葉 晶，陶立華，柯和佳，項(xiàng)婷婷，吳家森,4

（1.浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心，浙江 臨安311301；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安311300；3.浙江省蒼南縣林業(yè)局，浙江 蒼南 325800；4.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安311300）

綠竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配特性

葉 晶1,2，陶立華1，柯和佳3，項(xiàng)婷婷2，吳家森2,4

（1.浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心，浙江 臨安311301；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安311300；3.浙江省蒼南縣林業(yè)局，浙江 蒼南 325800；4.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安311300）

綠竹Dendrocalamopsis oldhami是重要的筍材兩用叢生竹之一，具有可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和長(zhǎng)期獲益的特點(diǎn)。研究了綠竹地上部9種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配特性，為綠竹的養(yǎng)分管理提供基礎(chǔ)。于2013年1月，在綠竹中心產(chǎn)區(qū)浙江省蒼南縣，在實(shí)地踏查基礎(chǔ)上，采集不同年齡綠竹葉、枝、稈等樣品，分析氮（N），磷（P），鉀（K）等9種營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明：綠竹各器官中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小次序均表現(xiàn)為：葉＞枝＞稈。各器官元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以氮元素最高，而以銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。綠竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素積累量為621.07 kg·hm-2，大小順序?yàn)槎挘?44.04 kg·hm-2）＞葉（158.81 kg·hm-2）＞枝（118.22 kg·hm-2），營(yíng)養(yǎng)元素的積累量大小順序?yàn)榈锯洠玖祝炬V＞鈣＞鐵＞錳＞鋅＞銅，積累量最多的是氮（354.28 kg·hm-2），占地上部積累量的57.04%，生產(chǎn)1.0 t干物質(zhì)所需5種主要營(yíng)養(yǎng)元素（氮、磷、鉀、鈣、鎂）為12.92 kg，其中氮素占58.0%，因此，在生產(chǎn)中適當(dāng)增施氮肥，可以促進(jìn)綠竹的生長(zhǎng)。圖4表4參19

植物學(xué)；綠竹；器官；營(yíng)養(yǎng)元素；積累；分配

Key words:botany;Dendrocalamopsis oldhami;organ;nutrient elements;accumulation;distribution

植物營(yíng)養(yǎng)元素的積累與分布是研究森林生態(tài)系統(tǒng)物流和能流的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了植物對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)元素的需求和吸收能力［1］，直接影響著森林的生產(chǎn)力，在一定程度上制約著地力的演變，對(duì)維持林地的養(yǎng)分平衡有重要作用［2］。竹林是一種重要而特殊的森林資源，全球總面積超過(guò)2.2×107hm2［3］，具有可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和長(zhǎng)期獲益的特點(diǎn)［4］。叢生竹是竹子的重要組成部分，種類占世界竹種數(shù)的70%以上［5］。綠竹Dendrocalamopsis oldhami屬禾本科Granmineae竹亞科Bambusoideae綠竹屬叢生竹種，主要分布于浙江、福建、臺(tái)灣，面積達(dá)2.0×104hm2，是優(yōu)良的筍材兩用竹種。綠竹筍筍味甘美，產(chǎn)于夏秋季節(jié)（5-10月），與毛竹Phyllostachys edulis和雷竹Phyllostachys violascens等散生竹竹筍錯(cuò)峰上市，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。前人對(duì)竹林養(yǎng)分循環(huán)的研究主要集中于毛竹、雷竹等散生竹種［6-8］，相關(guān)學(xué)者也初步研究了綠竹葉片部分營(yíng)養(yǎng)元素變化［9］，但綠竹枝、稈等氮和微量元素則沒(méi)有涉及。植物的種類和生長(zhǎng)狀況決定了植物體的營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，了解植物體營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以有效掌握該植物營(yíng)養(yǎng)狀況，這對(duì)經(jīng)濟(jì)作物的科學(xué)施肥具有重要意義［10］，為此作者較系統(tǒng)地研究了不同年齡綠竹地上部各器官氮、磷、鉀等9種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配，可為綠竹的經(jīng)營(yíng)管理，特別是林地養(yǎng)分管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浙江省蒼南縣橋墩鎮(zhèn)，地理位置為27°29′29″N， 120°18′39″E，海拔45 m，坡度2°，南坡。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均氣溫為17.9℃，年均無(wú)霜期為248.0 d，年均降水量1 670.0 mm。試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of soil in the experiment

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 生物量調(diào)查與樣品采集 2013年1月，在查閱森林資源檔案和全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇林分結(jié)構(gòu)均為人工栽植的綠竹純林，由1～3年生年齡段的竹子組成，生長(zhǎng)狀況良好，立地條件基本相似等具有代表性特征的綠竹林分4塊，建立20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按不同年齡進(jìn)行每株檢尺，計(jì)算出不同年齡綠竹的平均胸徑，選取與平均胸徑一致的作為標(biāo)準(zhǔn)株，砍伐不同年齡標(biāo)準(zhǔn)株各1株，并測(cè)量其株高。將不同標(biāo)準(zhǔn)株分為葉、枝、稈，野外稱出各器官鮮質(zhì)量。枝和稈上部、中部、下部3個(gè)部位取樣組成混合樣品，并各取500～1 000 g（準(zhǔn)確稱質(zhì)量）于樣品袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室分析［11］。地上部生物量按樣地中各年齡標(biāo)準(zhǔn)株生物量和各年齡株數(shù)計(jì)算［12］。在標(biāo)準(zhǔn)地中選擇有代表性地塊3個(gè)，挖取土壤剖面，分別取0～10，10～30，30～60和60～100 cm土層土壤樣品，分別混合3個(gè)剖面中不同土層樣品作為該標(biāo)準(zhǔn)地不同土層的混合樣1 000 g于樣品袋中，同時(shí)采集不同土層容重樣，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

1.2.2 分析方法和數(shù)據(jù)處理 植株樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用去離子水清洗后，于105°C殺青30 min，80°C烘干至恒量，用高速粉碎機(jī)將樣品粉碎后待用。將處理好的樣品分為2份，1份用Elementar Vario MAX CN碳氮元素分析儀（德國(guó)Elementar公司）測(cè)定氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)；另1份稱取0.200 0～0.300 0 g樣品，用H2SO4-H2O2凱氏消煮法溶樣，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀（K）質(zhì)量分?jǐn)?shù)；鉬藍(lán)比色-分光光度法測(cè)定磷（P）質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES），用Perkin ICP-MS 7000（美國(guó)Perkin Elmer公司）測(cè)定鈣（Ca），鎂（Mg），鐵（Fe），錳（Mn），鋅（Zn）和銅（Cu）元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［13］。營(yíng)養(yǎng)元素積累量（吸收量）=養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)×干物質(zhì)量。植物地上部分某器官營(yíng)養(yǎng)元素分配 （%）=某器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量/地上部分積累量×100%［14］。數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2003和DPS分析軟件進(jìn)行。文中數(shù)據(jù)均為4塊標(biāo)準(zhǔn)地的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠竹林分基本特征及標(biāo)準(zhǔn)株生物量

從表2可知：綠竹不同年齡植株胸徑大小的排序?yàn)?年生＞2年生＞3年生，平均株高差異不大，約8 m左右，不同年齡存在的差異主要是人為經(jīng)營(yíng)（如母竹留養(yǎng)、砍伐強(qiáng)度）引起的。綠竹單株地上部生物量為稈＞枝＞葉。隨著年齡的增長(zhǎng)，葉生物量占地上部生物量的比重保持相對(duì)穩(wěn)定，約占12%，而枝生物量所占比重有所上升，稈生長(zhǎng)量所占比重則有所下降。上升與下降的比重均在4%左右。

表2 綠竹林分基本特征及標(biāo)準(zhǔn)株生物量Table 2 Basic characteristics and standard plant biomass in Dendrocalamopsis oldhami stand

2.2 綠竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2.1 綠竹地上部各器官氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由圖1可以看出：綠竹氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為葉＞枝＞稈，各器官中營(yíng)養(yǎng)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為氮＞鉀＞磷，3種大量元素在葉中保持相對(duì)穩(wěn)定，在枝、稈中則隨著年齡的增大而減少。氮、鉀、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在葉片中為23.65～23.73，3.95～4.00，1.32～1.34 g·kg-1，在枝中為6.35～7.11，3.13～3.78，0.53～0.70 g·kg-1，在稈中為4.56～6.19，3.00～4.87，0.33～0.81 g·kg-1。

2.2.2 綠竹地上部各器官鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由圖2可以看出：綠竹地上部各器官中鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為葉＞枝＞稈。葉中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)鈣＞鎂，而枝、稈中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)則表現(xiàn)為鈣＜鎂。鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)在葉、稈中保持相對(duì)穩(wěn)定，而在枝中則隨著年齡的增大而降低。鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)在葉片中為2.46～2.54，1.78～1.86 g·kg-1，在枝中為0.33～0.50，0.43～0.50 g·kg-1，在稈中介于0.19～0.22，0.30～0.32 g·kg-1。

圖1 不同年齡綠竹各器官中氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 1 N,P and K contents in different organs of Dendrocalamopsis oldhami with different bamboo ages

圖2 不同年齡綠竹各器官中鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 2 Ca and Mg contents in different organs of Dendrocalamopsis oldhami with different bamboo ages

2.2.3 綠竹地上部各器官鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由圖3可以看出：綠竹地上部各器官中鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為葉＞枝＞稈。隨著年齡的增大，葉片中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，而錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，枝中4種微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均減少，稈中錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鐵、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)則降低。綠竹枝、稈中營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小表現(xiàn)為鐵＞錳＞鋅＞銅，而葉中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小則為錳＞鐵＞鋅＞銅。鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)在葉中分別為333.98～351.31，503.26～521.50，21.59～23.23，6.83～7.58 mg·kg-1，在枝中分別為131.49～200.16，118.77～119.71，15.96～17.01，3.82～4.67 mg·kg-1，在稈中分別為21.07～73.36，16.00～39.64，5.82～7.20，2.00～3.87 mg·kg-1。

2.3 綠竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量

由表3可以看出，綠竹地上部各器官9種營(yíng)養(yǎng)元素的積累量為621.07 kg·hm-2，不同器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量的大小順序?yàn)槎挘?44.04 kg·hm-2）＞葉（158.81 kg·hm-2）＞枝（118.22 kg·hm-2），不同器官對(duì)各營(yíng)養(yǎng)元素的積累量大小順序?yàn)榈锯洠玖祝炬V＞鈣＞鐵＞錳＞鋅＞銅。

表3 綠竹不同器官各營(yíng)養(yǎng)元素的積累量Table 3 Nutrients accumulation amounts in different organs of Dendrocalamopsis oldhami

2.4 綠竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素的分配

由圖4可知：不同營(yíng)養(yǎng)元素在葉、枝、稈中的分配率并不一致，有4種營(yíng)養(yǎng)元素在稈中的分配率達(dá)一半以上，大小順序分別是鉀（70.8%）＞磷（59.7%）＞銅（56.3%）＞氮（50.3%）；鈣和鎂元素在葉片中的分配率為51.9%和51.5%；鐵在葉、枝、稈中的分配相對(duì)均勻，其值在33%左右；錳和鋅在稈中的分配率在44.5%～44.7%。

圖3 不同年齡綠竹各器官鐵、錳、鋅、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 3 Fe,Mn,Zn and Cu contents in different organs of Dendrocalamopsis oldhami with different bamboo ages

圖4 綠竹9種營(yíng)養(yǎng)元素積累量在各器官中的分配Figure 4 Distribution of nutrient elements in organs of Dendrocalamopsis oldhami

2.5 綠竹不同營(yíng)養(yǎng)元素的利用效率

營(yíng)養(yǎng)元素利用效率反映了植物對(duì)土壤養(yǎng)分環(huán)境的適應(yīng)和利用狀況，可用Chapin指數(shù)表示，即植物養(yǎng)分積累量與植物生物量之比［15］。從表4可以看出：綠竹生產(chǎn)1.0 t干物質(zhì)所需5種營(yíng)養(yǎng)元素為12.92 kg，略低于材用竹毛竹［16］和苦竹Pleioblastus amarus［17］，而高于雷竹［18］和青皮竹Bambusa textilis［19］。5種營(yíng)養(yǎng)元素中需要量最大的是氮素，達(dá)7.49 kg，占58.0%。

表4 不同竹種的營(yíng)養(yǎng)元素利用效率比較Table 4 Nutrients utilization efficiencies of different bamboo species

3 討論與結(jié)論

在植物生長(zhǎng)過(guò)程中各器官所起的作用不同，其生理機(jī)能和生物學(xué)特性有很大差異，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需要量也不同，因此綠竹地上部各營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)因器官不同而存在差異。9種營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在綠竹各器官中均表現(xiàn)為葉＞枝＞稈，這主要是由于葉是植物進(jìn)行光合作用重要的營(yíng)養(yǎng)器官，生命活動(dòng)最為活躍，因而營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在葉中表現(xiàn)為最高。這與吳家森等［18］在雷竹上的研究一致。綠竹地上部各器官對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)元素的選擇吸收不同，因而質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不同，各器官元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以氮元素最高，而以銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。

從綠竹不同年齡來(lái)看，各器官不同營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本隨著竹子年齡增大而減小，與劉力等［17］在苦竹上的研究基本一致，表明營(yíng)養(yǎng)元素在代謝強(qiáng)的幼竹上積累，并隨著竹子的不斷生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行再分配和繼續(xù)利用，合成新竹逐步消耗而減少。綠竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素積累量為621.07 kg·hm-2，不同器官按營(yíng)養(yǎng)元素積累量大小排序?yàn)槎挘救~＞枝。各器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量最多的是氮，為354.28 kg·hm-2，占地上部積累量的57.04%，綠竹每生產(chǎn)1.0 t干物質(zhì)所需5種主要營(yíng)養(yǎng)元素（氮、磷、鉀、鈣、鎂）為12.92 kg，其中需要量最大的是氮素，達(dá) 7.49 kg，占58.0%，表明綠竹具有較強(qiáng)的氮吸收能力。適時(shí)合理地補(bǔ)充氮肥，可以促進(jìn)綠竹的生長(zhǎng)；其他營(yíng)養(yǎng)元素積累量次序?yàn)殁洠玖祝炬V＞鈣＞鐵＞錳＞鋅＞銅。竹稈中鉀、磷、銅、氮和葉片中鈣、錳元素在地上部的分配率均達(dá)到50%以上；鐵在地上部不同器官中的分配率相對(duì)均勻，約為33%左右；鎂和鋅在稈中的分配率在44.5%～44.7%。

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Uptake,accumulation,and distribution of the main elemental nutrients in Dendrocalamopsis oldhami

YE Jing1,2,TAO Lihua1,KE Hejia3,XIANG Tingting2,WU Jiasen2,4
（1.Agricultural Service Center of Banqiao Town of Lin’an City,Lin’an 311301,Zhejiang,China;2.School of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;3.Forest Enterprise of Cangnan,Cangnan 325800,Zhejiang,China;4.Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

Dendrocalamopsis oldhami is an important dual-use product providing wood and bamboo shoots.To improve sustainable bamboo management for long-term benefits,the uptake,accumulation,and distribution of the main nutrients in the above-ground parts of D.oldhami were studied.In January 2013,plant samples of different aged leaves,branches,and culms of D.oldhami were collected in Cangnan,Zhejiang Province to analyze nine elemental nutrients,namely N,P,K,Mg,Ca,Fe,Mn,Zn,and Cu.Results showed that the nutrient content was leaves＞branches＞ culms.Total nutrient accumulation in above-ground parts was 621.07 kg· hm-2with culms（344.04 kg·hm-2）＞ leaves（158.81 kg·hm-2）＞ branches（118.22 kg·hm-2）.The nutrient accumulation amount was N＞K＞P＞Mg＞Ca＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu.Maximum N accumulation was 354.28 kg· hm-2accounting for 57.0%of the total accumulation in the above-ground parts.Since the net organic production of a D.oldhami forest required 12.92 kg of the main nutrition elements （N,P,K,Ca,Mg）per ton with 58.0% of that being N,to promote growth an increase of N fertilizer is required.［Ch,4 fig.4 tab.19 ref.］

S795.9

A

2095-0756（2015）04-0545-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.04.008

2014-12-15；

2015-01-26

浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（LY13C160010）；浙江農(nóng)林大學(xué)科研發(fā)展基金資助項(xiàng)目（2014FR052）

葉晶，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：yejingzj2013@163.com。通信作者：吳家森，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，從事森林土壤與植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。E-mail：jswu@zafu.edu.cn