不同生长势古香樟外观形态与生理特性分析

摘要

古树名木是城市绿化、美化的重要组成部分，而且客观地记录和反映了社会发展和自然物种变迁，是研究社会与自然等诸多学科领域的活标本、活文物。然而古树衰老现象日趋严重，对其进行综合衰老评价尤为重要。针对上述情况，本研究采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)从整体树势、树冠、树干、根部4个层次着手建立古树衰老评价标准。并选取了不同生长势的古香樟为试验材料，对其外观衰老进行评价，同时研究了细根周年动态变化、叶片生理代谢相关指标以及矿质元素含量变化，为古树名木衰老评价和衰老古树名木复壮提供理论依据。主要得出以下结果：
　　 ⑴古树衰老评价标准选择13个直观综合性指标，各指标根据权重排序为树势>干基腐朽及损伤>顶梢枯死>叶色叶斑>枯枝腐枝>洞穴>新梢萌发量>着叶量>树干病虫害>枝叶病虫害>叶型、叶片大小>寄生>地面铺装及透水透气性。其中树势(0.194)、顶梢枯死(0.164)、干基腐朽(0.165)3个指标权重值较高，是标准中反映树木衰老程度的重要指标。采用该标准对供试古香樟进行衰老综合评价，并对评价结果进行灰色关联度聚类分析(Grey Relational Cluster Analysis)，按照衰老程度由轻到重将古香樟分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，即当与理想树关联度大于0.750时为Ⅰ级，介于0.500～0.750时为Ⅱ级，小于0.500时为Ⅲ级。通过主成分分析，提取3个主成分，累计方差贡献率为81.978％，能较好的反映原有信息。第一主成分的方差贡献率为64.317％，包含树势、新梢萌发量、枯枝腐枝、顶梢枯死、着叶量，叶色叶斑、叶型及叶片大小，将其重新命名为树冠枝叶；第二主成分的方差贡献率为8.894％，包含枝叶病虫害、干基腐朽及损伤、树干病虫害、地面铺装及透水透气性，将其重新命名为病虫害，第三主成分的方差贡献率为8.766％，仅包含洞穴这一指标。
　　 ⑵采用微根管法定期监测供试古香樟细根生长状态，并分析了不同生长势古香樟根际土壤理化性质。古香樟细根的平均直径主要集中在0.3cm～0.5cm，细根平均直径增粗生长出现2个高峰期，即初冬(11月)和春末夏初(4、5月)，细根根长生长、根表面积增加、根体积增加主要集中在3～6月份，秋冬季节细根大量周转更替，细根数量急剧减少。选择欧氏距离dij=2.5，将供试香樟细根生长状况分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。不同生长势古香樟的细根平均直径(D)，每根管中每月细根根长伸长生长量(L)、根表面积增加量(A)、根体积增加量(V)均存在差异。Ⅰ级古香樟：Dmean>0.5cm，Dmax=0.75cm；Lmax>4000mm；Amax>1000mm2；Vmax>400mm3。Ⅱ级古香樟：0.4cm　　 ⑶对不同生长势古香樟叶片的叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理指标分析，衰老的香樟同健壮的香樟之间存在显著差异。通过聚类分析，选择欧式距离dij=10，可将供试香樟分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，且随着香樟的衰老程度的加深，其叶绿素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性均降低，MDA含量则明显上升。
　　 ⑷对供试香樟叶片中12种矿质元素(N，P，K，Ca，Mg，Zn，Fe，Mn，Cu，B，Na，Al)含量分析发现，不同季节间Mg和Fe含量差异显著，表现为先升后降的变化规律，其他元素含量无差异。不同香樟间各元素均存在显著差异。通过聚类分析，选择欧式距离dij=5，将供试香樟分为Ⅰ、Ⅱ，Ⅲ三个等级。随着衰老程度的加剧，香樟叶片中Na和Al的含量呈现上升趋势，其他元素的含量呈现下降趋势；N、P、K的比例失衡加重，表现为N增大，而P降低。Ⅰ级香樟N：P：K=12:1:7；Ⅱ级香樟N：P：K=15:1:7，Ⅲ级香樟N：P：K=25:1:9。通过主成分分析，提取了3个主成分，累计方差贡献率是94.908％.其中第一个主成分方差贡献率为69.245％，包含P、K、Mg、Ca、Fe、Cu、、Zn、Mn、B；第二个主成分方差贡献率为13.452％，包含N；第三个主成分方差贡献率为12.211 o/o，包含Al、Na。
　　 ⑸对外观形态、根系指标和矿质元素的相关性分析，得出古香樟叶片主要矿质元素N、P、K、Ca、Mg的含量同外观形态指标显著正相关，同细根根长、表面积和体积中度正相关，同细根直径不相关；树冠枝叶和病虫害同细根根长、表面积和体积中到低度正相关，同细根直径不相关。故矿质营养元素和外观形态的联系较紧密，而同细根指标的联系不紧密。