美國(guó)紅楓的營(yíng)養(yǎng)特性及環(huán)境條件對(duì)其生長(zhǎng)的影響

俞楊瀏　周建強(qiáng)　王賢超

摘要介紹了美國(guó)紅楓的整體特性，闡述了環(huán)境條件對(duì)美國(guó)紅楓生長(zhǎng)影響方面的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，包括氣象條件、土壤、施肥因素。

關(guān)鍵詞美國(guó)紅楓；氣象條件；土壤；配方施肥

中圖分類(lèi)號(hào)S792文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）30-0146-03

AbstractThe special integrity of Acer rubrum L. was introduced. The domestic and overseas research progress on the influence of environmental conditions on the growth of Acer rubrum L. was expounded， including meteorological conditions， soil and fertilization factors.

Key wordsAcer rubrum L.；Weather conditions；Soil；Formula fertilization

彩葉樹(shù)種以其多種色彩極大地豐富了城市綠化景觀，正成為綠化樹(shù)種的新寵。美國(guó)紅楓（Acer rubrum L.）作為彩葉樹(shù)種的典型代表，在我國(guó)應(yīng)用廣泛。目前國(guó)內(nèi)對(duì)美國(guó)紅楓生長(zhǎng)的氣象條件、土壤介質(zhì)和施肥技術(shù)等進(jìn)行了大量研究。但配方施肥等技術(shù)在園林上的研究非常薄弱，目前關(guān)于美國(guó)紅楓生長(zhǎng)、延長(zhǎng)葉片變色期和增強(qiáng)觀賞性方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，因此有必要開(kāi)展美國(guó)紅楓等主要色葉植物的植物營(yíng)養(yǎng)診斷和配方施肥研究。筆者總結(jié)了美國(guó)紅楓的營(yíng)養(yǎng)特性，分析了環(huán)境條件對(duì)美國(guó)紅楓生長(zhǎng)的影響。

1美國(guó)紅楓的特性與特征

美國(guó)紅楓，別名紅花槭、北方紅楓、北美紅楓、沼澤楓等，屬槭樹(shù)科槭樹(shù)屬，原產(chǎn)于美國(guó)東北部，主要來(lái)自于美國(guó)北部及加拿大大部分地區(qū)。落葉大喬木，樹(shù)高12～18 m，高可達(dá)27 m，冠幅達(dá)10余m，樹(shù)型直立向上，樹(shù)冠呈橢圓形或圓形，開(kāi)張優(yōu)美。單葉對(duì)生，葉片3～5裂，手掌狀，葉長(zhǎng)10 cm，葉表面亮綠色，葉背泛白，新生葉正面呈微紅色，之后變成綠色，直至深綠色，葉背面是灰綠色，部分有白色絨毛。3月末至4月開(kāi)花，花為紅色，稠密簇生，少部分微黃色，先花后葉，葉片巨大。莖光滑，有皮孔，通常為綠色，冬季常變?yōu)榧t色。新樹(shù)皮光滑，淺灰色。老樹(shù)皮粗糙，深灰色，有鱗片或皺紋。果實(shí)為翅果，多呈微紅色，成熟時(shí)變?yōu)樽厣?，長(zhǎng)2.5～5.0 cm。

因其在秋天顏色絢麗，樹(shù)冠整潔，被普遍應(yīng)用于公園、小區(qū)、街道栽植，既可用于園林造景又能作為行道樹(shù)，深受人們的喜愛(ài)，是近幾年引進(jìn)的美化、綠化城市園林的有效珍稀樹(shù)種之一。該樹(shù)種生長(zhǎng)迅速，是所有紅楓品種中生長(zhǎng)最快的品種。美國(guó)紅楓有許多改良園藝品種，比較有代表性的有秋焰槭、落日紅楓、夕陽(yáng)紅、秋天烈火、北木等。以美國(guó)紅楓為代表的色葉植物在提升我國(guó)綠化建設(shè)水準(zhǔn)和文化內(nèi)涵方面顯示出卓越的成效，還形成了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均非常可觀的產(chǎn)業(yè)。從國(guó)內(nèi)到國(guó)際、從目前到可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，色葉植物的推廣應(yīng)用都將是前景非常廣闊的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，而且其在城市生態(tài)景觀營(yíng)建中的作用也必將進(jìn)一步凸顯。

2環(huán)境條件對(duì)美國(guó)紅楓生長(zhǎng)的影響

2.1氣象因素對(duì)美國(guó)紅楓的影響

樹(shù)木成長(zhǎng)所處的氣象條件會(huì)影響葉片中色素的合成與分解，影響花色素苷的含量，從而影響葉色變化。美國(guó)紅楓適應(yīng)范圍廣，耐寒耐旱耐溫性強(qiáng)，耐濕（能耐一定時(shí)間的水淹），能抵抗最低氣溫為-35 ℃，喜部分光照或全日光照，可抵抗一定程度的臭氧和二氧化硫 [1]。降低氣溫、加大晝夜溫差、縮短光照等氣象變化情況下，會(huì)阻礙或中止甚至破壞葉綠素的合成，而增加其他色素（如花色素、類(lèi)胡蘿卜素）的含量，葉片呈色就會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。

很早就有關(guān)于溫度對(duì)花色素苷生成影響相關(guān)方面的研究。晝夜溫差加大會(huì)促進(jìn)葉片中花色素苷的合成，有利于紅楓呈色[2]。Alston[3]、Marousky等[4]、Meredith等[5]研究認(rèn)為，較低溫度可促進(jìn)花色素苷的生成。如萬(wàn)壽菊葉片中花色素苷的合成、分解與高光強(qiáng)、低溫、高輻射密切相關(guān)[6]。紅葉雞爪槭（Acer palmatum）從美國(guó)北部移栽到南部時(shí)發(fā)生葉片呈色變淺的情況。Deal等[7]研究指出：出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于南方夜間氣溫較高，這大大限制了紅色葉片的呈色，因?yàn)橐归g溫度如果較高，呼吸作用加強(qiáng)，呼吸作用需要消耗糖分，這阻礙了糖分積累，也加速了花色素的消耗，造成葉片呈色不明顯。

邢祥勝[8]對(duì)15種傳統(tǒng)的美國(guó)紅楓種質(zhì)資源進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)“十月輝煌”變色晚、落葉遲，更適合在氣候偏暖地區(qū)種植，喜充足陽(yáng)光，可以耐中度干旱，但難以抵抗嚴(yán)寒，最適合在有暖和冬天和酷熱夏天的地域種植，在我國(guó)南方部分地區(qū)，紅楓會(huì)呈現(xiàn)出更燦爛的紅葉；“秋華”適應(yīng)于偏暖地區(qū)；“秋波”可抗低溫-34 ℃；“秋實(shí)”可耐-40 ℃低溫；“秋艷”不適應(yīng)極端寒冷的氣候；“北方森林”抗寒性好，但在天氣暖和的地區(qū)秋季葉片呈色可能不明顯；“太陽(yáng)谷”在-34 ℃下無(wú)凍害。

光照對(duì)植物的生長(zhǎng)與變色至關(guān)重要。很早就有關(guān)于花色素和光照相關(guān)方面的研究，普遍認(rèn)為光照有助于花色素苷積累，光照越強(qiáng)則促進(jìn)作用越明顯?；ㄉ剀照T導(dǎo)因素的研究多集中于紫外光（UV）、可見(jiàn)光和遠(yuǎn)紅外光對(duì)花色素苷生物合成的誘導(dǎo)。在UV-B范圍的許多射線可能通過(guò)損傷DNA而抑制花色素苷的合成，沒(méi)有光照會(huì)阻礙花色素苷的合成，這更加說(shuō)明了光促進(jìn)論點(diǎn)的重要性[9]。光照因子還常與其他因子（如溫度、水分、肥料）產(chǎn)生交互作用，共同影響植物的葉片呈色。Lee[10] 研究忍冬的金色彩斑時(shí)，得出在高光強(qiáng)和土壤堿解氮含量低時(shí)，忍冬葉片呈色更顯著。

2.2土壤介質(zhì)對(duì)美國(guó)紅楓的影響

美國(guó)紅楓喜歡弱酸性的潮濕土壤，種植在弱酸性至中性的土壤上可使葉片在秋天呈色更明顯、鮮艷。但一般情況也可以適應(yīng)其他類(lèi)型的土壤，移栽也不困難[11]。張佐雙等[12]研究認(rèn)為，弱酸性和中性的潮濕土壤有助于葉片呈色，而偏堿性土壤會(huì)阻礙葉片顯色。然而，有研究表明：進(jìn)入秋天之后，葉片中花色素苷先大量合成后分解葉綠素，秋季的寒冷和干旱愈加促進(jìn)花色素苷的合成[13]。干旱脅迫能明顯增加豇豆幼苗、復(fù)蘇植物葉片中的花色素苷含量[14]。

2.3施肥因素對(duì)美國(guó)紅楓的影響

色葉植物要發(fā)揮其應(yīng)有的生態(tài)景觀效果，除了與樹(shù)種遺傳因素外，樹(shù)木生長(zhǎng)所處的環(huán)境條件（如氣溫、晝夜溫差、光照、水肥、土壤質(zhì)量等）均影響葉色的變化。由于人為控制氣候條件難以實(shí)現(xiàn)，不適宜當(dāng)?shù)貧夂虻纳~植物只能在溫室條件下栽培，維護(hù)的成本也非常昂貴。就大量的色葉植物推廣應(yīng)用而言，綠地一般只能引種適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件的色葉植物，剔除氣候等非控要素，水肥條件的控制成為提高色葉樹(shù)種景觀效果的首選。

以美國(guó)紅楓為例，除了遺傳基因的控制外，肥料與營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)其花色、葉色也有很大的影響[15]。植物所需的大量元素碳、氫、氧、氮是各類(lèi)顯色高分子化合物的組分，改變供給這4種元素的條件和數(shù)量，其合成的化合物成分也會(huì)隨之改變，從而影響植物的色彩表現(xiàn)。

氮是蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶、維生素等有機(jī)化合物的重要組成組分。在所有必需營(yíng)養(yǎng)元素中，氮是限制植物生長(zhǎng)的首要因素。葉綠素a和葉綠素b中都含有氮素。實(shí)踐表明，光合作用的速率和光合產(chǎn)物的形成直接受葉綠素含量的影響，當(dāng)植物缺氮時(shí)，體內(nèi)葉綠素含量下降，影響植物生長(zhǎng)，但是植物葉片花青素含量上升，有助于顯色。過(guò)多使用氮肥會(huì)引起植物徒長(zhǎng)，使綠色組織急速增長(zhǎng)，占居優(yōu)勢(shì)，影響彩葉的表現(xiàn)。Sul[16]研究證明，在一定光強(qiáng)下，氮肥施用過(guò)多會(huì)引起植物徒長(zhǎng)，氮肥含量越高花葉越不明顯，高的氮肥比例會(huì)抵消高光強(qiáng)對(duì)彩斑的影響。

葉片中全磷含量與花色素苷含量成顯著正相關(guān)。磷在碳水化合物的代謝中起重要作用，能加速糖的代謝[17]，有利于色素的形成[18]；磷是氮素代謝過(guò)程中一些重要酶的組分，磷能促進(jìn)植物更多地利用硝態(tài)氮，磷也是生物固氮所必需的[17]。Steven等[19]對(duì)5年生紅花槭（Acer rubrum）試驗(yàn)研究表明，秋色葉的顯色情況與夏末時(shí)葉片中磷的含量有關(guān)，減少土壤中磷的含量，有利于生成花色苷，促進(jìn)秋天彩葉呈色。這與Henry等[ 20 ]在關(guān)于彩葉草和玉米葉片研究中得出的低磷脅迫通常是與花青素的產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的結(jié)論一致。缺磷的植株，因?yàn)轶w內(nèi)碳水化合物代謝受阻，有糖分積累，從而易形成花青素。適度氮脅迫、磷脅迫或者二者同時(shí)發(fā)生均可以引起花色素苷的增加[ 21]。

糖的合成和運(yùn)輸需要鉀[22]，而糖是能源物質(zhì)，為花色素苷的合成提供碳骨架，鉀參與碳水化合物的合成和運(yùn)輸[23-24]。鉀能促進(jìn)葉綠素的合成，也能改善葉綠體的結(jié)構(gòu)。鉀作為代謝過(guò)程中的前體物質(zhì)，促進(jìn)花色素苷的代謝；作為滲透調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢(shì)，從而促進(jìn)花色素苷的合成；也可作為信號(hào)分子，通過(guò)特異的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)花色素苷的合成[25]，因此增施適量的鉀肥可以促進(jìn)彩葉植物呈色。于曉南等[26]、吳靜[27]研究認(rèn)為，鉀肥對(duì)彩葉的影響最大，增施鉀肥，有利于花色素苷的積累。但是也有研究結(jié)果顯示，鉀素的施用對(duì)美國(guó)紅楓幼苗的生長(zhǎng)影響差異不顯著[28]。

商侃侃等[29]研究了3種不同肥料配方的3個(gè)濃度梯度對(duì)紅花槭葉綠素含量的影響。研究結(jié)果表明：隨著施肥量的增加，紅花槭葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素總量也會(huì)相應(yīng)增加，增加幅度分別為12.6%～21.3%、4.4%～16.3%和10.5%～20.1%，提高土壤肥力尤其是增加土壤中速效氮含量，有助于植物光合色素的合成，進(jìn)而提高植株的光能固定能力。施酸性肥可以適當(dāng)提高土壤的可溶性鹽濃度（EC）、降低pH，這對(duì)上海偏堿性的土壤立地條件具有改良作用，使其更適宜美國(guó)紅楓的生長(zhǎng)。

3討論

在農(nóng)業(yè)上，營(yíng)養(yǎng)診斷和配方施肥的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。相對(duì)來(lái)說(shuō)，由于農(nóng)作物種類(lèi)少而典型，且為追求最大產(chǎn)量，施肥和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出也成正比，因此研究系統(tǒng)成體系。

然而，園林植物施肥管理一直是基于經(jīng)驗(yàn)，缺少量化數(shù)據(jù)支撐；就色葉植物而言，種類(lèi)繁多，再加上園林植物基礎(chǔ)研究投入少，前人也主要研究了氮、磷、鉀肥料對(duì)色葉植物的生理生化影響，色葉植物的營(yíng)養(yǎng)診斷和配方施肥一直是其薄弱環(huán)節(jié)，這限制了色葉植物的推廣和應(yīng)用，且嚴(yán)重制約了綠化養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。色葉植物（如美國(guó)紅楓）生長(zhǎng)所處的環(huán)境條件（如溫度、光照、土壤pH、土壤濕度）都會(huì)對(duì)色葉表達(dá)產(chǎn)生影響。但溫度、光照受地理位置及季節(jié)變換影響較大，很難進(jìn)行人為控制或改變。因此，提高美國(guó)紅楓的水肥管理水平，對(duì)其展開(kāi)植物營(yíng)養(yǎng)診斷和配方施肥就非常有必要。隨著色葉植物的興起，相關(guān)書(shū)籍很多，但基本是生理特性研究，很少有營(yíng)養(yǎng)特性的研究報(bào)道；而農(nóng)業(yè)上對(duì)經(jīng)濟(jì)作物的營(yíng)養(yǎng)特性和施肥要求研究非常系統(tǒng)，關(guān)于色葉樹(shù)種營(yíng)養(yǎng)特性和施肥要求目前國(guó)內(nèi)外都缺乏系統(tǒng)研究，也極大地限制了色葉植物推廣和應(yīng)用。

對(duì)于色葉植物的施肥時(shí)間、施肥量對(duì)掛葉時(shí)間、色葉效果影響等相關(guān)研究有不同的結(jié)論。傳統(tǒng)認(rèn)為，色葉植物變色前不宜施肥，但上海城投綠化科技發(fā)展有限公司彩葉樹(shù)種基地的田間施肥試驗(yàn)卻證實(shí)：色葉樹(shù)種變色前施肥，延長(zhǎng)了色葉植物掛葉時(shí)間，葉色也更鮮艷。但這些只是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)心得，缺乏系統(tǒng)研究，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)難以推廣應(yīng)用。

由于至今也鮮見(jiàn)美國(guó)紅楓生長(zhǎng)、延長(zhǎng)葉片變色期和增強(qiáng)觀賞性最優(yōu)施肥方案的研究報(bào)道，而美國(guó)紅楓本身對(duì)土壤條件和營(yíng)養(yǎng)需求較高，因此有必要開(kāi)展主要色葉植物的植物營(yíng)養(yǎng)診斷和配方施肥，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用美國(guó)紅楓并提升其景觀效果提供技術(shù)依據(jù)。

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