油茶叶片营养诊断分析样品适宜采集期研究

2013-04-10莫宝盈易立飒奚如春崔之益李文峰

经济林研究 2013年1期

莫宝盈，易立飒，奚如春，崔之益，李文峰

（华南农业大学林学院，广东广州 510642）

油茶Camellia oleifraL.是山茶科Theaceae山茶属CamelliaL.中种子油脂含量较高且有栽培经济价值的植物总称，是我国主要的木本油料植物之一，已有2 300多年的栽培利用历史，广布于我国南方18个省区的642个县，总面积达400 万hm2[1-2]。

油茶养分管理是其优质、高产、稳产的基础，而营养诊断是养分管理的理论和技术依据。植物营养诊断方法有土壤诊断、叶片诊断、田间试验、示踪原子、微生物测定等种方法[3]。由于树木根系庞大，树体需求和贮藏的营养物质多，林地立地条件复杂，采用土壤营养诊断和田间试验等方法常存在诊断准确性较差与效率低等问题，其结果也仅被视为生产中的参考值[4]。而叶片是营养反应最敏感的器官，其营养动态变化可实时反馈树体和土壤养分的丰缺状况。因此，叶片营养诊断方法一直是国内外长期应用、至今仍为比较理想的技术手段。可是，树体叶片养分存在时空动态变化规律，在测定样品中，采集期和处理方法不同，其分析诊断结果差异甚大。大量研究结果表明，用于植物叶片营养诊断的样品采集必须在其营养元素相对较稳定的时期进行[5-7]。有关人员对我国主要栽培果树进行了大量的研究，结果已阐明了部分栽培果树叶片营养诊断的适宜采样期，如黄皮3月[8]、樱桃5月[9]、葡萄7月[10]、猕猴桃7～10月[11]、山核桃6～9月[12-13]、梨树7～ 8月[14]、日本栗 5月[15]、苹果5～8月[16]。相关学者对油茶不同发育时期的叶片也分别进行了采样测定并分析了其养分动态，如何方等人[17]在10月中旬，王会利等人[18]在5月，唐健等人[19]在6月，胡玉玲等人[20]在7月底，潘晓杰等人[21]分别在7月中旬、11月中旬和次年的1月中旬、3月中旬，曹永庆等人[22]在1、4、7和10月都曾进行了相关研究，但其诊断结果不甚相同，各自研究结论难以类比。因此，目前我国油茶叶片营养诊断的适宜采样期问题尚无定论，至今未能系统地研究并制定油茶叶片营养诊断的相关技术标准或规程[21-23]。为此，文中采用定点定期连续叶片样品采集方法，对油茶叶片中N、P、K、Ca、Mg等主要养分的动态变化进行了系统研究，旨在阐明叶片养分变化特征，以确定用于营养诊断的叶片样品适宜采集时期，为有效地开展油茶营养诊断和养分管理提供基础理论和科学依据。

1 研究区概况

试验林地为广东省梅州市平远县长田镇油茶基地。该基地位于 115°43′～ 116°07′ E，24°23′～24°56′ N，属于亚热带季风气候区，气候温和，光照充足，雨量充沛，年平均气温21.7 ℃，风力小，霜期短。1月平均气温9.9 ℃，极端最低气温－7.3 ℃。7月平均气温是27.6 ℃，极端最高气温39 ℃，年平均气温19.5 ℃。年降水量1 637 mm，全年降雨主要集中在4～9月份；年均日照时数1 873 h，无霜期达300 d以上。土壤类型为花岗岩或由粉砂岩风化发育而成的红壤或黄壤。该油茶试验林面积200 hm2，于2004年种植，密度为2 m×2 m，保存率在95 %以上，2006年始产，目前已进入盛产期，该林分林相整齐，生长状况良好，林下植被有芒箕、白茅和五节芒等种植物。

2 材料与方法

2.1 叶片样品的采集与处理

样树选取：于研究区内设定4个20 m×20 m的样地，并在每个样地开展林分调查后，按照“S”型路线，在每个样地各选取生长健壮、树势良好、树冠完整、无病虫害的样树5株作为采样树，共选取20株采样树。林分调查统计结果表明，采样树平均高2.35 m，平均地径8.2 cm，平均冠幅为（1.8×2.0）m2。

采叶时期：试验于2011年进行，分别在1月15日（幼果形成期）、4月10日（果实生长期）、6月25日（果实快速生长期）、8月15日（油脂转化高峰期）、10月20日（果熟期）、11月10日（盛花期）等5个时期采集叶片样品。

野外采叶方法：叶片样品采集部位为树冠外围中部以上，选择生长健壮的当年生枝条，分别于东、南、西、北4个方向采集成熟叶片20片，用密封袋包装带回实验室处理。

室内叶样处理：用洁净的纱布或毛巾将叶片的两面擦拭干净，除去叶柄，用分析天平准确称重后放入烘箱中，在105 ℃条件下杀青30 min，然后放在75 ℃恒温箱中烘24 h，取出再次称重。样品粉碎过2 mm筛，装入密封的广口瓶中，贴好标签，以备测定分析使用。

2.2 养分测定方法

将样品用H2SO4-H2O2消煮后，分别采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法、火焰光度法、原子吸收分光光度法测定其N、P、K、Ca和Mg的含量[24]。

2.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2007制图，以SPSS17.0软件进行方差分析；如果差异显著，则采用Duncan’s 检验法进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 叶片中N素含量的动态变化

叶片中N素含量和积累量的变化特征如图1所示。由图1可知，在油茶的整个年发育过程中，N素积累量在整体上表现为上升趋势。随着叶片生长，叶幕增大，叶片中的N素含量逐渐升高，在1～8月间其含量变化表现出“升高—升高—下降”的趋势；以后随着果实迅速发育和花芽分化，各个器官对N素的需求竞争加剧，叶片中的N素含量仍持续下降；油茶果成熟采摘后，树体活动减弱，叶片开始积累矿质营养元素，N素含量有所回升。因此，8～11月间叶片中的N素含量变化表现出“下降—升高”的趋势。

图1 油茶叶片N素含量和积累量的变化情况Fig.1 Changes of N element content and accumulation in Camellia oleifera leaf

对不同采叶时期油茶叶片的N素含量进行方差分析（P＜0.001），结果见表1。由表1可知，不同采叶时期叶片的N素含量呈现出极显著差异。

表1 不同采叶时期油茶叶片N素含量变化的方差分析结果Table 1 Variance analysis of N element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

不同采叶时期油茶叶片N素含量变化的多重比较结果见表2。从表2的分析结果看，1～4月油茶叶片N素含量由11.13上升至11.46 g·kg-1，增加了0.33 g·kg-1，提高了2.96%，N素积累量由8.79上升至11.69 g，增加了2.90 g，提高了32.99%；4～6月N素含量由11.46上升至13.73 g·kg-1，提高了19.80%，上升幅度比1～4月的要大，至6月叶片的N素含量出现了高峰值。6～8月N素含量却由13.73下降至13.23 g·kg-1，减少了0.50 g·kg-1，下降了3.64%；而N素的积累量由17.57升至18.79 g，提高了6.94%。8～10月N素含量急剧下降至12.39 g·kg-1，这时期果实内油脂快速转化及干物质积累增加都需要消耗N素营养。10～11月N素含量由12.39上升至13.57 g·kg-1，增加了1.18 g·kg-1，提高了9.52 %，上升幅度较大。

表2的分析结果还表明，1月与4月油茶叶片的N素含量无显著差异，8月与10、11月叶片的N素含量也无显著差异，6月与1、4月叶片的N素含量呈现出显著差异。6月与8月叶片的N素含量没有显著差异，N素含量变化相对平缓，且8月N素含量与不同采样期的平均值比较接近，代表性强。因此，6～8月是油茶叶片N素养分诊断的适宜采样期。

表2 不同采叶时期油茶叶片N素含量变化的多重比较结果†Table 2 Multiple comparisons of N element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

3.2 叶片P素含量的动态变化

叶片P素含量和积累量的变化特征如图2所示。由图2可知，油茶叶片P素含量在整个发育期变化较小。与N素含量变化趋势不同的是，在1～8月间叶片P素含量变化表现出“升高—下降—升高”的趋势。随着春梢的生长，叶片P素含量逐渐升高，在4月份达到最高值；之后由于各器官对P素的需求竞争激烈，幼果膨大、花芽分化均要消耗大量的P素，致使叶片P素含量降低，在6月降至最低值；6～8月叶片P素含量却有小幅度升高。在8～11月间叶片P素含量变化表现出上升的趋势，在10～11月叶片P素含量上升幅度比8～10月的大，这与油茶果实成熟采摘后，树体活动减弱，叶片开始积累矿质营养元素有关。在整个发育期间，与N素积累量的变化趋势不同的是，叶片中P素的积累量表现出“升高—不变—升高”的变化趋势。

对不同采叶时期油茶叶片P素含量进行了方差分析（P＜0.001），结果见表3。由表3可知，不同采叶时期叶片P素含量呈现出极显著差异。

不同采叶时期叶片P素含量变化的多重比较结果见表4。从表4的分析结果看，1～4月，油茶叶片P素含量由0.68上升至0.90 g·kg-1，增加了0.22 g·kg-1，提高了32.35%，上升幅度较大；P素积累量提高了70.37%。4～6月，P素含量呈下降趋势，且变化较大，降幅达18.88%，而其积累量却提高了1.08%。6～8月，叶片P素含量有一定幅度的上升，由0.73上升至0.76 g·kg-1，提高了4.09%；P素的积累量由0.93上升至1.08 g，提高了16.12%。8～10月，叶片P素含量持续上升，由0.76上升至0.78 g·kg-1，提高了2.63%，增幅比6～8月的要小。10～11月叶片P素含量提高了10.25%，变化相对较大；在11月P素含量和积累量分别达0.86 g·kg-1和1.61 g。

图2 油茶叶片中P素含量和积累量的变化情况Fig.2 Changes of P element content and accumulation in Camellia oleifera leaf

表3 不同采叶时期叶片P素含量变化的方差分析结果Table 3 Variance analysis of P element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

表4 不同采叶时期叶片P素含量变化的多重比较结果Table 4 Multiple comparisons of P element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

表4的多重比较分析结果还表明，1月与4月油茶叶片P素含量无显著差异，4月与6、10与11月叶片P素含量呈现出显著差异，6月与8月、8月与10月叶片P素含量没有显著差异，6、8和10月叶片P素含量的变化相对平缓，且这3个月的P素含量比较接近平均值。因此，6、8和10月是油茶叶片P素养分诊断的适宜采样期。

3.3 叶片中K素含量的动态变化

叶片K素含量和积累量的变化特征如图3所示。由图3可知，在其年发育过程中，油茶叶片K素含量的变化趋势与P素类似，也表现出“升高—下降—升高”的趋势。在发育初期，叶片的K素主要来源于上一年的贮藏，枝、叶、果实的生长量小，消耗量较少，此时叶片的K素含量较高，1～4月K素含量有所上升。4～6月，随着果实生长，叶片K素含量逐渐下降，在6月达到一个较低点，这一时期油茶对K素的需求量较大，除油茶幼果生长需要K素外，刚形成的大量叶片也需要较多的K素营养，同时积累较高浓度的K素可为果实的发育成熟做准备。6～8月叶片K素含量缓慢升高。8～11月叶片K素含量变化表现出升高的趋势。叶片K素积累量的变化动态与P素相似，总体上呈上升趋势，但与P素不同的是，K素积累量在4～6月这一时期内略有下降。

对不同采叶时期油茶叶片K素含量进行了方差分析（P＜0.05），结果见表5。由表5可知，不同采叶时期叶片的K素含量呈现出显著差异。

表5 不同采叶时期油茶叶片K素含量变化的方差分析结果Table 5 Variance analysis of K element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

不同采叶时期油茶叶片K素含量变化的多重比较结果见表6。从表6的分析结果看，1～4月，油茶叶片K素含量由6.19上升至7.04 g·kg-1，提高了13.73%。4～6月，K素含量却减少了1.94 g·kg-1。6～8月，叶片的K素含量由5.10上升至5.99 g·kg-1，提高了17.45%；K素的积累量提高了30.32%。8～10月，叶片K素含量由5.99上升至6.50 g·kg-1，增加了8.51%。10～11月，K素含量提高了0.92%。

图3 油茶叶片K素含量和积累量的变化情况Fig.3 Changes of K element content and accumulation in Camellia oleifera leaf

表6 不同采叶时期油茶叶片K素含量变化的多重比较结果Table 6 Multiple comparisons of K element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

表6的多重比较分析结果还表明，1月与4月油茶叶片的K素含量无显著差异，6月与8月叶片的K素含量无显著差异。8月与10月叶片的K素含量没有显著差异，但此期是油茶吸收K素的活跃时期，K素的积累量增加了36.78%。6月与1月、4月叶片的K素含量呈现出显著差异。8月叶片的K素含量处于不同采样期的中间值，且相对较稳定，因此，8月是油茶叶片K素养分诊断的适宜采样期。

3.4 叶片中Ca素含量的动态变化情况

叶片Ca素含量和积累量的变化特征如图4所示。由图4可知，在整个年发育过程中，油茶叶片的Ca素含量呈先下降后逐渐上升的变化趋势，最大值出现在11月，其含量为9.96 g·kg-1；最小值出现在6月，为7.04 g·kg-1。1～6月间油茶叶片的Ca素含量呈下降的趋势，这可能与油茶的生长中心为春梢，养分的分配中心在于枝叶的形态建成，初生细胞壁及细胞膜的形成需要消耗大量Ca素有关。6～10月，随着叶片的发育增大，由于Ca素的移动性差，故叶片的Ca素含量呈升高趋势。10～11月叶片的Ca素含量基本稳定。叶片Ca素积累量的变化曲线呈不断增长的积累型。

图4 油茶叶片Ca素含量和积累量的变化Fig.4 Changes of Ca element content and accumulation in Camellia oleifera leaf

对不同采叶时期油茶叶片的Ca素含量进行了方差分析（P＜0.05），结果见表7。由表7可知，不同采叶时期叶片的Ca素含量呈显著差异。

不同采叶时期油茶叶片Ca素含量变化的多重比较分析结果见表8。从表8的分析结果看，1～4月，油茶叶片Ca素含量由9.68下降至8.25 g·kg-1，降低了14.77%；而Ca素的积累量却增加了10.06%。4～6月，叶片的Ca素含量降低了14.66%，其下降幅度约等于1～4月的下降幅度。6～8、8～10月Ca素含量急剧升高，上升幅度分别达19.31%、14.52%；Ca素的积累量分别提高了32.40%、44.34%。10～11月，Ca素含量变化表现出稳定的变化趋势，Ca素的积累量由17.22上升至18.63 g，上升幅度为8.18%。

表7 不同采叶时期油茶叶片Ca素含量变化的方差分析结果Table 7 Variance analysis of Ca element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

表8 不同采叶时期叶片Ca素含量变化的多重比较结果Table 8 Multiple comparisons of Ca element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

表8的多重比较分析结果还表明，1月与4月、4月与6月叶片的Ca素含量无显著差异，6月与8月叶片Ca素含量无显著差异，10月与11月叶片Ca素含量无显著差异，但这两个时期的Ca素含量是几个采样期中的最大值，故不适宜采样。6月与10、11月叶片Ca素含量呈现出显著差异，变化相对较大。8月叶片Ca素含量较接近于全年的平均水平。因此，8月是油茶叶片Ca素养分诊断的适宜采样期。

3.5 叶片中Mg素含量的动态变化情况

叶片Mg素含量和积累量的变化特征如图5所示。由图5可知，在整个年发育过程中，叶片中的Mg素含量变化不大，表现出“升高—下降—相对稳定”的变化趋势。1～6月，叶片的Mg素含量逐渐上升，6～8月，Mg素含量有所下降。这可能与幼果期叶片因强烈的光合作用所需而必须向果实提供光合产物有关，而Mg素是叶绿素的必要元素，因为在幼果刚形成时还不能完全提供果实所需光合产物，需要叶片提供，因此，叶片中的Mg素含量上升，而果实渐渐进入成熟期所需的光合产物减少，故Mg素含量有所下降。8～10和10～11月叶片的Mg素含量保持在一个相对稳定的水平上，这可能与果实采摘后树体活动减弱有关。1～6月，叶片Mg素积累量随着生长季节的递进而一直表现出增加的趋势，但6～8月Mg素的积累量有所下降，此后持续上升，Mg素的变化规律反映了这种元素在林木体内不易移动而易于积累的一般变化规律。

图5 油茶叶片中Mg素含量和积累量的变化情况Fig.5 Changes of Mg element content and accumulation in Camellia oleifera leaf

对不同采叶时期油茶叶片Mg素含量进行了方差分析（P＞0.05），结果见表9。由表9可知，不同采叶时期叶片的Mg素含量无显著差异。

表9 不同采叶时期油茶叶片Mg素含量变化的方差分析Table 9 Variance analysis of Mg element content in Camellia oleifera leaf at different sampling periods

从图5中还可以看出，在整个年发育过程中，Mg素积累量增加了1.07 g；叶片Mg素含量的最小值出现在1月，为1.03 g·kg-1，最大值出现在6月，为 1.47 g·kg-1。8月 Mg素含量为 1.19 g·kg-1，较接近于全年的平均水平。因此，8月是油茶叶片Ca素养分诊断的适宜采样期。

4 结论与讨论

研究结果表明，从幼果形成期到盛花期，油茶叶片中的N、P、K素含量呈“升高—下降—升高”的变化趋势，Ca素含量的变化趋势为先降低后升高，Mg素含量的变化趋势则为先升高后下降。6、8月为测定油茶叶片N素含量的适宜采样期，6、8、10月为测定油茶叶片P素含量的适宜采样期。油茶叶片K、Ca、Mg素含量的采样分析应在8月较为合理。一般用于植物营养诊断叶片的采样时期通常选择新枝叶停止生长，叶养分含量变幅小的时期[25]，特别是大量元素N、P、K养分的营养诊断应在叶养分含量稳定时期。

叶片是果实矿质营养的重要供给源之一，果实产量和质量受叶片中矿质元素含量的影响。诸多学者研究了果树叶片中矿质营养元素含量的年变化趋势，即使所研究的品种相同，其结果往往也存在差异。其原因可能主要来自如下两方面：一方面是研究样本植株营养状况不一致，如树龄差异、实生嫁接差异、砧木类型差异、中庸强弱差异等；另一方面是取样时地理环境、季节、部位存在差异[26]。曹永庆[22]对油茶叶片矿质元素含量的研究结果表明，叶片养分含量随时间推移呈不同的变化趋势，但由于环境因素和采样时间的差异，其研究结果与本研究的叶片养分动态变化趋势有所不同。因此，进行叶片养分诊断时须选择比较统一的采样期，才能保证分析结果和诊断标准值具有可比性。油茶春梢于3月下旬开始生长，4～5月上旬生长最快，5月中旬生长基本结束，此时是叶片生长和干物质积累期，由于叶片生长需要大量的营养元素，花芽绝大部分在春梢上分化，各器官对养分的需求竞争较激烈，叶片中各元素浓度含量的变化较大，不适于采集叶片进行营养诊断。8～10月为果仁填充期，根据各器官中营养元素含量丰缺程度的不同，叶片中营养元素还会进行转移和再分配，变化也较大，此外，果实成熟期施肥对当年产量无大作用，也不适合进行营养诊断。10月下旬果实采摘之后，树体活动减弱，也不适合采集叶片进行营养诊断。而6～8月间叶片形态特征稳定，叶片内各营养元素含量也相对稳定。因此，综合比较分析结果表明，用于油茶叶片N、P、K、Ca、Mg素含量营养诊断的适宜采叶期应为6～8月。

由于本研究所采用的试验材料为7年生普通油茶，其仍处于结果初期。然而，其他油茶栽培品种及物种的表现是否也与此一致，还需进一步研究阐明。

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