全 文 ：第 25 卷　第 6期
2003 年 11 月
北　京　林　业　大　学　学　报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol.25 , No.6
Nov., 2003
2002--12-25收稿
http: www .wanfangdata.com.cn
＊原林业部与山东省林业厅合作项目“白榆优良杂交无性系的选育”(1989)资助.
第一作者:刘苹 ,女 ,1978年生 , 硕士生.主要研究方向:林木遗传变异研究.电话:0538--8242985　Emai l:liuapple5326 @sina.com 　地址:
271018 山东省泰安市岱宗大街 61号山东农业大学林学院.
责任作者:孙明高 ,男 , 1951年生 ,硕士 ,教授.主要研究方向:林木遗传育种及栽培生理.电话:0538--8242276　Email:mgsun@sadu.edu.cn　
地址:同上.
白榆无性系叶片 N 、P 、K含量及与材积生长的相关性＊
刘　苹1)　孙明高1) 　赵海军2)　陈吉虎1)　张金凤1)　李国雷1)
(1山东农业大学林学院　2山东农业科学院)
摘要　该文以 20个 10 年生白榆无性系为材料 , 采用凯氏常量定氮法 、钼蓝比色法和火焰光度法分别测定了叶片
N、P、K 的含量 , 并对叶片 N、P、K 含量的遗传变异规律及其与材积生长之间的相关性进行了研究分析.结果表明:
N、P、K 含量在 20个无性系间差异极显著 , 变异系数较高 , 重复力达 0.97以上.N 、P、K之间呈一定的正相关关系 ,与
材积呈正相关.材积与 N的相关性达到极显著水平 ,与 P的相关性达到显著水平.建议将叶片 N与 P的含量作为白
榆无性系早期选择的间接指标并对其可能机理进行进一步探讨.
关键词　白榆无性系 ,氮 , 磷 ,钾 , 遗传变异 ,材积
中图分类号　S792.19
Liu Ping;Sun Minggao;Zhao Haijun ;Chen Jihu;Zhang Jinfeng;Li Guolei.N , P , K content in the leaves
of elm clones and its correlation with volume growth.Journal of Beijing Forestry University (2003)25(6)
26-29[ Ch ,11 ref.] College of Forestry , Shandong Agricultural University , 271018 , P.R.China.
Twenty white elm clones at ten years age were studied on the content of N , P , K in their leaves by the
Kjeldahl s method of nitrogen fixation , molybdenum blue spectrophoometry and flame spectrometry respective-
ly.The genetic variation in the content of N , P , K and its correlation with volume growth were tested and anal-
ysed .The results show that the differences in the content of N , P , K among the tested clones are statistically
significant at 0.01 level.Its variation coefficient is high and its repeatability is over 0.97.N , P and K are
positively correlated with each other and all positively correlated with volume.The correlation between volume
and N reached a highly significant level , and that between volume and P reached a significant level.It is sug-
gested that the N , P content in their leaves should be used as the indirect characters for the early selection of
elm clones and the possible mechanisms should be studied further.
Key words　white elm clones , N , P , K , genetic variation , volume
　　白榆(Ulmus pumla L.)是我国一种古老的乡土
树种.国内外学者对白榆主要性状的遗传变异规律
已进行了广泛的研究 ,并在遗传改良方面取得了很
大成绩[ 1-4] .在以往的初步研究中我们发现 ,白榆种
群间和种群内的叶片在 N 、P 、K 含量方面有较大的
差异.这种差异是否有遗传学基础 ,它与材积生长的
相关性及能否做选择的间接指标等问题 ,国内外文
献中相关报道还较为少见.有关 N 、P 、K在农作物 、
果树 、蔬菜等方面的研究报道居多[ 5-9] ,但在林木上
的研究报道还较为少见.有许多学者曾对施N 、P 、K
肥对林木生长的促进作用做过研究 ,只有姜兴林等
对红皮云杉群体(1年生苗针叶)N 、P 、K 、Mg 、Fe 、Zn
等矿质营养特征的多样性做过分析[ 10] .本研究的目
的是以 20个 10年生白榆无性系为材料 ,分析测定
其叶片N 、P 、K含量 ,用统计分析的方法研究其与材
积生长性状的相关性及作为间接选择指标的可行
性 ,为白榆生长性状的早期预测与选择提供理论基
础和研究方法.
DOI :10.13332/j.1000-1522.2003.06.006
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验对象为 20个白榆无性系.1990年春季选择
白榆亲本 73002 、73008 、73009 、74001 、8024 、8045 、抗
13 、抗 14 、保 13 、东 8等 10个材料 ,在兖州市良种繁
育圃内进行室内切枝杂交 ,得控制杂交组合种子并
播种育苗.其中编号为 19 、20的无性系亲本未经杂
交 ,直接由亲本获得种子并育苗.1990 年底根据 1
年生苗的生长表现 ,从中选出 20个优良单株 ,1991
年底将它们分别育成无性系.1992年春季在济宁市
金乡县白洼林场造林 ,使用袋接繁殖形成的 1 年生
苗营造成无性系测定林.各无性系来源见表 1.设计
采用完全随机区组 ,6株小区单行排列 ,3次重复 ,株
行距 4 m×5 m.
表 1　白榆无性系的编号及名称
TABLE 1　List of tested elm clones
编号 系号 编号 系号 编号 系号
1 73009×73002 8 抗 14×730022) 15 抗 14×730082)
2 8024×730022) 9 抗 14×74011 16 73008×保 13
3 8024×730021) 10 抗 14×730082) 17 73002×东 8
4 抗 13×73008 11 73002×抗 13 18 东 8×73002
5 8045×抗 132) 12 74011×抗 13 19 73009
6 73008×73002 13 8045×抗 131) 20 新乡超
7 抗 14×730021) 14 73009×抗 13
注:1)、2)分别表示该杂交组合得到的序号为 1、2的种子.
1.2　试验方法
1.2.1　白榆无性系叶片 N素含量测定
采用凯氏常量定氮法测定.在 CuSO4 的催化下 ,
用浓硫酸消煮分解白榆叶片烘干样品(0.11 g 左
右),使其中所含的氮转化为氨 ,与硫酸结合生成硫
酸铵 ,然后加碱蒸馏 ,使氨吸收在硼酸溶液中 ,用标
准酸滴定之.
叶片全氮(%)=(V-V0)×CH ×0.014 M ×100
式中 , V 为滴定样品所需的标准酸的体积(mL), V0
为滴定空白所需的标准酸的体积(mL), CH 为 1 2
H2SO4 标准溶液的浓度(mol L),M 为烘干样品的质
量(g),0.014为每毫摩尔氮原子的质量(g).
1.2.2　白榆无性系叶片P 、K含量测定
用浓硝酸消煮分解白榆叶片烘干样品(0.50 g
左右),采用钼蓝比色法测定叶片 P 含量 ,火焰光度
法测定叶片K含量.
叶片全磷(%)=待测液 P含量×(V W)×(V2
V1)×10-4
式中 , W 为样品重(g), V 为定容的溶液体积(100
mL), V1 为吸收滤液体积(2.5 mL), V2 为显色的溶
液体积(50 mL).待测液 P含量(mg L)由标准曲线 y
=1.450 1 x(r2 =0.998 3)得出 ,其中 x 代表 880 nm
波长下溶液的吸光值.
叶片全钾(%)=待测液K 含量×分取倍数×
(V W)×10-1
式中 , W 为样品重(g), V 为定容的溶液体积(100
mL).待测液K含量(mg L)由标准曲线 y =1.007 7x
-3.749 5(r2 =0.997 3)得出 ,其中 x 代表溶液的燃
烧值.
1.2.3　统计分析方法
采用国际标准软件 SAS 进行数据处理与统计
分析.
2　结果与分析
实验时 ,分别将每个无性系的叶片混匀烘干后
取 3个重复进行N 、P 、K含量的测定 ,同时计算各无
性系的平均材积 ,结果见表 2.
表 2　20个白榆无性系材积及叶片N 、P、K含量
TABLE 2　Volume and content of N , P , K in the leaves of 20 elm clones
编号 氮含量 %磷含量 %钾含量 % 材积 m3 编号 氮含量 %磷含量 %钾含量 % 材积 m3 编号 氮含量 %磷含量 %钾含量 % 材积 m3
1 2.24 0.21 1.14 0.235 8 8 2.49 0.16 1.42 0.168 4 15 2.40 0.18 1.39 0.229 2
2 2.74 0.24 1.37 0.280 4 9 2.18 0.19 1.51 0.201 6 16 2.07 0.25 1.50 0.111 3
3 2.27 0.20 1.36 0.176 3 10 2.09 0.15 1.56 0.122 2 17 2.29 0.22 1.25 0.265 5
4 2.12 0.11 1.27 0.190 5 11 2.57 0.22 1.66 0.167 9 18 2.56 0.18 1.54 0.226 3
5 2.23 0.14 0.95 0.132 0 12 2.73 0.20 1.54 0.206 0 19 2.88 0.22 1.61 0.350 0
6 3.13 0.28 1.49 0.308 9 13 2.60 0.16 1.35 0.122 0 20 2.45 0.25 1.52 0.188 5
7 2.01 0.17 1.51 0.164 3 14 2.14 0.24 1.41 0.171 1
27第 6期 刘苹等:白榆无性系叶片N 、P 、K 含量及与材积生长的相关性
2.1　白榆无性系叶片N 、P 、K含量遗传差异及遗传
稳定性
就20个白榆无性系叶片的 N 、P 、K含量进行方
差分析.先将 N 、P 、K 的百分含量进行反正弦转换
(单位:(°),见表 3),然后进行方差分析.同时计算
重复力和变异系数 ,结果见表 4.
表 3　20 个白榆无性系叶片 N、P、K含量反正弦转换表
TABLE 3　Anti-sine transformation table of N , P , K content in the leaves of 20 elm clones
编号 氮含量 磷含量 钾含量 编号 氮含量 磷含量 钾含量 编号 氮含量 磷含量 钾含量
1 8.608 2.595 6.138 8 9.080 2.307 6.854 15 8.913 2.439 6.766
2 9.529 2.826 6.772 9 8.491 2.472 7.052 16 8.232 2.878 7.043
3 8.666 2.551 6.693 10 8.313 2.205 7.171 17 8.705 2.676 6.420
4 8.373 1.927 6.476 11 9.226 2.707 7.403 18 9.208 2.452 7.138
5 8.589 2.144 5.582 12 9.511 2.563 7.122 19 9.771 2.707 7.288
6 10.191 3.023 7.012 13 9.280 2.321 6.678 20 9.006 2.837 7.092
7 8.151 2.335 7.050 14 8.472 2.797 6.825
表 4　20 个白榆无性系叶片 N、P、K含量方差分析
TABLE 4　Variance analysis of the content of N , P ,K in the leaves of 20 elm clones
性状 差异源 离差平方和 自由度 均方 F F0.01 重复力 变异系数 %
N 含量 无性系 17.516 6 19 0.921 9 84.64＊＊ 2.39 0.977 12.2
误差 0.435 7 40 0.010 9
P含量 无性系 4.437 2 19 0.233 5 86.32＊＊ 2.39 0.977 20.8
误差 0.108 2 40 0.002 7
K 含量 无性系 10.382 6 19 0.546 5 100.99＊＊ 2.39 0.980 11.6
误差 0.216 4 40 0.005 4
　　由表 4可知 ,叶片 N 、P、K百分含量在 20 个白
榆无性系间存在极显著差异 ,变异系数较高 ,分别为
12.2%、20.8%和 11.6%.P 素含量变异系数最大 ,
变幅在0.11%～ 0.28%之间.含 P 量最高的 6 号无
性系高出含 P 量最低的 4号无性系近 2.5倍 ,比平
均含 P 量(0.20%)高出 40.0%.N具有中等的变异
系数 ,含量变幅在2.01%～ 3.13%之间 ,含N量最高
的无性系是 6号 ,比含N 量最低的无性系 7号高出
近1.6倍 ,比平均含 N 量(2.41%)高出约 29.9%.K
的百分含量在 20个白榆无性系间变异系数最小 ,含
K量最高的无性系 11号(1.66%)比含 K 量最低的
无性系 5号(0.95%)高出约 1.8倍 ,比平均含 K量
(1.42%)高出约 16.9%.综合来看 ,白榆叶片N 、P 、K
含量在20个无性系间变动幅度都很大 ,其中以 P素
的含量变化最大.
白榆无性系叶片 N 、P 、K 含量具有很高的重复
力 ,均达到 0.97以上 ,分别为 0.977 、0.977和0.980.
以K的重复力最高 ,N与P 稍次之 ,具有相同的重复
力.N 、P 、K的重复力高 ,说明 N 、P 、K是白榆稳定遗
传的性状 ,受基因控制的程度强 , 受环境的影响较
弱 ,对其研究具有一定的意义.
2.2　白榆无性系叶片N 、P、K含量之间的相关性
N 、P 、K都是植物生长所必需的元素.为了研究
它们之间的相互关系 ,对 20个白榆无性系叶片的
N 、P、K含量作了相关分析 ,结果见表5 .
表5　白榆无性系叶片 N、P、K含量及材积之间的相关系数
TABLE 5　The correlation coefficient between
the three characters and volume
V N P K
V 1.000 00 0.656 52＊＊ 0.447 66＊ 0.119 58
0.001 7 0.047 8 0.615 6
N 1.000 00 0.467 44＊ 0.296 44
0.037 7 0.204 4
P 1.000 00 0.354 75
0.124 8
由表 5可知 ,白榆无性系叶片 N 、P、K含量之间
都呈正相关关系 , N 与 P 之间的相关系数最大
(0.467 44),P与K之间的相关系数居中(0.354 75),
N与 K之间的相关系数最小(0.296 44).其中N与P
之间的相关性达到显著水平 ,说明 N 、P 、K 之间以 N
28 北　京　林　业　大　学　学　报 第 25卷　
与P 的相关关系最为密切.
2.3　白榆无性系叶片N 、P 、K含量与材积之间的相
关性
白榆叶片 N 、P 、K含量与材积之间的相关分析 ,
结果见表 5.由表 5可得出 ,20个白榆无性系其材积
均与叶片N 、P 、K含量呈一定的正相关关系.材积与
N的相关系数最高 ,达到极显著水平;与 P的相关系
数次之 ,亦达到显著水平;与 K 的相关系数没有达
到显著水平.
同时对材积与叶片 N 、P 、K含量进行了多元线
性回归分析 ,得回归方程
Y =-0.096 27 +0.126 09X1 +0.327 55X2 -
0.050 53X 3
式中 , Y 代表材积 , X1 代表 N的百分含量 , X2 代表
P 的百分含量 , X 3 代表 K的百分含量.回归方程达
到了显著水平 ,但只有与 N 的回归系数达到显著水
平 ,进一步说明材积与N含量之间相关性最强.
3　讨论与结论
本研究发现 , 10年生白榆 20 个无性系叶片的
N 、P 、K 含量差异极显著 ,变异系数较高 ,重复力达
0.97以上.初步说明 N 、P 、K在白榆不同无性系之间
遗传变异规律明显 ,可对其进行进一步的研究.N 、
P 、K之间呈一定的正相关关系 ,这或许因N 、P 都是
一些重要化合物的组分 ,K对发挥许多重要的生理
功能具有重要的作用 ,它们之间可能具有一定的比
例 ,需相互协调增长来解释.
10年生白榆无性系叶片 N 、P 、K含量与材积呈
正相关.笔者认为 ,N 、P 、K 3种元素都是植物生长所
必需的大量营养元素 ,它们对树体的生长起着极为
重要的作用.叶片 N 、P 、K含量越高 ,说明树体吸收
代谢 N 、P 、K 的能力越强 ,生长快 ,树高 ,胸径大 ,材
积也就大.尤其是 N元素 ,是植物生命活动中最重
要的元素 ,与树木的生长关系应更为密切.本研究中
得出 ,10年生白榆无性系材积与叶片中 N的含量相
关性最强 ,充分说明了 N 元素的重要性.其具体机
理还有待于进一步研究.
树体材积的积累是一个非常复杂的过程 ,是基
因型 、营养吸收 、环境因子等一系列因素共同作用的
结果.基于本试验仅对白榆N 、P 、K等营养元素的吸
收利用情况作了初步研究 ,因此有关叶片 N 、P 、K含
量能否作为白榆无性系早期选择的有效指标 ,还有
待进一步探讨.我们研究发现 ,N与 P 的含量与材积
之间的相关性达到了极显著或显著水平 ,K 的含量
虽与材积之间存在一定的相关关系 ,但未达到显著
水平.因此 ,建议将叶片 N 与 P 的含量作为白榆无
性系早期选择的间接指标 ,将 K的含量作为参考指
标进行分析.
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(责任编辑　董晓燕)
29第 6期 刘苹等:白榆无性系叶片N 、P 、K 含量及与材积生长的相关性