楊虹霞 龍春瑞 劉紅明③ 曾 榮 李進(jìn)學(xué) 毛加梅 付小猛岳建強

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟作物研究所 云南保山678000;2大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院 云南大理671003)

葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，是植物葉片的主要光合色素，葉綠素含量是反應(yīng)植物葉片光合能力及植株營養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)［1-2］，其含量的測定對植物的光合生理和逆境生理研究具有重要意義。目前葉綠素含量的測定方法主要有2種，一種是分光光度計法［3-4］，另一種是SPAD （Soiland plant analyzer development）葉綠素儀測定法，前者耗時、程序復(fù)雜，取樣時必須損傷葉片；而后者簡單省時，不需損傷葉片，近年來被越來越多的科學(xué)工作者所采用［5］。利用葉綠素儀測定的SPAD值可間接反映葉片的葉綠素含量及氮素含量等，被廣泛應(yīng)用于測定葉綠素含量和葉片氮素含量［6-7］。

氮元素是葉綠素主要組成部分（葉綠素a和葉綠素b）中的重要元素。研究表明，一定范圍內(nèi)，作物葉片葉綠素含量與氮素水平呈正相關(guān)［8-9］，利用葉綠素儀測定的SPAD值不僅能間接反映植物葉片葉綠素的含量及氮素含量，還可進(jìn)一步預(yù)測作物的產(chǎn)量［10］。目前，應(yīng)用葉綠素儀對荔枝［11］、蘋果［12］、葡萄［13］、板栗［14］等果樹SPAD值與葉綠素、氮素含量的相關(guān)性進(jìn)行研究已取得不少成果。研究結(jié)果表明，大部分植物葉片SPAD值與其葉綠素含量有著顯著的正相關(guān)關(guān)系［15-19］，可利用測定的SPAD值代入已建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測葉片葉綠素含量，但不同作物或者是同一作物的不同品種，其數(shù)學(xué)模型存在較大差異［20］。目前，對檸檬SPAD值與葉綠素含量、葉片氮素含量的相關(guān)性進(jìn)行分析還未見報道。本試驗以4個檸檬品種的葉片為材料，研究了葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量、葉片氮素含量與SPAD值最佳數(shù)學(xué)模型的關(guān)系，旨在為生產(chǎn)中利用SPAD葉綠素儀估測檸檬葉片營養(yǎng)狀況、確定檸檬最佳的施肥時期及施肥量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況

試驗于2016年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟作物研究所瑞麗市科研基地進(jìn)行。試驗前（2015年），取本地耕層 （0～30cm） 的土壤，均勻搗碎，混勻除雜，取樣進(jìn)行分析化驗，結(jié)果為：pH 5.89，有機質(zhì)2.47%，堿解氮、速效磷、速效鉀分別為112.00、8.94、196.69 mg/kg；有效鈣、有效鎂、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳分別為 1 516.18、105.61、1.48、3.14、85.17、12.79 mg/kg；平均土壤容重1.71 g/cm3，田間最大持水量27.75%［21］。所屬區(qū)域為南亞熱帶季風(fēng)氣候類型，最近十年年平均氣溫18.4～21.0℃，最高氣溫和最低氣溫分別為38.8℃、-2.1℃，年積溫6 400～7 300℃；年日照2 281～2 453 h；年降雨量1 400～1 700 mm。

1.1.2 試驗材料

供試材料為4號檸檬（Citruslimon‘No.4’）、康體萊羅（Citrus limonCarelelo）、錫啦古沙（Citrus limonXilagusha）和云檸1號（Citrus limon‘Yunning No.1’） ，共4個檸檬品種，苗齡為嫁接7個月的脫毒苗，砧木為枳殼砧，于2015年11月移栽至檸檬品種園內(nèi)。

1.2 方法

1.2.1 SPAD值和氮素含量的測定

采用植物營養(yǎng)速測儀TYS-4N（浙江托普公司）測定葉片葉綠素相對含量（SPAD值） 和葉片氮素含量。利用上述儀器測定葉片的前中后3個不同的位置（葉片的底部、中部和頂部，測定時避開葉脈）的SPAD值和氮素含量，計算其平均值，每個處理測6株樹，每棵樹重復(fù)3次。

1.2.2 葉片葉綠素含量的測定

將已測定過SPAD值的葉片采回，用95%乙醇浸泡法測定葉綠素a和葉綠素b含量，避光浸泡24 h后應(yīng)用紫外可見分光光度計（日本島津UV1800）測定吸光度，二者之和為總?cè)~綠素含量。

按以下公式計算提取液中葉綠素含量：

葉綠素a含量（Ca）＝13.95×D 665-6.88× D 649

葉綠素b含量（Cb）＝24.96×D 649-7.32× D 665

總?cè)~綠素含量（CT）＝Ca+Cb

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計及相關(guān)性分析分別由Microsoft Excel 2013和SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素含量的測定結(jié)果

由圖1可看出，不同檸檬品種葉綠素含量和SPAD值均差異顯著，其中4號檸檬的葉綠素a含量、葉綠素b、葉綠素總量和葉片SPAD值在4個品種中均為最高，與其他3個品種相比差異顯著；4個檸檬品種葉片葉綠素a除4號檸檬與康體萊羅相互間差異顯著外，其他2個品種相互間差異不顯著；葉綠素b除4號檸檬外，其余3個品種相互間差異不顯著。

圖1 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素含量的測定結(jié)果

2.2 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量及葉片氮素含量的相關(guān)性分析

2.2.1 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素a含量的相關(guān)性

由表1可知，4種檸檬葉片的SPAD值（x）與葉綠素a含量（y）（mg/g，下同）之間的相關(guān)性極顯著，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，其中康體萊羅的SPAD值與葉綠素a含量的相關(guān)性最大。4號檸檬相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是指數(shù)模型y＝28.159e0.5111（r＝0.920**），而康體萊羅、錫啦古沙和云檸1號相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型均為多項式模型，依次分別為y＝-40.362x2+158.23x-84.154（r＝0.950**）、y＝-910.02x2+3 008.2x-2 423.7（r＝0.923**）、y＝-262.69x2+907.21x-710.91（r＝0.948**）。

2.2.2 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素b含量的相關(guān)性

由表2可知，4種檸檬葉片的SPAD值（x）與葉綠素b含量（y）之間的相關(guān)性極顯著，相關(guān)性最大的函數(shù)關(guān)系模型各不相同。4號檸檬相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是冪模型y＝108.99x1.0069（r＝0.944**），康體萊羅相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝-596.16x2+775.77x-181.83（r＝0.905**），錫啦古沙相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是冪模型y＝355.91x3.3134（r＝0.909**），云檸1號相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是冪模型y＝274.84x2.4027（r＝0.947**）。4種檸檬的相關(guān)系數(shù)均在0.89以上，其中云檸1號和4號檸檬的SPAD值與葉綠素b含量的整體相關(guān)性較其他兩者大。

2.2.3 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素總含量的相關(guān)性

由表3可知，4種檸檬葉片的SPAD值（x）與葉綠素總含量（y）之間的相關(guān)性極顯著，相關(guān)性最大的函數(shù)關(guān)系模型各不相同。4種檸檬葉片SPAD值與葉綠素總含量的相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，其中錫啦古沙的SPAD值與葉綠素總含量的相關(guān)性最大。4號檸檬相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是指數(shù)模型y＝27.205e0.3895x（r＝0.928**），康體萊羅相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝-27.761x2+143.3x-114.27（r＝0.944**），錫啦古沙相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是冪模型y＝4.3766x3.3371（r＝0.961**），云檸1號相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝-129.64x2+608.17x-641.01（r＝0.950**）。

2.2.4 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉片氮素含量的相關(guān)性

由表4可知，4種檸檬葉片的SPAD值（x）與葉片氮素總含量（y）之間的相關(guān)性極顯著，相關(guān)性最大的函數(shù)關(guān)系模型各不相同。4號檸檬相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝0.002 8x2-0.346 8x+15.637（r＝0.816**），康體萊羅相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝-0.005x2+0.725 9x-20.863（r＝0.816**），錫啦古沙相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是指數(shù)模型y＝1.795 6e0.0162x（r＝0.993**），云檸1號相關(guān)性最好的函數(shù)關(guān)系模型是多項式模型y＝-262.69x2+907.21x-710.91（r＝0.948**）。4種檸檬相關(guān)性最優(yōu)的函數(shù)關(guān)系模型，其相關(guān)系數(shù)均在0.8以上，其中錫啦古沙的SPAD值與葉綠素總含量的整體相關(guān)性最大。

表1 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素a含量幾種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)性

表2 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素b含量幾種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)性

表3 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素總含量幾種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)性

表4 4個檸檬品種葉片SPAD值與葉片氮素含量幾種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

SPAD葉綠素儀測定結(jié)果受品種、測定葉位、發(fā)育時期、生長環(huán)境、生物與非生物脅迫等多個因素的影響［2，22］。因此，選擇多個品種來研究SPAD值與葉綠素及氮素含量的關(guān)系可較好地反應(yīng)其關(guān)系，而且能更精確地對相應(yīng)品種進(jìn)行葉片氮素診斷、作物生長評價和F1代單株的品質(zhì)篩選［23-24］。

SPAD值與葉綠素含量的非線性關(guān)系已被大量研究工作驗證并闡述［25］。這種非線性關(guān)系的形成可能與葉綠素的不均勻分布和葉片表面的光反射、散射效應(yīng)及SPAD計發(fā)射光源中的微分散射有關(guān)［26］。在本試驗中，4號檸檬葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量與SPAD值間5種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9以上，其最優(yōu)函數(shù)模型是指數(shù)模型。康體萊羅的5種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)在0.89以上，葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是多項式模型。錫啦古沙的5種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9以上，葉綠素a含量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是多項式模型，與前人的研究結(jié)果［27］一致。葉綠素b含量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是冪模型，葉綠素總含量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是指數(shù)模型。云檸1號的5種數(shù)學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9以上，葉綠素a含量、葉綠素總量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是多項式模型，葉綠素b含量與SPAD值的最優(yōu)函數(shù)模型是冪函數(shù)。

本試驗通過對4個品種檸檬葉片葉綠素、氮素含量與SPAD值間的相關(guān)性進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，SPAD值與葉綠素含量均呈極顯著正相關(guān)，SPAD值與氮素含量也呈極顯著正相關(guān)。4個檸檬品種葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量、氮素含量與SPAD值間的相關(guān)系數(shù)除康體萊羅（其在最優(yōu)函數(shù)關(guān)系模型下相關(guān)系數(shù)也達(dá)0.8以上）外均達(dá)0.8以上，其中錫啦古沙的最優(yōu)函數(shù)模型是指數(shù)模型，其他3種檸檬的最優(yōu)函數(shù)模型均為多項式模型。在分析的3種色素（CT、Ca、Cb）中，與SPAD值相關(guān)性最大的是Ca，這可能與Ca含量較高及SPAD葉綠素儀的發(fā)射光為650 nm的紅光有關(guān)，這與盧曉萍等［28］在小檗科植物上的研究結(jié)果一致。

本試驗中4個檸檬品種葉片SPAD值與葉綠素含量各指標(biāo)間存在極顯著相關(guān)，最優(yōu)函數(shù)模型也有所差別，說明品種是影響檸檬葉片葉綠素含量和SPAD值的因素之一。由此可見，依據(jù)SPAD值預(yù)測葉綠素含量時應(yīng)考慮不同品種對其產(chǎn)生的影響。4號檸檬葉片的CT、Ca、Cb和SPAD值最高，該品種可能具有較高的光合潛能，不同檸檬品種葉綠素含量與光合效率、產(chǎn)量、品質(zhì)間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

本研究建立了SPAD值和葉綠素含量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，在田間直接測定即可快速獲得檸檬葉片葉綠素含量，避免了實驗室復(fù)雜的提取及測定工作，同時又避免了對植株的損害，為不同品種檸檬葉綠素含量的快速測定提供了新的途徑，也為今后的栽培管理提供了有效數(shù)據(jù)。本研究結(jié)果表明，利用SPAD葉綠素儀快速、無損地測定活體檸檬葉片的葉綠素含量是可行的，可為確定檸檬最佳施肥時期及施肥量提供理論依據(jù)。