◎ 蔡越玮 刘 源

　　摘 要：针对上海地区樟树的黄化症较为常见的特点，我们研究了部分居住小区的土壤环境状况对樟树黄化病发生的可能影响。研究结果表明，不良的立地条件是引起樟树黄化症的主要原因，即由于上海地区成陆过程中长期受海水的影响，土壤pH值较高；再者，实地调查发现小区中的绿化用土多掺有施工遗留的建筑垃圾，使土壤碱化，影响了土壤中铁的活性，土壤中的游离铁变为难以利用的不溶性无定性铁，从而导致叶片中有效铁含量降低，使叶片发生黄化现象；此外，绿化用土除移栽时带来的土球外，多为就地取材的杂土，较为贫瘠，土壤有机质不足，使得樟树营养不良，加剧了黄化症状。本文还针对上海地区樟树黄化的原因提出了治理方案。
　　关键词：樟树 缺铁 黄化症
　　蔡越玮：1980年生，女。华东师范大学环境科学系1999级本科生。荣获1999－2000年度校专业二等奖学金，2000年"资环杯"论文竞赛二等奖。多次申请获得校大学生科研基金。

　　樟树是上海主要的绿化树种之一。近年来，樟树黄化现象日趋严重，叶片自边缘开始焦枯，叶片凋落，以至整株死亡。叶片黄化使得原本浓密的树冠变得黄绿斑驳，遮光性明显下降，不能满足绿化遮荫、观赏的要求，影响了城市景观。因此，治理樟树黄化症对于提高上海市绿化水平具有十分重要的意义。
香樟是喜光树种，喜肥沃湿润的土壤，适宜pH5.5~6.5，忌石灰质、盐碱土或瘠薄干燥的土壤。引起黄化的因素十分复杂，如重金属元素铁、铜、锰、锌等的缺乏或中毒、土壤pH值的偏高、土壤有效铁、铜、锰等的供应不足等等因素都能引起黄化。在杭州市对公园内黄化樟树的研究表明：土壤pH值较高，使土壤中的游离铁变为植物难以利用的不溶性无定性氢氧化铁，从而降低植物体内有效铁含量及其酶的活性[1]。Iljin（1951）总结栽培在石灰土壤上的集中木本和草本植物由石灰诱发的缺铁病是由于异常的氮代谢和有机酸代谢引起的。马国瑞等在杭州、海宁、奉化等市对樟树黄化进行系统的调查，发现其原因主要是由于土壤条件pH值高，HCO3-离子影响土壤中铁的活化；同时，植物吸收大量磷素使体内铁磷比失调，影响铁的运转导致黄化。Spiler,S.及Tery,N.（1980）指出铁胁迫单位面积的叶绿素减少80%。
上海地区香樟黄化症较严重，由于黄化原因较多，虽然园林部门采取了一些防治措施，但黄化症未得到改观。为此，我们开展黄化症成因研究，以指示上海市引起香樟黄化症的主要因素，并有针对性的开展防治研究。
1.材料与方法
1.1材料
试叶样采自师大一村、师大二村、长风四村；在长风四村进行土壤实验，按植物立地20cm、40cm分别取样。
1.2主要方法
1.2.1 叶绿素浸提实验
取约0.1克叶样于试管中，加N、N-二甲基甲酰胺10ml，暗处抽提36小时，采用分光光度法测定叶绿素含量。
1.2.2 叶样重金属测定实验
称取约2克烘干过18目的叶样，先于马福炉中300℃烘2小时，后每隔半小时升温80℃，直至540℃烘12小时。取出加5ml浓硝酸、5ml高氯酸硝化，蒸干。
冷却后加入2.5ml王水，移入25ml容量瓶定容。AAS法测定叶样中全铁、全铜、全锰含量。
1.2.3 土壤有机质测定实验
重铬酸钾法测定有机质。
1.2.4土壤pH值测定实验
称取25克土样于50ml烧杯中，加50ml去二氧化碳水，于磁力搅拌器上搅拌30分钟。静置，使土样沉淀。酸度计测定土壤pH值。
1.2.5土壤重金属浸提实验
称取约25克土样于150ml三角锥型瓶中，加50mlDTPA浸提掖。于25℃，180转/分的速度浸提2小时。过滤，取10ml于烧杯中，加10ml浓硝酸、10ml高氯酸，电热板上硝化，蒸干。冷却，加5ml王水，移入50ml容量瓶中定容。AAS法测定土壤中有效铁、有效铜、有效锰含量。
2结果与分析
2.1土壤pH值与黄化
从图1中可以看出叶绿素含量与土壤pH值有较明显关系，20cm深处pH值与叶绿素含量的相关系数为0.15，而40cm处pH值与叶绿素含量的相关系数为0.23。40cm处的相关性达到显著水平p=0.08，而20cm处的相关性不显著p=0.17。从数据中可以看出，土壤pH值约为8，偏碱性；且40cm处的pH值一般都高于20cm处，既40cm处的碱性略大于20cm处。叶绿素含量较高的样品其土壤pH值较低，在7.85-8.05之间，土壤碱度相对其他样品较低。（见图1、图2）
香樟是典型的酸性土壤指示植物[5]，适合生长的pH值范围为5.6-6.5[1]。数据显示，20cm深处pH值与叶绿素含量的相关系数为0.15，而40cm处的pH值与叶绿素含量的相关系数为0.23，其显著水平分别为0.17和0.08。其原因主要是樟树属深根系树种，根系发达，具有强大的水平根系和垂直根系，特别是水平根系更为发达。根据1959年12月2期《南林学报》报道，福建省南平市实验林场一株37年生的香樟，有85%的水平根分布于地表以下16-40cm之间；一株43年生的香樟，有90%以上的水平根分布在16-60cm之间[1]。这一点与实验结果0-20cm层土壤的pH对铁的吸收的影响没有20-40cm层土壤pH对铁的吸收的影响大相吻合。生长在碱性和石灰质土壤上的各种果树、行道树和林木往往是缺绿病最严重和最常见的群落。这常常是由于pH过高时，铁多以不溶形态存在，不能被植物直接吸收利用。所以pH值偏碱性时植物可能因缺铁而发生黄化。
2.2重金属与黄化
2.2.1 植物全铁
从数据上看，各样品之间全铁含量差别较大。总体上，含铁量在200微克/克以上的样品，其叶片中叶绿素含量较高。叶片全铁含量与叶绿素含量的相关系数为0.34，显著度p为0.008，达到极显著水平。（见图3）
2.2.2 土壤有效铁
土壤有效铁含量在20cm处均值为5.84，40cm处为6.78，20cm处含量高于40cm处。有效铁与叶绿素含量的相关系数在20cm处为0.62，40cm处为0.69，显著水平分别为0.008和0.004，叶绿素与土壤有效铁含量相关性达到极显著水平。（见图4、图5）
铁虽然不是叶绿素的组成成分，但为叶绿素的合成过程所必需的元素。叶绿素生物合成的前体是δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA），其形成速度受铁调控；镁结合到四吡咯的中心，形成Mg-原卟啉，它经粪卟啉原氧化酶（Coproporphyrinogen oxidase）催化，氧化脱羧，形成原叶绿素酸酯，从而再进一步转化为叶绿素。粪卟啉原氧化酶为一种铁蛋白，所以缺铁时影响叶绿素生物合成。从相关性分析来看，全铁与叶绿素含量的相关性显著，表明缺铁可能是造成叶绿素水平较低的原因。
土壤中的铁元素易可溶离子态缓慢释放出来，二价铁的形式很容易被植物吸收利用，这种形态的铁称为有效铁。在碱性条件下，二价的铁离子很容易被氧化成三价的铁离子，这种形式的铁是很难被植物利用的[6]。因此，土壤中二价铁离子的含量是衡量土壤供铁能力的良好指标。数据显示，土壤中的有效铁与叶绿素含量有极显著的相关性，无论哪个深度的有效铁含量都与叶绿素含量相关。以此推断，樟树黄化症是由于缺铁而引起的。在本次研究中我们还发现，缺铁是引起黄化的直接原因，然而土壤的ph值是造成缺铁的主要因素。因为土壤中有效铁与pH值高低有关，偏碱性则有效铁较低，偏酸性则有效铁含量较高。因此，我们认为植株立地条件是影响叶绿素含量的主要因素。
2.2.3 植物全铜、全锰
从数据看，对照组与黄化组叶片铜含量差别不大，与叶绿素含量的相关系数为0.0087。铜含量与黄化程度的关系不显著p为0.63。（见图6、图7）
植物全锰的含量集中于1和10的附近，但相应的叶绿素含量却没有较集中的分布情况。全锰与叶绿素含量的相关系数仅为0.0139，全锰与叶绿素含量的不相关性p为0.56。
2.4 土壤有效铜、有效锰
土壤有效铜含量在20cm和40cm处之间无明显的对应关系，部分样品20cm处铜含量大于40cm处， 部分则相反。有效铜与叶绿素含量的相关系数在20cm和40cm处分别为0.10和0.01，显著水平分别为0.28和0.77，可见叶绿素含量与土壤有效铜含量无关联。（见图8、图9）
土壤中有效锰含量在20cm与40cm处也无明显对应关系，大部分的样品在20cm处小于40cm 处。在20cm处有效锰与叶绿素含量相关系数0.347(p=0.03)，在40cm处为0.05(p=0.48)。根据显著性的判断，在20cm处有效锰含量与叶绿素含量相关性显著，而在40cm处不相关性。（见图10、图11）
铜是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，因此缺铜会影响叶绿素的形成出现缺绿症状。但在对全铜的分析中我们发现全铜含量与叶绿素并无关联，不仅相关性低而且全铜含量基本接近，在101数量级上。同时，根据土壤中有效铜与叶绿素的关系也可看出，铜在本次研究中不是引起黄化的主要因素。
缺锰时，叶绿体膜结构受到损伤甚至解体是与光氧化（photooxidation）相联系的，锰可以保护叶绿体不致被光氧化而维持正常结构。已从豌豆中提取出每个酶分子中含有一个锰原子的超氧化物歧化酶（SOD），它可以保护组织免为超氧化物所伤害。由于SOD的催化作用使超氧化物失活，接着过氧化物酶催化H2O2歧化。Mn是SOD的组成成分，它可以保护光合机构（photosythetic apparatus）免受O2活化的破坏[2]。因此，缺锰同样也能引起黄化。
在酸性土壤上，植物就易发生锰害（锰中毒），在碱性土如石灰性土壤中，植物就易发生锰的缺乏[2]。本实验中选取的植株多生长于碱性土中，很有可能因缺铁而引起黄化。从数据中可以看出，在20cm的土层中锰含量与叶绿素含量有较好的相关性，但在更深的土层中却没有这样的关联，反而锰含量与叶绿素含量成反比。因为过多的锰可能在植物体内争夺铁的受体，引起类似缺铁黄化的症状[2]。锰之所以会造成缺绿症主要是由于锰与铁争夺铁受体（iron acceptor），在铁经常起作用的部位铁已经被锰取而代之。因而使植物体即使有足够的铁存在也会出现黄化的现象，使全铁含量无法真实反映植物体是否因为缺铁而引起黄化。数据显示，叶片中全锰含量与叶绿素含量关系不显著，但在20cm的土层中有效锰含量与叶绿素含量有一定的相关性，但不如铁的相关性大。
2.2.7 有机质与黄化
从数据表1-2来看，该地区的有机质含量不高，基本在0.7%-1.5%之间。有机质与叶绿素含量的相关性：20cm 处为0.18，p = 0.1；40cm处为0.56，p = 0.0008相关性达到极显著水平。（见图12、图13）
土壤肥力是决定植物生长状况的主要因素。在土壤采样时，我们已注意到这样一个现象：该小区土质极不均匀，0～20cm的表层土是较正常的土壤，而20～40cm的深层土多为建筑垃圾（砖块、混凝土块等杂物），有机质含量较低，土壤团粒结构较差，沙质土、粘质土在所采土样中比例很高。因此，造成20cm与40cm处有机质含量极不均衡。同时，由于建筑垃圾的混入使土壤较硬，透气性差，土质较差，不能满足香樟对土壤要求。所以，在不良的土壤上生长是导致缺绿黄化的主要原因--由于土壤肥力不足使得植物生长缓慢，阻碍了叶绿素的生物合成。
3总结
3.1 结论
综上所述，植株立地条件（pH值和土壤肥力）差是引起樟树黄化的根本原因，植物体缺铁是引起樟树黄化直接原因。
土壤是植物生长的基质，土壤环境对植物生长状态有直接的影响。pH值偏高导致香樟可利用铁转化为不溶形态，不易被植物吸收利用，造成香樟缺铁黄化的症状。同时，土壤有机质含量底，土壤肥力低下，造成香樟营养不良，生理机能受限，影响叶绿素的生物合成，使叶片失绿。由此可见，樟树黄化的主要原因是土壤过于贫瘠，并且碱性土不适于樟树的生长，使樟树发生黄化症状。
3.2 治理
1)改善土壤状况 移植樟树时施用基肥。酸性氮肥（如NH4NO3等）或中性氮肥（如尿素）不仅可以增加土壤肥力而且可以降低土壤pH。应注意利用表层熟土为绿化用土。固氮植物的根瘤有固定大气中氮的作用，可以利用固氮植物增加土壤肥力。固氮植物的使用不仅不涉及化肥对土壤的影响，而且简便易行，成本低，部分固氮植物（如紫云英、紫荆、三叶草等）还有观赏价值，可用于绿化。因此，固氮植物改良土壤是一种发展潜力大、值得提倡的方法。
2)寻找最佳供铁途径 对于已黄化的樟树，易于翻土施肥的可施追肥可用作追肥；对于不易翻土的地区（如行道树）选择阳光不强烈的黄昏，空气湿润时，用0.5%-1%的尿素铁进行叶面喷涂，其效果较根施来得快，氮素的利用效率高，铁的吸收也快，是矫正黄化的较好的方法。叶面喷涂方法简单，不涉及土壤复杂的反应，植物对肥料的利用也快。但铁以何种溶液喷涂能获得最好的效果还有待进一步的研究。
3)树种的选择 注意乡土树种的选取，因为乡土树种适应上海的环境，不会出现对环境不适的现象。这是外来树种所不具有的优点。樟树喜酸性、肥沃土壤，不适合上海偏碱性的土壤环境，不适宜做行道树。在有条件的小区种植樟树的同时可以考虑落叶与阔叶树种的混植，在树下可种植草本植物。利用落叶补偿土壤系统的输出，利用草本植物的根系改善土壤的结构，使土壤透气性与涵养水分和养分的能力提高。

参考文献：
1． 江西省林业厅造树处主编：《香樟栽培》，中国林业出版社，1991年。
2． 饶立华：《植物矿质营养及其诊断》，农业出版社1993年。
3． P.J.克累默尔[美]，T.T.考兹洛夫斯基：《木本植物生理学》，中国林业出版社，1985年。
4． 袁可能：《植物营养元素的土壤化学》，科学出版社，1983年。
5． 武汉市园林技工学校主编：《植物生理学》，北京科技出版社，1988年。
6． [英]J.J.F. 萨克利夫，D.A.贝克：《植物和矿脂营养》,科学出版社，1986年。
7． 马国瑞等：土壤条件引起柑桔和樟树缺铁黄化症的研究，《浙江农业学报》， 1991年第3期，第79-85页。
8． 李文荣等：《环境监测统计学》，山东大学出版社，1990年。
本文于2001年参加"大夏杯"学生课外学术科技作品竞赛，荣获一等奖。（刊出时经作者删节。）