第三节 红三叶群落的矿质元素积累特征

矿质元素的生物积累及其分配是草地生态系统物质循环研究的重要内容。它不仅为家畜提供了丰富的营养物质，而且也是土壤肥力形成的重要过程。不同类型草地的矿质元素生物积累各有其自身的特点。这种特点对阐明物质循环规律，评价草地营养价值，提高草地生产力都具重要作用。

1. 红三叶群落矿质元素积累量与分配

1.1红三叶群落矿质元素积累量比较

植物矿质元素积累量是植物群落生产力的一种表征，其量值决定于其现存生物量和元素含量两个要素。测定表明，红三叶群落（含立枯）的现存生物量在结实中期最高；故采用该生育期矿质元素的积累量进行比较。根据各元素积累量的高低，可将红三叶矿质元素的积累量水平分为6个等级。高积累量（>10g/m²）有N、Ca、K；中积累量（10-1 g/m²）有P、Mg；低积累量（1000-100 mg/m²）为Fe、Mn、Na、Al；小积累量（100-10 mg/m²）为Cu、Zn、B、Sr、Ba；微积累量（10-1 mg/m²）有V、Ni、Cr、Ti；超微积累量（<1mg/m²）有Mo、Co、Pb、Li。在群落中，红三叶种群的矿质元素积累量占绝对优势，其中N、Ca、Mg、B、Sr、Pb 5种元素占95％以上。（表5-15）

表15结实中期红三叶种群与其他草群矿质元素积累量所占比例

注：1.积累量为结实中期的测值，包括含立枯的地上部及地下部。

2.营养元素积累量的单位：N、P、K、Ca、Mg、Fe为g/m²，Mn、Cu、Zn、B、Mo为mg/m²。

1.2.红三叶群落矿质元素积累量的分配特征

1.2.1红三叶群落矿质元素积累量在地上部与地下部分配的比较

由表5-16可见，红三叶群落各种矿质元素积累量的分配，营养元素通常地上部高于地下部，只有Fe例外。就其它元素而言，V、Sr、Ni、Cr、Ba以地上部较高；Na、Co、Pb、Al、Ti、Li以地下部为高。在所有测定元素中，以Ca在地上部所占的比例最大，达93.7％；N、P、K、Mg、Zn、B、Mo、Sr、Ba 9种元素亦大于80%。地下部以Co、Fe、Al、Ti所占比例最大，均达70％以上，其中Li高达93.1％。

表16 红三叶群落结实中期各矿质元素积累量在地上部和地下部的分配比例

注：1..积累量为结实中期的测值，包括含立枯的地上部及地下部。

2.营养元素积累量的单位：N、P、K、Ca、Mg、Fe为g/m²，Mn、Cu、Zn、B、Mo为mg/m²。

1.2.2红三叶群落地上部矿质元素积累量在各器官中的分配比例

表5-17的数据表明，红三叶群落地上部各器官的矿质元素积累量通常为叶>茎>花序，只有Cr、Ba以茎为高。叶中所占比例大于70%的有：N、P、K、Mn、Zn、Mo、Ni；茎中所占比例大于50%的有Cr、Ba；花序中的元素积累量所占比例均低于5%，其中Cr仅占0.2％。

表17 红三叶群落地上部矿质元素积累量在各器官中的分配比例

注：1.积累量为结实中期的测值，包括含立枯的地上部及地下部。

2.营养元素积累量的单位：N、P、K、Ca、Mg、Fe为g/m²，Mn、Cu、Zn、B、Mo为mg/m²。

1.3. 红三叶群落矿质元素的积累量动态

在植物生长季节内，植物元素积累量随着植物群落生物量和元素含量的变动而变化。研究其动态特征，对红三叶人工草地的合理利用时间，正确管理方式，以及草畜营养平衡均具重要意义。

1.3.1红三叶群落地上部矿质元素积累量动态

图5-7和图5-8的研究结果表明，红三叶群落地上部矿质元素积累量的动态曲线，有17种元素呈二次多项式（y=cx²+bx+a）。其中，N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu、B、Na、V、Sr、Ni、Cr、Ba的常数c<0，b>0；Mo、Pb为c>0，b<0。其余5种元素Fe、Co、Al、Ti、Li通常有3个高峰，不呈函数曲线。其最大积累量出现的时期有所不同：Ca的出现得较早，在６月中旬（开花期）；N、Mg在结实初期；Fe、Mo、Co、V、Pb、Al、Ti、Li出现得较晚，在8月下旬（结实后期）其余11种元素在7月下旬（结实中期）。

图7 红三叶群落地上部营养元素积累量动态

横坐标1～8依次表示测定期为：苗期（4/4）、分枝期（5/5）、现蕾期（28/5）、

开花期（14/6）、结实初期（30/6）、结实中期（27/7）、结实后期（24/8）和.结实末期（24/9）

图8 红三叶群落地上部其他元素积累量动态

横坐标1～8依次表示测定期为：苗期（4/4）、分枝期（5/5）、现蕾期（28/5）、

开花期（14/6）、结实初期（30/6）、结实中期（27/7）、结实后期（24/8）和.结实末期（24/9）

1.3.2红三叶群落地下部营养元素积累量动态

由图5-9和图5-10可见，地下部的高量级和中量级元素（N、Ca、K、P、Mg），以及超微量元素（Mo、Co）的动态曲线亦呈二次多项式（y=cx²+bx+a）。其中，N、P、Ca、Mg的常数c<0，b>0；K、Mo、Co为c>0，b<0。其余元素通常双峰型或多峰型。其最大积累量出现时间：以Fe、Zn、V、Al、Ti、Li最早，在4月上旬（苗期），N、Ca、Sr在6月底(结实初期)； Mg、B、Ba在8月下旬（结实后期）；K、Mo、Co、Pb在9月下旬（结实末期）；其余6种元素出现于在7月中旬（结实中期）。

图9 红三叶群落地下部营养元素积累量动态

横坐标1～8依次表示测定期为：苗期（4/4）、分枝期（5/5）、现蕾期（28/5）、

开花期（14/6）、结实初期（30/6）、结实中期（27/7）、结实后期（24/8）和.结实末期（24/9）

图10 红三叶群落地下部其他元素积累量动态

横坐标1～8依次表示测定期为：苗期（4/4）、分枝期（5/5）、现蕾期（28/5）、

开花期（14/6）、结实初期（30/6）、结实中期（27/7）、结实后期（24/8）和.结实末期（24/9）

2.红三叶群落矿质元素的积累速率动态

元素的生物积累速率系指在单位面积上植物群落在单位时间内的元素积累量。积累速率表现为正的和负的积累速率二类，前者表明某段时间内群落的元素积累量在增加，后者表明在某段时间内群落的元素积累量在减少。因此，积累速率曲线不仅具有正峰值，而且往往出现负峰值。

2.1红三叶群落矿质元素的生物积累速率

依据红三叶群落在生育期间的最大积累速率，可将其分为6级：>100mg/m²·d为高速率元素，有N、Ca、K；100～10mg/m²·d为中速率元素，有Mg、P；10～1mg/m²·d为低积累速率元素，有Fe、Al、Mn、Na；1000～100μg/m²·d为小速率元素，有Cu、Zn、B、Sr、Pb、Cr、Ba；100～10μg/m²·d为微速率元素，有Ni、Ti、V、Mo；<10μg/m²·d超微速率元素，有Co、Li。可见，各元素的积累速率与其积累量大体一致；只有Mo、Pb、Cr略有差别。

2.2红三叶群落矿质元素的生物积累速率动态

2.2.1红三叶群落地上部矿质元素的生物积累速率动态

图5-11的曲线表明，红三叶群落地上部矿质元素的积累速率动态通常为波动型。从11种营养元素看，从苗期～开花期，积累速率为正值；从结实中～末期，均为负值，只有Fe、Mo例外。在整个生育期，均出现正、负两类高峰。其最大正高峰，N、P、K、B出现在分枝期～现蕾期；Ca、Mg在现蕾期～开花期；Mn、Zn在开花期～结实初期；Cu在结实初～中期；Fe在结实中～后期。最大负高峰值，除Fe、Mo出现在结实后～末期，其余9种营养元素均出现在结实中～后期。元素积累速率的正高峰期，是植物吸收营养物质较多的时期，此时应是施肥的关键时刻。因此，追肥宜在分枝末期进行。对于收种用的红三叶群落，在开花期可进行第２次追施P、K肥，因为从开花期～结实初期，N、P、K出现第二个正高峰值。

就11种其他元素而言，其最大正高峰值出现的时期，Na、V、Ni、Cr在分枝期～现蕾期；Sr、Ba在现蕾期～开花期；Co、Pb、Al、Ti、Li在结实中～后期。其最大负高峰值出现的时期，Al在开花期～结实初期；Li在结实初～中期；Cr、Ba为在结实中～后期；Na、V、Sr、Ni、Co、Pb、Ti为结实后～末期。

图11 红三叶群落地上部矿质元素的积累速率动态

横坐标的数字1～8依次表示： 4/4~5/5；5/5~28/5；28/5~14/6；

14/6~30/6；30/6~27/7；27/7~24/8；24/8~24/9

2.2.2红三叶群落地下部矿质元素的积累速率动态

如图5-12所示，红三叶群落地下部积累速率动态亦为波动型。其最大正高峰值出现的时期，K在苗期～分枝期；V、Cr、Ba、Ti在分枝期～现蕾期；Mg、B在现蕾期～开花期；Na在结实中～后期；Mo、Co、Pb在结实后～末期；其余11种元素均在开花期～结实初期。其最大负高峰值出现的时期，Fe、Zn、Co、V、Al、Ba、Ti、Li在苗期～分枝期；K在分枝期～现蕾期；B、Pb在开花期～结实初期；P、Ca、Mn、Cu、Mo、Ni、Cr结实中～后期；Mg、Na、Sr在结实后～末期。与地上部，地下部与其相同者，正峰值有Mg、Zn、V、Cr；负峰值有P、Mn、Cu、Na、Ni、Cr。

图12 红三叶群落地下部矿质元素的积累速率动态

横坐标的数字1～8依次表示： 4/4~5/5；5/5~28/5；28/5~14/6；

14/6~30/6；30/6~27/7；27/7~24/8；24/8~24/9

（参加本项研究工作的还有：钟华平、孙庆国、李继由）