5种观赏槭树叶片形态特征及秋季变色规律

李佳霖， 高玉福， 翁 卓， 张佳奇， 马艾冰， 荣立苹

(延边大学农学院，吉林 延吉 133002)

近年来，彩叶树种在现代园林绿化中的应用配置显著提高。国内外科研团队经过近200年的不断选育，培育出数百个性状优异的彩叶新种[1-3]，彩叶植物的应用开发也越来越广泛[4-6]。我国气候、地形多样，彩叶植物资源丰富[7]，但由于我国东北地区气候及养护管理等方面因素，彩叶植物应用相对较少，加之国内研究时间较短，因而对彩叶植物的研究广度和深度均非常有限[8]。

槭树是彩叶植物中极具代表性的重要树种，隶属于槭树科槭属，落叶或常绿乔木，其类型多样，树型挺拔，叶色多元化且富有变化，姿态潇洒，婆娑宜人，非常适于小型庭院的造景，多孤植、丛植，是一种优良的彩叶观赏树种[9-11]。全世界有槭树科植物202种，我国是世界槭树的现代分布中心[12-13]，已知分布有151种，约占全世界槭树种类的75%。我国东北地区槭树资源丰富，原生分布10种[14]，但仅有部分种类应用于城市绿化中，有关其叶色表现和景观效果的研究较少。因此，该研究以延边朝鲜族自治州延吉市5种槭树科植物为研究材料，系统观测记录其叶片形态特征、变色和落叶规律、色彩变化等指标，为5种槭树的观赏特性和观赏时间提供理论依据，同时为合理利用槭树增加北方园林绿化景观效果，提高环境生态效益提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 地点和材料

试验地点位于吉林省延边朝鲜族自治州延吉市人民公园，地处42°50′N，129°01′E，位于吉林省东部、延边州中部、长白山脉北麓，属中温带半湿润气候区，根据吉林省气象局资料，该地年平均气温5.5 ℃，极端最低气温-30 ℃左右；全年无霜期160 d，年平均降水量479.0 mm。试验材料包括紫花槭(Acerpseudosieboldianum)、复叶槭(A.negundo)、五角枫(A.elegantulum)、鸡爪槭(A.palmatum)、茶条槭(A.ginnala)等5种槭树。

1.2 方法

2019年9月18日—10月28日，对延吉市人民公园内5种槭树进行观测，每种槭树选取生长健康、

长势良好、无明显病虫害的3～5株植株进行观测采样。

1.2.1 秋季叶片形态特征观测

采用游标卡尺、卷尺和量角器测量叶长、叶宽、叶裂长、叶裂宽、叶基角、叶柄长等指标，并计算叶形指数和叶裂形指数：叶形指数=叶长/叶宽；叶裂形指数=叶裂长/叶裂宽。各指标如图1所示。

1.2.2 秋季叶片变色特性观测

2019年9月18日—10月28日，每天观察延吉公园内5种槭树的变色进程、落叶进程、色彩变化，并进行记录和拍照。槭树的全株叶片约有5%变色时，开始记录变色进程，依次记录全株叶片变色30%、50%、80%、100%时的变色日期；槭树的全株叶片约有5%凋落时，记录落叶进程，依次记录全株叶片落叶30%、50%、80%、100%时的变色日期。

1.2.3 秋季叶片叶色参数的测定

采用日产柯尼卡美能达 CR-400 色差仪测定叶色参数L*、a*、b*。其中，L*用来表示光泽明亮度，a*值表示红/绿的比值，b*值表示黄/蓝的比值。

1.2.4 数据处理与分析

采用Excel软件处理数据，对数据进行统计分析并制作图表，采用Spss17.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 5种槭树叶片形态特征

对5种槭属植物叶长、叶宽、叶形指数、叶裂长、叶裂宽、叶基角、叶柄长等表型性状指标进行拍摄(图2)、测量、分析(表1)，结果表明，五角枫和复叶槭的叶显著长于其他几种；五角枫的叶最宽，依次是紫叶槭、鸡爪槭，复叶槭和茶条槭叶最窄，除复叶槭与茶叶槭之间外，叶均显著变窄；复叶槭和茶条槭叶形指数(>1)显著大于鸡爪槭、紫花槭和五角枫(<1)，表明复叶槭和茶条槭叶呈条形，其他槭树叶呈扁圆形；鸡爪槭的叶裂显著长于其他槭树，而复叶槭叶裂最宽，依次是茶条槭、五角枫、紫花槭，鸡爪槭叶裂最窄；鸡爪槭的叶裂形指数最大，显著高于其他几种，且5种槭树叶裂形指数均大于1，说明叶裂片均呈条状；复叶槭和茶条槭叶基角最大，其次是紫花槭，五角枫和鸡爪槭叶基角最小；五角枫的叶柄最长，然后依次是茶条槭、紫花槭、鸡爪槭，复叶槭叶柄最短。

表1 5种槭树叶片表型性状指标分析

2.2 秋季叶片变色进程及色变化

5种槭树秋季叶片变色进程如表2所示。其中,紫花槭、复叶槭、茶条槭、鸡爪槭等4种槭树进入变色期较早，在9月18日-20日；五角枫进入变色期较晚，约9月28日；紫花槭、鸡爪槭2种槭树在10月15日-18日完全变色，而复叶槭、五角枫、茶条槭等3种槭树在10月20日完全变色。

表2 5种槭树秋季叶片变色进程

5种槭树的秋叶色彩变化如表3所示，秋季不同时期5种槭树叶片色彩极为丰富，可达5～6种颜色，分别呈现出黄色、橙红色、橙黄色、紫红色等。每种槭树叶片会同时呈现不同色彩，但总体以其中一种颜色居多，为该时期的代表叶色。一般当叶片变色达50%以上时，可判定秋季彩叶植物进入最佳观赏期，同时结合实地观察叶色丰富度及叶片亮度等综合分析，5种槭树秋季叶片颜色的最佳观赏期略有差异，紫花槭和鸡爪槭的最佳观赏时间在9月28日-10月15日，复叶槭、五角枫和茶条槭的最佳观赏时间在10月8日-20日。其中，紫花槭叶色最丰富，五角枫、茶条槭、鸡爪槭次之，而复叶槭变色期只呈现黄色一种颜色。从最终呈现的颜色分析，茶条槭、鸡爪槭两种槭树属于红叶类，五角枫、复叶槭属于黄叶类，而紫花槭属于紫红叶类。

表3 5种槭树秋季叶片色彩变化

2.3 秋季叶片落叶进程

5种槭树的秋季叶片落叶进程见表4。其中，紫花槭和鸡爪槭两种槭树9月25日-28日进入落叶期，复叶槭、五角枫、茶条槭等3种槭树10月8日左右进入落叶期。紫花槭、茶条槭、鸡爪槭等3种槭树在10月25日-28日完全落叶，复叶槭、5角枫2种槭树在11月2日左右完全落叶。5种槭树落叶时间持续20～30 d，其中，茶条槭的落叶时间最短，鸡爪槭的落叶时间最长。

表4 五种槭树秋季叶片落叶进程

2.4 秋季叶色参数

叶色参数是定量表征色泽在三维空间中变化的变量值。L*用来表示光泽明亮度，其值越大表示明亮度越高。a*值是红/绿的比值，正值表示偏红，负值表示偏绿。b*值表示黄/蓝的比值，比值越大，呈现的黄色越深；反之，呈现的蓝色越深。5种槭树叶片在整个转色期间各叶色参数L*、a*、b*的变化趋势如图3～5所示。

由图3可知，复叶槭的L*值呈逐步上升的趋势，而茶条槭、五角枫、鸡爪槭和紫花槭的L*值整体呈先升后降趋势，但达到峰值的时间不同，茶条槭和五角枫的L*在10月上旬达到最大值，而紫花槭和鸡爪槭的L*值在9月末最大。

由图4可知，叶片变色期间，5种槭树a*值整体上均呈逐渐上升趋势，即随叶片变红程度不断升高，且红色越深，a*值越大。10月初，紫花槭和茶条槭的a*值显著大于其它3种槭树。10月中旬，复叶槭的a*值显著低于其它4种槭树。

由图5可知，叶片变色期间，五角枫的b*值先升后降，其他4种槭树b*值没有明显的规律。五角枫与复叶槭的b*值分别在10月初和10月中旬达到最大，且显著高于其它3种槭树(P<0.05)，这与五角枫、复叶槭属于黄叶类的特性一致。

3 讨论与结论

该研究中延吉市5种槭树叶长、叶宽、叶裂长、叶裂宽、叶形指数、叶基角、叶柄长等表型性状指标中存在差异，这与刘科伟等人对南京市9种槭树科植物叶片形态特征研究观点一致[16]。数据分析表明，紫花槭和五角枫树叶大小形状相似，裂片数量不同；从叶基角分析，三角枫、复叶槭和茶条槭的叶基角明显大于其他2种；从叶形指数分析，复叶槭和茶条槭属条形，其他3种为扁宽形；5种槭树中紫花槭和鸡爪槭叶裂形指数较大；从叶柄长分析，五角枫的叶柄最长；其中，复叶槭属于复叶类，其他4种属于单叶类。

该研究利用色差计测得的叶色参数对叶片的光泽明亮度进行量化，并定量描述了叶片的红/绿和黄/蓝的颜色变化幅度，在秋季叶片绿色消退后，红色、黄色和紫红色出现的过程中，5种槭树的叶色参数随时间发生波动，其变化程度上各有差异。5种槭树叶片L*最大值出现于不同的时间段；不同槭树b*值无明显的规律变化；a*值均呈现上升趋势；叶片随时间逐渐由绿变红，红叶表现为最佳，且变红程度越深，a*值越大，表明a*值可作为描述5种槭树叶色变化的代表性参数，这与韩培培和杨淑红等的结论相同[17]。葛雨萱等对黄栌叶色变化研究中发现，黄栌秋季叶片衰老过程叶色由绿变红，对L*值和b*值变化程度影响较小，对a*值变化影响较大[18]，该研究也印证了这一结果。

彩叶植物的叶色表现不仅受到遗传因素的影响，同时也会随外部环境的变化而变化[19-21]。研究表明，北京地区83% 的秋色叶植物变色期集中于10月中旬—11月中上旬，这通常也是北京秋景的最佳观赏期[22]，南京地区槭树观赏期约在10月下旬—11月[16]，而该研究中5种槭树的观赏期在9月下旬—10月下旬，比北京、南京早20～30 d，这与延边地处我国东北，气温更加寒冷，温差更大有直接关系。叶色表达不仅与叶片细胞内色素的种类、含量及在叶片中的分布有关，而且与营养元素和环境条件有关[23-24]。该研究中发现，紫花槭色彩最为丰富，变色过程中可达到5～6种颜色，复叶槭变色较为单调。茶条槭和鸡爪槭两种槭树秋季叶色属于红叶类，五角枫、复叶槭属于黄叶类，而紫花槭属紫红叶类。不同槭树的色彩呈现各有不同，且随着时间的推移，同种槭树的叶片呈色也会发生变化，这可能与环境温度、湿度、光照密切相关。因此，在进行彩叶植物配置时，可根据造景需求，结合当地的环境条件，充分考虑不同槭树的特性进行选择。

该研究涉及的5种槭树中鸡爪槭叶形优美，栽培品种多，原产我国长江流域，目前东北地区仅在辽宁有少量引种[14]，延吉市内栽植于有建筑物遮挡、避风的环境下可露地越冬，但其适应性还需进一步观察；紫花槭是我国长白山区特有槭树种类，城市绿化引种处于起步阶段，若能适应，对增加城市特色、丰富城市景观具有重要意义。其他槭树种植范围广泛，城市绿化应用较多。我国槭属类植物资源丰富，虽然得到一定程度的开发利用，但仍有待于进一步加强，如原产东北地区的拧筋槭、白牛槭、青楷槭等均是兼具观赏价值和经济价值的乡土树种，多年来尚未得到充分开发。因此，应在保护野生资源的前提下，应加强彩叶乡土树种的开发和推广，从而彰显地方特色，丰富城市园林绿化景观。