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题记：本文是二十世纪九十年代，在四川省巫溪县红池坝地区。参加“八五”国家重点科技攻关项目：

《北亚热带中高山草地畜牧业优化生产模式试区》专题，负责《红三叶和鸭茅人工草地营养元素生物循

环特征及其持续利用》课题的研究成果之一。一直无暇撰写成文。现以研究报告形式，作为博文发布，

供同行参阅。

不同生长时期红三叶22种化学元素含量的变化特征

杜占池 钟华平

(中国科学院地理科学与资源研究所)

 植物在各个生长发育阶段，对化学元素的需求有所不同，所处环境条件亦在变化，所以

其元素含量水平在不断变动，这反映了植物对元素的吸收能力，是其生物学特性之一。为此，我们在我国亚热带中高山地区，以人工草地的重要建群植物种红三叶为材料，进行了这项研究，以便为此类人工草地的合理利用提供科学依据。

1.条件和方法

1.1.自然条件

研究地点位于重庆市巫溪县红池坝地区，海拔高度约1800m。该地区气候温凉湿润，日照较少。年平均气温7.2⁰C，年降水量2024.7mm，年相对湿度84%，年日照时数1224.3小时。土壤母质以石灰岩和砂岩为主。土壤为山地黄棕壤，pH值约5.7，田间持水量通常约35%。

1.2.材料与方法

实验地设在山间盆地。人工草地为2年生，以建群种红三叶( Trifolium pratense )占绝对优势，其次为鸭茅(Dactylis  glomerata)。在生长期内，采集红三叶样品7次，依次为苗期（4月初）、分枝期（5月初）、现蕾期（5月下旬）、开花期（6月中旬、结实初期（6月底）、结实中期（7月下旬）和结实末期（8月下旬）。

每次采样后，地上部除去杂质；地下部用水反复冲洗干净,之后在65℃下烘干，粉碎；带回化学实验室进行分析，方法分别为：全Ｎ用高氯酸—硫酸硝化法，Mo用极谱催化波法；其他20种元素，即常量营养元素N、Ca、P、K、Mg，微量营养元素Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo,有益元素Na、Sr、Ni、V、Co，其他元素Al、Ba、Ti、Cr、Li、Pb,均用ICP发射光谱法。元素含量单位用g/kg或mg/kg表示。

2.研究结果

2.1．不同生长时期红三叶地上部22种化学元素含量的变化特征

2.1.1.地上部常量营养元素含量的变化

图1的结果显示，在生长期内，红三叶地上部常量营养元素含量变化的类型有所不同。N、P、K均呈∪状单谷型，其最小值均出现在开花期；其最大值，N、P出现在苗期，K出现在结实末期。Ca呈∧状单峰型，其最大值出现在开花期，最小值出现在苗期。Mg呈M状双峰型，有2个小峰值，分别出现在分枝期和结实初期，最小值出现于结实末期。这5种元素的最大值、最小值、平均值及其变异系数见表1。从中可见，其平均值，以N、Ca较高，K、Mg较低；其变异系数，以Ca最大，约50%，以Mg最小，仅6%。

图1.不同生长时期红三叶地上部常量营养元素含量的变化

横坐标的数字表示（下同）：1.苗期，2.分枝期，

3现蕾期，4.开花期，5.结实初期，6.结实中期，7.结实末期

    表1.红三叶地上部常量营养元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.1.2.地上部微量营养元素含量的变化

图2的曲线表明，在生长期内，红三叶地上部6种微量营养元素含量的变动类型各异。Zn呈∪状单谷型，B呈M状双峰型，Fe呈突降-平稳型，Mo呈平稳-突升型，Cu呈и状变动型，Mn为波状变动型。其最大值，Fe、Mn、Cu、Zn均出现于苗期，B出现于结实中期，Mo出现于结实末期；其最小值，B出现于苗期，Mo出现于分枝，Fe、Mn、Zn均出现于开花期，Cu出现于结实初期。

由表2可见，生长期间，6种微量元素含量的平均值，以Fe为最高，达640mg/kg；以Mo最低，仅0.137mg/kg。其变异系数，以Mo最大，达185%，B较小，约20%。

图2.不同生长时期红三叶地上部微量营养元素含量的变化

        表2.红三叶地上部微量营养元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.1.3.地上部有益元素含量的变化

如图3所示，红三叶地上部5种有益养元素含量的变动类型如下：Na呈∪状单谷型，Ni、Co呈W状双谷型，V呈突降-平稳型，Sr呈波状变动型。其最高值，Na、Ni、V、Co皆见于苗期，Sr见于结实初期；最低值，Sr为苗期，Na、Ni为开花期，V、Co为结实初期。

由表3可以看出，其含量的平均值，以Na最高，为100mg/kg；以Co最低，为0.446mg/kg。其变异系数，以Co较大，为96%，其中以Sr最小，约13%。

图3.不同生长时期红三叶地上部有益元素含量的变化

      表3.红三叶地上部有益元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.1.4.地上部其他元素含量的变化

图4表明，在生长期内，红三叶地上部6种其他元素含量的动态类型：Pb为W状双谷型，Al、Ti、Li呈突降-平稳型，Ba为и状变动型，Cr为波状变动型。其最高值，Pb见于结实末期，其余5种Al、Ti、Cr、Li、Ba均见于苗期；最低值，Pb、Ba、Ti依次出现于分枝期、现蕾期和开花期，Al、Li出现于结实中期，Cr出现于结实末期。

表4的数据显示，其含量的平均值，以Al最大，为586mg/g；以Li最小，仅0.672mg/kg。其变异系数相差悬殊，Al高达181%，Ba仅11.4%。

图4.不同生长时期红三叶地上部其他元素含量的变化

        表4.红三叶地上部其他元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.2．不同生长时期红三叶地下部22种化学元素含量的变化特征

2.2.1.地下部常量营养元素含量的变化

图5为红三叶地下部常量营养元素含量的变动类型：P为∪状单谷型，N为и状变动型，K、Mg为N状变动型，Ca为波状变动型。其最大值，Ca在苗期，N在结实初期，P、K、Mg均为结实末期；最小值，Mg为苗期，N、Ca、P为分枝期，K为开花期。

从表5可以看出，其含量平均值，以Ca最高，约8g/kg；以P最低，为2.3g/kg。其变异系数，均小于22%。

图5.不同生长时期红三叶地下部常量营养元素含量的变化

   表5.红三叶地下部常量营养元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.2.2.地下部微量营养元素含量的变化

如图6所示，在生长期内，红三叶地下部微量元素的动态类型，Mo呈渐升型，Zn呈и状变动型，Fe、Mn、Cu、B均呈波状变动型。其最大值，Fe、Mn、Cu、Zn均出现于苗期，B、Mo出现于结实末期；最小值，Fe、Mn在分枝期，Zn、Mo在开花期，B在结实初期，Cu在结实末期。

表6的数据表明，其含量平均值，以Ca最高，达2522mg/kg，以Mo最低，仅0.037mg/kg。其变异系数，以Zn稍高，约63%；以Cu最低，为9.5%。

图6.不同生长时期红三叶地下部微量元素含量的变化

        表6.红三叶地下部微量营养元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.2.3.地下部有益元素含量的变化

图7的曲线表明，红三叶地下部5种有益元素，Na的变动类型呈N状变动型，最高值出现于结实末期；其余4种元素Sr、Ni、V、Co均呈波状变动型，最高值均出现于苗期；最小值，Na为苗期，Ni、V为分枝期，Co为开花期，Sr为结实中期。

表7显示，其含量平均值，以Na最高，为685mg/kg；以Co最低，为1.69mg/kg。其变异系数，以Na稍高，约38%；以Ni较低，为10.6%。

图7.不同生长时期红三叶地下部有益元素含量的变化

     表7.红三叶地下部有益元素含量在生长期间的量值及其变异系数 

2.2.4.地下部其他元素含量的变化

图8显示，红三叶地下部其他元素的变动类型，Pb呈N状变动型，最高值出现于结实末期；Al、Ti、Cr、Li均呈波状变动型，Ba呈W双谷型，它们的最高值均出现于苗期；最低值，Pb在苗期，Ba、Ti、Li在分枝期，Al、Cr分别在结实中和末期。

表8指出，其含量平均值，以Al最大，高达3026mg/kg；Pb最小，仅1.66mg/kg。其变异系数，以Pb较高，为70.2%；以Ba较低，为19.6%。

图8.不同生长时期红三叶地下部其他元素含量的变化

           表8.红三叶地下部其他元素含量在生长期间的量值及其变异系数

2.3.不同生长时期红三叶地上部与地下部23种化学元素含量比值的变化

地上部与地下部元素含量的比值，反映了元素的分配状况。比值大于1，表明茎叶含量较高；比值小于1，则根系含量较高。

2.3.1.地上部与地下部常量营养元素含量比值的变化

从图9可看出，在生长期内，红三叶地上部与地下部常量营养元素含量比值的变动类型，N为∪状单谷型，Ca、P为M状双峰型，Mg为и状变动型，K为波状变动型。其最大值，N、Mg出现于苗期，P出现于分枝期，K出现于现蕾期，Ca出现于开花期；最小值，Ca、K、Mg分别在苗期、分枝期和结实末期，N、P在结实初期。

由表9可见，其含量比值的平均值，以Ca最高，为7.34；以Mg最低，为1.20。其变异系数，以Ca较高，为52.5%；以K较低，为9.5%。

图9.红三叶地上部与地下部常量营养元素含量比值的变化

    表9.红三叶地上部与地下部常量营养元素含量的比值及其变异系数

2.3.2.地上部与地下部微量营养元素含量比值的变化

图10表明，地上部与地下部微量营养元素含量比值的动态类型，Fe、Mn、Cu均呈∪状单谷型，其最大值均出现于苗期；B呈M状双峰型，Zn呈N状变动型，Mo呈平稳-突升型；其最高值，B出现于结实中期，Zn、Mo出现于结实末期；最低值，Mo在分枝期，Mn、B在开花期，Fe、Cu、Zn在结实初期。

表10显示，其含量比值的平均值，以Mo最高，为3.27；以Fe最低，为0.191。其变异系数，以Mo最高，达174%；以Mn较低，约20%。

图10.红三叶地上部与地下部微量营养元素含量比值的变化

          表10.红三叶地上部与地下部微量营养元素含量的比值及其变异系数

2.3.3.地上部与地下部有益元素含量比值的变化

由图11可见，地上部与地下部有益元素含量比值的动态类型，V、Co呈∪状单谷型，Ni呈W状双谷型，Sr呈M状双峰型，Na呈突降-平稳型。其最大值，Na、Ni、V、Co均出现于苗期，Sr出现于分枝期；最小值，Sr在苗期，Na、Ni在开花期，V、Co在结实初期。

表11显示，其含量比值的平均值，以Sr最高，为1.11；以Na最低，为0.199。其变异系数，以Na最高，达103%；以Sr较低，约19%。

图11.红三叶地上部与地下部有益元素含量比值的变化

             表11.红三叶地上部与地下部有益元素含量的比值及其变异系数

2.3.4.地上部与地下部其他元素含量比值的变化

如图12所示，地上部与地下部其他元素含量比值的动态类型，Al、Ti呈∪状单谷型，Li、Pb呈W状双谷型,其最大值皆均出现于苗期；Ba呈M状双峰型，Cr呈и状变动型，其最高值均出现于结实中期；最低值，Ti在分枝期，Al、Pb在结实初期，Li在结实中期，Ba、Cr在结实末期。

表12显示，其含量比值的平均值，以Pb最高，为0.943；以Al最低，为0.135。其变异系数，以Al最高，达133.8%；以Ba较低，约20%。

图12.红三叶地上部与地下部其他元素含量比值的变化

              表12.红三叶地上部与地下部其他元素含量的比值及其变异系数

3.结语

上述研究结果表明，红三叶在生长期内，无论地上部还是地下部，各化学元素的动态变化类型有所不同，大致可以分为10种：∧状单峰型、∪状单谷型、M状双峰型、W状双谷型、N状变动型、и状变动型、波状变动型、突降-平稳型、平稳-突升型、渐升型。且其量值与变化幅度均有显著差别。

其中，地上部以∪状单谷型和突降-平稳型为多，各有5种元素；地下部以波状变动型最多，有13种元素。地上部与地下部比值以∪状单谷型和M状双峰型较多，分别有8和5种。其含量最高值，地上部、地下部以及地上部与地下部比值均以出现在苗期者最多，分别有15、14和13种元素。地上部与地下部含量比值平均大于1的有8种元素，小于1的有14种元素，其中比值最高的是Ca，最低的是Al。

其变异系数，地上部最小的是Mg，最大的是Mo；地下部最小的是Mo，最大的是Pb；地上部与地下部比值，最小的是K，最大的是Mo。

3.1.红三叶地上部：

变动类型：∧状单峰型有Ca；∪状单谷型有N、P、K、Zn、Na；M状双峰型有Mg、B；W状双谷型有Ni、Co、Pb；и状变动型有Cu、Ba；波状变动型有Mn、Sr、Cr；突降-平稳型有Fe、V、Al、Ti、Li；平稳-突升型有Mo。

最高值出现时期：苗期有N、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Na、Ni、V、Co、Al、Ti、Cr、Li、Ba；开花期有Ca；结实初期有Mg、Sr；结实中期有B；结实末期有K、Mo、Pb。

最低值出现时期：苗期有Ca、B、Sr，分枝期有Mo、Pb，现蕾期有Ba，开花期有N、P、K、Fe、Mn、Zn、Na、Ni、Ti，结实初期有Cu、V、Co，结实中期Al、Li，结实末期有Mg、Cr。

变异系数：<10%者有Mg；10-25%者有K、Sr、B、Ba；25-50%者有N、Ca、P、Mn、Zn、Na、Ni、Cr；50-100%者有：Cu、V、Co；100-150者有Pb；150-200%者：Fe、Mo、Ti、Li、Mo。

3.2.红三叶地下部：

变动类型：∪状单谷型有P；W双谷型有Ba；и状变动型有N、Zn；N状变动型有K、Mg、Na、Pb；波状变动型有Ca、Fe、Mn、Cu、B、Sr、Ni、V、Co、Al、Ti、Cr、Li；渐升型有Mo。

最高值出现时期：苗期有Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Sr、Ni、V、Co、Al、Ti、Cr、Li、Ba；结实初期有N；结实末有P、K、Mg、B、Mo、Na、Pb。

最低值出现时期：苗期有Mg、Na、Pb，分枝期有N、Ca、P、Fe、Mn、Ni、V、Ba、Ti、Li，开花期有K、Zn、Mo、Co，结实初期有B，结实中期有Sr、Al，有结实末期：Cu、Cr。

变异系数：<10%者有Mo；10-25%者有Ca、N、Mg、P、K、Mn、Cu、B、Sr、Ni、Co、Ba：

25-50%者有Fe、Na、V、Al、Ti、Cr、Li；50-100%者有Zn、Pb。

3.3.地上部与地下部的比值

变动类型：∪状单谷型有N、Fe、Mn、Cu、V、Co、Al、Ti；M状双峰型有Ca、P、B、Sr、Ba；W状双谷型有Ni、Li、Pb；и状变动型有Mg、Cr；N状变动型有Zn；波状变动型有K；平稳-突升型有Mo；突降-平稳型有Na。

最高值出现时期：苗期有N、Mg、Fe、Mn、Cu、Na、Ni、V、Co、Al、Ti、Li、Pb、分枝期有P、Sr；现蕾期有K；开花期有Ca；结实中期有B、Ba、Cr；结实末期有Zn、Mo。

最低值出现时期：苗期有Ca、Sr，分枝期有K、Mo、Ti，开花期有Mn、B、Na、Ni、Ti，结实初期有N、P、Zn、Fe、Cu、V、Co、Al、Pb，结实中期有Li，结实末期有Mg、Ba、Cr。

比值>1.0者有N、P、K、Ca、Mg、B、Mo、Sr；<1.0者有Fe、Mn、Cu、Zn、Na、Ni、V、Co、Al、Ba、Ti、Cr、Li、Pb。

变异系数：<10%者有K；10-25%者有P、Mg、Mn、Cu、Zn、B、Sr；25-50%者有N、Ni、V、Ba、Cr；50-100%者有Ca、Co；100-150者有Fe、Na、Al、Ti、Li、Pb；150-200%者有Mo。