要指標(biāo)，依據(jù)固氮效率的高低即可初步估計(jì)其是否為優(yōu)良落葉肥田植物。

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