便携式测定仪在测定叶片衰老过程中氮和叶绿素含量上的应用

第42卷第6期
2006年6月林业科学SCIE NT IA SILVAE SINICAE Vol 42,No 6Jun.,2006便携式测定仪在测定叶片衰老过程中氮和叶绿素
含量上的应用
*王文杰1 李雪莹1 王慧梅1 祖元刚1
小池孝良2
(1.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室 哈尔滨150040;
2.日本北海道大学北方生物圈野外科学中心 札幌060-0809,日本)摘 要: 选取哈尔滨地区本地植物华北紫丁香和山槐,以及华北引进种紫穗槐为研究材料,于2003年秋季对3种
植物叶片从夏末叶片盛期到秋末叶片脱水变干脱落全过程进行了连续测定。

结果表明:1)2种仪器对于表征单位
叶面积上叶绿素和N 含量的有效性明显高于表征单位鲜质量上叶绿素和N 含量。

2)尽管PPW_3000和SPAD_502对
于表征单位叶面积N 含量和各种叶绿素含量具有一定的普适性(R 2=0 51~0 65),但不能有效表征不同植物的种
间差异性。

因此,使用2种便携式测定仪准确估计N 和叶绿素含量需要首先确定每种植物的标准校正曲线。

3)当
表征同一种植物不同生长时期叶绿素和N 含量变化时,2种仪器都适用于表征本地种华北紫丁香和山槐叶片衰老
过程的变化(R 2>0 82);而对于外地引进种紫穗槐,叶片衰老脱水过程中叶绿素并未同时分解,表征效果欠佳(R 2
<0 66),甚至相关性不显著。

可见,便携式仪器更适用于适应本地气候的正常衰老种的相关测定。

4)2种仪器比
较而言,PPW_3000对于表征叶片N 含量变化,尤其是对于叶片衰老脱水过程叶绿素并未同时分解的叶片(如紫穗
槐),效果较SPAD_502好;而对于叶片衰老过程中叶绿素同时降解的叶片(如华北紫丁香和山槐),2种仪器效果没
有明显区别。

关键词: 华北紫丁香;山槐;紫穗槐;叶绿素测定仪SPAD_502;叶片N 含量测定仪PPW_3000;叶绿素;N
中图分类号:S718 43 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2006)06-0020-06
收稿日期:2004-11-19。

基金项目:国家自然科学基金(30300271)和973前期项目(2004CCA02700)。

*祖元刚为通讯作者。

Application of Portab le Meter for Measuring Leaf Nitrogen and Chlorophyll C ontent
in the Process of Leaf Autu mn Senescence
Wang We njie 1 Li Xueying 1 Wa ng Huimei 1 Zu Yuangang 1 Koike Takayoshi 2
(1 Ke y Labora tory o f Fore st Pla nt Ecolog y o f Ministry o f Educa tion Northea st Forestry Un ive rsity Harbin 150040;
2 Hokkaido U ni versit y Fore sts ,FSC Sa ppo ro 060-0809,Ja pan )
Abstract : For te sting the practica bility of using portable non_destructive meter of SPAD_502and Agriexpert PP W_3000for measuring the chlorophyll and leaf nitroge n changes during leaf autumn se nescence,two local species of Syringa ob lata ,Maackia amurens is and one introduced specie s fro m north China,Amor pha fruticosa were measured from la te summer (Se pte mber)to late autumn (Oc tobe r)of 2003by these SPAD_502,P PW_3000and standard c hemical method.The results showed that:1)Readings fro m the two instruments c ould represent chlorophyll a,b and a+b and nitro gen content per unit leaf a rea,rathe r than per unit leaf fresh mass;2)Although a general linear tendenc y be tween readings of PP W_3000and SPAD_502and real values of c hlorophylls and ni troge n through 3species was observed (R 2
=0 51~0 65),readings from these 2instruments alone c ould not effec tive identify the real difference among these 3species.Therefore,a calibration line for each species between real values and the readings should be deter mined in the interspecies c omparison;3)When description of chlorophyll and nitrogen differe nce in diffe re nt phases of leaf autumn senescence,two equipments could effectively descript the chlorophyll and nitrogen changes of two local species of S .oblata ,M .amurens is (R 2>0 82).However,the y c ould not make effective desc ription in the case of introduced species of A .fruticosa (R 2<0 66),and sometimes the c orrelation was not significant.The reason for this might be attributed to the fact that,c ompa ring with local species,chlorophyll of introduced species didn t de grade simultaneously with leaf autumn se nescence and de wa tering.Thus,these two instruments are more suitable for measuring local species with simultane ous changes in leaf senescence and c hlorophyll degrada t ion;4)Comparison on the practicability betwee n PPW_3000and SP AD _502showed no obvious difference on the description of chlorophylls and nitrogen
changes in the case of local species of S .oblata ,M .amurensis .However,PP W_3000showed better de scription on nitrogen changes of introduced species of A .fruticosa than SPAD_502
Key words : Syringa oblata ;Maackia amurens is ;Amo rpha f ruticosa ;SPAD_502;PP W_3000;chlorophyll;nitrogen
目前普遍采用化学方法测定植物叶片中N 和叶绿素含量,其中测定N 含量的方法包括凯氏定N 法和气相色谱法等,测定叶绿素是使用不同溶剂(酒精、丙酮和二甲基亚砜等)萃取叶绿素进行吸光度测定,这些方法费时费力而且对叶片具有破坏性。

在生理生态学研究中往往需要大量重复测定样品,这些已有的破坏性方法往往难以满足实验需要(Ichie et al .,2002)。

最近,已经开发出新型的叶绿素测定仪如日本的SPAD_502叶绿素测定仪,以及N 含量测定仪如日本佐竹(Satake)公司的Agrie xpert PPW_3000。

本文选择我国东北哈尔滨地区本土树种华北紫丁香(Syringa oblata )、山槐(Maackia amurensis )和1个引进树种紫穗槐(Amorpha fruticosa ),对使用SPAD_502和PPW _3000测定叶绿素和N 含量变化的可行性进行了研究。

1 材料与方法
1 1 研究地点概况
研究地点位于黑龙江省哈尔滨市东北林业大学校园内植物标本园。

本地区属于典型寒温带季风大陆性气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷时间持续较长,春季和秋季很短。

树木叶片开放和衰老脱落过程都表现得相当迅速,一般乔木叶片衰老脱落过程仅需要10~30d(东北林业大学,1984)。

测定期间(2003-09-22 2003-10-26)平均气温为10 7 ,最高气温为18 0 ,最低气温为2 7 。

空气平均相对湿度62 7%,最低湿度为20%。

1 2 试验材料
选取2个本地种华北紫丁香、山槐和1个引进种紫穗槐为研究材料。

1 3 测定方法与数据分析
使用SPAD_502叶绿素测定仪(Minolta,Japan)和Agriexpert PPW _3000叶片N 含量测定仪(Satake,Japan),从2003-09-22 2003-10-26每隔1~2d 对3种叶片测定1次。

每种叶片3个重复,每个叶片选取20个不同的位置进行测定。

测定结束后,采摘测定叶片于室内用标准方法进行叶绿素和N 含量分析。

以上每次测定的平均值代表每个种用于拟合计算(见表1~3)。

叶绿素测定采用二甲基亚砜(DE MSO)浸提法(Barnes et al .,1992;Shinano et al .,1996)。

叶片N 含量采用NC _900碳氮气相色谱分析仪(Shimadzu,Kyoto,Japan)测定。

叶片N 和不同叶绿素的含量分别以叶面积和叶鲜质量来表示。

数据相关系数的回归显著性采用F 检验。

数据差异性采用Duncan 多重比较。

所有分析使用Excel 2003和SPSS11 5完成。

2 结果与讨论
2 1 使用PPW _3000和SPAD _502测定叶片N 含量的可行性
以叶面积为基础表示叶片N 含量时,3种植物叶片N 含量与PPW _3000读值显著相关(R 2=0 65,p <
0 001);高于其与SPAD_502的相关程度(R 2
=0 56;p <0 001)(图1)。

但是当以鲜质量为基础表示叶片N 含
量时,其与PPW_3000读值(R 2=0 22,p =0 004)及与SPAD_502读值的相关程度(R 2=0 04;p =0 16)明显降
低。

因此,就便携式仪器与其实测值相关程度来看,2种便携式测定仪读值能够代表以叶面积为基础的叶片N 含量。

分别不同植物对PPW _3000和SPAD_502测定值与叶片实际N 含量进行回归分析发现,华北紫丁香叶片的相关系数R 2都在0 81以上,山槐的相关系数R 2都在0 84以上。

说明2种便携式仪器对于野外测定华北紫丁香和山槐叶片衰老过程中的叶片N 含量变化都是有效的。

对于紫穗槐,只有PPW_3000测定值与单
位面积N 含量呈显著相关,但相关系数明显低于其他2种植物(R 2=0 66;p <0 001);而单位鲜质量N 含量
与PPW_3000测定值、2种单位基础的N 含量与SPAD -502读值的相关水平很低,没有达到显著水平(p >
0 05)(表1)。

可以看出,尽管2种便携式仪器对于测定植物在衰老过程中叶片N 含量有一定的普适性(R
2=0 56~0 65)(图1),但是对于求算某一特定植物的N 含量的实际值需要建立标准校正曲线。

同时,华北紫21 第6期王文杰等:便携式测定仪在测定叶片衰老过程中氮和叶绿素含量上的应用
图1 3种植物叶片单位面积N 含量与PPW_3000测定值(左)和SPAD_502测定值(右)的相关关系Fi g.1 Relationship between leaf ni trogen per uni t leaf area and reading values from PP W_3000(Left)and SPAD _502(Right)
丁香和山槐的各项相关系数明显高于相对应
的紫穗槐(表1)。

Ichie 等(2002)研究了使用PPW_3000和
SPAD_502测定4种落叶树木和6种常绿植物
叶片N 含量的可行性,结果发现PPW_3000能
够比较理想地表征其中9种植物的叶片N 含
量,而SPAD_502能够表征其中6种植物的叶
片N 含量。

本试验结果也发现,2种便携式仪
器能够对所测定的3种植物中的2种进行有
效表征,只有PPW_3000能够表征另外一种植
物单位面积叶片N 含量(表1)。

PPW_3000和
SPAD_502对于表征华北紫丁香和山槐叶片N
含量变化的有效性没有明显差异(表1)。

表1 3种植物叶片单位鲜质量N 含量、单位面积N 含量与PPW_3000、SPAD _502测定值的相关关系
Tab.1 Relationship between readings from PPW _3000and SPAD _502and nitrogen content based on leaf area and fresh mass 树种Species 叶片N 含量(Y )与PP W_3000测定值(x )Leaf nitrogen contents(Y )vs.PPW_3000readings(x )叶片N 含量(Y )与SPAD _502测定值(x )Leaf ni trogen contents (Y )vs.SPAD_502readings(x )单位面积Leaf area base
(mg cm -2)单位鲜质量Leaf fresh mass base (mg g -1)单位面积Leaf area base (mg c m -2)单位鲜质量Leaf fresh mass base (mg g -1)华北紫丁香
S .oblata Y =0 053x +0 019(R 2=0 83;n =14;p <0 001)Y =0 031x +0 105(R 2=0 87;n =14;p <0 001)Y=0 0067x -0 104(R 2=0 84;n =17;p <0 001)Y=0 0040x +0 029(R 2=0 81;n =17;p <0 001)
山槐M .amurensis Y =0 034x +0 047(R 2=0 84;n =10;p <0 001)Y =0 026x +0 117(R 2=0 84;n =10;p <0 001)Y =0 0048x -0 023(R 2=0 91;n =13;p <0 001)Y =0 0032x +0 064
(R 2=0 88;n =13;p <0 001)
紫穗槐A .frutic osa Y =0 032x +0 160(R 2=0 66;n =13;p <0 001)Y =0 010x +0 356(R 2=0 015;n =13;p >0 05)Y =-0 0008x +0 306
(R 2=0 03;n =16;p >0 05)Y =-0 0041x +0 585(R 2
=0 101;n =16;p >0 05)2 2 使用PPW _3000和SPAD _502测定叶片不同叶绿素含量的可行性
本研究发现,SPAD_502能够有效表征所测的3种木本落叶植物单位叶面积上不同叶绿素含量(图2),但是叶绿素实际值以单位鲜质量表示时,这种相关系数明显降低(R 2
<0 11),而且相关系数没有达到显著水平(p >0 01)。

因此,SPAD_502值能够较为普遍地反映单位面积上叶绿素含量。

分别华北紫丁香、山槐和紫穗槐3个树种表示叶绿素实际含量与SPAD_502值发现,华北紫丁香叶片SPAD_502值与叶片单位面积上叶绿素a 、b 和a+b 的含量呈显著正相关(R 2>0 87),而与单位鲜质量中的含
量的相关系数明显降低(R 2>0 56)。

与此类似,山槐SPAD_502值与单位面积上叶绿素含量的相关程度明显
高于与单位鲜质量中叶绿素含量的相关程度,尤其是叶绿素b(表2)。

单位面积和单位鲜质量这2种表示方法中,紫穗槐各种叶绿素实际含量与SPAD_502值的相关性都较低,尽管相关性都达到了显著性水平(表2)。

说明SPAD_502
在测定叶片衰老过程中叶绿素含量变化的实用性方面存在一定的种间差异性。

图2 SPAD_502测定值与单位叶面积上3种植物不同种类叶绿素含量的相关关系
Fi g.2 Relationshi p be tween readi ngs from SPAD _502and chlorophyll a,b and a+b based on leaf area for the 3s pecies
样本总数为48,回归显著性水平p <0 001。

Sample number was 48,and si gnificance level is p <0 001.
22林业科学42卷
与SPAD_502测定值相似,PPW _3000测定值与3种植物单位叶面积上叶绿素含量的相关性较高(R 2>
0 57;p <0 001),而当叶绿素含量以单位鲜质量来表示时,相关系数R 2
明显降低到0 27~0 37。

因此,与SPAD_502相似,PPW _3000测定仪也能够更好地表示单位叶面积上叶绿素的含量,而且在不同植物间具有一定的普适性,但是种间差异也较大。

分别华北紫丁香、山槐和紫穗槐3个树种表示叶绿素实际含量与PPW _3000值发现,华北紫丁香叶片PPW_3000值与叶片单位面积上叶绿素a 、b 和a+b 的含量呈显著正相关(R 2>0 82),而与单位鲜质量中的含量的相关系数明显降低(R 2>0 59)。

与此类似,山槐PPW _3000值与单位面积上叶绿素含量的相关程度明显高于单位鲜质量中叶绿素含量,尤其是叶绿素b(表3)。

总体来看,2种叶绿素单位表示方法中,紫穗槐各种叶绿素实际含量与PPW _3000值的相关性都较低,尽管相关性都达到了显著性水平(表3)。

说明与SPAD_502测定结果类似,PPW_3000在测定叶片衰老过程中叶绿素含量变化的实用性方面存在一定的种间差异性。

表2 3种植物叶片叶绿素a,b 和a+b 含量(分别以叶片单位面积和单位鲜质量为基础)与SPAD _502测定值的相关关系T a b.2 Relationship between contents of chlorophyll a,b and a+b based on leaf area and leaf fresh m ass and readings from SPA D _502树种Species 叶绿素a 含量(Y )与SPAD _502测定值(x )Chl a contents (Y )vs.SPAD _502readi ngs (x )叶绿素b(Y )与SPAD_502测定值(x )Chl b content (Y )vs.SPAD _502readings (x )总叶绿素(Y )与SPAD_502测定值(x )Chl a+b contents (Y )vs.SPAD_502readings (x )单位面积Leaf area base ( g cm -2)单位鲜质量Leaf fres h mas s base (mg g -1)单位面积Leaf area base ( g cm -2)单位鲜质量Leaf fres h mass base (mg g -1)单位面积Leaf area base ( g c m -2)单位鲜质量Leaf fresh
mass bas e (mg g -1)
华北紫丁香S .oblata Y =1 99x -49 2(R 2=0 90;n =17;p <0 001)Y =50 7x -838 8(R 2=0 73;n =17;p <0 001)Y =0 281x -4 88(R 2=0 87;n =17;p <0 001)Y =6 28x -1 3
(R 2=0 56;n =17;
p <0 001)Y =2 27x -54 1(R 2=0 90;n =17;p <0 001)Y =57 0x -840 2(R 2=0 71;n =17;p <0 001)
山槐M .amurensis Y =0 96x -19 7(R 2=0 94;n =13;p <0 001)Y =32 9x -559 7(R 2=0 88;n =13;p <0 001)Y =0 121x -0 96(R 2=0 93;n =13;p <0 001)Y =2 99x +62 8(R 2=0 58;n =13;p <0 001)Y =1 08x -20 7(R 2=0 94;n =13;p <0 001)Y =35 8x -490 3
(R 2=0 85;n =13;
p <0 001)
紫穗槐A .fruticosa Y =1 23x -5 93(R 2=0 47;n =13;p <0 01)Y =75 2x -262 8(R 2=0 45;n =13;p <0 01)Y =0 238x -3 67(R 2=0 42;n =13;p <0 01)Y =19 60x -413 8(R 2=0 46;n =13;p <0 01)Y =1 47x -9 59(R 2=0 50;n =13;p <0 01)
Y =94 8x -676 5
(R 2=0 47;n =13;
p <0
01)图3 PPW_3000测定值与单位叶面积上3种植物不同种类叶绿素含量的相关关系
Fig.3 Rel ations hip between readings fro m PP W_3000and contents of chlorophyll a,b and a+b bas ed on leaf area for the 3species
样本总数为38,回归显著性水平p <0 001。

Number of total samples is 38,and significance level is p <0 001
表3 3种植物叶片叶绿素a,b 和a+b 含量(分别以叶片单位面积和单位鲜质量为基础)与PPW_3000测定值的相关关系
Tab.3 Relationship between chlorophyll a,b and a+b based on leaf area and leaf fresh mass and
readings from PPW _3000for the 3species
树种Species 叶绿素a 含量(Y )与PPW_3000测定值(x ) Chl a content(Y )vs.PPW_3000readi ngs (x )叶绿素b 含量(Y )与PPW_3000测定值(x ) Chl b content (Y )vs.PPW_3000readings (x )总叶绿素含量(Y )与PPW_3000测定值(x ) Chl a+b content (Y )vs.PPW_3000readings (x )
单位面积Leaf area base ( g cm -2)单位鲜质量Leaf fres h mas s base (mg g -1)单位面积Leaf area base ( g cm -2)单位鲜质量Leaf fres h mass base (mg g -1)单位面积Leaf area base ( g c m -2)单位鲜质量Leaf fresh
mass bas e (mg g -1)
华北紫丁香S .oblata Y =15 98x -11 6(R 2=0 91;n =14;p <0 01)Y =496 6x -133 7(R 2=0 79;n =14;p <0 01)Y =2 16x +0 74
(R 2=0 82;n =14;
p <0 01)
Y =61 6x +87 8(R 2=0 59;n =14;p <0 01)Y =18 13x -10 89(R 2=0 90;n =14;p <0 01)Y =558 3x -45 9(R 2=0 77;n =14;p <0 01)山槐M .amurensis Y =7 14x -0 5(R 2=0 93;n =10;p <0 01)Y =243 0x -10 1(R 2=0 74;n =10;p <0 01)Y =0 98x +1 34
(R 2=0 91;n =10;
p <0 01)
Y =29 0x +115 0(R 2=0 63;n =10;p <0 01)Y =8 12x +0 82(R 2=0 93;n =10;p <0 01)Y =313 0x +164 4(R 2=0 86;n =10;p <0 01)紫穗槐A .fruticosa Y =5 75x +26 3(R 2=0 08;n =13;
Y =180 4x +2266 7(R 2=0 02;n =13;Y =1 85x +0 15
(R 2=0 22;n =13;
Y =51 7x +250 1(R 2=0 03;n =13;Y =7 60x +26 49(R 2=0 11;n =13;Y =232 1x +2516 7(R 2=0 02;n =13;23
第6期王文杰等:便携式测定仪在测定叶片衰老过程中氮和叶绿素含量上的应用
2 3 使用PPW _3000和SPAD _502进行叶片叶绿素含量和N 含量种间比较的可行性
如图1、图2和图3所示,PPW_3000和SPAD_502对于表征叶片N 含量和各种叶绿素含量具有一定的普适性,特别是表征单位叶面积上叶绿素含量和N 含量。

然而,尽管回归都达到显著性水平(P <0 01),但相
关系数并不是很高,R 2在0 51~0 65。

这一相关程度是否足以用来表征不同植物叶绿素和叶片N 含量水平
的差异呢?为此,综合数据用于比较化学方法和便携式仪器测定结果是否一致(表4)。

需要指出的是,由于早期测定的值和后期测定的值存在显著的差异(图4),为了避免统计学上的处理内部方差(早期测定与后期测定)明显大于处理间(不同植物)方差所造成的方差比较不显著,选择10月2日之前,即叶片都未褪色之前测定的值综合进行统计分析(图4)。

由表4可以看出,叶绿素实际值的顺序是华北紫丁香显著高于紫穗槐和山槐,而后两者差异不显著,这一趋势对于叶绿素a 、b 和a+b 相同;叶片N 含量实际值为华北紫丁香>山槐>紫穗槐,但差异不显著。

相对指标SPAD_502值测定结果为山槐>华北紫丁香>紫穗槐,差异全部达到显著水平;PPW _3000测定值山槐>华北紫丁香>紫穗槐,其中,紫穗槐显著低于山槐和华北紫丁香,而后二者差异不显著(表4)。

因此,可以看出,不论从平均值本身还是从差异的统计分析结果来看,直接使用便携式仪器进行种间叶绿素和N 含量比较的可行性较差。

表4 PPW_3000和SPAD _502用于种间比较的可行性(测定日期:9月22日 10月2日)
Tab.4 Practicability of using the PPW_3000and SPAD _502for interspecies comparison (from Sep.2to Oct.2)
树种
Species
叶绿素测定仪SPAD _502N 含量测定仪PP W_3000叶绿素a Chl a ( g cm -2)叶绿素b Chl b ( g c m -2)叶绿素a+b Chl a+b ( g cm -2)N 含量N content (mg cm -2)华北紫丁香S .oblata
60 7b(2 7)4 9b(0 3)75 4b(5 6)12 8b(0 9)88 2b(6 4)0 323a(0 018)山槐M .amure nsis
67 3c(5 1)5 5b(0 5)47 1a(5 8)7 5a(0 6)54 6a(6 1)0 321a(0 042)紫穗槐A .fruticosa 41 8a(5 5)3 9a(0 2)51 1a(9 4)6 6a(2 2)57 7a(11 6)0 295a(0 022)
使用Duncan 多元统计分析,显著性水平p <0 05,同一列内不同字母代表差异显著。

括号内为标准差。

Duncan multi ple c omparison was used.Different alphabet in same c olumn indicates that the difference is s ignificant (p <0 05).Values in parenthesis were the standard deviation.
2 4 2种便携式仪器表征3种植物叶片叶绿素和N 含量可行性存在差异的原因
综合表1、表2和表3可以看出,对于华北紫丁香和山槐,2种仪器都适用于表征其叶片衰老过程中不同种叶绿素和N 含量的变化,特别是表征单位叶面积上的含量,相关系数R 2
在0 82以上。

但是对于紫穗槐,2种仪器对于叶片衰老过程中叶绿素含量和N 含量的表征效果并不很好,即使是表征单位叶面积上的含量,相关系数R 2最高才0 66,甚至有些回归没有达到显著性水平。

是什么原因造成相同仪器测定不同植物叶片衰老过程中叶绿素和N 含量变化有如此大的差异呢
?图4 引进种紫穗槐与本地种华北紫丁香、山槐叶片衰老过程中总叶绿素含量(左)和N 含量(右)变化的差异性
Fi g.4 Difference in the change of chl orophyll a+b(Left)and N content(Ri ght)during the proces s of leaf autumn senescence
between introduced species of A .fruticosa and local species of S .oblata and M .amurensis
我国东北地区天气特点是冬夏时间长,而春秋时间短,按照叶片衰老过程中叶绿素变化,我国东北落叶树木可以分为2类,一类是叶片在秋季衰老过程中叶绿素降解与叶片水分丧失和脱落同步发生,表现为随着秋季温度降低,叶片很快变黄,代表树种为大部分乡土树种,如华北紫丁香、山槐、落叶松、水曲柳等;另一类是叶片失水在先而叶绿素降解往往滞后,表现为叶片尽管已经干枯,叶子绿色尚未褪,甚至干枯的绿叶也能在树上暂存一段时间,代表树种大部分为从华北引进的树种,如紫穗槐和杨柳科植物旱柳(Salix matsudana )和银中杨(Po pulus alba P .berolinensis )等。

对紫穗槐、华北紫丁香和山槐测定结果表明了这一特征(图4)。

24林业科学42卷
本地种华北紫丁香和山槐的叶绿素含量于10月2日后急剧下降,至落叶前叶绿素含量最高仅为测定初期的30%;而引进种紫穗槐从测定初期到大部分叶片脱落,叶绿素含量几乎没有变化。

叶片N 含量也表现出相似的特征,本地种表现为明显的N 元素回收于植物体的特征,而引进种的回收再分配量相对少很多(图4)。

外地引进种由于没有适应本地区的气候,所以表现在叶片衰老死亡过程中没有明显的叶绿素变化和N 元素回收利用,这一方面致使紫穗槐的测量区间较其他2种小,导致回归分析过程中相关系数较小。

另一方面,不论是SPAD_502还是PPW_3000,其测定过程中重要的一部分是测定叶绿素及其相关的含N 物质的吸收峰,由于紫穗槐叶绿素变化很小,所以只能测定叶绿素吸收峰(650nm)的SPAD_502就很难测定N 含量变化(表
1),而PPW_3000由于可以测定类胡萝卜素和花青素吸收光线的峰区(560nm)、叶绿素吸收峰(660nm)和甲基的蛋白质的吸收峰(900nm)(Manetas et al .,1998;Ichie et al .,2002),所以更能够表征像紫穗槐这样的叶片N 含量变化(表1)。

叶绿素相关的N 元素在叶片正常衰老(如华北紫丁香和山槐)过程中的迁移量是最大的,这可能是SPAD_502和PPW _3000对N 和叶绿素测定结果在多数情况下相当的原因(表1,2和3)。

因此,建议至少在测定本地种正常叶片衰老过程中N 含量变化时,SPAD_502可以取代PPW _3000。

3 结论
使用PPW _3000和SPAD_502便携式仪器能够有效表征华北紫丁香和山槐叶片衰老过程叶绿素和N 含量变化,但是对于从外地引进树种,叶片衰老脱水过程中叶绿素并未同时分解的叶片表征效果较差(如紫穗槐)。

尽管2种仪器对于同一种植物不同生长时期叶片N 和叶绿素含量的变化表征效果较好,但是对种间比较的效果较差。

因此,使用2个便携式测定仪准确估计N 素和叶绿素含量需要首先确定每种植物的标准校正曲线。

此外,2种便携式仪器表征单位叶面积上不同叶绿素和N 含量的效果较佳,而对于表征单位鲜质量叶片叶绿素和N 含量的效果较差。

2种仪器比较而言,PPW _3000对于表征叶片N 含量变化,尤其是对于叶片衰老脱水过程中叶绿素并未同时分解的叶片(如紫穗槐),效果较SPAD_502好,而对于正常叶片衰老过程中叶绿素的变化(如华北紫丁香和山槐),2种仪器效果没有明显区别。

参考文献
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(责任编辑 徐 红)25 第6期王文杰等:便携式测定仪在测定叶片衰老过程中氮和叶绿素含量上的应用。