美国红枫的营养特性及环境条件对其生长的影响

俞杨浏　周建强　王贤超

摘要介绍了美国红枫的整体特性，阐述了环境条件对美国红枫生长影响方面的国内外研究进展，包括气象条件、土壤、施肥因素。

关键词美国红枫；气象条件；土壤；配方施肥

中图分类号S792文献标识码A文章编号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

彩叶树种以其多种色彩极大地丰富了城市绿化景观，正成为绿化树种的新宠。美国红枫（Acer rubrum L.）作为彩叶树种的典型代表，在我国应用广泛。目前国内对美国红枫生长的气象条件、土壤介质和施肥技术等进行了大量研究。但配方施肥等技术在园林上的研究非常薄弱，目前关于美国红枫生长、延长叶片变色期和增强观赏性方面的研究鲜见报道，因此有必要开展美国红枫等主要色叶植物的植物营养诊断和配方施肥研究。笔者总结了美国红枫的营养特性，分析了环境条件对美国红枫生长的影响。

1美国红枫的特性与特征

美国红枫，别名红花槭、北方红枫、北美红枫、沼泽枫等，属槭树科槭树属，原产于美国东北部，主要来自于美国北部及加拿大大部分地区。落叶大乔木，树高12～18 m，高可达27 m，冠幅达10余m，树型直立向上，树冠呈椭圆形或圆形，开张优美。单叶对生，叶片3～5裂，手掌状，叶长10 cm，叶表面亮绿色，叶背泛白，新生叶正面呈微红色，之后变成绿色，直至深绿色，叶背面是灰绿色，部分有白色绒毛。3月末至4月开花，花为红色，稠密簇生，少部分微黄色，先花后叶，叶片巨大。茎光滑，有皮孔，通常为绿色，冬季常变为红色。新树皮光滑，浅灰色。老树皮粗糙，深灰色，有鳞片或皱纹。果实为翅果，多呈微红色，成熟时变为棕色，长2.5～5.0 cm。

因其在秋天颜色绚丽，树冠整洁，被普遍应用于公园、小区、街道栽植，既可用于园林造景又能作为行道树，深受人们的喜爱，是近几年引进的美化、绿化城市园林的有效珍稀树种之一。该树种生长迅速，是所有红枫品种中生长最快的品种。美国红枫有许多改良园艺品种，比较有代表性的有秋焰槭、落日红枫、夕阳红、秋天烈火、北木等。以美国红枫为代表的色叶植物在提升我国绿化建设水准和文化内涵方面显示出卓越的成效，还形成了经济效益和社会效益均非常可观的产业。从国内到国际、从目前到可预见的将来，色叶植物的推广应用都将是前景非常广阔的朝阳产业，而且其在城市生态景观营建中的作用也必将进一步凸显。

2环境条件对美国红枫生长的影响

2.1气象因素对美国红枫的影响

树木成长所处的气象条件会影响叶片中色素的合成与分解，影响花色素苷的含量，从而影响叶色变化。美国红枫适应范围广，耐寒耐旱耐温性强，耐湿（能耐一定时间的水淹），能抵抗最低气温为-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]。降低气温、加大昼夜温差、縮短光照等气象变化情况下，会阻碍或中止甚至破坏叶绿素的合成，而增加其他色素（如花色素、类胡萝卜素）的含量，叶片呈色就会随之发生相应的改变。

很早就有关于温度对花色素苷生成影响相关方面的研究。昼夜温差加大会促进叶片中花色素苷的合成，有利于红枫呈色[2]。Alston[3]、Marousky等[4]、Meredith等[5]研究认为，较低温度可促进花色素苷的生成。如万寿菊叶片中花色素苷的合成、分解与高光强、低温、高辐射密切相关[6]。红叶鸡爪槭（Acer palmatum）从美国北部移栽到南部时发生叶片呈色变浅的情况。Deal等[7]研究指出：出现这种现象是由于南方夜间气温较高，这大大限制了红色叶片的呈色，因为夜间温度如果较高，呼吸作用加强，呼吸作用需要消耗糖分，这阻碍了糖分积累，也加速了花色素的消耗，造成叶片呈色不明显。

邢祥胜[8]对15种传统的美国红枫种质资源进行了调查，发现“十月辉煌”变色晚、落叶迟，更适合在气候偏暖地区种植，喜充足阳光，可以耐中度干旱，但难以抵抗严寒，最适合在有暖和冬天和酷热夏天的地域种植，在我国南方部分地区，红枫会呈现出更灿烂的红叶；“秋华”适应于偏暖地区；“秋波”可抗低温-34 ℃；“秋实”可耐-40 ℃低温；“秋艳”不适应极端寒冷的气候；“北方森林”抗寒性好，但在天气暖和的地区秋季叶片呈色可能不明显；“太阳谷”在-34 ℃下无冻害。

光照对植物的生长与变色至关重要。很早就有关于花色素和光照相关方面的研究，普遍认为光照有助于花色素苷积累，光照越强则促进作用越明显。花色素苷诱导因素的研究多集中于紫外光（UV）、可见光和远红外光对花色素苷生物合成的诱导。在UV-B范围的许多射线可能通过损伤DNA而抑制花色素苷的合成，没有光照会阻碍花色素苷的合成，这更加说明了光促进论点的重要性[9]。光照因子还常与其他因子（如温度、水分、肥料）产生交互作用，共同影响植物的叶片呈色。Lee[10] 研究忍冬的金色彩斑时，得出在高光强和土壤碱解氮含量低时，忍冬叶片呈色更显著。

2.2土壤介质对美国红枫的影响

美国红枫喜欢弱酸性的潮湿土壤，种植在弱酸性至中性的土壤上可使叶片在秋天呈色更明显、鲜艳。但一般情况也可以适应其他类型的土壤，移栽也不困难[11]。张佐双等[12]研究认为，弱酸性和中性的潮湿土壤有助于叶片呈色，而偏碱性土壤会阻碍叶片显色。然而，有研究表明：进入秋天之后，叶片中花色素苷先大量合成后分解叶绿素，秋季的寒冷和干旱愈加促进花色素苷的合成[13]。干旱胁迫能明显增加豇豆幼苗、复苏植物叶片中的花色素苷含量[14]。

2.3施肥因素对美国红枫的影响

色叶植物要发挥其应有的生态景观效果，除了与树种遗传因素外，树木生长所处的环境条件（如气温、昼夜温差、光照、水肥、土壤质量等）均影响叶色的变化。由于人为控制气候条件难以实现，不适宜当地气候的色叶植物只能在温室条件下栽培，维护的成本也非常昂贵。就大量的色叶植物推广应用而言，绿地一般只能引种适宜当地气候条件的色叶植物，剔除气候等非控要素，水肥条件的控制成为提高色叶树种景观效果的首选。

以美国红枫为例，除了遗传基因的控制外，肥料与营养元素对其花色、叶色也有很大的影响[15]。植物所需的大量元素碳、氢、氧、氮是各类显色高分子化合物的组分，改变供给这4种元素的条件和数量，其合成的化合物成分也会随之改变，从而影响植物的色彩表现。

氮是蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素等有机化合物的重要组成组分。在所有必需营养元素中，氮是限制植物生长的首要因素。叶绿素a和叶绿素b中都含有氮素。实践表明，光合作用的速率和光合产物的形成直接受叶绿素含量的影响，当植物缺氮时，体内叶绿素含量下降，影响植物生长，但是植物叶片花青素含量上升，有助于显色。过多使用氮肥会引起植物徒长，使绿色组织急速增长，占居优势，影响彩叶的表现。Sul[16]研究证明，在一定光强下，氮肥施用过多会引起植物徒长，氮肥含量越高花叶越不明显，高的氮肥比例会抵消高光强对彩斑的影响。

叶片中全磷含量与花色素苷含量成显著正相关。磷在碳水化合物的代谢中起重要作用，能加速糖的代谢[17]，有利于色素的形成[18]；磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组分，磷能促进植物更多地利用硝态氮，磷也是生物固氮所必需的[17]。Steven等[19]对5年生红花槭（Acer rubrum）试验研究表明，秋色叶的显色情况与夏末时叶片中磷的含量有关，减少土壤中磷的含量，有利于生成花色苷，促进秋天彩叶呈色。这与Henry等[ 20 ]在关于彩叶草和玉米叶片研究中得出的低磷胁迫通常是与花青素的产生相关联的结论一致。缺磷的植株，因为体内碳水化合物代谢受阻，有糖分积累，从而易形成花青素。适度氮胁迫、磷胁迫或者二者同时发生均可以引起花色素苷的增加[ 21]。

糖的合成和运输需要钾[22]，而糖是能源物质，为花色素苷的合成提供碳骨架，钾参与碳水化合物的合成和运输[23-24]。钾能促进叶绿素的合成，也能改善叶绿体的结构。钾作为代谢过程中的前体物质，促进花色素苷的代谢；作为渗透调节子调节细胞的滲透势，从而促进花色素苷的合成；也可作为信号分子，通过特异的信号转导途径诱导花色素苷的合成[25]，因此增施适量的钾肥可以促进彩叶植物呈色。于晓南等[26]、吴静[27]研究认为，钾肥对彩叶的影响最大，增施钾肥，有利于花色素苷的积累。但是也有研究结果显示，钾素的施用对美国红枫幼苗的生长影响差异不显著[28]。

商侃侃等[29]研究了3种不同肥料配方的3个浓度梯度对红花槭叶绿素含量的影响。研究结果表明：随着施肥量的增加，红花槭叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素总量也会相应增加，增加幅度分别为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，进而提高植株的光能固定能力。施酸性肥可以适当提高土壤的可溶性盐浓度（EC）、降低pH，这对上海偏碱性的土壤立地条件具有改良作用，使其更适宜美国红枫的生长。

3讨论

在农业上，营养诊断和配方施肥的应用已经非常成熟，取得了显著的经济效益和社会效益。相对来说，由于农作物种类少而典型，且为追求最大产量，施肥和经济产出也成正比，因此研究系统成体系。

然而，园林植物施肥管理一直是基于经验，缺少量化数据支撑；就色叶植物而言，种类繁多，再加上园林植物基础研究投入少，前人也主要研究了氮、磷、钾肥料对色叶植物的生理生化影响，色叶植物的营养诊断和配方施肥一直是其薄弱环节，这限制了色叶植物的推广和应用，且严重制约了绿化养护质量。色叶植物（如美国红枫）生长所处的环境条件（如温度、光照、土壤pH、土壤湿度）都会对色叶表达产生影响。但温度、光照受地理位置及季节变换影响较大，很难进行人为控制或改变。因此，提高美国红枫的水肥管理水平，对其展开植物营养诊断和配方施肥就非常有必要。随着色叶植物的兴起，相关书籍很多，但基本是生理特性研究，很少有营养特性的研究报道；而农业上对经济作物的营养特性和施肥要求研究非常系统，关于色叶树种营养特性和施肥要求目前国内外都缺乏系统研究，也极大地限制了色叶植物推广和应用。

对于色叶植物的施肥时间、施肥量对挂叶时间、色叶效果影响等相关研究有不同的结论。传统认为，色叶植物变色前不宜施肥，但上海城投绿化科技发展有限公司彩叶树种基地的田间施肥试验却证实：色叶树种变色前施肥，延长了色叶植物挂叶时间，叶色也更鲜艳。但这些只是现场应用的经验心得，缺乏系统研究，相关经验难以推广应用。

由于至今也鲜见美国红枫生长、延长叶片变色期和增强观赏性最优施肥方案的研究报道，而美国红枫本身对土壤条件和营养需求较高，因此有必要开展主要色叶植物的植物营养诊断和配方施肥，为进一步推广应用美国红枫并提升其景观效果提供技术依据。

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