香樟生理黄化的发生与其营养环境之间的关系

2017-05-02张洁刘桂华赵浩彦

江苏农业科学 2017年3期

张洁++刘桂华赵浩彦

摘要：对合肥市一些典型路段上香樟生理黄化的发生情况与其营养环境之间的关系进行研究，结果表明，土壤pH值、有机质含量、容重、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量、有效锰含量的大小在生理黄化和健康香樟根际土壤中的差异达到了极显著水平；土壤pH值、有机质含量、容重、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量中部分或全部是香樟生理黄化发生的原因；叶片中碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量对香樟的健康状况影响最大。在生理黄化香樟的根际土壤中，速效磷与有效锌可能产生拮抗作用，土壤中有效铁的活性随着土壤pH值的升高而降低。

关键词：香樟；生理黄化；营养环境；土壤养分；重金属

中图分类号： S718.5文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）03-0122-04

收稿日期：2016-12-20

基金项目：中央高校基本科研业务费项目（编号：LGQN201402、LGYB201616）；南京森林警察学院教研项目（编号：YB14118）；南京森林警察学院《森林生态学》精品课程培育项目（编号：2015205）。

作者简介：张洁（1982—），女，安徽芜湖人，博士，副教授，主要从事生态安全和土地利用变化方面的研究。E-mail：jie_6506@163.com。

通信作者：赵浩彦，博士，讲师，主要从事森林可持续经营方面的研究。E-mail：qingxueaijie@163.com。

树木黄化病是一种依据叶部病症特点来命名的病害，只要叶片出现大面积、规律性的黄化现象，都可以称之为黄化病，又被称为黄叶病、褪绿病等。该病发生范围广，引发原因复杂，是多种因素综合作用的结果[1]。

现阶段在树木黄化病中研究较多的是果树缺铁黄化，在果树方面叶绿素与全铁、活性铁的相关性研究报道较多[2-8]。目前对园林树木黄化的研究虽然也有一些报道，但大多不够深入和全面。按黄化的发病原因，可以分成侵染性黄化和生理性黄化2种类型[9-14]。香樟是我國南方比较重要和应用广泛的一种城市园林绿化树种，它的黄化多体现为生理性黄化，通过对芜湖市、合肥市、南京市、上海市、苏州市等几个地区的调查发现，这些地区香樟行道树的黄化发生情况比较普遍并呈发展趋势。为了研究香樟黄化现象，有针对性地采集和分析健康植株和不同黄化水平的病株，以及对应植株根系土壤进行取样[15]，对香樟健康植株和不同黄化水平病株的营养环境状况进行研究，旨在了解营养环境与香樟黄化病发生的关系，为香樟黄化病防治提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试植物：样品采自合肥市一些典型路段（如濉溪路、清溪路、合裕路等）的行道树和几个公园（如逍遥津公园、杏花公园、环城公园等）内的园林绿化树，根据香樟黄化发病的轻重分为轻症类、中症类和重症类。供试土壤：在每棵供试植株上采集叶片的同时，进行根际土壤分层采样，即分别于0～20、20～40、40～60 cm的土壤剖面处取样。

1.2试验方法

土壤养分的测定：有机质含量测定，丘林法；碱解氮含量测定，碱解扩散法；速效磷含量测定，Olsen法；速效钾含量测定，乙酸铵提取-火焰光度法；有效铜、锌、铁、锰含量测定，DTPA提取-原子吸收光谱法；有效硫含量测定，磷酸盐浸提法；容重测定，环刀法；pH值测定，电位法。叶片养分的测定：把定位采摘的香樟健康植株和黄化植株的叶片样品，用保鲜袋密封分装，立即带回实验室。先用自来水将叶片正反两面的灰尘洗净，再用0.5%的稀盐酸溶液浸洗2次，最后用去离子水冲洗4次，洗涤后用滤纸轻轻地吸干叶片表面的水，置于干燥箱中105 ℃ 30 min、70 ℃ 24 h进行杀青处理，烘干至恒质量，即可以进行营养元素（氮、磷、钾、铁、铜、锌、锰等）含量的测定，测定方法同土壤元素的测定方法。叶绿素含量的测定：丙酮法。

1.3数据分析

通过Excel和SPSS数学统计软件对试验数据进行方差分析、因子分析、回归分析和通径分析[16-17]。

2结果与分析

2.1香樟根系土壤营养状况分析

由表1可知，健康与黄化香樟土壤特征因子中的有效锌含量、有效铁含量、有效锰含量、碱解氮含量、有机质含量、pH值和容重的大小存在着较大差异，正是土壤中这些变动较大的特征因子的存在，才导致或促进了香樟黄化病的发生。

2.2健康及黄化香樟土壤营养环境状况的因子分析

因子分析方法用于研究相关矩阵的内部依赖关系，可将多个变量综合为少数几个因子，但仍可再现原始变量与因子之间的相关关系，是主成分分析的发展和延伸[18]。

在对香樟黄化和健康植株的根际土壤和叶片营养状况分别进行因子分析的过程中，可以将各种元素之间的复杂关系简单化，将多种元素按照一定的规律（前n个因子的方差累计[CM（25]贡献率占总方差的85%以上即可）缩减为n个主因子，每个因子由一定种类的元素决定，各元素在因子载荷矩阵中的值决定了元素作用的大小，可以将数值相近的元素看作一类作用相同或类似的元素。

从营养角度来讲，也可以认为同一因子中具有相同符号的相近值元素之间存在着协同作用，而具有相反符号的相近值元素之间存在着相反的变化趋势或拮抗作用，进一步明确各元素之间的相互作用，筛选出导致黄化产生、发展的主要因子。

分别将健康香樟、黄化香樟植株根际土壤营养特征因子，包括pH值、有机质含量、容重、碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量、有效硫含量、有效铜含量、有效锌含量、有效铁含量、有效锰含量的测定结果进行因子分析，结果如表2、表3所示。得到健康香樟有7个主因子，结果表明7个主因子所包含的信息量占总体信息量的95.27%，第1主因子到第7主因子中各个主因子所反映的信息量占总体信息量的百分比是很相近的，表明在健康香樟根际土壤中，各个土壤营养特征因子所占的重要性差异不大（表2）。

通过主成分分析（表3），黄化香樟有4个主因子，第1主因子主要是由pH值、有机质含量、容重、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量所决定，这6个变量所反映的信息量占总体的50.13%，其中pH值、容重在第1主因子中的载荷是负值，说明了这2个因子与有机质含量、碱解氮含量、有效锌含量、有[CM（25]效铁含量在第1主因子决定因素中担负的作用是相反的，可见香樟有随着土壤有机质含量、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量的减少和pH值、容重的增大而发生黄化的趋势，第2主因子主要是由速效磷含量、有效铜含量所决定，第3主因子主要是由有效锰含量所决定，第4主因子主要是由速效钾含量所决定。

黄化株根际土壤营养状况因子分析中第1主因子决定因素的土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量、容重，相对同时居于第2到第7主因子决定因素的其他特征因子，第1主因子的6个决定因素所包含的信息量是最大的，表明这6个决定因素的大小对于香樟植株黄化发生的影响作用大于其他土壤特征因子。

同时土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量、容重在健康株根际土壤营养状况因子分析的结果中也处于对维持香樟健康很重要的地位，综合香樟健康和黄化株根际土壤营养状况的差异，可以看到黄化植株相对于健康植株生长的土壤营养环境具有较大的变化，黄化植株所在的土壤密度高、容重大，较大的容重会使土壤通气不良，影响香樟根部的正常呼吸，可能导致香樟黄化。同时有资料显示，土壤较高的pH值会影响植物对铁的吸收，综合一直居于第1主因子决定因素之一的pH值，说明合适的pH值对香樟的健康生长很重要，黄化植株根际土壤中的有效铁含量受到较高pH值的影响，使得香樟植株不能有效吸收土壤中的有效铁，可能导致香樟黄化。碱解氮含量、有效锌含量从健康时的第2、第4主因子变到了黄化时的第1主因子，说明其在影响香樟黄化病发生方面的重要性有所提高。

综上所述，土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量、容重有可能是导致香樟黄化病发生的主要因子。

2.3健康及黄化香樟叶片营养元素的因子分析

将香樟健康叶片及黄化叶片所含营养元素氮、磷、钾、铜、锌、铁、锰的测定结果进行因子分析，结果如表4、表5所示，可知2种营养水平香樟叶片4个主因子的决定元素相差不大，表明锌、铁、氮、铜、钾、磷、锰等元素对于维持香樟叶片的健康是很必要的，特别是第1主因子的决定元素锌、铁、氮，反映的信息量要大于第2、第3、第4主因子，即锌、铁、氮的缺乏对香樟叶片黄化的影响要大于其他营养元素，也就是说香樟黄化可能与叶片中锌、铁、氮的缺乏有很大关系。

2.4香樟叶片与其土壤养分含量的相关性研究

将健康和黄化香樟叶片养分含量（y）与其土壤养分含量（x）分别进行回归分析，找出两者的相关性，结果如表6、表7所示，结果表明健康叶片养分含量与其土壤养分含量具有较大的相关性，叶片从土壤中获得所需的养分元素，土壤养分元素的丰缺程度指示着叶片养分元素的丰缺。黄化叶片养分含量与其土壤养分含量的相关性分析中，叶片中氮、磷、钾、铜、锰元素的含量与土壤中对应的碱解氮、速效磷、速效钾、有效铜、有效锰含量仍然具有较高的相关关系，可知黄化叶片中较低的氮、磷、钾、铜、锰元素的含量与土壤中碱解氮、速效磷、速效钾、有效铜、有效锰的缺乏直接有关，可以通过增施微肥使叶片中的氮、磷、钾、铜、锰元素得以补充。

黄化叶片中锌、铁元素的含量与土壤中有效锌、有效铁的相关性较小，可能是黄化叶片的土壤存在一定的营养失调，使土壤中的有效锌、有效铁和其他的土壤因子产生拮抗或削减作用，从而从外部表现出了较小的相关性。再通过健康和黄化香樟植株根际土壤有效锌及有效铁分别与其他土壤营养特征因子的比值关系，探究出现相关性较小的原因，其中有效锌与速效磷的比值从健康到黄化的变化过程中是下降的（表8），水溶性的磷酸盐会与土壤中的有效锌结合，减少有效锌的活性，说明在黄化发生的土壤中，速效磷与有效锌会发生比例失调，产生拮抗作用，削弱了土壤有效锌的活性。

虽然全铁与其土壤pH值的比值大小很相近，但有效铁与其土壤pH值的比值从健康到黄化的变化过程中是下降的（表9），说明了土壤中有效铁的活性随着土壤pH值的升高而降低，土壤中全铁的数量没有变化，但有效铁的含量在减少，这一点正好也说明了表7反映的香樟黄化叶片铁含量与其土壤有效铁含量存在较小相关性的原因。

3结论

通过对香樟营养环境特征因子的方差分析、因子分析、通徑分析，以及香樟土壤营养特征因子与叶绿素的回归分析，对香樟黄化病的发生原因一步一步地进行筛选和揭示。

从健康、黄化香樟根际土壤营养状况的变异系数、显著性分析，可知有效锌含量、有效铁含量、有效锰含量、碱解氮含量、有机质含量、pH值、容重的大小在黄化与健康土壤之间的差别较大，并达到了极显著水平。

由黄化香樟与健康香樟根际土壤营养状况因子的分析结果可知，健康时7个主因子的贡献率差异不大，表明了11种土壤营养特征因子对香樟的健康都很重要，而黄化发生时，第1主因子决定因素中的碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量、容重原来分别位于健康时的第2、第4、第5、第7主因子，说明其重要性提高了，结合同样居于黄化第1主因子决定因素的pH值、有机质含量，表明pH值、有机质含量、容重、碱解氮含量、有效锌含量、有效铁含量中部分或全部可能是导致黄化的关键因素。

通过黄化和健康香樟叶片营养元素的因子分析结果的比较研究，可见2种营养水平香樟叶片4个主因子的决定元素相差不大，表明锌、铁、氮、铜、钾、磷、锰元素对维持叶片的健康是必不可少的，其中居于第1主因子决定元素的锌、铁、氮的重要性要大于其他元素，表明香樟黄化可能与叶片中锌、铁、氮的缺乏有很大的关系。

香樟健康叶片和黄化叶片与其对应的土壤养分含量的相关性研究表明，叶片中氮、磷、钾、铜、锰元素的含量与土壤中对应的碱解氮、速效磷、速效钾、有效铜、有效锰含量具有较高的相关关系，黄化叶片中锌、铁元素的含量与土壤中有效锌含量、有效铁含量的相关性却较小；通过健康和黄化香樟植株根际土壤有效锌含量及有效铁含量分别与其他土壤营养特征因子的比值关系表明，在黄化发生的土壤中，速效磷与有效锌可能会发生比例失调，产生拮抗作用，削弱了土壤有效锌的活性作用。同时土壤中有效铁的活性随着土壤pH值的升高而降低，但土壤中全铁的数量没有变化。

由以上分析结果表明，土壤容重的增大和碱解氮、有效锌、有效铁的亏缺可能部分或全部是香樟黄化发生的直接原因，而土壤pH值的升高和有机质、有效锰的缺乏是黄化加重的间接诱导因子。

参考文献：

[1]徐万泰，郭伟红，秦飞，等. 木本植物缺铁性黄化病研究进展[J]. 江苏林业科技，2011，38（4）：39-43.

[2]张有平. 猕猴桃黄化病产生原因及防治[J]. 陕西农业，1997（7）：14.

[3]李银国，尹克宁，王树良. 果树缺铁黄化研究进展[J]. 热带亚热带土壤科学，1997，6（2）：129-133.

[4]晁无疾，周敏，张铁强，等. 葡萄缺铁性黄化病调查与矫治实验[J]. 中外葡萄与葡萄酒，2000（2）：25-27.

[5]吕世华. 石灰性紫色土桃树黄化病的诊断[J]. 四川农业大学学报，1994，12（2）：223-226.

[6]吉前华，李玉堂. 石灰性土壤上柑橘缺铁黄化研究进展[J]. 四川农业大学学报，1998，16（3）：365-369.

[7]朱水方，舒秀珍，何光烈，等. 樱桃致死黄化病病原研究[J]. 植物病理学报，1992，22（1）：25-28.

[8]毛富春，张凤云，赵先贵，等. 美味猕猴桃叶片有效铁含量与黄叶病相关性研究[J]. 西北农业学报，2002，11（2）：54-56.

[9]涂美艳，陈栋，孙淑霞，等. 桃树黄化程度与土壤理化指标的关系[J]. 西南农業学报，2014，27（2）：705-709.

[10]李小康. 湿地松黄化病和叶枯病的发生与防治[J]. 中国森林病虫，1999（2）：12-14.