桃樹葉片葉綠素含量與SPAD 值的相關(guān)性分析

李 田，韓 霞，肖 龍，高 靜，林云弟，趙婧杰

（山東省濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 山東省核果果樹工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濰坊 261071）

桃Prunus persica是我國(guó)第三大落葉果樹。近幾年，我國(guó)桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已成為世界第一產(chǎn)桃大國(guó)[1]。桃也受到越來(lái)越多的人們喜歡，所以對(duì)桃的產(chǎn)量和品質(zhì)提出了更高的要求。葉綠素含量和桃果實(shí)品質(zhì)具有相關(guān)性，所以在植株的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期，可以通過(guò)測(cè)定葉綠素含量來(lái)評(píng)價(jià)其營(yíng)養(yǎng)狀況，從而判斷果實(shí)品質(zhì)。因此，快速簡(jiǎn)便地測(cè)定葉綠素含量對(duì)于提高果樹品質(zhì)意義重大。

分光光度法和SPAD 葉綠素儀檢測(cè)法是目前常用的測(cè)量葉綠素的兩種方法。分光光度法，可以準(zhǔn)確測(cè)量葉綠素的含量，但是耗時(shí)又費(fèi)力。SPAD 葉綠素儀是用來(lái)測(cè)定葉綠素相對(duì)含量的便攜式野外測(cè)定儀，通過(guò)儀器發(fā)射的660 和940 nm 的紅光和近紅光進(jìn)行 SPAD 值的測(cè)定。SPAD 值也稱作綠色度，是一個(gè)無(wú)量綱的比值，是反映植物相對(duì)葉綠素含量的指標(biāo)[2]。SPAD 葉綠素儀檢測(cè)法具有快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，已經(jīng)在多種果樹[3-7]中得到廣泛的應(yīng)用，但其在桃樹上的應(yīng)用卻未見報(bào)道。利用SPAD 值預(yù)測(cè)不同果樹葉綠素含量的函數(shù)模型存在一定差異，同一樹種的不同品種之間也存在一定的差異[8-9]。特別是桃的種類與品種較多，主要有普通桃（早熟、中熟、晚熟）、油桃、蟠桃、油蟠桃等[10]，如果逐一建立函數(shù)模型，則不利于實(shí)際應(yīng)用。因此，選取不同種類的桃品種葉片作為試驗(yàn)材料，采用分光光度計(jì)和葉綠素儀測(cè)定各桃品種葉片的葉綠素含量，研究其葉綠素含量與SPAD 值間的相關(guān)性，為不同種類桃品種葉綠素含量的測(cè)定建立統(tǒng)一的回歸方程，以便能快速預(yù)測(cè)葉綠素絕對(duì)含量，從而為生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在山東省濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)果樹資源圃中進(jìn)行，該資源圃有引種桃品種100 多個(gè)，均為3年生。

1.2 材料的選取與采集

2017年7月進(jìn)行試驗(yàn)。在該果樹資源圃中隨機(jī)選取20 株生長(zhǎng)健壯的桃品種植株，在每一棵樹的中上部各采集葉片1 片，共采集葉片20 片，作為建立回歸模型的樣葉；然后分別選擇油桃‘龍峰’、油蟠桃‘美月’、蟠桃‘瑞蟠35’和早熟桃‘丹麗’、中熟桃‘丹玉’、晚熟桃‘青州蜜桃’等6 個(gè)品種，每品種各采集葉片5 片，共采集葉片30 片，對(duì)回歸模型進(jìn)行驗(yàn)證。將采集的桃葉片編號(hào)后立即拿回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

SPAD 值的測(cè)定：用日本SPAD-502 測(cè)定儀測(cè)定SPAD 值，將取回的葉片表面擦凈，選擇葉片的前、中、后3 個(gè)點(diǎn)（檢測(cè)時(shí)避開葉脈），利用SPAD 葉綠素測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)量，取3 個(gè)點(diǎn)的平均值為SPAD 值。

葉綠素含量的測(cè)定：采用96%乙醇提取法[11]，用普析TU-1810 紫外分光光度計(jì)測(cè)定，并根據(jù)如下公式進(jìn)行換算：

式（1）～（3）中，Ca、Cb、Ct分別表示葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素的含量，A665、A649分別表示在665、649 nm 的波長(zhǎng)下測(cè)定的提取液吸光值，V為提取液體積（mL），W為樣品質(zhì)量（g）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007、SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 桃葉片SPAD 值與葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果

隨機(jī)選取葉片20 片，測(cè)定其SPAD 值和葉綠素含量，結(jié)果見表1。由表1可知，SPAD 值為35.90～50.60；葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量分別為1.416 3～2.511 2、0.410 0～1.071 4、1.853 6～3.582 5 mg·g-1。

對(duì)測(cè)定的SPAD 值和葉綠素含量進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。從表2中可以看出，隨機(jī)選取的不同桃品種葉片的SPAD 值和葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量之間的相關(guān)性都達(dá)到了極顯著水平，這充分說(shuō)明了SPAD 值可以很好地反映桃樹葉片葉綠素含量情況。

2.2 桃葉片葉綠素含量與SPAD 值之間的最佳擬合回歸方程

為了得到 SPAD 值與葉綠素a、葉綠素b 及總?cè)~綠素含量之間的最佳函數(shù)關(guān)系，通過(guò)線性方程、二次多項(xiàng)式方程、對(duì)數(shù)方程、指數(shù)方程、乘冪方程等進(jìn)行回歸分析，根據(jù)決定系數(shù)（R2）的大小來(lái)判定擬合方程的優(yōu)劣，分析結(jié)果見表3。從表3中可以看出，將SPAD 值分別與葉綠素a、葉綠素b 及總?cè)~綠素進(jìn)行不同函數(shù)方程擬合時(shí)，各方程的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，其中擬合程度最高的為二次多項(xiàng)式方程，其R2值分別為0.897 1、0.870 2、0.892 9；其次為對(duì)數(shù)方程，其R2值分別為0.890 1、0.870 1、0.890 3；再次為線性方程，其R2值分別為0.880 7、0.869 0、0.883 8；且此3 個(gè)擬合方程的R2值相差不大。據(jù)此可以認(rèn)為，此3 個(gè)函數(shù)方程均可以作為葉綠素a、葉綠素b 及總?cè)~綠素含量的擬合方程，為了方便于實(shí)際生產(chǎn)中計(jì)算，選擇了線性方程作為桃葉片葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量與SPAD 值之間的擬合回歸方程，其分別表示如下：

式（4）～（6）中，y分別為葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素的含量，x均為SPAD 值。

表1 供試20株桃樹樣葉SPAD值與葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果Table 1 Results of SPAD values and chlorophyll contents in leaves specimens of 20 tested peach trees

2.3 不同桃品種間葉綠素含量實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果

將測(cè)量的6 個(gè)桃品種葉片（共30 片）的SPAD 值代入表 3 的線性方程中，計(jì)算出葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素的預(yù)測(cè)值，再將之與以分光光度計(jì)法測(cè)量的實(shí)際值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，6 個(gè)品種的實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值見表4。

表2 不同品種桃葉片SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)性分析結(jié)果? Table 2 Correlation of SPAD value and chlorophyll content in leaves of different peach cultivars

對(duì)6 個(gè)桃品種的實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析，得出‘龍峰’桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.492、0.646、0.786，均大于0.05；‘美月’桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.155、0.767、0.416，均大于0.05；‘丹麗’桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.664、0.940、0.798，均大于0.05；‘丹玉’桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.650、0.593、0.619，均大于0.05；‘青州蜜桃’葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.291、0.495、0.774，均大于0.05；‘瑞蟠35’桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值分別為0.758、0.564、0.680，均大于0.05。以上6 個(gè)品種桃葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的P值均大于0.05，說(shuō)明6個(gè)品種的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值間的差異不顯著，可以用線性方程來(lái)預(yù)測(cè)這6 個(gè)品種的葉綠素的絕對(duì)含量。

對(duì)不同種類的6 個(gè)桃品種葉片葉綠素的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。由表5可知，葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值間方差分析檢驗(yàn)的P值分別為0.159 1、0.376 2、0.584 3，均大于0.05，說(shuō)明葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值之間的差異不明顯，可以用線性方程預(yù)測(cè)葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素的絕對(duì)含量。

表3 SPAD值與葉綠素含量之間相關(guān)性擬合方程Table 3 Correlation fitting equations between SPAD values and chlorophyll contents in leaves

表4 不同品種桃葉片SPAD值與葉綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值Table 4 Actually measured and predicted values of SPAD and chlorophyll contents in leaves of different peach cultivars

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

采用 SPAD 葉綠素儀和分光光度法測(cè)定的植物葉片葉綠素值的大小均可反映葉綠素含量的多少，但前者是相對(duì)含量值，而后者是絕對(duì)含量值[3]，前者操作簡(jiǎn)單，后者耗時(shí)費(fèi)力。本文對(duì)所測(cè)桃葉片SPAD 值和葉綠素絕對(duì)含量值進(jìn)行了相關(guān)性分析，得出SPAD 值與葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素之間達(dá)到極顯著水平，并得出了最優(yōu)回歸方程，其分別為：

式（7）～（9）中，y分別為葉綠素a、b 和總?cè)~綠素的含量，VSPAD為SPAD 值。并對(duì)油桃‘龍峰’、油蟠桃‘美月’、蟠桃‘瑞蟠35’、早熟桃‘丹麗’、中熟桃‘丹玉’、晚熟桃‘青州蜜桃’等6 個(gè)不同種類桃品種的SPAD 值與葉綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，結(jié)果表明，葉綠a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的差異不顯著，說(shuō)明利用SPAD 值通過(guò)回歸方程測(cè)定各類桃品種的葉綠素絕對(duì)含量是可行的，這為生產(chǎn)實(shí)踐中快速測(cè)量桃的葉綠素提供了指導(dǎo)方法。

表5 不同品種桃葉片葉綠素含量實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的方差分析結(jié)果 Table 5 Variance analysis result of actually measured values and predicted values of chlorophyll contents in leaves of different peach cultivars

3.2 討 論

近幾年，SPAD 值作為植物功能性狀特性的重要指標(biāo)，被科研工作者廣泛采用[12-14]，本研究通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了桃葉片葉綠素含量與SPAD 值間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，葉片葉綠素含量與葉片氮含量間又有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，而以葉綠素儀測(cè)定的SPAD 值，可以間接指示作物葉片的氮素狀況[15-18]，為植物氮素營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)提供了更加便捷的方式，為最佳施肥量的確定提供了科學(xué)的依據(jù)，因此，在下一步的試驗(yàn)研究中，可以考慮分析SPAD 值與桃樹葉片含氮量間的相關(guān)性，并予以驗(yàn)證。