外源营养元素对园林植物色素以及光合作用的影响

冯海华,崔海鱼

摘要：以山西省常见园林树木紫叶矮樱、美国红栌等为研究对象，详细分析了不同营养元素对其叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率变化的影响。根据最新的研究成果，报道了园林植物施肥时对于不同营养元素最佳使用浓度（量），以为园林植物养护中施肥提供理论依据。最后，笔者指出当前土壤施肥对园林植物色素和光合作用影响研究存在的不足和园林植物营养研究的重点方向。

关键词：营养元素；园林植物；色素；光合作用

中图分类号：Q946.91文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.042

Exogenous Nutrients for the Garden Plant Pigments and Photosynthesis

FENG Hai-hua，CUI Hai-yu

（Experimental Nursery of Shanxi Forestry Department, Taiyuan,Shanxi 030031, China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ: The author used Prunus×cistena, Cotinus coggyria.‘Royal purpleas study object and analysised chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular carbon dioxide concentration, transpiration rate changes under different nutrients, at the same time reported best use of concentration(volume) in garden plant fertilizer and provide a theoretical basis for conservation in the fertilization of garden plants. In the end pointed out that the inadequate in fertilization effect on garden plant pigments and photosynthesis and the key directions in garden plant nutrition studyied.

Key words: nutrients; garden plants; pigment; photosynthesis

随着当前人们对于园林城市建设要求的提高，更多的园林设计以及施工人员倾向于多样化绿化形式[1]，多样化绿化形式的实现最重要的途径就是在园林中大量的应用彩叶植物。彩叶植物种类很多，常见的主要有春色叶类、秋色叶类、常色叶类、双色叶类、斑色叶类、绿色叶类[2]，尽管这六大类彩叶植物种类多样，但是大多数园林植物特别是木本植物在同一地点生长较多年，而城市土壤营养条件差，污染严重[3]，多数彩叶植物生长多年后叶色表达难以达到设计要求，同时树体长势减弱，病虫害普遍发生，影响园林景观的实现。而解决以上问题的关键便是提高树体的营养水平，而外源营养元素均会对叶片内的色素含量产生显著变化，进而使叶片表现出不同的外观特征，因此，了解不同营养元素对园林植物色素的影响对指导园林植物施肥养护具有重要的理论意义。

1外源营养元素对园林植物叶片内叶绿素a含量的影响

叶绿素a颜色为蓝绿色，对于园林植物而言，其含量的多少对叶色外观有较大的影响。多种营养元素对叶绿素a含量均有直接的影响，其中，李焕忠等[4]关于营养元素对植物叶绿素a含量的影响做了较为详细的报道。研究认为，外源锰处理可以显著提高紫叶矮樱叶片内叶绿素a含量，在一定范围内，锰的浓度越大，叶绿素a升高越明显，表明在施肥中添加入一定的锰元素对提高园林植物叶片内叶绿素a含量具有较好的作用。铜元素与锰元素具有相似的作用，但是铜可以延长叶绿素a活跃时间，与锰相比具有更好的效果，但是在林碧英等[5]的研究中证明，过多地使用铜元素反而会对植物产生铜胁迫，从而影响植物的正常生长。分析认为，铜作为微量元素，施用量必须保持在合理的浓度（量）范围内才会对园林植物叶片内叶绿素a含量的增加具有促进作用。

磷作为园林植物需要量较大的营养元素，施用量的多少也会对叶片内叶绿素a含量产生较为明显的影响。洪刚强等[6]研究认为磷在可以提高叶片内叶绿素a含量，但是差异并不明显。吴楚等[7]研究了磷对长白落叶松叶片内叶绿素a含量影响的变化，其研究结果证明，当磷处理达到0.5 mmol·L-1时叶绿素a含量达到最大值，若磷浓度继续增加，叶绿素a含量则呈现出下降的趋势，分析认为磷供给水平对长白落叶松幼苗叶绿素的生物合成过程中AIA合成速率和PBG酶活性影响较大，从而会影响到叶绿素a含量的变化。马兆兰[8]研究了不同营养元素对银杏叶片内叶绿素a含量的影响，结果显示，整个生长季节，磷处理叶绿素a含量始终高于对照，表明磷对多种园林植物叶绿素a含量的增加有较好的促进作用。氮元素被认为是促进叶绿素a含量增加较好的营养元素，从银杏的试验结果来看，纯氮元素处理银杏叶片中叶绿素a含量虽然低于磷处理，但是与对照相比仍然存在显著差异，在对草坪的研究中表现出随着施氮量增加叶绿素a含量显著增加的变化，氮磷钾的协作效应因施肥量增加而更加明显[9]。在对长白落叶松的研究中发现当氮浓度达到8 mmol·L-1时，植物叶片中叶绿素a含量达到最高，其效应结果表现出与磷具有相似的特点，在氮磷互作效应的影响下氮表现出对长白落叶松幼苗叶绿素的生物合成过程中AIA合成速率和PBG酶活性影响更大的效应[7]。除了氮磷两种元素会对园林植物叶片内叶绿素a含量产生比较明显的影响之外，钾元素也会对叶绿素a的含量产生一定的影响，根据高福元[10]的研究，低浓度的钾元素处理美国红栌叶片后，叶片内叶绿素a含量会显著提高，但是高浓度的硫酸钾处理会降低叶片内叶绿素a含量。

硼锌两种元素对园林植物叶绿素a含量的影响与氮磷两种元素相反，与钾元素具有相似的效果，即低浓度的硼锌处理会提高园林植物叶片内的叶绿素a含量，而高浓度的硼锌元素处理会降低叶片内叶绿素a含量。

2 外源营养元素对园林植物叶片内叶绿素b含量的影响

叶绿素b存在于多种园林植物中，其在叶片内含量的高低对园林植物外观鲜嫩程度有直接的关系[9]。不同植物叶片在外源营养物质影响下叶绿素b含量变化结果不同，在对银杏的研究中发现，氮元素有利于叶片内叶绿素b含量降低，磷钾元素有利于叶绿素b含量的增加，当氮磷钾配合施用时，叶绿素b含量增加较为显著，因此，银杏施肥最好以氮磷钾混合施用较好[8]。早熟禾叶绿素b含量变化与银杏相似，但是较低的施肥量促进效果要优于较高的施肥量，因此，草坪景观施肥应当以低量施肥为佳[9]。美国红栌为红色叶树种，钾元素同样会影响到叶绿素b含量，研究证明较低量钾肥处理会使叶绿素b含量增加，较高施肥量会降低红叶树种叶片内叶绿素b含量，对提高红叶树种观赏价值具有较好的效果。

除了营养元素之外，土壤中氯化钠含量的高低也会影响到园林植物叶片内叶绿素b含量的变化。夏阳[11]研究了乌柏、栾树、黄栌、法桐4种园林树种叶绿素b含量的变化情况，认为随着氯化钠浓度的增加叶片内叶绿素b含量呈现出降低变化，在部分园艺作物的研究中则表现为低浓度的盐处理反而会增加叶绿素b含量的增加。在树锦鸡儿的研究中，叶绿素b变化在不同月份表现不同，但是总的趋势是盐浓度越高叶片中叶绿素b含量越低[12]。

3外源营养元素对园林植物叶片内类胡萝卜素含量的影响

类胡萝卜素是一大类天然色素的总称，其含量的高低与园林植物叶片的鲜艳程度直接相关。在众多的园林植物中，主要作为观叶的植物是早熟禾，根据氮磷钾配合使用的研究来看，施肥量在97.03 kg·hm-2和135.93 kg·hm-2的条件下,类胡萝卜素含量无显著差异，当施肥量达到了116.47 kg·hm-2时，类胡萝卜素含量达到最高值，因此，当以提高早熟禾叶片内类胡萝卜素含量为目的时，施肥量最好控制在116.47 kg·hm-2。

美国红栌为红叶树种，类胡萝卜素含量变化受外源营养物质的影响较大，高福元[12]研究表明，叶面喷施钾肥量越大，美国红栌叶片内类胡萝卜素含量降低越明显，并且所有处理叶片内类胡萝卜素含量均低于对照。刘振平[13]在磷钾元素对紫叶矮樱叶片内类胡萝卜素含量的影响研究中发现，紫叶矮樱叶片内喷施磷钾元素会提高叶片内类胡萝卜素含量，并且喷施量越大增加效果越差；钾肥对类胡萝卜素含量的影响与磷不同，表现为仅喷施浓度在0.8%时叶片内类胡萝卜素含量高于对照，叶面喷施钾浓度在0.4%和1.2%浓度时低于对照，特别是1.2%浓度的钾肥处理，降低程度显著低于对照。当磷钾肥混合处理紫叶矮樱时，表现结果与单独喷施磷钾肥不同，即低浓度和高浓度磷钾复合肥处理会提高叶片内类胡萝卜素含量，而中浓度的磷钾肥处理会降低类胡萝卜素含量。

4外源营养元素对园林植物光合作用的影响

在关于外源营养元素对园林植物光合特性影响的研究中，比较多的集中于氮磷钾3种元素。2010年，刘振平等[14]使用尿素，硫酸钾，过磷酸钙，磷酸二氢钾溶解于水中，按照设计浓度对紫叶矮樱叶片进行处理，结果表明，仅尿素处理可以提高紫叶矮樱叶片的净光合速率，其余营养元素能够显著降低净光合速率。蒸腾速率与气孔导度的变化规律相似，即尿素可以提高紫叶矮樱叶片的蒸腾速率与气孔导度，其余营养元素会降低这两项光合指标，其中，钾元素降低效果最为明显，磷钾元素效果较差。在对细胞间二氧化碳浓度的测定结果中发现，外源营养元素会使紫叶矮樱叶片细胞间二氧化碳浓度升高，但是不同元素处理之间差别不明显。

另外，不同浓度的营养元素同样会对园林植物光合特性产生影响。在对美国红栌[15]的研究中发现，不同浓度的钾元素处理会改变叶片的净光合速率，所有钾处理美国红栌叶片净光合速率均低于对照，其中，钾浓度越大，降低效果越显著，同时，钾肥处理不能改变美国红栌叶片净光合速率的日变化曲线和“午休”现象，这与紫叶矮樱的研究结果相似[16]，但是紫叶矮樱光合作用的午休时间要晚于美国红栌。在钾元素的影响下，美国红栌叶片气孔导度呈现出下降的变化，并且钾处理浓度越大下降越明显，与对照相比差异达到了极显著水平。叶片蒸腾速率的变化也是衡量光合作用强弱的一项指标，钾元素对园林植物蒸腾速率的影响与气孔导度相似，而叶片胞间二氧化碳浓度变化相反[17-18]。

不同浓度的磷处理对园林植物净光合速率的影响与钾不同，磷处理仅在上午10:00之前净光合速率低于对照，而其余时间内中低浓度的磷肥处理光合速率均高于对照，仅当磷浓度达到了1.5%时净光合速率在1 d内均低于对照，表明较低浓度的磷肥处理对提高园林植物净光合速率具有较好的作用。磷钾肥混合处理后，上午净光合速率低于对照，下午却高于对照，表现出磷钾肥单独施用和混合施用对园林植物光合作用的影响具有不同的特点[16]。

5展望

园林植物施肥对提高园林植物的观赏价值具有较好的作用，特别是对提高色素含量的影响，除了提高观赏质量之外，还促进了园林植物光合作用的进行，对于园林植物的健壮生长具有较好的作用。在当前的研究中，较多地集中于叶片喷肥的研究，而土壤施肥对园林植物色素和光合特性影响的研究较少，并且土壤施肥相对于叶片喷肥而言具有更好的作用，但是由于不同地区土壤条件的差异，施肥量很难掌握，为此精确确定促进园林植物色素和光合作用的土壤施肥量研究将是重点研究方向。

参考文献：

[1] 黄印冉.彩色树种在城市绿化中的应用和分类[J].园林工程，2005(1)：50-55.

[2] 刘洪雨，张吉立，李新，等.彩叶植物在华北园林中的应用[J].浙江农业科学，2011（2）:296-298.

[3] 李佩萍.城市土壤特性及其改良[J].中国城市林业，2010（1）:50-51.

[4] 李焕忠，张吉立.5种微量元素对紫叶矮樱叶绿素a含量影响的研究[J].中国农学通报，2010（16）:242-245.

[5] 林碧英,谢秋梅,林义章. 铜胁迫对苋菜叶片叶绿素a荧光诱导动力学的影响[J].热带作物学报，2011（3）:383-388.

[6] 洪刚强，王萍，吴常文. 活性磷对浒苔生长和叶绿素含量影响的初步研究[J].河北渔业，2011（5）:16-18.

[7] 吴楚,王政权,孙海龙,等. 氮磷供给对长白落叶松叶绿素合成、叶绿素荧光和光合速率的影响[J].林业科学，2005（4）:31-36.

[8] 马兆兰，杨丰波，单晶晶，等.不同肥料配方对银杏叶片叶绿素及含水量的影响[J].山东农业科学，2011（2）:68-70.

[9] 张俊艳.施肥对早熟禾生长以及叶片色素含量的影响[J].山东农业科学，2011（2）:65-67.

[10] 高福元，张吉立，刘振平，等. K2SO4对美国红栌叶片色素和可溶性糖含量影响的研究[J].江西农业学报，2010（2）:55-57.

[11] 夏阳,孙明高,李国雷,等. 盐胁迫对四园林绿化树种叶片中叶绿素含量动态变化的影响[J].山东农业大学学报：自然科学版，2005（1）:30-34.

[12] 高福元，张吉立，刘振平，等.盐胁迫对树锦鸡儿叶绿素含量和根系活力的影响[J].贵州农业科学，2010,38（5）：46-48.

[13] 刘振平.叶面喷施磷钾肥对紫叶矮樱叶色表达及光合特性的影响[D].太谷：山西农业大学，2010.

[14] 刘振平，张吉立，张金安，等.营养元素对紫叶矮樱叶片色素性质即光合特性的影响[J].北方园艺，2010（2）:104-106.

[15] 李焕忠. 钾元素对美国红栌光合速率和气孔导度变化规律影响的研究[J].湖南农业科学，2010（4）:116-118.

[16] 刘振平，张吉立，伊峰，等.叶面喷施磷钾肥对紫叶矮樱净光合速率的影响[J].浙江林业科技，2010,30（1）：79-81.

[17] 李焕忠，张吉立.叶面喷肥对美国红栌叶片蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度影响的研究[J].北方园艺，2011（5）:94-97.

[18] 张金荣，张吉立，张金安.氮磷钾配施对园林草坪色素及观赏特性影响的研究[J].中国农学通报，2011,27（22）：296-300.