5个阔叶树种叶片的养分特征分析

李 洁， 周彤彤， 薛 立

(华南农业大学林学与风景园林学院, 广东 广州 510642)

5个阔叶树种叶片的养分特征分析

李 洁， 周彤彤， 薛 立

(华南农业大学林学与风景园林学院, 广东 广州 510642)

用半微量凯氏法、钼兰比色法、火焰光度法和原子吸收光度法分别对阔叶树种红锥、红花荷、大叶相思、木荷、樟树叶片的N、P、K、Ca和Mg含量进行了测定。结果表明： 红锥叶片的各养分含量中等，红花荷叶片的N、P、K、Ca含量都是5种树种中最低的，大叶相思叶片的N、K含量最高，木荷叶片的Mg含量最高；樟树叶片的P、Ca含量最高，Mg含量最低。聚类分析将5种树种的养分类型分为2类，第1类树种有红锥和红花荷，叶片单位叶面积养分含量较高；第2类为大叶相思、木荷和樟树，叶片单位叶面积养分含量较低。

阔叶树种； 叶片养分含量； 单位叶面积养分含量； 聚类分析

叶片是植物光合作用的器官，叶片中养分含量,特别是氮(N)、磷(P)、钾(K)含量可作为植物养分供应水平和评价植物养分状况的重要指标。N是很多生态系统的限制因子[1]，N通过调节植物体内100多种基因能影响其生理过程[2],因而它的有效利用可以增加植物的适应性。P是植物生长发育的必需元素，叶绿体内磷浓度下降[3]，会影响磷酸甘油酸合成，导致光合速率下降，影响作物光合作用和生长发育。K是植物体内普遍存在的阳离子，影响植物的光合作用、生长发育、生理过程与物质生产过程[4]。钙(Ca)是植物细胞膜的重要组成部分，可以维持细胞壁结构，调节细胞膜透性，中和体内有机酸，调节植物对环境变化的响应过程[5-7]。在一定含量范围内，Ca能提高作物叶片的叶绿素和蛋白质含量[8-10]。镁(Mg)是构成叶绿素分子的必需元素，作为叶绿素的中心原子而直接影响幼苗的叶绿素合成[11]。所以，研究叶片N、P、K、Ca和Mg等养分含量是了解和评价植物生长发育状况的有效方法[12]。

红锥(Castanopsishystrix)、红花荷(Rhodoleiachampionii)、大叶相思(Acaciaauriculaeformis)、木荷(Schimasuperba)、樟树(Cinnamomumcamphora)是我国南方常见的造林及园林绿化树种。现已有对阔叶树种[13-16]、日本柳杉(Cryptomeriajaponica)[17]、桉树(Eucalyptusrobusta)[18]、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)[19]、岳桦(Betulaermanii)、牛皮杜鹃(RhododendronaureumGeorgi)和笃斯越橘(Vacciniumuliginosum)[20]叶片养分的研究，尚未见到对红锥等5种树种幼苗叶片的N、P、K、Ca、Mg对比分析的报道。通过对这5种树种叶片养分含量的分析,可以为园林绿化树种和混交林树种的选择提供参考，对于由这些树种构成的人工林养分管理也有一定的应用价值。

1 试验区概况

试验地位于广东省江门市台山市，地处广东省南部偏西沿海。该区气候属亚热带海洋性季风气候，高湿多雨，光照充足，年平均气温21.7 ℃，年平均日照2006 h，年均降雨量2250 mm；地形多为丘陵，森林覆盖率45.4%，原生植被退化，现为主要由湿地松、马尾松、桉树、湿加松、杉木和大叶相思等组成的次生林。各树种生长概况见表1。

表1 5种树种生长概况Tab1 Generalcharacteristicsof5treespecies树种平均胸径(cm)平均树高(m)平均冠幅(m)红锥344736531930红花荷233126501403大叶相思639650933593木荷303331471817樟树333326731813

2 研究方法

2015年12月，在每种树种中选取10株健康常态树，在每株树的4个方向上下不同部位采集成熟健康叶片，每株3枚共30枚，按树种将叶片样品混合，烘至恒质量，求得干质量后用粉碎机磨成粉末供化学分析用。叶片样品用重铬酸钾-浓硫酸消化后以半微量凯氏法测定N的含量；用H2SO4-H2O2消煮后，以钼蓝比色法测定P的含量，以火焰光度法测定K的含量，以原子吸收法测定Ca和Mg的含量[21]。叶面积用叶面积测定仪测定。用SAS8.0系统软件进行平均养分浓度和含量的差异性检验及聚类分析。

3 结果与分析

3.1叶片养分浓度

由图1可知： 5种树种的叶片氮含量(质量浓度)差异显著(P<0.05)，排序为大叶相思>木荷>樟树>红锥>红花荷；磷含量排序为樟树>红锥>木荷>大叶相思>红花荷，樟树的叶片磷含量显著大于其他树种的，红锥和木荷的叶片磷含量显著大于大叶相思和红花荷的；叶片的钾含量排序为大叶相思>红锥>木荷>红花荷，大叶相思的叶片钾含量显著大于其余4个树种的，樟树的叶片钾含量显著大于红锥、木荷和红花荷的；各树种的叶片钙含量差异显著，排序为樟树>木荷>大叶相思>红锥>红花荷；各树种的叶片镁含量差异显著，排序为木荷>大叶相思>红花荷>红锥>樟树。

由表2得知： 各树种叶片的5种养分含量中，N含量最高，其次是K或Ca，较低的是Mg和P。红锥和红花荷的叶片养分含量排序为N>K>Ca>P>Mg，大叶相思的为N>Ca>K>Mg>P，木荷的为N>Ca>K>Mg>P，樟树的为N>Ca>K>P>Mg。红锥叶片的各养分含量中等；红花荷叶片的N、P、K、Ca含量都是5种树种中最低的；大叶相思叶片的N、K含量最高；木荷叶片的Mg含量最高；樟树叶片的P、Ca含量最高，Mg含量最低。这些反映了不同树种对养分要求上的差异。

3.2单位叶面积的养分含量

阔叶树种叶片厚度因树种不同而异。在叶片内，纤维素和木质素会随叶片增厚而增加,进而致使叶片干质量的增加[14]，所以建立在干质量基础上的养分浓度不能代表养分在单位叶面积的养分含量。从表3可知： 5种树种中，红锥单位叶面积的N、P、K、Ca和Mg含量均占第1位。樟树则相反，除Ca含量外，其余养分单位叶面积含量都是最低的。大叶相思单位叶面积K含量排第3，其余养分的含量排第4。

图1 5种树种的叶片养分含量Fig. 1 Nutrient content of the five tree species

表2 叶片养分含量Tab2Nutrientcontentofleaves(g/kg)树种氮磷钾钙镁红锥177671173668859140705红花荷162890979587936380972大叶相思246971022944086701066木荷228551167647297611318樟树1924612327138149150561

表3 5种树种单位叶面积养分含量Tab3 Nutrientcontentof5treespeciesperunitleafarea(g/m2)树种氮磷钾钙镁红锥19340128072806440077红花荷10420063037602330062大叶相思08900037034003130038木荷11700060033105000067樟树05470035020304240016

3.3叶片养分含量的相关关系

相关分析结果(图2)显示： 单位叶面积N 含量和P 含量极显著相关(R=0 .970,P<0 .01)，因为N的供应加速了树木的发育，能提高树木对P的吸收。P含量和K含量极显著相关(R=0 .967,P<0 .01)。K 作为酶促反应活化剂，可以促进酶的反应，加速了树木体内的新陈代谢，对树木吸收P有积极的影响。K含量和Ca含量极显著相关(R=0.654，P<0.01)，因为钙有利于维持细胞的完整性，保持膜的孔径和通透性，并防止细胞内的K+外渗，有利于钾素的吸收[22-23]。Ca含量和Mg含量相关不显著(P=0.304，P>0.05)。由于离子间的拮抗作用，Ca2+在植株体内的过量积累会抑制植株对Mg2+的吸收。

图2 叶片养分含量的相关关系Fig. 2 Correlations among nutrient contents

3.4叶片养分含量的聚类分析

用叶片单位叶面积养分含量对5种树种进行聚类分析。选用阈值0.75为标准，将树种的养分类型分为2类，第1类为红锥和红花荷，单位叶面积养分含量较高；第2类为大叶相思、木荷和樟树，单位叶面积养分含量较低。

图3 5种树种叶片单位叶面积养分含量聚类分析Fig.3 Cluster analysis of average nutrient content of 5 tree species

4 结论与讨论

不同树种对养分要求存在差异。红锥叶片的各养分含量中等，红花荷叶片的N、P、K、Ca含量都是5个树种中最低的，大叶相思叶片的N、K含量最高，木荷叶片的Mg含量最高；樟树叶片的P、Ca含量最高，Mg含量最低。各树种叶片的养分含量排序，N含量最高，其次是K或Ca，较低的是Mg和P。红锥和红花荷的叶片养分含量排序为N>K>Ca>P>Mg，大叶相思的为N>Ca>K >Mg>P，木荷的为N>Ca>K>Mg>P，樟树的为N >Ca>K>P>Mg 。这些反映出不同树种对N、P、K、Ca和Mg的需求和选择吸收上的差异。

影响林木养分含量的主要因素是树种的遗传特性和土壤条件。例如大叶相思叶片的N含量高，可能是因为大叶相思的根系具有固N的作用，对提高土壤N含量有利，促进了林木对N的吸收。叶片作为对土壤矿质营养反应最敏感的器官，其矿质营养状况可在一定程度上反映树体及土壤的养分状况。5种树种生长在相同立地条件下，对N、P、K、Ca和Mg吸收的差异，反映了不同树种的遗传特性。

由于不同的树种对养分需求不一，因此，营造混交林时需要了解各树种的养分需求。将养分需求差异大的树种栽植在一起，可以避免树木个体间对养分的剧烈竞争。聚类分析将树种养分需求相似的聚为一类，营造混交林时应该避免将同一类树种栽植在一起。本研究中，红锥和红花荷与其他树种养分差异显著，可以考虑与其他树种混交。大叶相思、木荷与樟树养分需求相似，互补性差，不宜混交。

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Nutrientcharacteristicsofleavesof5broad-leaftreespecies

LI Jie, ZHOU Tongtong, XUE Li

(College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642， China)

The contents of N, P, K, Ca and Mg of leaf were analyzed using the method of semi micro Kjeldahl method, molybdenum blue colorimetry and atomic absorption spectrophotometry, respectively, in broad-leaf tree species ofCastanopsishystrix,Rhodoleiachampionii,Acaciaauriculaeformis,SchimasuperbaandCinnamomumcamphora. The results showed that the nutrient content ofC.hystrixwas medium, and the contents of N, P, K, Ca ofR.championiiwere the lowest in the five species, N and K contents ofA.Auriculiformisand Mg content ofS.superbawas the highest among the five species. P and Ca contents ofC.camphorawere the highest, whereas Mg content was the lowest. Cluster analysis showed thatC.hystrixandR.championiibelonged to the first group with high nutrient content per unit leaf area, whereasA.auriculiformis,S.superbaandC.camphorabelonged to the second group with low nutrient content per unit leaf area.

broad-leaf tree species; leaf nutrient content; nutrient content per unit; cluster analysis

2016-04-06

广东省林业局资助项目“佛山市低效生态公益林抚育关键技术研究”(粤财农2015-159号)。

李 洁(1992-)，女，广东省廉江市人，在读硕士，主要从事风景园林和生态学研究。

薛立，教授，博士；E-mail：forxue@scau.edu.cn。

S 718.4

A

1003 — 5710(2016)04 — 0016 — 05

10.3969/j.issn. 1003 — 5710.2016.04.004

(文字编校：唐效蓉)

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