青皮竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配特性研究

葉晶， 葛高波， 應(yīng)雨騏， 項(xiàng)婷婷， 陶立華， 吳家森,3*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院， 浙江臨安 311300； 2 臨安市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心， 浙江臨安 311301；3 浙江農(nóng)林大學(xué)， 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江臨安 311300)

青皮竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配特性研究

葉晶1，2， 葛高波1， 應(yīng)雨騏1， 項(xiàng)婷婷1， 陶立華2， 吳家森1,3*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院， 浙江臨安 311300； 2 臨安市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心， 浙江臨安 311301；3 浙江農(nóng)林大學(xué)， 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江臨安 311300)

【目的】青皮竹(Bambusatextilis)是重要的筍材兩用叢生竹之一，具有一次造林成功即可永續(xù)利用、長(zhǎng)期獲益的特點(diǎn)，但對(duì)青皮竹的營(yíng)養(yǎng)特性知之甚少。本文擬研究青皮竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、積累和分配特性，為青皮竹的養(yǎng)分管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)青皮竹的科學(xué)施肥工作?！痉椒ā勘狙芯坑?013年1月，在青皮竹中心產(chǎn)區(qū)廣東省廣寧縣，選擇林分類型、組成、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)狀況和立地條件等具有代表性的青皮竹林分4塊，建立面積為20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地。對(duì)每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的竹子按不同年齡進(jìn)行每株檢尺，計(jì)算出不同年齡竹子的平均胸徑，選取與平均胸徑一致的竹子作為標(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)株分葉、枝、稈，野外稱出各器官鮮重。枝、稈分上、中、下三個(gè)部位取樣組成混合樣品，用于分析不同年齡(1_3 a)和不同器官(葉、枝、稈)的植株樣品氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)和銅(Cu)等9種營(yíng)養(yǎng)元素含量?！窘Y(jié)果】青皮竹各器官中營(yíng)養(yǎng)元素含量大小次序表現(xiàn)為Cu、Zn元素為枝>葉>稈，其他7種元素均表現(xiàn)為葉>枝>稈。各器官元素的含量均以氮元素最高，而以Cu含量最低。青皮竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素積累量為489.96 kg/hm2，不同器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量的大小順序?yàn)槎?331.05 kg/hm2)>葉(101.14 kg/hm2)>枝(57.77 kg/hm2)，營(yíng)養(yǎng)元素的積累量大小順序?yàn)镹>K>P>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn>Cu。各器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量最多的是氮，為219.59 kg/hm2，占地上部積累量的44.82%，表明青皮竹具有較強(qiáng)的氮吸收能力。青皮竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素的分配率大小順序總體表現(xiàn)為稈(67.57%)>葉(20.64%)>枝(11.79%)?！窘Y(jié)論】營(yíng)養(yǎng)元素吸收量反映了植物對(duì)土壤養(yǎng)分需求和利用狀況。青皮竹每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)所需5種大量營(yíng)養(yǎng)元素為10.00 kg，以氮的吸收最多，其累積吸收量為219.59 kg/hm2，占地上部積累量的44.82%。因此，在青皮竹生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)增施氮肥，可以促進(jìn)青皮竹特別是經(jīng)濟(jì)部位莖稈的生長(zhǎng)。

青皮竹； 器官； 營(yíng)養(yǎng)元素； 積累； 分配

植物中營(yíng)養(yǎng)元素的積累、分配體現(xiàn)了植物在一定生態(tài)條件下對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)元素的需求和吸收能力[1]，反映了植物與環(huán)境間的關(guān)系[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]，具有一次造林成功即可永續(xù)利用、長(zhǎng)期獲益的特點(diǎn)[4]。叢生竹是竹子資源的重要組成部分，種類占世界竹子總數(shù)的70%以上[5]。我國(guó)叢生竹有16屬160余種，面積8.0×105hm2，年產(chǎn)竹材5.0×106t[6]。

青皮竹(Bambusatextilis)是重要的叢生竹之一，成叢集聚，生長(zhǎng)迅速， 具有適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖容易、經(jīng)營(yíng)管理簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，既是筍材兩用竹種，也是美化環(huán)境、護(hù)岸固沙的好竹種，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益極其顯著[7-9]。有關(guān)人員已對(duì)毛竹、雷竹、苦竹的養(yǎng)分循環(huán)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究[10-12]，但對(duì)于青皮竹等叢生竹的研究則未見(jiàn)報(bào)道。為此本研究調(diào)查和分析了不同年齡青皮竹地上部各器官主要營(yíng)養(yǎng)元素的含量、積累和分配，可為青皮竹的經(jīng)營(yíng)管理特別是林地營(yíng)養(yǎng)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

采樣地點(diǎn)位于廣東省廣寧縣坑口鎮(zhèn)大良塘村，地理位置E112°23′47″，N23°46′58″，海拔96 m，坡度30°，西南坡。屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度20.7°C，年平均降雨量1732 mm，母巖為砂頁(yè)巖。試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。研究區(qū)域的青皮竹生長(zhǎng)優(yōu)良，林齡為1_3 a，密度610_750 clump/hm2，地上部分生物量35.70_59.60 t/hm2，生長(zhǎng)和經(jīng)營(yíng)水平具有較好的代表性。

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，在全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇林分類型、組成、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)狀況和立地條件等具有代表性的青皮竹林分4塊，建立面積為20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地。

對(duì)每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的竹子按不同年齡進(jìn)行每株檢尺，計(jì)算出不同年齡竹子的平均胸徑，選取與平均胸徑一致的竹子作為標(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)株分葉、枝、稈，野外稱出各器官鮮重。枝、稈分上、中、下三個(gè)部位取樣組成混合樣品，并各取500_1000 g(準(zhǔn)確稱重)于樣品袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室分析[13]。竹林地上部分生物量按林分中標(biāo)準(zhǔn)株生物量和各林分株數(shù)計(jì)算[14]。

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 cm、10—30 cm、30—60 cm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1000 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 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烘干至恒重，用高速粉碎機(jī)將樣品粉碎后測(cè)定養(yǎng)分含量。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)含量；另1份稱取0.2000_0.3000 g的樣品，用H2SO4-H2O2凱氏消煮法溶樣，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀(K)含量；鉬藍(lán)比色-分光光度法測(cè)定磷(P)含量；采用ICP-AES法，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)、銅(Cu)元素的含量[15]。

營(yíng)養(yǎng)元素積累量(吸收量)=養(yǎng)分含量×干物質(zhì)量

植物器官營(yíng)養(yǎng)元素分配(%)=器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量/植物地上部分營(yíng)養(yǎng)元素積累量×100[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2003和DPS分析軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 青皮竹林分基本特征及標(biāo)準(zhǔn)株生物量

青皮竹林分的基本特征及標(biāo)準(zhǔn)株生物量如表2所示。從表中可知，不同年齡青皮竹在林分中的生長(zhǎng)存在一定的差異，主要受竹林生長(zhǎng)的差異及人為經(jīng)營(yíng)(砍伐強(qiáng)度)的影響。不同年齡植株胸徑大小的排序?yàn)?a>3a>2a，平均株高差異不大，均約10 m左右。

由表2還可得出，青皮竹單株地上部分生物量為稈>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，占6.2%左右，而枝生物量占地上部分生物量的比重則由2a的9.0%上升為3a生的13.3%。

注(Note): DBH—Diameter at breast height.

2.2 青皮竹地上部各部分營(yíng)養(yǎng)元素含量比較

2.2.1青皮竹地上部各部分氮、磷、鉀含量比較 由圖1可以看出，青皮竹各器官中的N、P、K含量均為葉>枝>稈。地上部各器官N、K含量隨著年齡的增大而減少，下降幅度大小則表現(xiàn)為稈>枝>葉。隨著年齡的增大，葉中磷的含量增大，而枝、稈中則相對(duì)減少。

青皮竹地上部各器官中營(yíng)養(yǎng)元素的含量均表現(xiàn)為N>K>P，N、K、P的含量在葉片中介于21.24_21.65、4.29_4.48、1.58_1.80 g/kg，在枝中介于5.10_5.64、3.15_3.68、0.92_0.94 g/kg，在稈中介于2.58_4.28、2.00_3.91、0.77_0.84 g/kg。

2.2.2 青皮竹地上部各部分鈣、鎂含量比較 由圖2可以看出，青皮竹地上部各器官中Ca、Mg含量大小為葉>枝>稈。隨著年齡的增大，Ca含量在葉中相對(duì)降低，而在枝、稈中則相對(duì)增加，3a生稈中的Ca含量顯著高于1、2a生。隨著年齡的增大，Mg含量在葉、枝中減少，而稈中增加。

青皮竹Ca、Mg含量在葉片中介于4783.09_4902.02、3228.84_3410.23 mg/kg，在枝中Ca、Mg元素含量介于435.44_463.24、508.00_542.18 mg/kg，在稈中介于154.51_481.76、212.56_487.25 mg/kg。青皮竹葉中營(yíng)養(yǎng)元素含量Ca>Mg，而枝、稈中營(yíng)養(yǎng)元素含量則表現(xiàn)為Ca

2.2.3 青皮竹地上部各部位鐵、錳、鋅、銅含量比較 由圖3可以看出，青皮竹地上部各器官中Fe、Mn含量大小為葉>枝>稈，而Zn、Cu含量大小順序?yàn)橹?葉>稈。隨著年齡的增大，青皮竹葉片中Fe、Mn、Cu含量降低，而Zn含量增加；枝中Fe、Zn含量減少，而Mn、Cu含量增加；稈中Mn、Zn含量增加，F(xiàn)e含量則呈先降低而后增加，而Cu含量則先增加后降低。

青皮竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素含量大小表現(xiàn)為Fe>Mn>Zn>Cu。Fe、Mn、Zn、Cu含量在葉中分別介于262.89_327.81、259.23_293.95、49.30_54.34、6.63_7.25 mg/kg，在枝中分別介于159.70_250.03、141.49_217.97、56.65_68.05、9.42_10.54 mg/kg，在稈中分別介于79.82_133.89、8.70_129.25、8.20_20.41、3.84_5.12 mg/kg。

2.3 青皮竹地上部各部位營(yíng)養(yǎng)元素積累量

由表3可以看出，青皮竹各營(yíng)養(yǎng)元素主要積累在稈中。2 a生稈中的P、K、Fe、Cu積累量占地上部各器官總積累量的61.3%_79.9%，N、Mg、Mn、Zn占總積累量的48.1%_55.0%，Ca占總積累量的39.4%；3 a生植株中N、P、K、Cu元素在竹稈中的積累開(kāi)始下降，Ca、Mg、Fe、Mn、Zn積累有所升高。

青皮竹地上部各器官9種營(yíng)養(yǎng)元素的積累量為489.96 kg/hm2(表4)，不同器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量的大小順序?yàn)榍o稈(331.05 kg/hm2)>葉(101.14 kg/hm2)>枝(57.77 kg/hm2)，不同器官對(duì)各營(yíng)養(yǎng)元素的積累量大小順序?yàn)镹>K>P>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn>Cu。

2.4 青皮竹地上部各部分營(yíng)養(yǎng)元素的分配

由圖4可知，青皮竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素的分配率大小順序總體表現(xiàn)為稈(67.57%)>葉(20.64%)>枝(11.79%)。N、P、K元素在稈中的分配率分別為60.10%、79.36%和80.05%，在葉中的分配率分別為27.21%、10.22%和8.20%，在枝中的分配率分別為12.68%、10.42%和11.76%。Ca、Mg元素在稈中的分配率為50.33%和59.14%，而在葉中的分配率則達(dá)到42.12%和31.47%。

3 結(jié)論

青皮竹地上部各營(yíng)養(yǎng)元素含量因器官不同而存在差異，Cu、Zn含量大小為枝>葉>稈，而其他7種營(yíng)養(yǎng)元素含量均表現(xiàn)為葉>枝>稈。各器官元素的含量均以氮元素最高，而以Cu含量最低，不同器官中鈣鎂含量與青稈竹相似[17]。青皮竹地上部營(yíng)養(yǎng)元素積累量為489.96 kg/hm2，不同器官按營(yíng)養(yǎng)元素積累量大小排序?yàn)槎?葉>枝。各器官營(yíng)養(yǎng)元素積累量最多的是氮，為219.59 kg/hm2，占地上部積累量的44.82%，青皮竹每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)所需5種營(yíng)養(yǎng)元素為10.00 kg，其中需氮量達(dá)4.61kg，占46.10%，表明青皮竹具有較強(qiáng)的氮吸收能力，適時(shí)合理地補(bǔ)充氮肥，可能對(duì)促進(jìn)青皮竹的生長(zhǎng)具有良好的效果；其他營(yíng)養(yǎng)元素積累量次序?yàn)镵>P>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn>Cu。青皮竹地上部各器官營(yíng)養(yǎng)元素的分配率大小順序?yàn)槎?67.57%)>葉(20.64%)>枝(11.79%)。N、P、K元素在稈中的分配率分別為60.10%、79.36%和80.05%。這與雷竹不同器官營(yíng)養(yǎng)元素的積累特征相似[11]。

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Absorption, accumulation and distribution of bamboo (Bambusatextilis) to the main nutrients

YE Jing1,2, GE Gao-bo1, YING Yu-qi1, XIANG Ting-ting1, TAO Li-hua2, WU Jia-sen1,3*

(1SchoolofEnvironmentalandResourceSciences,ZhejiangA&FUniversity,Lin’an,Zhejiang311300,China;2AgriculturalServiceCenterofBanqiaoTownofLin’anCity,Lin’an,Zhejiang311301,China; 3ZhejiangA&FUniversity/ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofCarbonCyclinginForestEcosystemsandCarbonSequestration,Lin’an,Zhejiang311300,China)

【Objectives】 Bamboo,Bambusatextilis, is one of the important dual-use materials for wood and bamboo shoot. It can be sustainably harvested and obtained long-term benefit after once forestation, but little is known about the nutrition characteristics ofBambusatextilis. In this study, the absorption, accumulation and distribution to the main nutrients byBambusatextilisin the above-ground parts were investigated to provide basic data information for the nutrient management inBambusatextilisplantition. 【Methods】 In January 2013, four typicalBambusatextilisforest blocks (20 m × 20 m) were selected basing on comprehensive investigation related to typical forest type, composition, structure, growth condition and site conditions. The age of every bamboo plant was investigated and the average breast diameters of bamboo plants at different ages were calculated. From each plot, one bamboo plant with the same average diameter at the same age was chosen for sampling. The plant heights, fresh weights of leaves and culms of bamboo were measured. Branches and culms at the top, middle and below were separately sampled and mixed as samples, and were collected for lab analysis of the contents of N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn and Cu. 【Results】 The nutrient contents in bamboo peels of different ages (1-3 a) and different organs (leaves, branches, culms) are: Cu and Zn in the order of branches > leaves > culms, the other seven nutrients in the order of leaves > branches > culms. The highest nutrient content in the various organs is N, the lowest is Cu. The total nutrient accumulation in the above-ground parts is 489.96 kg/ha, and the accumulation amounts are in the order of culms(331.05 kg/ha)> leaves(101.14 kg/ha)> branches(57.77 kg/ha). The nutrient accumulation amount is in order of N>K>P>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn>Cu. The maximum accumulation in various organs is N(219.59 kg/ha), accounting for 44.82% of the total accumulation in the above-ground parts, which indicates a strong absorption capacity and requirement to N by bamboo. The nutrients distribution in the above-ground parts is in order of culms (67.57%)>leaves (20.64%)>branches (11.79%). 【Conclusions】The contents and accumulation of nutrients represent the requirement of plants to soil nutrition. The net biomass production per ton of the bambooBambusatextilisforest needs 10.00 kg of macro-elements. Among the investigated nutrients, the accumulation of N is the highest with total absorption of 219.59 kg/ha and accounting for 44.82% of the total nutrients absorption. Therefore, the application of appropriate nitrogen fertilizer should be considered for promoting the growth ofBambusatextilis, especially the economic parts of bamboo culms.

Bambusatextilis; organ; nutrient elements; accumulation; distribution

2013-12-09 接受日期： 2014-08-01

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

葉晶(1989—)， 男， 浙江建德人， 碩士， 主要從事土水環(huán)境方面研究。 E-mail： yejingzj2013@163.com * 通信作者 E-mail： jswu@zafu.edu.cn

S718.43

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1008-505X(2015)01-0164-07