城市綠化中樟樹葉片黃化的營養(yǎng)診斷

李利敏，于英翠，劉思春，吳良?xì)g

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌712100； 2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

樟樹(Cinnamomumcamphora)為常綠大喬木，高大長壽，為國家二級保護(hù)樹種，其樹干通直，枝葉茂密，樹冠廣卵形，樹形美觀，巨大如傘，能遮陰避涼；具有阻隔噪音的能力，所散發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)有凈化有毒空氣的能力，能抵抗多種有害氣體如氯氣、二氧化硫、臭氧及氟氣等；有抗癌功效，能涵養(yǎng)水源和固土防沙，有較強的吸滯粉塵能力，樟樹特殊的香味可以驅(qū)蟲，發(fā)達(dá)的主根能抗風(fēng)。樟樹稍耐蔭，喜溫暖濕潤氣候，耐寒性不強，較耐水濕，最適合生長在土壤肥沃光線充足的地方，是許多南方城市生態(tài)建設(shè)的首選樹種。張家港市是一座新興的工業(yè)港口城市，在已獲國家環(huán)境保護(hù)模范城市和國家衛(wèi)生城市的基礎(chǔ)上，又積極創(chuàng)建生態(tài)城市，街道兩旁多以樟樹種植為主，以便進(jìn)一步美化人們的居住環(huán)境[1]。但是張家港市區(qū)環(huán)境很不適宜樟樹的生長，市區(qū)園林路兩旁樟樹已經(jīng)出現(xiàn)了失綠黃化癥，有的生長發(fā)育受阻，有的已引起枯梢落葉，嚴(yán)重影響景觀的美觀度[2]。國內(nèi)目前對樟樹雖然有一定研究[3-4]，但在營養(yǎng)診斷方面還不夠系統(tǒng)深入。為此，我們以張家港市主要街道兩旁葉片發(fā)生黃化的樟樹為研究對象，以葉片顏色正常的樟樹為對照，通過采集葉片進(jìn)行養(yǎng)分含量、SPAD值和酶活性等測定，對其葉片營養(yǎng)狀況進(jìn)行研究，診斷黃化葉片的營養(yǎng)特征，以便為樟樹合理施肥和綜合管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 葉片采集

在張家港市南海路、中華路、長江路和華昌路，于9月初分別在街道兩旁選取樹齡(5 a)、胸徑(13～15 cm)、樹高(3.5～4.0 m)和冠幅約300 cm，生長基本一致的葉片黃化樟樹和葉片正常樟樹各5株，在樹冠中部東南西北4個方位采集發(fā)生黃化的葉片和正常葉片若干，將5株樹木葉片進(jìn)行混合，取部分葉片樣品在65 ℃下烘干粉碎后測定N、P、K和全Fe養(yǎng)分含量，剩余葉片樣品直接用于測定活性Fe含量、SPAD(soil and plant analyzer development)值(植物葉片葉色的快速測定值即葉綠素含量的相對值)、過氧化氫酶和過氧化物酶活性。

1.2 葉片營養(yǎng)診斷測定

N、P、K含量采用H2SO4-H2O2消煮后分別以擴散法、釩鉬黃比色法和火焰光度法測定[5]；活性Fe含量采用1 mol·L-1HCl浸提24 h，用原子吸收分光光度計測定[6]；全Fe含量采用干灰化法測定[5]；過氧化氫酶和過氧化物酶分別采用碘量法[7]和愈創(chuàng)木酚法[8]測定；SPAD值判讀方法如下：分別在供試葉片中脈兩側(cè)各取上下2點，用葉綠素測定儀(SPAD-520)讀取，最后取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用DPS(Data Processing System)軟件統(tǒng)計分析，差異顯著性用Duncan’s新復(fù)極差檢驗法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃化樟樹與正常樟樹的葉片營養(yǎng)元素含量和SPAD值比較

由表1可以看出，不同采樣點全氮含量變化較大(11.67～25.81 g·kg-1)，正常株除南海路和中華路外其余差異顯著，黃化株除長江路和華昌路之間及南海路和長江路之間外其余差異達(dá)顯著水平，4個采樣點均以正常株較高且與黃化株差異顯著。南海路和中華路黃化株全氮含量分別為對應(yīng)正常株的66.61%和73.38%；長江路和華昌路黃化株全氮含量分別為對應(yīng)正常株的81.38%和72.65%。4個采樣點中全氮含量以華昌路最高，長江路其次，中華路和南海路較低。

不同采樣點全磷含量變化較大(1.76～3.89 g·kg-1)，4個采樣點均以黃化株較高，除長江路和華昌路正常株間及黃化株間差異不顯著外，其余差異達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株全磷含量分別是對應(yīng)正常株的153.75%和121.28%；長江路和華昌路黃化株全磷含量分別是對應(yīng)正常株的115.34%和112.17%。4個采樣點中全磷含量以南海路最高，中華路其次，華昌路和長江路較低。

不同采樣點全鉀含量變化較大(11.30～26.55 g·kg-1)，4個采樣點均以正常株較高，除南海路黃化株和中華路正常株外其余差異均達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株全鉀含量分別為對應(yīng)正常株的86.16%和86.79%；長江路和華昌路黃化株全鉀含量分別為對應(yīng)正常株的72.62%和87.10%。4個采樣點中全鉀含量以長江路最高，華昌路其次，中華路最低。

葉綠素含量的高低直接影響植株的光合強度，葉綠素含量高，光合能力強。不同采樣點SPAD值(21.57～31.73)變化較大，以正常株較高且與黃化株差異顯著，華昌路與南海路、中華路和長江路黃化株之間SPAD值差異達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株SPAD值分別為對應(yīng)正常株的77.51%和75.52%；長江路和華昌路黃化株SPAD值分別為對應(yīng)正常株的69.17%和89.51%；4個采樣點中SPAD值以華昌路和長江路較高，中華路較低。

表1 不同采樣點葉片的全氮、全磷、全鉀和SPAD值

Table1Leaf total N， total P， total K， and SPAD value of different sampling location

g·kg-1

表中數(shù)據(jù)為三次重復(fù)的平均值，不同小寫字母分別表示經(jīng)Duncan’s新復(fù)極差檢驗在0.05水平上的差異顯著性；△%表示黃化株比正常株低(-)或高(+)的百分比，下同。

The data were average of 3 replicates， different small letters indicated significant differences among the treatments at α=0.05 levels using Duncan’s new multiple range test; △% represented the percentage of chlorosis plants lower (-) or higher (+) than green plants. The same as below.

2.2 黃化樟樹與正常樟樹的葉片活性鐵、全鐵含量、過氧化氫酶和過氧化物酶活性比較

表2表明，不同采樣點活性鐵含量變化較大(23.25～42.93 mg·kg-1)，4個采樣點均以正常株活性鐵含量較高且與黃化株差異顯著，除華昌路和長江路、中華路和南海路外其余正常株之間差異均達(dá)顯著水平，除中華路與長江路和南海路外其余黃化株之間差異達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株活性鐵含量分別為對應(yīng)正常株的74.69%和77.25%；長江路和華昌路黃化株活性鐵含量分別為對應(yīng)正常株的63.41%和77.21%。4個采樣點中活性鐵含量以華昌路最高，長江路其次，中華路最低。

不同采樣點全鐵含量變化較大(54.42～84.71 mg·kg-1)。均以正常株較高，除南海路和中華路黃化株間差異不顯著外，其余差異均達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株葉片全鐵含量分別為對應(yīng)正常株的84.33%和72.32%；長江路和華昌路黃化株葉片全鐵含量分別為對應(yīng)正常株的64.24%和73.70%。4個采樣點中全鐵含量以長江路和華昌路較高，南海路最低。

表2 不同采樣點葉片的全鐵、活性鐵、過氧化氫酶和過氧化物酶含量

Table2Leaf active Fe， total Fe， catalase and peroxidase of different sampling location

地點Location葉片Leaf活性鐵Active Fe/(mg·kg-1)全鐵Total Fe/(mg·kg-1)過氧化氫酶Catalase/(g·kg·min-1)過氧化物酶Peroxidase/(g·kg·min-1)南海路Nanhai Road正常Green31.13±0.25 b68.94±0.14 d14.77±0.01 d5.03±0.01 d黃化Chlorosis23.25±0.83 d58.14±0.06 f13.14±0.01 g4.31±0.01 e△%25.3115.6711.0414.31中華路Zhonghua Road正常Green32.26±0.73 b81.02±0.10 c17.51±0.01 c5.12±0.04 c黃化Chlorosis24.92±0.73 cd58.59±0.10 f14.10±0.01 f4.32±0.01 e△%22.7527.6819.4715.63長江路Changjiang Road正常Green42.93±0.54 a84.71±0.09 a18.57±0.02 b5.65±0.01 b黃化Chlorosis27.22±1.02 c54.42±0.13 g14.10±0.01 f4.33±0.01 e△%36.5935.7624.0723.36華昌路Huachang Road正常Green41.42±0.03 a82.40±0.07 b20.93±0.01 a7.15±0.02 a黃化Chlorosis31.98±0.34 b60.73±0.08 e14.49±0.00 e5.00±0.01 d△%22.7926.3030.7730.07

不同采樣點過氧化氫酶活性變化較大(13.14～20.93 g·kg-1·min-1)，均以正常株較高，除中華路和長江路黃化株間差異不顯著外，其余差異均達(dá)顯著水平。南海路和中華路黃化株過氧化氫酶活性分別為對應(yīng)正常株的88.96%和80.53%；長江路和華昌路黃化株過氧化氫酶活性分別為對應(yīng)正常株的75.93%和69.23%。4個采樣點中過氧化氫酶活性以長江路最高，華昌路其次，南海路最低。

不同采樣點過氧化物酶活性變化較大(4.31～7.15 g·kg-1·min-1)，均以正常株較高且與黃化株差異顯著，正常株間差異均達(dá)顯著水平，華昌路與南海路、中華路、長江路黃化株間差異顯著。南海路和中華路黃化株過氧化物酶活性分別為對應(yīng)正常株的85.69%和84.38%；長江路和華昌路過氧化物酶活性分別為對應(yīng)正常株的76.64%和69.93%。4個采樣點中過氧化物酶活性以華昌路最高，長江路其次，南海路最低。

2.3 樟樹葉片養(yǎng)分、SPAD值和酶活性之間的相關(guān)性

由表3可以看出，全磷與活性鐵之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，全氮含量、全鉀含量、SPAD值、全鐵含量、過氧化氫酶和過氧化物酶活性與活性鐵均為極顯著正相關(guān)，其中作用最為顯著的是全氮，其次是過氧化氫酶，最小為全鉀，說明全氮和過氧化氫酶在調(diào)節(jié)鐵平衡和改善缺鐵癥狀中起重要作用。

表3 葉片各元素間的相關(guān)性

Table3The correlation between elements in leaves

項目全氮全磷全鉀SPAD值活性鐵全鐵過氧化氫酶過氧化物酶ItemTotal NTotal PTotal KSPAD valueActive FeTotal FeCatalasePeroxidase全氮Total N1.00-0.89??0.88??0.72??0.91??0.67??0.84??0.90??全磷Total P1.00-0.89??-0.54??-0.78??-0.43?-0.57??-0.60??全鉀Total K1.000.53??0.84??0.48?0.64??0.68??SPAD值 SPAD value1.000.86??0.89??0.77??0.77??活性鐵Active Fe1.000.87??0.90??0.87??全鐵Total Fe1.000.91??0.79??過氧化氫酶 Catalase1.000.93??過氧化物酶 Peroxidase1.00

“**”和“*”分別表示在0.01和0.05水平差異顯著。

“**” and “*” indicated significant differences at α=0.01 and α=0.05 levels respectively.

3 討論

黃化株葉片全磷含量明顯高于正常株，全氮、全鉀、SPAD值、活性鐵、全鐵、過氧化氫酶和過氧化物酶明顯低于正常株。武建林等[9]提出肥料以磷酸鹽形式供給植物，使植物發(fā)生黃化或黃化加重。臧成鳳等[10]也提出隨磷水平的增加對植株生長的抑制作用明顯增強，葉片中氮、鉀、鐵、鋅和硼元素的含量呈先升高后降低的趨勢。熊博等[11]提出，葉片黃化抑制了幼苗的正常生長，顯著降低了葉片葉綠素含量，改變了葉綠素的組成比例，從而降低葉片光合能力。供試葉片過氧化物酶和過氧化氫酶活性較低，可能是因為供試葉片活性鐵較低，而這兩種酶受鐵營養(yǎng)支配。我們的研究與趙艷琴等[12]提出的桃樹感染黃化植原體后，通過聚丙烯酰胺凝膠電泳發(fā)現(xiàn)過氧化物同工酶的酶帶減少，顏色變淺，酶活性下降的結(jié)論一致。

黃化株葉片全磷含量明顯高于正常株，活性鐵和全鐵含量明顯低于正常株。缺鐵葉片呼吸受阻，葉綠體蛋白質(zhì)被破壞，所以要使葉片轉(zhuǎn)綠必須增施鐵肥。無機鐵鹽很難矯正高磷誘導(dǎo)的缺鐵失綠癥。所以，盡可能選螯合態(tài)鐵肥，或者施無機肥時增施有機肥或酸化劑。張書捷等[13]提出酸化劑的施用有助于克服水稻苗期缺鐵黃化。酸化劑在土壤微生物作用下逐步釋放酸性離子，改良根際堿性環(huán)境，有效改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤的緩沖能力。建議三月底四月初和八月底分兩次進(jìn)行施肥，第一次新根較多，吸收能力強，第二次總根量較大，均有助于提高肥料利用率，促進(jìn)樟樹的生長[14]。建議在施肥基礎(chǔ)上做到如下養(yǎng)護(hù)管理：禁止向樹木周圍傾倒垃圾或有害物質(zhì)，保證樟樹立地土壤不被污染；為了保護(hù)樹木越冬，秋末或冬初經(jīng)常對樹干進(jìn)行涂白，涂白劑主要成分是牛油和石灰，堿性較強，樟樹屬喜酸性植物，為避免黃化病的加重，要停止對樟樹樹干涂白[15]；冬季澆“封凍”水，結(jié)凍后放出的潛熱有利于提高樹木越冬能力[16]。秋末冬初，樹穴內(nèi)土壤要深翻熟化，還要適當(dāng)斷根以刺激大量幼根的生長，從而提高樟樹對土壤中各種養(yǎng)分包括鐵的吸收能力，使樟樹樹勢健壯。

SPAD值與全氮、全鉀、活性鐵、全鐵、過氧化氫酶和過氧化物酶之間均呈極顯著正相關(guān)，與全磷之間呈極顯著負(fù)相關(guān)。植物合成有機物質(zhì)和獲得能量的根本源泉來自于光合作用，葉綠素又是葉綠體的重要組成部分，對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換起決定性作用。有研究認(rèn)為，當(dāng)葉綠素計讀數(shù)SPAD值大于30，即為正常；小于20即為黃化；介于20與30之間，越靠近30，黃化概率越小，越靠近20，黃化概率越大[17]。本研究中，樟樹葉片SPAD值為21.57～31.73，屬中度黃化。

南海路和中華路黃化程度比長江路和華昌路嚴(yán)重可能是南海路和中華路建筑物和住宅區(qū)較多引起的，建筑垃圾如混凝土、磚塊、石灰等惡化了樟樹賴以生存的土壤環(huán)境，生活污水如肥皂水、洗潔精水及工業(yè)污水如造紙廢水、紡織廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等對樟樹根系造成毒害[18]，嚴(yán)重影響了樟樹對養(yǎng)分的吸收。土壤環(huán)境差，土質(zhì)比較貧瘠，所以在施肥基礎(chǔ)上要結(jié)合樹穴換土[19]。