5種觀賞槭樹(shù)葉片形態(tài)特征及秋季變色規(guī)律

李佳霖， 高玉福， 翁 卓， 張佳奇， 馬艾冰， 榮立蘋(píng)

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

近年來(lái)，彩葉樹(shù)種在現(xiàn)代園林綠化中的應(yīng)用配置顯著提高。國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近200年的不斷選育，培育出數(shù)百個(gè)性狀優(yōu)異的彩葉新種[1-3]，彩葉植物的應(yīng)用開(kāi)發(fā)也越來(lái)越廣泛[4-6]。我國(guó)氣候、地形多樣，彩葉植物資源豐富[7]，但由于我國(guó)東北地區(qū)氣候及養(yǎng)護(hù)管理等方面因素，彩葉植物應(yīng)用相對(duì)較少，加之國(guó)內(nèi)研究時(shí)間較短，因而對(duì)彩葉植物的研究廣度和深度均非常有限[8]。

槭樹(shù)是彩葉植物中極具代表性的重要樹(shù)種，隸屬于槭樹(shù)科槭屬，落葉或常綠喬木，其類型多樣，樹(shù)型挺拔，葉色多元化且富有變化，姿態(tài)瀟灑，婆娑宜人，非常適于小型庭院的造景，多孤植、叢植，是一種優(yōu)良的彩葉觀賞樹(shù)種[9-11]。全世界有槭樹(shù)科植物202種，我國(guó)是世界槭樹(shù)的現(xiàn)代分布中心[12-13]，已知分布有151種，約占全世界槭樹(shù)種類的75%。我國(guó)東北地區(qū)槭樹(shù)資源豐富，原生分布10種[14]，但僅有部分種類應(yīng)用于城市綠化中，有關(guān)其葉色表現(xiàn)和景觀效果的研究較少。因此，該研究以延邊朝鮮族自治州延吉市5種槭樹(shù)科植物為研究材料，系統(tǒng)觀測(cè)記錄其葉片形態(tài)特征、變色和落葉規(guī)律、色彩變化等指標(biāo)，為5種槭樹(shù)的觀賞特性和觀賞時(shí)間提供理論依據(jù)，同時(shí)為合理利用槭樹(shù)增加北方園林綠化景觀效果，提高環(huán)境生態(tài)效益提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 地點(diǎn)和材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省延邊朝鮮族自治州延吉市人民公園，地處42°50′N，129°01′E，位于吉林省東部、延邊州中部、長(zhǎng)白山脈北麓，屬中溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，根據(jù)吉林省氣象局資料，該地年平均氣溫5.5 ℃，極端最低氣溫-30 ℃左右；全年無(wú)霜期160 d，年平均降水量479.0 mm。試驗(yàn)材料包括紫花槭(Acerpseudosieboldianum)、復(fù)葉槭(A.negundo)、五角楓(A.elegantulum)、雞爪槭(A.palmatum)、茶條槭(A.ginnala)等5種槭樹(shù)。

1.2 方法

2019年9月18日—10月28日，對(duì)延吉市人民公園內(nèi)5種槭樹(shù)進(jìn)行觀測(cè)，每種槭樹(shù)選取生長(zhǎng)健康、

長(zhǎng)勢(shì)良好、無(wú)明顯病蟲(chóng)害的3～5株植株進(jìn)行觀測(cè)采樣。

1.2.1 秋季葉片形態(tài)特征觀測(cè)

采用游標(biāo)卡尺、卷尺和量角器測(cè)量葉長(zhǎng)、葉寬、葉裂長(zhǎng)、葉裂寬、葉基角、葉柄長(zhǎng)等指標(biāo)，并計(jì)算葉形指數(shù)和葉裂形指數(shù)：葉形指數(shù)=葉長(zhǎng)/葉寬；葉裂形指數(shù)=葉裂長(zhǎng)/葉裂寬。各指標(biāo)如圖1所示。

1.2.2 秋季葉片變色特性觀測(cè)

2019年9月18日—10月28日，每天觀察延吉公園內(nèi)5種槭樹(shù)的變色進(jìn)程、落葉進(jìn)程、色彩變化，并進(jìn)行記錄和拍照。槭樹(shù)的全株葉片約有5%變色時(shí)，開(kāi)始記錄變色進(jìn)程，依次記錄全株葉片變色30%、50%、80%、100%時(shí)的變色日期；槭樹(shù)的全株葉片約有5%凋落時(shí)，記錄落葉進(jìn)程，依次記錄全株葉片落葉30%、50%、80%、100%時(shí)的變色日期。

1.2.3 秋季葉片葉色參數(shù)的測(cè)定

采用日產(chǎn)柯尼卡美能達(dá) CR-400 色差儀測(cè)定葉色參數(shù)L*、a*、b*。其中，L*用來(lái)表示光澤明亮度，a*值表示紅/綠的比值，b*值表示黃/藍(lán)的比值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并制作圖表，采用Spss17.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種槭樹(shù)葉片形態(tài)特征

對(duì)5種槭屬植物葉長(zhǎng)、葉寬、葉形指數(shù)、葉裂長(zhǎng)、葉裂寬、葉基角、葉柄長(zhǎng)等表型性狀指標(biāo)進(jìn)行拍攝(圖2)、測(cè)量、分析(表1)，結(jié)果表明，五角楓和復(fù)葉槭的葉顯著長(zhǎng)于其他幾種；五角楓的葉最寬，依次是紫葉槭、雞爪槭，復(fù)葉槭和茶條槭葉最窄，除復(fù)葉槭與茶葉槭之間外，葉均顯著變窄；復(fù)葉槭和茶條槭葉形指數(shù)(>1)顯著大于雞爪槭、紫花槭和五角楓(<1)，表明復(fù)葉槭和茶條槭葉呈條形，其他槭樹(shù)葉呈扁圓形；雞爪槭的葉裂顯著長(zhǎng)于其他槭樹(shù)，而復(fù)葉槭葉裂最寬，依次是茶條槭、五角楓、紫花槭，雞爪槭葉裂最窄；雞爪槭的葉裂形指數(shù)最大，顯著高于其他幾種，且5種槭樹(shù)葉裂形指數(shù)均大于1，說(shuō)明葉裂片均呈條狀；復(fù)葉槭和茶條槭葉基角最大，其次是紫花槭，五角楓和雞爪槭葉基角最??；五角楓的葉柄最長(zhǎng)，然后依次是茶條槭、紫花槭、雞爪槭，復(fù)葉槭葉柄最短。

表1 5種槭樹(shù)葉片表型性狀指標(biāo)分析

2.2 秋季葉片變色進(jìn)程及色變化

5種槭樹(shù)秋季葉片變色進(jìn)程如表2所示。其中,紫花槭、復(fù)葉槭、茶條槭、雞爪槭等4種槭樹(shù)進(jìn)入變色期較早，在9月18日-20日；五角楓進(jìn)入變色期較晚，約9月28日；紫花槭、雞爪槭2種槭樹(shù)在10月15日-18日完全變色，而復(fù)葉槭、五角楓、茶條槭等3種槭樹(shù)在10月20日完全變色。

表2 5種槭樹(shù)秋季葉片變色進(jìn)程

5種槭樹(shù)的秋葉色彩變化如表3所示，秋季不同時(shí)期5種槭樹(shù)葉片色彩極為豐富，可達(dá)5～6種顏色，分別呈現(xiàn)出黃色、橙紅色、橙黃色、紫紅色等。每種槭樹(shù)葉片會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)不同色彩，但總體以其中一種顏色居多，為該時(shí)期的代表葉色。一般當(dāng)葉片變色達(dá)50%以上時(shí)，可判定秋季彩葉植物進(jìn)入最佳觀賞期，同時(shí)結(jié)合實(shí)地觀察葉色豐富度及葉片亮度等綜合分析，5種槭樹(shù)秋季葉片顏色的最佳觀賞期略有差異，紫花槭和雞爪槭的最佳觀賞時(shí)間在9月28日-10月15日，復(fù)葉槭、五角楓和茶條槭的最佳觀賞時(shí)間在10月8日-20日。其中，紫花槭葉色最豐富，五角楓、茶條槭、雞爪槭次之，而復(fù)葉槭變色期只呈現(xiàn)黃色一種顏色。從最終呈現(xiàn)的顏色分析，茶條槭、雞爪槭兩種槭樹(shù)屬于紅葉類，五角楓、復(fù)葉槭屬于黃葉類，而紫花槭屬于紫紅葉類。

表3 5種槭樹(shù)秋季葉片色彩變化

2.3 秋季葉片落葉進(jìn)程

5種槭樹(shù)的秋季葉片落葉進(jìn)程見(jiàn)表4。其中，紫花槭和雞爪槭兩種槭樹(shù)9月25日-28日進(jìn)入落葉期，復(fù)葉槭、五角楓、茶條槭等3種槭樹(shù)10月8日左右進(jìn)入落葉期。紫花槭、茶條槭、雞爪槭等3種槭樹(shù)在10月25日-28日完全落葉，復(fù)葉槭、5角楓2種槭樹(shù)在11月2日左右完全落葉。5種槭樹(shù)落葉時(shí)間持續(xù)20～30 d，其中，茶條槭的落葉時(shí)間最短，雞爪槭的落葉時(shí)間最長(zhǎng)。

表4 五種槭樹(shù)秋季葉片落葉進(jìn)程

2.4 秋季葉色參數(shù)

葉色參數(shù)是定量表征色澤在三維空間中變化的變量值。L*用來(lái)表示光澤明亮度，其值越大表示明亮度越高。a*值是紅/綠的比值，正值表示偏紅，負(fù)值表示偏綠。b*值表示黃/藍(lán)的比值，比值越大，呈現(xiàn)的黃色越深；反之，呈現(xiàn)的藍(lán)色越深。5種槭樹(shù)葉片在整個(gè)轉(zhuǎn)色期間各葉色參數(shù)L*、a*、b*的變化趨勢(shì)如圖3～5所示。

由圖3可知，復(fù)葉槭的L*值呈逐步上升的趨勢(shì)，而茶條槭、五角楓、雞爪槭和紫花槭的L*值整體呈先升后降趨勢(shì)，但達(dá)到峰值的時(shí)間不同，茶條槭和五角楓的L*在10月上旬達(dá)到最大值，而紫花槭和雞爪槭的L*值在9月末最大。

由圖4可知，葉片變色期間，5種槭樹(shù)a*值整體上均呈逐漸上升趨勢(shì)，即隨葉片變紅程度不斷升高，且紅色越深，a*值越大。10月初，紫花槭和茶條槭的a*值顯著大于其它3種槭樹(shù)。10月中旬，復(fù)葉槭的a*值顯著低于其它4種槭樹(shù)。

由圖5可知，葉片變色期間，五角楓的b*值先升后降，其他4種槭樹(shù)b*值沒(méi)有明顯的規(guī)律。五角楓與復(fù)葉槭的b*值分別在10月初和10月中旬達(dá)到最大，且顯著高于其它3種槭樹(shù)(P<0.05)，這與五角楓、復(fù)葉槭屬于黃葉類的特性一致。

3 討論與結(jié)論

該研究中延吉市5種槭樹(shù)葉長(zhǎng)、葉寬、葉裂長(zhǎng)、葉裂寬、葉形指數(shù)、葉基角、葉柄長(zhǎng)等表型性狀指標(biāo)中存在差異，這與劉科偉等人對(duì)南京市9種槭樹(shù)科植物葉片形態(tài)特征研究觀點(diǎn)一致[16]。數(shù)據(jù)分析表明，紫花槭和五角楓樹(shù)葉大小形狀相似，裂片數(shù)量不同；從葉基角分析，三角楓、復(fù)葉槭和茶條槭的葉基角明顯大于其他2種；從葉形指數(shù)分析，復(fù)葉槭和茶條槭屬條形，其他3種為扁寬形；5種槭樹(shù)中紫花槭和雞爪槭葉裂形指數(shù)較大；從葉柄長(zhǎng)分析，五角楓的葉柄最長(zhǎng)；其中，復(fù)葉槭屬于復(fù)葉類，其他4種屬于單葉類。

該研究利用色差計(jì)測(cè)得的葉色參數(shù)對(duì)葉片的光澤明亮度進(jìn)行量化，并定量描述了葉片的紅/綠和黃/藍(lán)的顏色變化幅度，在秋季葉片綠色消退后，紅色、黃色和紫紅色出現(xiàn)的過(guò)程中，5種槭樹(shù)的葉色參數(shù)隨時(shí)間發(fā)生波動(dòng)，其變化程度上各有差異。5種槭樹(shù)葉片L*最大值出現(xiàn)于不同的時(shí)間段；不同槭樹(shù)b*值無(wú)明顯的規(guī)律變化；a*值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；葉片隨時(shí)間逐漸由綠變紅，紅葉表現(xiàn)為最佳，且變紅程度越深，a*值越大，表明a*值可作為描述5種槭樹(shù)葉色變化的代表性參數(shù)，這與韓培培和楊淑紅等的結(jié)論相同[17]。葛雨萱等對(duì)黃櫨葉色變化研究中發(fā)現(xiàn)，黃櫨秋季葉片衰老過(guò)程葉色由綠變紅，對(duì)L*值和b*值變化程度影響較小，對(duì)a*值變化影響較大[18]，該研究也印證了這一結(jié)果。

彩葉植物的葉色表現(xiàn)不僅受到遺傳因素的影響，同時(shí)也會(huì)隨外部環(huán)境的變化而變化[19-21]。研究表明，北京地區(qū)83% 的秋色葉植物變色期集中于10月中旬—11月中上旬，這通常也是北京秋景的最佳觀賞期[22]，南京地區(qū)槭樹(shù)觀賞期約在10月下旬—11月[16]，而該研究中5種槭樹(shù)的觀賞期在9月下旬—10月下旬，比北京、南京早20～30 d，這與延邊地處我國(guó)東北，氣溫更加寒冷，溫差更大有直接關(guān)系。葉色表達(dá)不僅與葉片細(xì)胞內(nèi)色素的種類、含量及在葉片中的分布有關(guān)，而且與營(yíng)養(yǎng)元素和環(huán)境條件有關(guān)[23-24]。該研究中發(fā)現(xiàn)，紫花槭色彩最為豐富，變色過(guò)程中可達(dá)到5～6種顏色，復(fù)葉槭變色較為單調(diào)。茶條槭和雞爪槭兩種槭樹(shù)秋季葉色屬于紅葉類，五角楓、復(fù)葉槭屬于黃葉類，而紫花槭屬紫紅葉類。不同槭樹(shù)的色彩呈現(xiàn)各有不同，且隨著時(shí)間的推移，同種槭樹(shù)的葉片呈色也會(huì)發(fā)生變化，這可能與環(huán)境溫度、濕度、光照密切相關(guān)。因此，在進(jìn)行彩葉植物配置時(shí)，可根據(jù)造景需求，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，充分考慮不同槭樹(shù)的特性進(jìn)行選擇。

該研究涉及的5種槭樹(shù)中雞爪槭葉形優(yōu)美，栽培品種多，原產(chǎn)我國(guó)長(zhǎng)江流域，目前東北地區(qū)僅在遼寧有少量引種[14]，延吉市內(nèi)栽植于有建筑物遮擋、避風(fēng)的環(huán)境下可露地越冬，但其適應(yīng)性還需進(jìn)一步觀察；紫花槭是我國(guó)長(zhǎng)白山區(qū)特有槭樹(shù)種類，城市綠化引種處于起步階段，若能適應(yīng)，對(duì)增加城市特色、豐富城市景觀具有重要意義。其他槭樹(shù)種植范圍廣泛，城市綠化應(yīng)用較多。我國(guó)槭屬類植物資源豐富，雖然得到一定程度的開(kāi)發(fā)利用，但仍有待于進(jìn)一步加強(qiáng)，如原產(chǎn)東北地區(qū)的擰筋槭、白牛槭、青楷槭等均是兼具觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鄉(xiāng)土樹(shù)種，多年來(lái)尚未得到充分開(kāi)發(fā)。因此，應(yīng)在保護(hù)野生資源的前提下，應(yīng)加強(qiáng)彩葉鄉(xiāng)土樹(shù)種的開(kāi)發(fā)和推廣，從而彰顯地方特色，豐富城市園林綠化景觀。