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红三叶草地土壤植物系统中矿质元素的数量特征(4)

已有 2795 次阅读 2011-10-29 16:36 |个人分类:植物化学元素生态|系统分类:论文交流|关键词:植物,元素| 植物, 元素

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NCaK;中积累量(10-1 g/m2)有PMg低积累量(1000-100 mg/m2)为FeMnNaAl小积累量(100-10 mg/m2)为CuZnBSrBa;微积累量(10-1 mg/m2)有VNiCrTi超微积累量(<1mg/m2)有MoCoPbLi。在群落中,红三叶种群的矿质元素积累量占绝对优势,其中NCaMgBSrPb 5种元素占95%以上。(表5-15

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

营养元素                    N        P      K     Ca   Mg     Fe     Mn     Cu   Zn     B     Mo

群落积累量               23.0   2.65   11.3   22.4   2.84      574     114   16.5   37.0   19.6    0.038

红三叶种群(%    95.0  93.8   92.8  97.2    95.8      84.9   88.8  90.3   93.6   96.5     93.4

其他草群(%      5.0     6.2      7.2     2.8    4.2        15.1   11.2    9.7    6.4     3.5      6.6

                                  Na        Co       V       Sr       Ni          Pb        Al      Cr       Ba       Ti        Li

群落积累量              164     0.405   1.58   46.2    5.16      0.446     511   6.12    46.0     5.18    0.361

红三叶种群(%   91.7     87.3    90.2  96.0    94.5         98.7    84.4   93.3   94.4     86.0     81.9

其他草群(%         8.3     12.7      9.8    4.0      5.5          1.3     15.6    6.7      5.6      14.0    18.1

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:NPKCaMgFeg/m2MnCuZnBMomg/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,VSrNiCrBa以地上部较高;NaCoPbAlTiLi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%;NPKMgZnBMoSrBa 9种元素亦大于80%。地下部以CoFeAlTi所占比例最大,均达70%以上,其中Li高达93.1%。

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

营养元素                   N       P      K   Ca     Mg       Fe   Mn   Cu     Zn     B   Mo

群落积累量              23.0  2.65  11.3  22.4   2.84       574    114    16.5   37.0  19.6   0.038

地上部比例(%  83.1  81.9  90.6  93.7   84.3      25.3   70.3   70.7   83.3   90.6   80.2

地下部比例(% 16.9  18.1   9.4    6.3    15.7      74.7   29.7    29.3   16.7   9.4    19.8

                                  Na      Co     V       Sr    Ni           Pb      Al       Cr       Ba      Ti       Li

群落积累量               164   0.405  1.58  46.2  5.16      0.446    511   6.12    46.0   5.18   0.361

地上部比例(% 33.4   29.6   52.3  87.0  70.1        48.6   17.6   77.4    82.4    29.4     6.9

地下部比例(% 66.6   70.4   47.7  13.0  29.9       51.4     82.4  22.6    17.6    70.6     93.1

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:NPKCaMgFeg/m2MnCuZnBMomg/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

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>>花序,只有CrBa以茎为高。叶中所占比例大于70%的有:NPKMnZnMoNi;茎中所占比例大于50%的有CrBa;花序中的元素积累量所占比例均低于5%,其中Cr仅占0.2%。

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

                              N      P     K    Ca     Mg     Fe     Mn     Cu     Zn     B    Mo

地上部积累量      19.1   2.17   10.3   20.9   2.39   145     80.2   11.7   30.8    17.8   0.031

茎比例(%      19.7  24.2   24.6   28.6    44.0   30.9   18.1  28.6   19.9    35.7    24.3

叶比例(%       76.3  71.7   72.2   66.5    52.7   65.2   77.1   66.4   75.6    60.6    72.7

花序比例(%     4.0   4.1    3.2      4.9      3.3    3.9       4.8    5.0      4.5    3.7        3.0

                              Na      Co       V        Sr      Ni        Pb      Al     Cr       Ba      Ti       Li

地上部积累量       54.8  0.120   0.825   40.2  3.62   0.217   89.9   4.74   37.9   1.52   0.025

茎比例(%       40.6   37.4     38.1    43.6  23.2    30.7     33.7   70.3    51.0   38.5   40.6

叶比例(%       56.2   59.6     58.3    52.2  73.5    66.0     62.4   29.5    45.5   58.1   56.6

花序比例(%     3.2    3.0        3.6      4.2   3.3      3.3      3.9      0.2      3.5     3.4    2.8

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:NPKCaMgFeg/m2MnCuZnBMomg/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

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,NPKCaMgMnZnCuBNaVSrNiCrBa的常数c<0b>0MoPbc>0b<0。其余5种元素FeCoAlTiLi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);NMg在结实初期;FeMoCoVPbAlTiLi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)。

7 红三叶群落地上部营养元素积累量动态

横坐标18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

8 红三叶群落地上部其他元素积累量动态

横坐标18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(NCaKPMg),以及超微量元素(MoCo)的动态曲线亦呈二次多项式(y=cx2+bx+a)。其中,NPCaMg的常数c<0b>0KMoCoc>0b<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FeZnVAlTiLi最早,在4月上旬(苗期),NCaSr6月底(结实初期) MgBBa8月下旬(结实后期);KMoCoPb9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)。

9 红三叶群落地下部营养元素积累量动态

横坐标18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

10 红三叶群落地下部其他元素积累量动态

横坐标18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高速率元素,有NCaK10010mg/m2·d中速率元素,有MgP101mg/m2·d低积累速率元素,有FeAlMnNa1000100μg/m2·d小速率元素,有CuZnBSrPbCrBa10010μg/m2·d为微速率元素,有NiTiVMo<10μg/m2·d超微速率元素,有CoLi。可见,各元素的积累速率与其积累量大体一致;只有MoPbCr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

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FeMo例外。在整个生育期,均出现正、负两类高峰。其最大正高峰,NPKB出现在分枝期~现蕾期;CaMg在现蕾期~开花期;MnZn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FeMo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PK肥,因为从开花期~结实初期,NPK出现第二个正高峰值。

11种其他元素而言,其最大正高峰值出现的时期,NaVNiCr在分枝期~现蕾期;SrBa在现蕾期~开花期;CoPbAlTiLi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;CrBa为在结实中~后期;NaVSrNiCoPbTi为结实后~末期。

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18依次表示: 4/4~5/55/5~28/528/5~14/6

14/6~30/630/6~27/727/7~24/824/8~24/9

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;VCrBaTi在分枝期~现蕾期;MgB在现蕾期~开花期;Na在结实中~后期;MoCoPb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,FeZnCoVAlBaTiLi在苗期~分枝期;K在分枝期~现蕾期;BPb在开花期~结实初期;PCaMnCuMoNiCr结实中~后期;MgNaSr在结实后~末期。与地上部,地下部与其相同者,正峰值有MgZnVCr;负峰值有PMnCuNaNiCr

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18依次表示: 4/4~5/55/5~28/528/5~14/6

14/6~30/630/6~27/727/7~24/824/8~24/9


(参加本项研究工作的还有:钟华平、孙庆国、李继由)




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2 张国庆 段庆伟

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