不同生育时期鸭茅22种化学元素含量的动态特征

杜占池 钟华平

(中国科学院地理科学与资源研究所)

植物在各个生长时期，不仅对化学元素的需求有异，而且生态条件在不断变化，所以其元素含量水平必然有所不同。为此，我们在我国亚热带中高山地区，以当地的主要牧草之一鸭茅为材料，进行了这项研究，以加深对其生物学特性的认识，并对其合理管理和利用提供科学依据。

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，鸭茅(Dactylis  glomerata)为红三叶( Trifolium pratense )人工草地的伴生种。在生长期内，采集鸭茅样品7次，依次为苗期（4月初）、分蘖期（5月初）、孕穗期（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．不同生长时期鸭茅地上部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特征

图1和表1的结果显示，在生长期间，鸭茅地上部常量营养元素含量变化的类型，N为渐降型（＼型），K为单谷型（∪型），P、Mg为谷-峰型（и型），Ca为波状变动型。N、Ca、P含量的最高值均出现于苗期，最低值均出现于结实末期；Mg最高值亦出现于苗期，但最低值出现于结实初期；K最高值出现于结实末期，最低值出现于孕穗期。其含量平均值，以N最高，K次之，Mg最低。其变异系数均低于60%，其中N最大，P最小。

图1.不同生长时期鸭茅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.鸭茅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特征

如图2和表2所示，在生长期间，鸭茅地上部微量营养元素含量的变化类型，Mn为单峰型（∧型），Zn为单谷型（∪型），Cu、B为双峰型（M型），Fe为突降-平稳型（L型），Mo为平稳-突升型。其最大值，Fe、Zn见于苗期，Cu、B见于孕穗期，Mn见于结实中期，Mo见于结实末期；其最小值，Mn在苗期，Mo在孕穗期，Fe、Zn、B在开花期，Cu在结实末期。其平均值，以Mn最高，Fe次之，Mo最低。其变异系数均小于140%，其中Mo最大，Mn最小。

图2.不同生长时期鸭茅地上部微量营养元素含量的变化

        表2.鸭茅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特征

由图3和表3可见，在生长期间，鸭茅地上部有益元素含量的变化类型，Na为单谷型（∪型），Ni、V为谷-峰型（и型），Sr为波状渐降型，Co为大幅变动型。其最大值，Sr、Ni、V出现于苗期，Co出现于结实中期，Na出现于结实末期；其最小值，Na在孕穗期，Ni、V、Co在开花期，Sr在结实末期。其含量平均值，以Na最大，Co最小。其变异系数均低于100%，其中Co最大，Ni最小。

图3.不同生长时期鸭茅地上部有益元素含量的变化

       表3.鸭茅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特征

从图4和表4可以看出，在生长期间，鸭茅地上部其他元素含量的变化类型，Pb为单谷型（∪型），Cr、Li为谷-峰型（и型），Al、Ba、Ti均为突降-平稳型（L型）。其含量，Al、Ba、Ti、Li的最高值均出现于苗期，最低值均出现于开花期；Cr的最高与最低值分别出现于结实中期和开花期，Pb分别见于结实末期和孕穗期。其含量平均值，以Al最高，Li最低。其变异系数均小于140%，其中Al最大，Cr最小。 

图4.不同生长时期鸭茅地上部其他元素含量的变化

           表4.鸭茅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．不同生长时期鸭茅地下部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特征

图5和表5显示，在生长期间，鸭茅地下部常量营养元素含量的变化类型各不相同：K为单峰型（∧型），Mg为峰值平坦型（⌒型），Ca为谷-峰型（и型），P为平稳型，N为波状变动型。其最大值出现的时期，Ca为苗期，K为分蘖期，N、Mg为结实初期，P为结实末期；最小值出现的时期，N、K为苗期，Ca为分蘖期，P为结实中期，Mg为结实末期。其含量平均值，以N最高，以Mg最低。其变异系数均小于25%，其中K最大，P最小，仅2.9%。

图5.不同生长时期鸭茅地下部常量营养元素含量的变化

     表5.鸭茅地下部常量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特征

图6和表6显示，在生长期间，鸭茅地下部微量营养元素含量的变化类型，Mn为峰值平坦型（⌒型），Cu、Zn为双谷型（W型），B为峰-谷型（N型），Mo为平缓渐升型，Fe为波状变动型。其最高值，Zn、B分别出现于苗期和分蘖期，Fe、Mn分别出现于结实初期和中期，Cu、Mo出现于结实末期；其最低值，Mn、Cu、Mo、Fe依次出现于苗期、孕穗期、开花期和结实末期，Zn、B出现于结实中期。其平均值，以Fe最高，Mo最低；变异系数均低于50%，其中B最大，Mo最小。

图6.不同生长时期鸭茅地下部微量营养元素含量的变化

         表6.鸭茅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特征

图7和表7显示，在生长期间，鸭茅地下部有益元素含量的变动类型，Ni、Co为双峰型（M型），Na为峰-谷型（N型），Sr为谷-峰型（и型），V为波状渐降型。其最高值，Sr、V见于苗期，Ni、Co见于孕穗期，Na见于结实末期；最低值，Na为苗期，Ni为分蘖期，Sr、V、Co见于结实末期。其含量平均值，以Na最高，Co最低；变异系数均低

于40%，其中以Na最高，以Ni、Co为低。

图7.不同生长时期鸭茅地下部有益元素含量的变化

      表7.鸭茅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特征

图8和表8显示，在生长期间，鸭茅地下部其他元素含量的变动类型，Al、Ti、Li为波动渐降型，Cr为双峰型（M型），Ba为双谷型（W型），Pb为大幅变动型。其最大值，Al、Ba、Li、Pb均出现于苗期，Cr、Ti分别出现于分蘖期和孕穗期；最小值，除Ba出现于结实中期外，其余5种元素均出现于结实末期。其含量平均值，以Al最高，Pb最低；变异系数均低于70%，其中，Pb最高，Ba最低。

图8.不同生长时期鸭茅地下部其他元素含量的变化

         表8.鸭茅地下部其他营养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22种化学元素含量比值的变化

2.3.1.地上部与地下部常量营养元素含量比值的变化

图9和表9显示，在生长期间，鸭茅地上部与地下部常量营养元素含量比值的变动类型，K为单谷型（∪型），Ca为双峰型（M型），P、Mg为谷-峰型（и型），N为突降-平稳型（L型）。其比值的最高值，N、P、K、Mg均出现在苗期，只有Ca为分蘖期；最低值的出现时期，K为孕穗期，Mg为结实初期，N、Ca、P皆为结实末期。其平均值，以K最大，Ca最小；变异系数均低于90%，其中以N最高，以P最低。

      图9.鸭茅地上部与地下部常量营养元素含量比值的动态

       表9.鸭茅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和表10显示，在生长期间，鸭茅地上部与地下部微量营养元素含量比值的变动类型，大致分为2类：Fe、Mn、Mo虽为单谷型（∪型），但谷底较浅；Cu、Zn、B虽均为双峰型（M型），但Zn、B的次峰值不明显。其比值的最大值，Fe、Cu分别显于苗期、分蘖期，Zn、B现于结实中期，Mn、Mo见于结实末期；最小值，Mn、B、Fe、Cu依次见于分蘖期、开花期、孕穗期和结实末期，Zn、Mo见于结实初期。其比值平均值，以Mo最高，Fe最低；变异系数均小于130%，其中Mo最高，Zn最低。

图10.鸭茅地上部与地下部微量营养元素含量比值的动态

         表10.鸭茅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

图11和表11显示，在生长期间，鸭茅地上部与地下部有益元素含量比值的变动类型，Ni、V为单谷型（∪型），Sr为双峰型（M型），Na为谷-峰型（и型），Co为大幅变动型。其最大值出现时期，Na、Ni、V为苗期，Sr为分蘖期，Co为结实中期；最小值出现时期，Na、Ni为孕穗期，V、Co为开花期，Sr为结实初期。其比值平均值，以Ni最高，Co最低；变异系数均低于100%，其中Co最大，Sr最小。

图11.鸭茅地上部与地下部有益元素含量比值的动态

        表11.鸭茅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

图12和表12显示，在生长期间，鸭茅地上部与地下部其他元素含量比值的变动类型，，Ba为双峰型（M型），Al、Ti为突降-单谷型（∪型），Pb为单谷-突升型（∪型）；Li、Cr虽均为单谷型（∪型），但后者的谷浅。其比值最大值，Al、Ti、Li见于苗期，Ba见于分蘖期，Cr、Pb见于结实末期；其最小值，Ba、Pb见于孕穗期，Al、Ti、Cr见于开花期，Li见于结实初期。其比值的平均值，以Pb最大，Al最小；变异系数均低于240%，其中以Pb最大，Ba最小。

图12.鸭茅地上部与地下部其他元素含量比值的动态

            表12.鸭茅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

由上述结果可知，鸭茅在生长期内，无论地上部还是地下部，各化学元素的动态变化类型颇多，可大致分为14种：∧状单峰型、∪状单谷型、M状双峰型、W状双谷型、⌒状峰值平坦型、N状变动型、и状变动型、波状变动型、大幅变动型、渐升型、渐降型、平稳型、突降-平稳型、平稳-突升型，

地上部有10种变化类型，其中较多者：и状变动型有P、Mg、Ni、V、Cr、Li，∪状单谷型有K、Zn、Na、Pb，突降-平稳型有Fe、Al、Ba、Ti。

地下部有11种变化类型，其中较多者：渐降型有V、Al、Ti、Li，M状双峰型有Ni、Co、Cr，W状双谷型有Cu、Zn、Ba。

其含量最高值多出现于苗期，地上部有：N、Ca、P、Mg、Fe、Zn、Sr、Ni、V、Al、Ba、Ti、Li计13种元素；地下部有Ca、Zn、Sr、V、Al、Ba、Li、Pb，计8种元素；地上部与地下部比值有N、P、K、Mg、Fe、Na、Ni、V、Al、Ti、Li，计11种元素。

其含量最低值，地上部以开花期为多，有Fe、Zn、B、Ni、V、Co、Al、Ba、Ti、Cr、Li，计11种；地下部以结实末期最多，有Mg、Fe、Sr、V、Co、Al、Ti、Cr、LI、Pb，计10种；地上部与地下部比值集中出现在孕穗期至结实初期，共17种元素。地上部与地下部比值大于1的有：N、P、K、Mg、B、Mo、Pb，计7种；其余15种元素均小于1；其中比值最高的是Pb，最低的是Al。

其变异系数，地上部、地下部和二者的比值，最小的均是P；而最大的，地上部是Mo，而地下部和地上、下部的比值，均是Pb。地下部与地上部比较，前者变异系数较小，一般低于50%。各类元素比较，通常常量营养元素变异系数为小。