香樟生理黃化的發生與其營養環境之間的關系

張潔++劉桂華 趙浩彥

摘要：對合肥市一些典型路段上香樟生理黃化的發生情況與其營養環境之間的關系進行研究，結果表明，土壤pH值、有機質含量、容重、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量、有效錳含量的大小在生理黃化和健康香樟根際土壤中的差異達到了極顯著水平；土壤pH值、有機質含量、容重、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量中部分或全部是香樟生理黃化發生的原因；葉片中堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量對香樟的健康狀況影響最大。在生理黃化香樟的根際土壤中，速效磷與有效鋅可能產生拮抗作用，土壤中有效鐵的活性隨著土壤pH值的升高而降低。

關鍵詞：香樟；生理黃化；營養環境；土壤養分；重金屬

中圖分類號： S718.5文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）03-0122-04

收稿日期：2016-12-20

基金項目：中央高校基本科研業務費項目（編號：LGQN201402、LGYB201616）；南京森林警察學院教研項目（編號：YB14118）；南京森林警察學院《森林生態學》精品課程培育項目（編號：2015205）。

作者簡介：張潔（1982—），女，安徽蕪湖人，博士，副教授，主要從事生態安全和土地利用變化方面的研究。E-mail：jie_6506@163.com。

通信作者：趙浩彥，博士，講師，主要從事森林可持續經營方面的研究。E-mail：qingxueaijie@163.com。

樹木黃化病是一種依據葉部病癥特點來命名的病害，只要葉片出現大面積、規律性的黃化現象，都可以稱之為黃化病，又被稱為黃葉病、褪綠病等。該病發生范圍廣，引發原因復雜，是多種因素綜合作用的結果[1]。

現階段在樹木黃化病中研究較多的是果樹缺鐵黃化，在果樹方面葉綠素與全鐵、活性鐵的相關性研究報道較多[2-8]。目前對園林樹木黃化的研究雖然也有一些報道，但大多不夠深入和全面。按黃化的發病原因，可以分成侵染性黃化和生理性黃化2種類型[9-14]。香樟是我國南方比較重要和應用廣泛的一種城市園林綠化樹種，它的黃化多體現為生理性黃化，通過對蕪湖市、合肥市、南京市、上海市、蘇州市等幾個地區的調查發現，這些地區香樟行道樹的黃化發生情況比較普遍并呈發展趨勢。為了研究香樟黃化現象，有針對性地采集和分析健康植株和不同黃化水平的病株，以及對應植株根系土壤進行取樣[15]，對香樟健康植株和不同黃化水平病株的營養環境狀況進行研究，旨在了解營養環境與香樟黃化病發生的關系，為香樟黃化病防治提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試植物：樣品采自合肥市一些典型路段（如濉溪路、清溪路、合裕路等）的行道樹和幾個公園（如逍遙津公園、杏花公園、環城公園等）內的園林綠化樹，根據香樟黃化發病的輕重分為輕癥類、中癥類和重癥類。供試土壤：在每棵供試植株上采集葉片的同時，進行根際土壤分層采樣，即分別于0～20、20～40、40～60 cm的土壤剖面處取樣。

1.2試驗方法

土壤養分的測定：有機質含量測定，丘林法；堿解氮含量測定，堿解擴散法；速效磷含量測定，Olsen法；速效鉀含量測定，乙酸銨提取-火焰光度法；有效銅、鋅、鐵、錳含量測定，DTPA提取-原子吸收光譜法；有效硫含量測定，磷酸鹽浸提法；容重測定，環刀法；pH值測定，電位法。葉片養分的測定：把定位采摘的香樟健康植株和黃化植株的葉片樣品，用保鮮袋密封分裝，立即帶回實驗室。先用自來水將葉片正反兩面的灰塵洗凈，再用0.5%的稀鹽酸溶液浸洗2次，最后用去離子水沖洗4次，洗滌后用濾紙輕輕地吸干葉片表面的水，置于干燥箱中105 ℃ 30 min、70 ℃ 24 h進行殺青處理，烘干至恒質量，即可以進行營養元素（氮、磷、鉀、鐵、銅、鋅、錳等）含量的測定，測定方法同土壤元素的測定方法。葉綠素含量的測定：丙酮法。

1.3數據分析

通過Excel和SPSS數學統計軟件對試驗數據進行方差分析、因子分析、回歸分析和通徑分析[16-17]。

2結果與分析

2.1香樟根系土壤營養狀況分析

由表1可知，健康與黃化香樟土壤特征因子中的有效鋅含量、有效鐵含量、有效錳含量、堿解氮含量、有機質含量、pH值和容重的大小存在著較大差異，正是土壤中這些變動較大的特征因子的存在，才導致或促進了香樟黃化病的發生。

2.2健康及黃化香樟土壤營養環境狀況的因子分析

因子分析方法用于研究相關矩陣的內部依賴關系，可將多個變量綜合為少數幾個因子，但仍可再現原始變量與因子之間的相關關系，是主成分分析的發展和延伸[18]。

在對香樟黃化和健康植株的根際土壤和葉片營養狀況分別進行因子分析的過程中，可以將各種元素之間的復雜關系簡單化，將多種元素按照一定的規律（前n個因子的方差累計[CM（25]貢獻率占總方差的85%以上即可）縮減為n個主因子，每個因子由一定種類的元素決定，各元素在因子載荷矩陣中的值決定了元素作用的大小，可以將數值相近的元素看作一類作用相同或類似的元素。

從營養角度來講，也可以認為同一因子中具有相同符號的相近值元素之間存在著協同作用，而具有相反符號的相近值元素之間存在著相反的變化趨勢或拮抗作用，進一步明確各元素之間的相互作用，篩選出導致黃化產生、發展的主要因子。

分別將健康香樟、黃化香樟植株根際土壤營養特征因子，包括pH值、有機質含量、容重、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、有效硫含量、有效銅含量、有效鋅含量、有效鐵含量、有效錳含量的測定結果進行因子分析，結果如表2、表3所示。得到健康香樟有7個主因子，結果表明7個主因子所包含的信息量占總體信息量的95.27%，第1主因子到第7主因子中各個主因子所反映的信息量占總體信息量的百分比是很相近的，表明在健康香樟根際土壤中，各個土壤營養特征因子所占的重要性差異不大（表2）。

通過主成分分析（表3），黃化香樟有4個主因子，第1主因子主要是由pH值、有機質含量、容重、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量所決定，這6個變量所反映的信息量占總體的50.13%，其中pH值、容重在第1主因子中的載荷是負值，說明了這2個因子與有機質含量、堿解氮含量、有效鋅含量、有[CM（25]效鐵含量在第1主因子決定因素中擔負的作用是相反的，可見香樟有隨著土壤有機質含量、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量的減少和pH值、容重的增大而發生黃化的趨勢，第2主因子主要是由速效磷含量、有效銅含量所決定，第3主因子主要是由有效錳含量所決定，第4主因子主要是由速效鉀含量所決定。

黃化株根際土壤營養狀況因子分析中第1主因子決定因素的土壤pH值、有機質含量、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量、容重，相對同時居于第2到第7主因子決定因素的其他特征因子，第1主因子的6個決定因素所包含的信息量是最大的，表明這6個決定因素的大小對于香樟植株黃化發生的影響作用大于其他土壤特征因子。

同時土壤pH值、有機質含量、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量、容重在健康株根際土壤營養狀況因子分析的結果中也處于對維持香樟健康很重要的地位，綜合香樟健康和黃化株根際土壤營養狀況的差異，可以看到黃化植株相對于健康植株生長的土壤營養環境具有較大的變化，黃化植株所在的土壤密度高、容重大，較大的容重會使土壤通氣不良，影響香樟根部的正常呼吸，可能導致香樟黃化。同時有資料顯示，土壤較高的pH值會影響植物對鐵的吸收，綜合一直居于第1主因子決定因素之一的pH值，說明合適的pH值對香樟的健康生長很重要，黃化植株根際土壤中的有效鐵含量受到較高pH值的影響，使得香樟植株不能有效吸收土壤中的有效鐵，可能導致香樟黃化。堿解氮含量、有效鋅含量從健康時的第2、第4主因子變到了黃化時的第1主因子，說明其在影響香樟黃化病發生方面的重要性有所提高。

綜上所述，土壤pH值、有機質含量、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量、容重有可能是導致香樟黃化病發生的主要因子。

2.3健康及黃化香樟葉片營養元素的因子分析

將香樟健康葉片及黃化葉片所含營養元素氮、磷、鉀、銅、鋅、鐵、錳的測定結果進行因子分析，結果如表4、表5所示，可知2種營養水平香樟葉片4個主因子的決定元素相差不大，表明鋅、鐵、氮、銅、鉀、磷、錳等元素對于維持香樟葉片的健康是很必要的，特別是第1主因子的決定元素鋅、鐵、氮，反映的信息量要大于第2、第3、第4主因子，即鋅、鐵、氮的缺乏對香樟葉片黃化的影響要大于其他營養元素，也就是說香樟黃化可能與葉片中鋅、鐵、氮的缺乏有很大關系。

2.4香樟葉片與其土壤養分含量的相關性研究

將健康和黃化香樟葉片養分含量（y）與其土壤養分含量（x）分別進行回歸分析，找出兩者的相關性，結果如表6、表7所示，結果表明健康葉片養分含量與其土壤養分含量具有較大的相關性，葉片從土壤中獲得所需的養分元素，土壤養分元素的豐缺程度指示著葉片養分元素的豐缺。黃化葉片養分含量與其土壤養分含量的相關性分析中，葉片中氮、磷、鉀、銅、錳元素的含量與土壤中對應的堿解氮、速效磷、速效鉀、有效銅、有效錳含量仍然具有較高的相關關系，可知黃化葉片中較低的氮、磷、鉀、銅、錳元素的含量與土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀、有效銅、有效錳的缺乏直接有關，可以通過增施微肥使葉片中的氮、磷、鉀、銅、錳元素得以補充。

黃化葉片中鋅、鐵元素的含量與土壤中有效鋅、有效鐵的相關性較小，可能是黃化葉片的土壤存在一定的營養失調，使土壤中的有效鋅、有效鐵和其他的土壤因子產生拮抗或削減作用，從而從外部表現出了較小的相關性。再通過健康和黃化香樟植株根際土壤有效鋅及有效鐵分別與其他土壤營養特征因子的比值關系，探究出現相關性較小的原因，其中有效鋅與速效磷的比值從健康到黃化的變化過程中是下降的（表8），水溶性的磷酸鹽會與土壤中的有效鋅結合，減少有效鋅的活性，說明在黃化發生的土壤中，速效磷與有效鋅會發生比例失調，產生拮抗作用，削弱了土壤有效鋅的活性。

雖然全鐵與其土壤pH值的比值大小很相近，但有效鐵與其土壤pH值的比值從健康到黃化的變化過程中是下降的（表9），說明了土壤中有效鐵的活性隨著土壤pH值的升高而降低，土壤中全鐵的數量沒有變化，但有效鐵的含量在減少，這一點正好也說明了表7反映的香樟黃化葉片鐵含量與其土壤有效鐵含量存在較小相關性的原因。

3結論

通過對香樟營養環境特征因子的方差分析、因子分析、通徑分析，以及香樟土壤營養特征因子與葉綠素的回歸分析，對香樟黃化病的發生原因一步一步地進行篩選和揭示。

從健康、黃化香樟根際土壤營養狀況的變異系數、顯著性分析，可知有效鋅含量、有效鐵含量、有效錳含量、堿解氮含量、有機質含量、pH值、容重的大小在黃化與健康土壤之間的差別較大，并達到了極顯著水平。

由黃化香樟與健康香樟根際土壤營養狀況因子的分析結果可知，健康時7個主因子的貢獻率差異不大，表明了11種土壤營養特征因子對香樟的健康都很重要，而黃化發生時，第1主因子決定因素中的堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量、容重原來分別位于健康時的第2、第4、第5、第7主因子，說明其重要性提高了，結合同樣居于黃化第1主因子決定因素的pH值、有機質含量，表明pH值、有機質含量、容重、堿解氮含量、有效鋅含量、有效鐵含量中部分或全部可能是導致黃化的關鍵因素。

通過黃化和健康香樟葉片營養元素的因子分析結果的比較研究，可見2種營養水平香樟葉片4個主因子的決定元素相差不大，表明鋅、鐵、氮、銅、鉀、磷、錳元素對維持葉片的健康是必不可少的，其中居于第1主因子決定元素的鋅、鐵、氮的重要性要大于其他元素，表明香樟黃化可能與葉片中鋅、鐵、氮的缺乏有很大的關系。

香樟健康葉片和黃化葉片與其對應的土壤養分含量的相關性研究表明，葉片中氮、磷、鉀、銅、錳元素的含量與土壤中對應的堿解氮、速效磷、速效鉀、有效銅、有效錳含量具有較高的相關關系，黃化葉片中鋅、鐵元素的含量與土壤中有效鋅含量、有效鐵含量的相關性卻較小；通過健康和黃化香樟植株根際土壤有效鋅含量及有效鐵含量分別與其他土壤營養特征因子的比值關系表明，在黃化發生的土壤中，速效磷與有效鋅可能會發生比例失調，產生拮抗作用，削弱了土壤有效鋅的活性作用。同時土壤中有效鐵的活性隨著土壤pH值的升高而降低，但土壤中全鐵的數量沒有變化。

由以上分析結果表明，土壤容重的增大和堿解氮、有效鋅、有效鐵的虧缺可能部分或全部是香樟黃化發生的直接原因，而土壤pH值的升高和有機質、有效錳的缺乏是黃化加重的間接誘導因子。

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