柞树叶片SPAD值与叶绿素含量相关性的分析

刘孝良 赫英姿 于庭洪 赵 翀 左 玲 贾 姝 宋 策

(辽宁省蚕业科学研究所,辽宁凤城 118100)

柞树叶片SPAD值与叶绿素含量相关性的分析

刘孝良 赫英姿 于庭洪 赵 翀 左 玲 贾 姝 宋 策*

(辽宁省蚕业科学研究所,辽宁凤城 118100)

应用SPAD-502叶绿素仪和分光光度计对4个柞树叶片中SPAD值与叶绿素的含量进行测定，并对试验数据进行相关性分析。结果表明，辽东栎、蒙古栎、麻栎及槲栎叶片中叶绿素含量和SPAD值的差异极显著(P<0.01)，叶绿素含量与SPAD值最优数据模型分别为:y=0.0145x1.3393(r=0.983)，y=0.1866e(0.0633x)(r=0.976), y=0.0472x-0.07(r=0.885)和y=0.0148x1.3155(r=0.934)。因此，通过测定柞树叶片中SPAD值即可快速估算出叶绿素的含量。

柞树 SPAD值 叶绿素 相关性分析

叶绿素是绿色植物光合作用的主要色素，也是反应植物抗逆性强弱的重要指标之一。叶绿素的合成以及含量的多少不仅受到相关微量元素的影响，也受到植物所在生境条件的限制[1]。目前对于叶绿素含量的测定可采用两种方法：一种是分光光度计法，须在实验室内进行，费工费时；另一种是SPAD(Soil and Plant Analyzer Development)叶绿素仪法。SPAD-502叶绿素仪是日本研发的一种便携式野外测定仪器，通过测量叶片在2种波长范围内的透光系数来确定叶片即时叶绿素的相对含量，可在田间无损状况下操作[2]。方法简单，操控性强。目前叶绿素仪已在园林树木、果树、玉米、水稻等生产领域中得到了广泛的应用[3], 大量研究表明叶片叶绿素含量与叶绿素仪所测定的SPAD值有良好的一致性[4-6]。但迄今为止还未见有在柞树上使用的报道。

近年来，由于对柞蚕资源的不合理开发利用, 柞蚕场资源明显出现衰退趋势, 树势生长衰弱, 萌发力差[7]，如果任其发展下去，不仅会大大阻碍柞蚕生产的发展，而且还将破坏山区林业生态平衡。因此，柞蚕场树木营养状况的监测就显得尤为重要。利用721S型分光光度计和SPAD-502叶绿素仪分别对辽东栎(QuercusliaotungensisKoidz.)、蒙古栎(QuercusmongolicaFisch.exLedeb.)、麻栎(QuercusacutissimaCarruth.)和槲栎(QuercusalienaBl.)4个柞树品种叶片中叶绿素的含量进行测定，并运用最大相关系数法研究其叶片总叶绿素含量与SPAD值的最佳数据模型关系，为叶绿素仪能够尽快应用到柞蚕场树木的营养监测方面提供可靠的理论和试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为辽宁省蚕业科学研究所柞园多年生的辽东栎、蒙古栎、麻栎和槲栎。

1.2 试验方法

试验于2016年8月进行。随机选取辽东栎、蒙古栎、麻栎和槲栎4个种柞树夏枝上(第二次生长)健康叶片各24枚，编号后待测。

1.2.1 SPAD值的测定

每个柞树品种选取的叶片直接用SPAD-502叶绿素仪测定，分别于叶片叶脉两侧上、中、下部位，在叶边缘与主脉之间测定(避开叶脉)，每个部位测定4个读数，整个叶片的数值以全部的12个读数的平均值表示，并按对应编号做好记录。

1.2.2 叶绿素含量的测定

将用叶绿素仪测定后的叶片迅速放入保鲜袋中带回实验室，每枚叶片去掉主脉，剪碎混合均匀，称取0.2 g(3份)放入研钵中,加少量碳酸钙粉和石英砂及2～3 mL 96%乙醇研成匀浆，再加96%乙醇10 mL稀释研磨后，用滤纸过滤入25 mL棕色容量杯中，然后用96%乙醇滴洗研钵及滤纸至无绿色为止，最后定容至刻度，摇匀。

把叶绿体色素提取液倒入光径为1 cm的比色杯中，以96%的乙醇为空白对照，在波长665 nm和649 nm波长下测其吸光，每个样品3次重复。

叶绿素浓度的计算公式为：

Ca(mg/L)=13.95×D665-6.88×D649

Cb(mg/L)=24.96×D649-7.32×D665

CT(mg/L)=Ca+Cb

注：Ca：叶绿素a的浓度；Cb：叶绿素b的浓度；CT：总叶绿素的浓度。

叶绿素含量的计算公式为：

叶绿素含量(mg/g)=(叶绿素的浓度×浸提液体积×稀释倍数) /样品鲜重[8]

1.3 数据分析

用Excel软件对不同品种柞树叶片中的SPAD值和叶绿素含量之间做直线函数、指数函数、对数函数及幂函数的回归分析，选取决定系数最大的方程作为回归方程。

2 结果与分析

2.1 柞树叶片中SPAD值与叶绿素含量的测定

测定结果见表1。4种柞树叶片中叶绿素的含量随SPAD值的增加而上升，其中蒙古栎的SPAD值与叶绿素含量的线性相关趋势见图1。

辽东栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g蒙古栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g麻栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g槲栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g140.3±0.4431.84±0.081120.2±0.3670.76±0.057148.6±0.4672.43±0.103133.70±0.7431.62±0.078239.7±0.5282.11±0.078227.3±0.3610.90±0.078236.0±0.6051.58±0.068231.3±0.6891.46±0.065340.6±0.8422.20±0.083340.7±0.6322.33±0.087339.5±0.7231.79±0.078341.8±0.8791.71±0.067441.1±0.4682.15±0.076438.0±0.6672.34±0.065430.7±0.4431.41±0.065434.6±0.7561.47±0.087539.8±0.5212.20±0.067538.8±0.5212.34±0.089542.8±0.6831.96±0.065533.9±0.4211.24±0.068637.6±0.5532.12±0.079637.5±0.7412.40±0.079642.4±0.3242.02±0.079627.9±0.4141.14±0.077740.0±0.3322.25±0.077720.3±0.5610.71±0.064741.7±0.5181.91±0.071737.2±0.7422.12±0.089818.7±0.8760.75±0.045842.5±0.7452.33±0.059829.8±0.4321.43±0.063836.1±0.6561.90±0.079946.0±0.4532.0±0.082938.8±0.4322.18±0.074928.8±0.4791.51±0.057940.1±0.7631.77±0.0671038.5±0.6412.18±0.0791020.4±0.3250.68±0.0521048.5±0.5132.29±0.0881036.5±0.3481.60±0.0561142.0±0.3231.96±0.0681131.0±0.4551.40±0.0431132.7±0.5421.55±0.0741133.0±0.5541.58±0.074

辽东栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g蒙古栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g麻栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g槲栎编号SPAD值总叶绿素含量/mg/g1243.1±0.8452.10±0.0811225.0±0.2120.86±0.0511234.3±0.3781.75±0.0731239.5±0.3771.90±0.0661316.8±0.8730.57±0.0381321.8±0.5640.76±0.0421348.3±0.5572.29±0.0841326.0±0.4451.16±0.0571445.9±0.4462.19±0.0851427.1±0.5531.23±0.0591443.6±0.8752.02±0.0811419.0±0.5740.64±0.0741519.6±0.6780.65±0.0841538.8±0.7722.37±0.0961527.0±0.7841.21±0.0641536.4±0.6781.77±0.0721639.6±0.4432.08±0.0791642.2±0.4312.26±0.0981634.5±0.7751.40±0.0761636.0±0.6581.69±0.0681738.8±0.3052.02±0.0651727.2±0.5030.95±0.0231740.9±0.3471.48±0.0891740.0±0.7781.99±0.0621840.4±0.8151.90±0.0971838.7±0.4062.39±0.0761830.6±0.8151.30±0.0761828.7±0.4531.44±0.0581918.3±0.7630.72±0.0651924.5±0.4510.78±0.0461946.3±0.4762.11±0.0751943.0±0.5782.01±0.0962037.6±0.3051.94±0.0982036.4±0.7161.84±0.0632029.6±0.5791.24±0.0812043.4±0.4322.01±0.0732139.7±0.7742.12±0.1022137.3±0.3841.83±0.0712134.8±0.8481.46±0.0422130.8±0.6571.27±0.0692242.2±0.8062.11±0.0872240.0±0.4752.52±0.0942242.7±0.4761.92±0.0462225.0±0.4761.01±0.0832340.2±0.4082.06±0.0952330.0±0.5271.26±0.0772325.9±0.5781.07±0.0492330.1±0.5791.24±0.0812415.1±0.6120.54±0.0522425.1±0.6670.77±0.0212436.3±0.6431.48±0.0782435.0±0.8431.5±0.0791

蒙古栎的SPAD值范围在20.2～42.5，其总叶绿素含量范围在0.76～2.52 mg/g；辽东栎的SPAD值范围在15.1～46，其总叶绿素含量范在0.54～2.25 mg/g；槲栎的SPAD值范围在25～43，其总叶绿素含量范围在1.01～2.12 mg/g；麻栎的SPAD值范围在25.9～48.6，其总叶绿素含量范围在1.07～2.43 mg/g。

2.2 柞树叶片叶绿素含量与SPAD值数学模型相关回归分析

由表2可见，4种柞树叶片叶绿素含量与SPAD值的相关性都达到了极显著水平。不同品种柞树相关性最优的函数关系模型不尽相同，蒙古栎最优的相关性函数是指数函数模型：y=0.1866e(0.0633x)；辽东栎最优的相关性函数是乘幂函数模型：y=0.0145x1.3393；麻栎最优的是线性函数模型：y=0.0472x-0.07 ；槲栎最优的是乘幂函数模型：y=0.0148x1.3155。其中，除了麻栎之外，槲栎、辽东栎和蒙古栎的r值都达到了0.9以上，且辽东栎在对数函数模型中，相关性系数达到了0.983。

表2几种数学模型相关回归分析结果

注:r0.05=0.396;r0.01=0.505；**表示极显著水平，*表示显著水平，下同。

3 结论与讨论

我国用于放养柞蚕的柞树，主要是辽东栎、蒙古栎、麻栎和槲栎。柞蚕体内的营养物质、柞蚕生命力、柞蚕茧质等，都和柞树叶质成分密切相关[9]。但对柞蚕场柞树叶片营养状况的检测一直缺少有效的、操控性好的仪器，而SPAD叶绿素仪的应用则为解决这一问题提供了一条良好途径。SPAD 值是一个无量纲的比值, 可在田间无损状况下检测出柞树叶片当前叶绿素的相对含量[10]。利用叶绿素仪测定的SPAD值可以间接反映出叶片的叶绿素含量及含氮量等，在植物叶片叶绿素与养分的间接速测上被广泛应用[11-13]。

麻栎、蒙古栎、槲栎和辽东栎不同品种叶片测定的SPAD值及其所对应的叶绿素含量彼此是不同的，这一结论与王薇、宋廷宇等对不同品种番茄叶片测定的结果相一致。通过对4种柞树叶片的SPAD值与叶绿素含量相关性分析发现，两者之间存在着极其显著的正相关性。试验通过数据分析建立起4种柞树叶片SPAD值与叶绿素含量最优的相关函数模型，为快速估算叶片叶绿素含量提供了可靠的科学依据，同时也为柞蚕场营养状况的监测探索出一种快速有效的技术手段。

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Correlation Analysis on Spad Value and Chlorophyll Content of Oak Leaf

LIU Xiaoliang，HE Yingzi，YU Tinghong，ZHAO Chong，ZUO Ling，JIA Shu，SONG Ce*

(Liaoning Provincial Sericultural Research institute, 118100, Fengcheng, Liaoning, China)

SPAD-502 chlorophyll meter and spectrophotometer were adopted to determine the SPAD values and the chlorophyll content of four different oak leaves. In addition, the correlation for test data was also analyzed. The result indicated that the distinctions of the chlorophyll content and the SPAD values of Quercus liaotungensis Koidz., Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb., Quercus acutissima Carruth and Quercus aliena Bl. foliage were very significant(P<0.01). The optimal data model for the chlorophyll content and the SPAD values was respectively y=0.0145x1.3393(r=0.983)，y=0.1866e(0.0633x)(r=0.976), y=0.0472x-0.07(r=0.885) and y=0.0148x1.3155(r=0.934). Therefore, the chlorophyll content of oak leaves could be quickly estimated by determining the SPAD values.

oak；SPAD value；chlorophyll content; correlation analysis

刘孝良(1979-)，男，助理研究员，从事柞蚕病害研究。

宋策(1966-)，男，研究员。E-mail:songce2006@163.com