洋紫荊葉綠素含量的分布特征及與葉片氮含量的關系

賈朋 錢磊 羅樹凱 鄭丹菁 李浩 陳婉穎 陳勇

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系，采用SPAD-502.葉綠素計、分光光度法和微量凱氏定氮法分別測定了洋紫荊葉片的SPAD值、葉綠素含量和葉片氮含量。結果表明，洋紫荊同一葉片不同部位的SPAD值分布表現為葉基>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以及總葉綠素含量均呈現極顯著（P<0.01）相關，可以采用線性模型預測其葉綠素含量;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，葉綠素含量的相關系數的相關性更高一些;可以用SPAD值估算洋紫荊的葉片全氮含量并進行快速的氮素營養診斷。

關鍵詞：洋紫荊，葉片，SPAD值，葉綠素，氮含量

DOI：10.12169/zgcsly.2018.12.07.0001

洋紫荊（Bauhiniavariegate?L.）隸屬蘇木科、羊蹄甲屬（Bauhinia），是華南地區廣泛應用的鄉土樹種[1]洋紫荊花朵形態好看，略帶香味，開花時節花團錦簇，先花后葉，極具觀賞價值，是廣州“花城花景”建設的主要觀花樹種，近年來受到較多的關注[2-3]在管護過程中，氮肥施用量過小會影響洋紫荊葉片中葉綠素的合成，出現葉色變淺甚至黃化，從而影響植株的生長發育;

施用量過大會使洋紫荊長期處于營養生長階段，減少花芽的形成，甚至造成燒苗，還會造成肥料的浪費和環境污染[4]。因此，協調植株氮素的供需平衡是洋紫荊管護的重要內容之一，而這依賴于對植株尤其是葉片的氮素狀況進行快速、精準的診斷和評價[5-6]。

通過取樣實測氮含量是最準確的方法，但這種方法需要對植物進行破壞性取樣，并進行試驗分析，具有一定的滯后性”。葉片氮含量與葉綠素含量密切相關[8]，因此，可以通過葉片葉綠素含量對葉片氮含量進行營養診斷。SPAD葉綠素測儀可以通過比較葉片投射光的光密度差異得到.SPAD值，從而間接測定葉片的葉綠素相對含量[9-10]，因此，也可以通過SPAD值進行葉片氮素營養診斷。目前，SPAD葉綠素測儀葉片氮素營養診斷法已經在農業中得到廣泛的應用研究，主要集中在水稻[7]、小麥[5]、棉花[11]、甘藍[12]等經濟作物上，在喬木尤其是園林樹種上的研究少見報道。為此，本文以洋紫荊為研究對象，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，旨在通過葉片SPAD值預測其葉綠素含量及葉片影響狀況，以期為SPAD-502葉綠素計的應用提供理論參考和有效建議。

1材料與方法

1.1試驗點概況及試驗材料

試驗于廣州華南農業大學校內進行，華南農大地理坐標北緯23°06’、東經113°18'。屬南亞熱帶季風氣候，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]。

于廣州華南農業大學選取4個地點取樣，每個地點選取洋紫荊5株，每株樣本在各個方向均勻采集成熟葉片8片，所采集的葉片均為健康葉片。避免有病蟲害、過老、過嫩的葉片。現場測定葉片SPAD值，測定后裝進信封，置于冰盒中，帶回實驗室測定葉綠素含量和葉片含氮量。

1.2樣品測定及分析

采用便攜式SPAD-502葉綠素計對洋紫荊葉片SPAD值進行現場測定。將每片待測葉片按主脈長度等量劃分為葉尖（Apex）、葉中（Middle）和葉基（Base）3部分，再以主脈為中界將每個部分劃分為左（Left）、右（Right）兩區，一共劃分6個分區，參照柯嫻氡等[14]對葉片SPAD值的.測定方法進行測量。

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

1.3數據統計分析

用Microsoft?Excel?2016對數據進行整理，用Sigmaplot14.0作圖，用SPSS?19.0對數據進行相關性檢驗、方差分析及Duncan多重比較。

2結果與分析

2.1葉片SPAD值和葉綠素含量

洋紫荊的葉片SPAD值和葉綠素含量見表1，洋紫荊葉片SPAD值波動范圍為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，總葉綠素含量為1.527～3.436mg/gFW。可以看出，葉片SPAD值的變異系數最小，葉綠素b的變異系數最高。葉綠素實測值的平均變異系數為17.31%，明顯高于葉片SPAD值的變異系數，表明葉片SPAD值測量結果更加穩定。

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值分布呈現出從葉尖到葉基逐漸增大的規律，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表現為左區（34.0）>右區（33.2），葉尖、葉中和葉基SPAD值均表現出左區高于右區，但這種差異只在葉基部達到顯著（P<0.05）水平。

2.3葉片SPAD值與葉綠素含量的相關性，

葉綠素值和SPAD值均可以反應葉片葉綠素含量的多少，但前者是絕對含量，后者是相對含量。為了更加準確地分析葉片SPAD值和葉綠素含量之間的函數關系，采用線性模型、對數模型、冪指數模型和指數模型進行回歸分析（表2）。4種模型在葉片SPAD值和葉綠素含量之間的相關性均達到了極顯著水平（P<0.01），且方程的相關系數（R2）均高于0.7，表明葉片SPAD能較好地表達葉綠素含量的變化趨勢，且4種方程均能較好地擬合兩者之間的關系。葉片SPAD值和葉綠素a含量的數學模型中，對數模型的R2最高，表明他們之間的關系最適合用對數模型描述，線性模型次之。而在葉片SPAD值與葉綠素b以及總葉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。

2.4葉片SPAD值、葉綠素含量與葉片氮含量的相關性

洋紫荊葉片氮含量的波動范圍為15.257～28.514mg/g（表1）。葉片SPAD值、葉綠素總含量與葉片氮含量之間均呈現顯著（P<0.01）正相關，葉綠素總含量與氮含量的相關系數（R2）略高。回歸分析表明（圖2），葉片SPAD值和葉片氮含量之間的回歸方程為：y=6.9437x+4.2487（R2=0.7953**）。

3結論與討論

洋紫荊SPAD值在葉片不同部位分布表現為：葉基>葉中>葉尖，這與鐘全林等[17]對刨花楠和華東潤楠的研究結果相一致。葉基的葉綠素含量顯著（P<0.05）高于葉尖，說明林木葉片的葉肉組織發育過程是由葉片基部向葉尖逐步發育，葉尖葉肉組織的成熟程度相對較低[14]。葉片各個部位的葉綠素含量均能較好地反映總體葉綠素含量，但以中部葉片的相關性最佳。因此，采用SPAD儀測量葉片中部為最佳選擇。

王瑞等[18]在油茶葉片研究中發現，可以通過回歸方程利用SPAD值預測葉綠素a和總葉綠素含量，不能預測葉綠素b含量。本研究中，SPAD值和葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量之間的擬合方程均達到了顯著性（P<0.01）水平。洋紫荊葉片SPAD值與葉綠素b以及總葉綠素含量采用線性模型擬合效果最佳，而葉片SPAD值和葉綠素a含量的最佳回歸方程為對數模型，線性模型的擬合系數稍低。考慮到實際操作性，建議均采用線性模型進行預測葉片葉綠素含量。

SPAD葉綠素計的發明為植物氮素營養診斷提供了快速而有效的方法，該方法問世以來，已經在小麥[5]、水稻[7、高山杜鵑[19]等植物的營養診斷中取得了良好效果，為其科學追肥提供了支撐。本研究中，洋紫荊葉綠素總含量、葉片SPAD值均和葉片氮含量間存在極顯著的正相關，葉綠素含量的相關系數的相關性更高一些。從本質上來說，SPAD無損測定葉片氮含量的方法還是依據和應用了葉綠素和氮含量之間的關系，只不過是用一種能夠快速檢測相對葉綠素含量的儀.器代替了化學試驗方法測定葉片葉綠素含量而已。本研究表明葉片SPAD值的高低可以作為判斷洋紫荊葉片氮素養分水平的標尺。SPAD葉綠素計無損、快速的測定優勢可以對葉片進行實地測定和長期監測，這在今后洋紫荊的管護中有著十分重要的作用。

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