洋紫荆叶绿素含量的分布特征及与叶片氮含量的关系

　　摘要：文章为探讨洋紫荆叶片SPAD值的分布特征及其与叶绿素及叶片氮含量之间的关系，采用SPAD-502.叶绿素计、分光光度法和微量凯氏定氮法分别测定了洋紫荆叶片的SPAD值、叶绿素含量和叶片氮含量。结果表明，洋紫荆同一叶片不同部位的SPAD值分布表现为叶基>叶中>叶尖，其中，叶基与叶尖存在显著差异(P<0.05);SPAD值的最佳测定部位为叶片中部;洋紫荆SPAD值与叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量均呈现极显著(P<0.01)相关，可以采用线性模型预测其叶绿素含量;洋紫荆叶绿素總含量、SPAD值均和叶片氮含量存在极显著(P<0.01)的正相关，叶绿素含量的相关系数的相关性更高一些;可以用SPAD值估算洋紫荆的叶片全氮含量并进行快速的氮素营养诊断。

　　关键词：洋紫荆，叶片，SPAD值，叶绿素，氮含量

　　《中南林业科技大学学报》(社会科学版)(双月刊)创刊于1989年，是经国家新闻出版总署批准，由中南林业科技大学主办，中南林业科技大学期刊社出版的社会科学学术理论期刊。

　　洋紫荆(Bauhiniavariegate L.)隶属苏木科、羊蹄甲属(Bauhinia)，是华南地区广泛应用的乡土树种[1]洋紫荆花朵形态好看，略带香味，开花时节花团锦簇，先花后叶，极具观赏价值，是广州“花城花景”建设的主要观花树种，近年来受到较多的关注[2-3]在管护过程中，氮肥施用量过小会影响洋紫荆叶片中叶绿素的合成，出现叶色变浅甚至黄化，从而影响植株的生长发育;

　　施用量过大会使洋紫荆长期处于营养生长阶段，减少花芽的形成，甚至造成烧苗，还会造成肥料的浪费和环境污染[4]。因此，协调植株氮素的供需平衡是洋紫荆管护的重要内容之一，而这依赖于对植株尤其是叶片的氮素状况进行快速、精准的诊断和评价[5-6]。

　　通过取样实测氮含量是最准确的方法，但这种方法需要对植物进行破坏性取样，并进行试验分析，具有一定的滞后性”。叶片氮含量与叶绿素含量密切相关[8]，因此，可以通过叶片叶绿素含量对叶片氮含量进行营养诊断。SPAD叶绿素测仪可以通过比较叶片投射光的光密度差异得到.SPAD值，从而间接测定叶片的叶绿素相对含量[9-10]，因此，也可以通过SPAD值进行叶片氮素营养诊断。目前，SPAD叶绿素测仪叶片氮素营养诊断法已经在农业中得到广泛的应用研究，主要集中在水稻[7]、小麦[5]、棉花[11]、甘蓝[12]等经济作物上，在乔木尤其是园林树种上的研究少见报道。为此，本文以洋紫荆为研究对象，研究其叶片SPAD值的空间分异特征，建立叶片的SAPD值与叶绿素含量和叶片氮含量之间的回归模型，探讨模型的适用建模条件，旨在通过叶片SPAD值预测其叶绿素含量及叶片影响状况，以期为SPAD-502叶绿素计的应用提供理论参考和有效建议。

　　1材料与方法

　　1.1试验点概况及试验材料

　　试验于广州华南农业大学校内进行，华南农大地理坐标北纬23°06’、东经113°18'。属南亚热带季风气候，年平均气温21.6°C，最冷月(1月)多年均值为13.3°C，最热月(8月)多年均值为28.19°C。年降雨量1899.8mm，4～9月为雨季，占全年降水量的85%左右，10月份至翌年3月为旱季[13]。

　　于广州华南农业大学选取4个地点取样，每个地点选取洋紫荆5株，每株样本在各个方向均匀采集成熟叶片8片，所采集的叶片均为健康叶片。避免有病虫害、过老、过嫩的叶片。现场测定叶片SPAD值，测定后装进信封，置于冰盒中，带回实验室测定叶绿素含量和叶片含氮量。

　　1.2样品测定及分析

　　采用便携式SPAD-502叶绿素计对洋紫荆叶片SPAD值进行现场测定。将每片待测叶片按主脉长度等量划分为叶尖(Apex)、叶中(Middle)和叶基(Base)3部分，再以主脉为中界将每个部分划分为左(Left)、右(Right)两区，一共划分6个分区，参照柯娴氡等[14]对叶片SPAD值的.测定方法进行测量。

　　叶绿素含量测定采用乙醇一丙酮混合液法[15]，测定叶片中的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素的含量(ChlT)。叶片含氮量采用微量凯氏定氮法测定[16]。

　　1.3数据统计分析

　　用Microsoft Excel 2016对数据进行整理，用Sigmaplot14.0作图，用SPSS 19.0对数据进行相关性检验、方差分析及Duncan多重比较。

　　2结果与分析

　　2.1叶片SPAD值和叶绿素含量

　　洋紫荆的叶片SPAD值和叶绿素含量见表1，洋紫荆叶片SPAD值波动范围为27.9～41.0，叶绿素a含量为1.100～1.802mg/gFW，叶绿素b含量为0.621～1.633mg/gFW，总叶绿素含量为1.527～3.436mg/gFW。可以看出，叶片SPAD值的变异系数最小，叶绿素b的变异系数最高。叶绿素实测值的平均变异系数为17.31%，明显高于叶片SPAD值的变异系数，表明叶片SPAD值测量结果更加稳定。

　　2.2不同叶片部位的SPAD值

　　洋紫荆叶片不同部位的SPAD值比较如图1所示。洋紫荆叶片不同部位的SPAD值表现为叶基(34.4)>叶中(33.6)>叶尖(32.9)。方差分析可知叶基SPAD值显著(P<0.05)高于叶尖。叶片SPAD值分布呈现出从叶尖到叶基逐渐增大的规律，叶中均值和叶片均值最为接近，能够代表叶片SPAD值的平均水平。

　　叶片SPAD值在洋紫荆叶片左右两区表现为左区(34.0)>右区(33.2)，叶尖、叶中和叶基SPAD值均表现出左区高于右区，但这种差异只在叶基部达到显著(P<0.05)水平。

　　2.3叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性，

　　叶绿素值和SPAD值均可以反应叶片叶绿素含量的多少，但前者是绝对含量，后者是相对含量。为了更加准确地分析叶片SPAD值和叶绿素含量之间的函数关系，采用线性模型、对数模型、幂指数模型和指数模型进行回归分析(表2)。4种模型在叶片SPAD值和叶绿素含量之间的相关性均达到了极显著水平(P<0.01)，且方程的相关系数(R2)均高于0.7，表明叶片SPAD能较好地表达叶绿素含量的变化趋势，且4种方程均能较好地拟合两者之间的关系。叶片SPAD值和叶绿素a含量的数学模型中，对数模型的R2最高，表明他们之间的关系最适合用对数模型描述，线性模型次之。而在叶片SPAD值与叶绿素b以及总叶绿素含量之间更适合用线性模型拟合，其他3种模型的R2稍低。