包頭市油松紅化針葉營養(yǎng)元素含量分析

馮偉

摘要：為了探究油松針葉紅化與針葉營養(yǎng)元素含量的關(guān)系，試驗分析測定了油松不同紅化等級針葉與正常針葉中全量Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ元素的含量。結(jié)果表明，紅化程度重的針葉中全量Ｎ、Ｃａ、Ｃｕ含量與正常針葉相比差異顯著（Ｐ＜０．０５），全量Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ含量差異不顯著；因子分析結(jié)果表明，針葉紅化現(xiàn)象與針葉中Ｎ元素的缺乏及Ｃａ元素的過量存在著緊密的相關(guān)聯(lián)系，與Ｋ、Ｆｅ、Ｚｎ元素的含量關(guān)系更為復雜。

關(guān)鍵詞：油松；紅化針葉；正常針葉；營養(yǎng)元素；包頭市

中圖分類號：Ｓ７９１．２５４；Ｓ7６３．１９；Ｓ７１８．４３（２６３ＢＴ） 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）04－0757-04

油松（Ｐｉｎｕｓ ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓ Ｃａｒｒ．）為松科（Ｐｉｎａｃｅａｅ）松屬（Ｐｉｎｕｓ Ｌ．）常綠針葉喬木，樹高可達３０ ｍ，胸徑可達１ ｍ；且樹干挺拔蒼勁，四季常青，獨立的個體樹姿非常優(yōu)美，是中國華北、西北和東北部分地區(qū)重要的造林樹種，同時又是許多城市、風景區(qū)的綠化、美化樹種［１］。多年來，油松一直是包頭市園林綠化的骨干樹種，在包頭市各綠地均有栽植。但是，近些年包頭市許多地方的油松出現(xiàn)了整束針葉從先端整齊向針葉基部逐漸變紅的癥狀，嚴重時可導致整株油松出現(xiàn)衰退死亡，當?shù)赜嘘P(guān)部門稱之為“油松紅針病”。目前油松針葉的病害主要包括赤枯?。郏校澹螅簦幔簦椋铮穑螅椋?ｆｕｎｅｒｎｅａ（Ｄｅｓｍ）Ｓｔｅｒｙ］、枯枝?。ǎ茫澹睿幔睿纾椋酰?ｆｅｒｒｕｇｉｎｏｓｕｍ Ｆｒ．ｅｘ Ｆｒ．）、落針?。郏蹋铮穑瑁铮洌澹颍恚椋酰?ｃｏｎｉｇｅｎｉｕｍ（Ｂｒｕｎａｕｄ）Ｈｉｌｉｔｚ ］等，而包頭市油松針葉的癥狀不同于這幾種，并且相關(guān)報道較少，對此當?shù)貓@林部門從２００３年開始做了大量的分析和鑒定工作，基本上可以排除病原菌和植物寄生線蟲的危害，但未能找出關(guān)鍵的誘發(fā)因素。當油松針葉逐漸變紅時，其針葉內(nèi)的營養(yǎng)元素含量必定會發(fā)生變化，然而有關(guān)這方面的研究還未見報道。目前，英、法、德、美等國已成功的應用植物營養(yǎng)診斷技術(shù)來指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［２－４］。為此，本研究對包頭市油松不同紅化等級針葉的營養(yǎng)元素含量進行了測定，以期探討油松針葉紅化與營養(yǎng)元素含量的關(guān)系，為包頭市油松紅化現(xiàn)象的原因分析及防治策略提供科學的參考。

１材料與方法

１．１試驗地概況

包頭市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部，屬黃河中上游。該地區(qū)屬于典型的中溫帶大陸性氣候，冬長夏短、冬寒夏熱，氣溫年際變化大，春季少雨多風，日照長，無霜期短。全年日照時間在２ ９５５ ｈ左右，年平均氣溫６．５ ℃，極端最高氣溫３８．４ ℃，極端最低氣溫－３１．４ ℃。年平均降水量３１０ ｍｍ，７～９月間降水集中，年平均蒸發(fā)量２ ３４３ ｍｍ，約為降水量的８倍。年平均風速３．４ ｍ／ｓ，主導風向為西北風，年靜風頻率４．８％。包頭市區(qū)土壤為灌淤土，土壤酸堿度為微堿性到堿性。包頭市地處草原氣候帶，成土母質(zhì)復雜，主要土壤類型有栗鈣土、草甸土等。

包頭市常見的綠化樹種有９０多種，包括常綠樹、闊葉樹、花灌木等。其中常綠樹種主要是檜柏［Ｓａｂｉｎａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｌ．） Ａｎｔｏｉｎｅ］、樟子松（Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ Ｌ． ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ Ｌｉｔｖ．）、華山松（Ｐｉｎｕｓ ａｒｍａｎｄｉｉ Ｆｒａｎｃｈ）、白皮松（Ｐｉｎｕｓ ｂｕｎｇｅａｎａ Ｚｕｃｃ．ｅｘ Ｅｎｄｌ．）、黑松（Ｐｉｎｕｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ Ｐａｒｌ．）、油松、白扦云杉（Ｐｉｃｅａ ｍｅｙｅｒｉ Ｒｅｈｄ．ｅｘ Ｗｉｌｓ）、側(cè)柏［Ｐｌａｔｙｃｌａｄｕｓ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ （Ｌｉｎｎ．）Ｆｒａｎｃｏ］、青扦云杉（Ｐｉｃｅａ ｗｉｌｓｏｎｉｉ Ｍａｓｔ．）、華北落葉松（Ｌａｒｉｘ ｐｒｉｎｃｉｐｉｓ－ｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉｉ Ｍａｙｒ．）、杜松（Ｊｕｎｉｐｅｒｕｓ ｒｉｇｉｄａ Ｓｉｅｂ． ｅｔ Ｚｕｃｃ．）等。

參考當?shù)赜嘘P(guān)部門的意見，根據(jù)包頭市油松整體紅化狀況，制定出油松紅化等級標準，具體見表１。在包頭市昆都侖區(qū)迎賓道兩側(cè)選擇１２株長勢良好且相近的油松作為試驗研究對象，樹齡為２８～３０ ａ；其中紅化等級分別為０級、１級、２級、３級的油松各有３株。

１．２樣品采集

試驗采樣時間為２０１０年９月３０日，油松的采樣位置選擇在樹冠底部的三層輪生枝最外側(cè)主梢上（即與油松主干直接相連、除當年新梢外無分枝的枝梢）；分別在東、南、西、北四個方位采集一齡葉及二齡葉（將當年新長出的針葉叫做一齡葉，去年長出的今年未脫落的針葉叫做二齡葉）。每個枝梢上采集６～１０束針葉，各個方位相同葉齡的針葉混合為一個樣品，樣品重約７０ ｇ［５，６］。每個樣品３個重復，共７２個樣品。

１．３樣品處理

油松針葉樣品采集后立即用去離子水沖洗，然后放入干燥箱中，于１０５ ℃殺青３０ ｍｉｎ，之后調(diào)溫至７０ ℃烘干，再用植物粉碎機粉碎、過篩，用于針葉營養(yǎng)元素含量的測定。

１．４樣品營養(yǎng)元素測定方法

油松針葉中營養(yǎng)元素含量的測定均采用常規(guī)化學分析方法［７－９］。樣品在測定前，應在７０ ℃再次烘干８ ｈ，冷卻后立即稱樣。奈氏比色法測定針葉的全Ｎ含量；釩鉬黃比色法測定針葉的全Ｐ含量；火焰光度計法測定針葉的全Ｋ含量；原子吸收分光光度法測定針葉的全量Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ元素含量。

１．５數(shù)據(jù)處理

對試驗所得數(shù)據(jù)的平均值采用ＳＡＳ９．０分析軟件的ＡＮＯＶＡ模塊進行差異顯著性檢驗，并用因子分析方法（ＦＡＣＴＯＲ）探討營養(yǎng)元素含量與油松針葉紅化現(xiàn)象之間的關(guān)系。

２結(jié)果與分析

２．１油松不同等級紅化針葉與正常針葉營養(yǎng)元素含量比較

２．１．１Ｎ、Ｐ、Ｋ營養(yǎng)元素含量包頭市油松不同紅化等級、不同年齡針葉的全量Ｎ、Ｐ、Ｋ營養(yǎng)元素含量測定結(jié)果分別見圖１、圖２，從圖１、圖２可以看出，隨著紅化等級的增加，油松的一齡、二齡針葉的全Ｎ含量均呈下降趨勢；在一齡、二齡針葉中都以正常針葉的全Ｎ含量最高，分別為１．６６%、１．４０%；紅化程度重（３級）針葉的全Ｎ含量最低，分別為１．２７%、１．１３%。隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡針葉的全Ｐ含量呈下降趨勢，以正常針葉的全Ｐ含量最高，為０．１１%，紅化程度重（３級）的針葉最低，為０．０８%；而二齡針葉的全Ｐ含量則呈上升的趨勢，其正常針葉的全Ｐ含量最低，為０．０９%，紅化程度重（３級）的針葉全Ｐ含量最高，為０．１３%。隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡針葉的全Ｋ含量呈下降趨勢，以正常針葉的全Ｋ含量最高，為０．９１%，紅化程度重（３級）的針葉全Ｋ含量最低，為０．４０%；而二齡針葉的全Ｋ含量則呈先下降后上升的變化趨勢，紅化程度輕（１級）的針葉全Ｋ含量最低，為０．３４%，紅化程度重（３級）的針葉全Ｋ含量最高，為０．６９%。差異顯著性檢驗結(jié)果表明，油松正常針葉與紅化程度重（３級）的針葉相比，一齡、二齡針葉的全Ｎ含量均呈顯著差異水平（Ｐ＜０．０５）；一齡、二齡針葉全Ｐ含量的差異均不顯著；一齡針葉的全Ｋ含量呈顯著差異水平（Ｐ＜０．０５），二齡針葉的全Ｋ含量差異不顯著。雖然現(xiàn)在還沒有油松針葉營養(yǎng)元素含量的適宜范圍確認，但是與農(nóng)作物全Ｎ、全Ｐ、全Ｋ含量水平［１０］相比，油松針葉的營養(yǎng)元素含量是中等偏低的。Ｗａｎｙａｎｃｈａ等［１１］調(diào)查了美洲落葉松［Ｌａｒｉｘ ｌａｒｉｃｉｎａ（Ｄｕ Ｒｏｉ）Ｋ． Ｋｏｃｈ］家系在３種不同全Ｐ水平和３種不同土壤條件下的基因變異情況，結(jié)果說明全Ｐ有可能不是美洲落葉松生長的限制因子。通過以上的分析初步得出，油松針葉紅化現(xiàn)象可能同缺Ｎ存在相關(guān)聯(lián)系。

２．１．２Ｃａ、Ｍｇ營養(yǎng)元素含量包頭市油松不同紅化等級、不同年齡針葉的全量Ｃａ、Ｍｇ營養(yǎng)元素含量測定結(jié)果分別見圖３、圖４，從圖３、圖４可以看出，隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡、二齡針葉全Ｃａ含量均呈上升趨勢；在一齡、二齡針葉中都以正常針葉的全Ｃａ含量最低，分別為０．３４%、０．４３%；紅化程度重（３級）的針葉全Ｃａ含量最高，分別為０．５５%、０．６９%。而隨著針葉紅化等級的增加，一齡、二齡針葉的全Ｍｇ含量基本無差別，其含量在０．１２%～０．１３%之間。差異顯著性檢驗結(jié)果表明，正常針葉與紅化程度重（３級）的針葉相比，一齡、二齡針葉的全Ｃａ含量呈顯著差異水平（Ｐ＜０．０５）；而全Ｍｇ含量的差異不顯著。因此，可以初步得出，油松針葉紅化可能同Ｃａ元素含量過量存在相關(guān)聯(lián)系。

２．１．３Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ營養(yǎng)元素含量包頭市油松不同紅化等級、不同年齡針葉的全量Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ營養(yǎng)元素含量測定結(jié)果分別見圖５、圖６，圖５、圖６中的全Ｆｅ含量為實測含量數(shù)值的１／１０。從圖５、圖６可以看出，隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡、二齡針葉的全Ｆｅ含量均呈上升趨勢；在一齡、二齡針葉中都以正常針葉的全Ｆｅ含量最低，分別為９５３、１ １７９ ｍｇ／ｋｇ；紅化程度重（３級）的針葉全Ｆｅ含量最高，分別為１ ０７５、１ ２４７ ｍｇ／ｋｇ。隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡、二齡針葉的全Ｍｎ含量均呈先上升后下降的趨勢；且最高含量都出現(xiàn)在紅化程度輕（１級）的針葉上，分別為８２．８７、６７．３８ ｍｇ／ｋｇ；紅化程度重（３級）的針葉Ｍｎ含量依然最低，分別為４５．６６、４８．２９ ｍｇ／ｋｇ。隨著油松針葉紅化等級的增加，一齡、二齡針葉的全Ｃｕ、全Ｚｎ含量均呈下降趨勢；在一齡、二齡針葉中都以正常針葉的全Ｃｕ含量最高，分別為９．４８、１６．９８ ｍｇ／ｋｇ；紅化程度重（３級）的針葉全Ｃｕ含量最低，分別為２．９１、２．３１ ｍｇ／ｋｇ；在一齡、二齡針葉中都以正常針葉的全Ｚｎ含量最高，分別為４４．５５、３５．９５ ｍｇ／ｋｇ；紅化程度重（３級）的針葉全Ｚｎ含量最低，分別為３５．８１、２５．７９ ｍｇ／ｋｇ。差異顯著性檢驗結(jié)果表明，在油松一齡針葉中，針葉的全量Ｍｎ、Ｃｕ含量呈顯著差異水平（Ｐ＜０．０５），而針葉的全量Ｆｅ、Ｚｎ含量差異不顯著；在二齡針葉中，針葉的全量Ｃｕ、Ｚｎ含量差異顯著（Ｐ＜０．０５），而針葉的全量Ｆｅ、Ｍｎ含量差異不顯著。通過以上分析，可以初步得出，油松針葉紅化可能同Ｃｕ含量的缺乏存在相關(guān)聯(lián)系。

２．２油松針葉營養(yǎng)元素含量的因子分析

分別對包頭市油松正常針葉和紅化針葉的９種營養(yǎng)元素含量，即Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ進行因子分析，結(jié)果分別見表２、表３。從表２可見，正常針葉的因子分析結(jié)果表明，前３個主因子所包含的信息量已占總體信息的９９．７３%。分析可知，第一主因子主要由Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍｇ、Ｚｎ所決定，這５個變量所反映的信息量占總體信息的５４．５４%；第二主因子主要由Ｃａ、Ｍｎ決定；第三主因子主要由Ｆｅ、Ｃｕ決定。由此可將這９個變量簡化為相互獨立的３個主因子，９個變量能分為３類，其中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍｇ、Ｚｎ為一類，Ｃａ、Ｍｎ為一類，Ｆｅ、Ｃｕ為一類。從表３可見，紅化針葉的因子分析結(jié)果也是前３個主因子所包含的信息量已占總體信息的９９．３２%。分析可知，第一主因子主要由Ｐ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ所決定，這４個變量所反映的信息量已占總體信息的６１．６１%；第二主因子主要由Ｎ、Ｃｕ、Ｚｎ決定；第三主因子主要由Ｋ、Ｍｎ決定。由此可將這９個變量簡化為相互獨立的３個主因子，９個變量能分為３類，其中Ｐ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ為一類，Ｎ、Ｃｕ、Ｚｎ為一類，Ｋ、Ｍｎ為一類。

從以上分析結(jié)果可以看出，油松正常針葉與紅化針葉的因子分析結(jié)果差別較大。對于保證油松針葉健康而言，第一主因子起到了主要作用，因為其反映的信息量大于第二、第三主因子，因此可以根據(jù)第一主因子的差別分析油松針葉紅化與營養(yǎng)元素的關(guān)系，即Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍｇ、Ｚｎ元素對維持針葉正常生長起著主要的作用，而Ｐ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ卻在紅化針葉中起著主要的作用。雖然正常針葉與紅化針葉各種營養(yǎng)元素含量存在不同程度的差異，而且有的差異顯著，但是通過以上的分析可以得出，針葉紅化現(xiàn)象與Ｎ元素的缺乏及Ｃａ元素的過量存在緊密的相關(guān)聯(lián)系，且與Ｋ、Ｆｅ、Ｚｎ元素的含量關(guān)系更為復雜。

３小結(jié)

通過對包頭市油松紅化針葉與正常針葉中全量Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ元素含量的測定分析，結(jié)果表明：

１）隨油松紅化針葉等級的增加，在一齡針葉中，Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃｕ、Ｚｎ元素含量呈下降趨勢，Ｃａ、Ｆｅ元素含量呈上升趨勢，Ｍｎ元素含量呈先上升后下降的趨勢，Ｍｇ元素含量基本無差別；在二齡針葉中，Ｎ、Ｃｕ、Ｚｎ元素含量呈下降趨勢，Ｐ、Ｃａ、Ｆｅ元素含量呈上升的趨勢；Ｋ元素含量呈先下降后上升的趨勢，Ｍｎ元素含量呈先上升后下降的趨勢，Ｍｇ元素含量基本無差別。

２）差異顯著性檢驗結(jié)果表明，油松紅化程度重（３級）的針葉與正常油松針葉相比：在一齡針葉中，全量Ｎ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｕ含量與正常針葉相比差異顯著（Ｐ＜０．０５），全量Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ含量差異不顯著；在二齡針葉中，全量Ｎ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｚｎ含量與正常針葉相比差異顯著（Ｐ＜０．０５），全量Ｐ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ含量差異不顯著。

３）通過正常油松針葉與油松紅化針葉營養(yǎng)元素含量的差異顯著性檢驗及因子分析，可以得到以下結(jié)論：油松針葉紅化現(xiàn)象與針葉中Ｎ元素的缺乏及Ｃａ元素的過量存在緊密的相關(guān)聯(lián)系，且與Ｋ、Ｆｅ、Ｚｎ元素的含量關(guān)系更為復雜。

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