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红三叶不同器官矿质元素生物吸收能力的比较研究

已有 3528 次阅读 2013-6-15 11:48 |个人分类:植物化学元素生态|系统分类:论文交流|关键词:学者| 元素, 器官, 红三叶, 生物吸收能力

摘要:红三叶各器官矿质元素生物吸收系数的季节动态可分为5个类型:升-降型、降-升型、升--升型、降--降型和波动型型。其中,以降--降型-降型为主。从各器官来看,根和茎均以--居多;叶以-型为主,没有--升型波动型;花全为-型和--各种器官的NPCa均为富集元素,其余21种均为贫集元素,唯有花中的Mo例外。

关键词:红三叶;器官;矿质元素;生物吸收系数;动态

 

矿质元素从土壤转移到植物体的过程,是生物群落物质循环的主要环节之一。以往,对植物元素含量的研究较多,但含量难以用来判断植物对元素的吸收能力。目前,定量评价植物对土壤元素的选择性吸收能力,通常采用生物吸收系数作指标。

以往,对植物生物吸收系数的探讨,多以木本、药用或天然的草本植物为对象,对栽培牧草的研究十分缺乏;取样部位通常为地上部或叶片,未分器官进行测定;大都为一次性测定,没有反映季节动态;。[1-12]我们以我国亚热带山地大量种植的优质高产牧草红三叶( Trifoliumpratense ) 的根、茎、叶、花为对象,研究了它们的生物吸收系数及其动态特征,以便为红三叶人工草地的管理和利用提供科学依据。

1.条件、材料与方法

1.1环境条件

实验地位于重庆市巫溪县红池坝地区,海拔高度1800m左右。该地属北亚热带中山地区,气候温凉湿润,日照较少。年平均气温7.20C1月和7月平均气温分别为–3.50C17.70C,年降水量2025mm,年相对湿度84%,年日照时数1224小时。

人工草地种植在山间盆地。土壤母质为第四纪近代松散堆积物,其成分以石灰岩和砂岩占优势。土壤为山地黄棕壤,质地为粉砂或粘砂壤土。土层0~250px的有机质平均含量5.16%。土层0~750px的土壤容重1.1 g/cm3pH值约5.7;各元素平均含量依次为:N1.05g/kgP0.77g/kgK19.87g/kgCa2.11g/kgMg9.36g/kgNa4.84g/kgFe35.58g/kgMn1.05g/kgAl61.02g/kgBa0.56g/kgTi4.45g/kgCu31.22mg/kgZn79.62mg/kgMo0.67mg/kgCo15.54mg/kgV99.84mg/kgSr59.47mg/kgNi35.64mg/kgPb21.42mg/kgCr78.36mg/kgLi38.60mg/kgCe59.98mg/kgLa25.55mg/kgY26.17mg/kg。上述生态条件对植物的生物吸收能力有一定影响。

1.2试验材料

研究材料为人工草地红三叶种群。在生长季节,按根系、茎系、叶片和花序4种器官,分别在营养期、现蕾期、开花期、结实期和枯萎期采样,而后65下烘干,称重,粉碎,于实验室进行化学分析。土壤取样时间与植物相同,深度为0750px,。

1.3分析和计算方法

共测定了24种元素含量。其中,植物的宏量必需元素5种:NPKCaMg;微量必需元素5种:FeMnCuZnMo;有益元素5种:NaCoVSrNi;其他元素9种: PbAlCrBaTiLiCeLaY

分析方法如下:N用高氯酸-硫酸硝化法;Mo用极谱催化波法;其余22种元素均采用等离体发射光谱法。

植物的元素生物吸收系数(Ae)用下式计算:

AeEp / Es

EpEs分别代表元素在植物干物质中的含量与其生长地土壤中的含量。

2结果与讨论

2.1红三叶不同器官矿质元素生物吸收系数动态

1显示了根、茎、叶和花4种器官24种矿质元素生物吸收系数的动态特征。研究表明,红三叶各器官矿质元素吸收系数的动态可以分为5个类型:降-升型(∨型)、升-降型(∧型)、升--升(N型)、降--降(И型)和波动型(~型)。其中:(1)∨型有茎的NKFe,叶的K;(2)∧型有根的PKMoNaCeLaY,茎的MnMoSrPbLiY,叶的CaMgFeMnZnMoNaCoVSrNiBaPbAlTiLiLaY,花的KCaFeMoNaSrBaAlTiLiLaY。(3N型有根的N,茎的AlTi;(4И型有根的CaFeMnCuZnCoVSrNiBaPbAlCrTiLi;茎的PCaCuZnCoVNiBaCrCeLa,叶的NPCuCrCe,花的NPMgMnCuZnCoVNiPbCrCe;(5)~型有根的Mg,茎的MgNa

在生育期内,生物吸收系数的最高值,各器官均多出现于结实期;最低值,根、茎和叶多数出现于枯萎期,花通常出现于枯萎期或现蕾期。根在现蕾期和开花期以及花在营养期和枯萎期均不出现最高值;各器官的所有元素在结实期均不出现最低值。

生长期间的变化幅度有明显不同。变异系数大于100%者:根为MoPb,茎为MoCrPb,叶为CrMo,花:没有。变异系数小于15%者:根的CaSr;茎的NaCaSrNMg;叶的NNaMgZn;花的KMgN。现将不同器官24种元素各动态类型的个数列入表1

 

1 红三叶不同器官矿质元素各动态类型个数比较

∨型          ∧型         N         И            ~型            合计

                                     6                 1               16               1                  24

                    3               5                 2               11               3                  24

                    1              18                                  5                                    24

                                    11                                13                                    24

合计                 4             40                 3              45                4                  96

 

由表1可见,红三叶矿质元素的动态类型以И和∧型型为主,分别占类型总数的46.9%41.7%。其他3种类型均很少,∨型、N型和~型依次占4.2%3.1%4.2%。从各器官来看,根和茎均以И型为主,分别占66.7%45.8%;∧型次之,分别占25.0%20.8%;叶以∧型为主,占75.0%И型次之,占20.8%;花全为И型和∧型,分别占54.2%45.8%。根没有∨型,叶没有N型和~型,而花既没有∨型,也无N型和~型。

 

  

2.2生长期内红三叶不同器官矿质元素生物吸收系数的数量特征

研究表明,生育期间红三叶根、茎、叶和花中元素生物吸收系数的排序分别为N>P>Ca>Cu>Sr>Mg>K>Mo>Zn>Ni>Na>Pb<Ce>La>Ba>Co>Mn>Y>Cr>Fe>V>Li>Al>TiN>Ca>P>Sr>K>Cu>Mo>Zn>Mg>Ni>Ce>Pb<Ba>La>Mn>Co>Na>Y>V>Cr>Li>Fe>Al>TiN>Ca>P>Mo>K>Sr>Zn>Cu>Mg>Pb>Ni>Ce>La>Mn>Ba>Co>Y>Na>V>Li>Fe>Cr>Al>TiN>Ca>P>Mo>K>Zn>Cu>Sr>Mg>Pb>Ni>Ce>La>Mn>Co>Ba>Na>Y>V>Cr>Li>Fe>Al>Ti

下面根据测定数据,进一步将不同器官的生物吸收系数进行分级,结果列入表2。可见,4种器官的NPCa均为富集元素,其余21种均为贫集元素,唯有花中的Mo例外。进一步的分析表明,4种器官的相同之处在于:(1N均为高富集元素;(2K、Mg、Cu、Zn、Sr、Ni、Pb、Ce 8种元素均为低贫集元素;Co、V、Ba、Y 4种元素均为中贫集元素;Ti均为高贫集元素。4种器官的差异表现为:(1Mo在花中为低富集元素,在根、茎和叶中为低贫集元素;(2)在富集元素中,Ca在叶中为高富集元素,在茎和花中为中富集元素,在根中为低富集元素;P在花中为中富集元素,在根、茎和叶片中属低富集元素。(3)在贫集元素中,MnLa在叶中为低贫集元素,在根、茎和花中为中贫集元素;Na在根中为低贫集元素,在茎、叶和花中为中贫集元素;FeAlLi在根中为中贫集元素,在茎叶花中为高贫集元素;Cr在根和花中为中贫集元素,在茎和叶中为高贫集元素。这表明,不同器官各种矿质元素的生物吸收系数既有相同也有相异之处。

 

2生长期内红三叶不同器官矿质元素生物吸收系数(k)的数量特征

  分级                                                                                                                                    

Classification  

富集元素

 高富集元素           N                 N                N、Ca              N

 中富集元素                              Ca                                 P、Ca

 低富集元素          P、Ca              P                  P                Mo

贫集元素

低贫集元素    K、Mg、Cu、Zn      K、Mg、Cu、Zn       K、Mg、Mn、Cu      K、Mg、Cu、Zn

             Mo、Na、Sr、Ni     Mo、Sr、Ni、Pb      Zn、Mo、Sr、Ni     Sr、Ni、Pb、Ce

             Pb、Ce             Ce                 Pb、Ce、La

 中贫集元素    Fe、Mn、Co、V      Mn、Na、Co、V       Na、Co、V、Ba、      Mn、Na、Co、V

               Al 、Cr、Ba、Li    Ba、La、Y          Y                   Cr、Ba、La、Y  

               La、Y

 高贫集元素    Ti                 Fe、Al、Cr、Ti      Fe、Al、Cr、Ti     Fe、Al、Ti、Li

                                  Li                 Li

注:生物系数系数(K)的分级指标如下:高富集元素,k≥10;中富集元素,10>k≥5;低富集元素,5>k≥1;低贫集元素,1>k≥0.1;中贫集元素,0.1>k≥0.01;高贫集元素,k<0.01。  

 

2.3红三叶不同器官矿质元素生物吸收系数的相关特征

分析表明,在24种元素的276对元素对中,呈显著相关的元素对,根、茎、叶和花序分别有56456132对,依次占20.3%16.3%22.1%11.6%。在根系中,与La、和Mn呈显著相关的元素较多,分别有1110对;在茎中,与LaY呈显著相关的元素较多,各有8对;在叶片中,与MnZn相关者较多,依次有98对;在花序中,与YLa相关者较多,各6对。在4种器官中均呈显著相关的元素对较少,只有Fe-AlFe-TiAl-TiV-La4对元素。与任何元素均不相关者,根有2对,为KMg;茎有5对,为NPMgNaMn;叶有3对,为NPK;花序有5对,为N、、KMgNaBa(表3

 

3红三叶不同器官生物吸收系数呈显著相关的元素对

               α0.001                             α0.01                                                 α0.05

根系   Mn-Li Mn-Y         Fe-Ti    Fe-Li   Mn-Al          N-P     Ca-Sr   Fe-Mn  Fe-Al   Mn-Zn  Mn-V

Co-Ce  Pb-Ce     Mn-La  Cu-Ni  Cu-Ce          Mn-Cr  Mn-Ti   Cu-Mn  Cu-Co  Cu-Pb   Zn-Ce

              Zn-Cr  Mo-Ni   Mo-Ce         Zn-La  Mo-Pb   Na-Ce  Co-V  Co-Li   V-Ti

                          Co-La   V-Y    Ni-Ce            V-Li   V-Ce    V-La    Al-Cr  Al-Ti   Al-La

                          Pb-La   Al-Li    Al-Y            Cr-Li Cr-Y   Ba-La    Ba-Y   Li-Ce  Ce-La

Cr-La   Ti-Y  Ti-Li          Li-La  La-Y   Fe-Y  

Li-Y  

茎系   Cu-Zn   Al-Ti        Co-V  Co-Pb   Co-Cr              K-Fe   K-Sr     Ca-Ni  Fe-Al   Fe-Ti  

                                        Co-Li  Co-Ce   Co-La             Mo-Co  Mo-Pb   Mo-C  Mo-Ce Mo-Y

                                        Co-Y  V-Li   V-Y                    V-Pb   V-Cr     V-Ba   V-La   Sr-Ba  

                                        V-Ce  Pb-Cr   Pb-Li                Pb-Ba  Pb-Ce    Cr-Ce  Cr-Y   Ba-Li  

                                        Pb-La  Pb-Y Cr-Li                  Ba-La  Li-Ce    Ce-La  Ce-Y   La-Y

                                        Cr-La  Li-La   Li-Y

叶片  Zn-Ni   Co-Li        Ca-Sr  Fe-Ti   Mn-V                Ca-Mn  Ca-Ba Ca-Y   Mg-Mn  Mg-V  Fe-Na

         Mn-Y                    Mn-La  Cu-Cr   Mo-Co           Fe-Al  Mn-Co   Mn-Sr  Mn-Pb  Mn-Ba   Mn-Li

                                        Mo-Li  Co-V   V-Pb               Cu-Ce  Zn-Mo   Zn-Co  Zn-V   Zn-Pb    Zn-Cr

                                        V-Li  V-Y  Sr-Ba                  Zn-Li  Zn-Ce  Mo-V    Mo-Ni  Mo-Ce  Mo-La

                                        Ni-Pb  Al-Ti   Li-La                Na-Al  Na-Ti   Co-Ni   Co-Pb  Co-Ce   Co-La

                                                                                      Co-Y V-Ni   V-La     Sr-Y   Ni-Li    Ni-Ce

                                                                                       Pb-LiPb-Y   Ba-Y    Cr-Ce   Li-Ce Li-Y

La-Y

花序   V-Ce             Ca-Mn  V-Y   Al-Ti                       P-Ni  Ca-Sr   Ca-La  Ca-Y  Fe-Al   Fe-Ti

                                Li-Y Ce-Y                                 Mn-V  Mn-Sr   Mn-Y  Mn-Ce  Cu-V   Cu-Ce  

                                                                                      Cu-Y  Zn-Ni  Mo-Co   Co-Pb  Co-Cr  V-Li

                                                                                      V-La   Sr-Y   Sr-La    Pb-Cr  Li-Ce  Li-La

                                                                                       La-Y   Ce-La

注:显著性水平:α0.0010.992;α0.010.95;α0.050.878

 

3.结语

3.1红三叶各器官矿质元素吸收系数的动态可以分为5个类型:降-升型、升-降型、升--升型、降--降型和波动型。其中,降--型和-型为主要类型,分别占46.941.7%,其他3种类型均不足5%。从各器官来看,根和茎均以--居多,没有-升型;叶以-型为主,没有-降型波动型;花全为-型和--

3.2在各种器官中,NPCa均为富集元素,其余21种均为贫集元素,唯有花中的Mo例外。4种器官的相同之处在于:N均为高富集元素;K、Mg、Cu、Zn、Sr、Ni、Pb、Ce 8种元素均为低贫集元素;Co、V、Ba、Y 4种元素均为中贫集元素;Ti均为高贫集元素。

3.3在各器官中,呈显著相关的元素对的个数不等,依次为叶>>>花序。呈显著相关较多的元素,根为LaMn;茎为LaY;叶为MnZn;花序为YLa。在4种器官中均呈显著相关的元素对,只有Fe-AlFe-TiAl-TiV-La

 

参考文献

1.田均良,刘普灵,李雅其等.西藏高原土壤-植物系统分布特征研究[J]. 环境科学学报,1996,16(1):37~43.

2.姚天全,张世玉,赵恒康等.哀牢山徐家坝地区土壤中12种元素的自然背景值[J].山地学报,1999,17(3):275~279.

3.陈永瑞. 千烟洲试区人工林营养元素生物积累的研究[J].自然资源学报,1999,14(1):84~88.

4.林强. 何和明.海南岛巴戟属植物的微量元素含量变化[J].中国野生植物资源,2005,(6):70~71(74).

  5 []B.B多布罗沃利斯基,1987. (朱颜明译),微量元素地理学[M].北京:科学出版社. 4076

6龚子同,顾国安,周瑞荣.漠境生物土壤地球化学特点[J].土壤学报,1994,31(4):356~370.  

7.商翎,寒颖,王娜. 辽宁农作物的生物地球化学分类[J].辽宁地质,1998,(3):223~234.

8.廖金凤. 海南橡胶树枝和叶中的微量元素含量[J].中山大学学报(自然科学版),1999,38(增刊):121~125.

9.何和明,吴生. 海南岛西南地区某些药用植物微量元素的生物吸收和含量变化[J].中国野生植物资源,1998,17(4):23~27.

10樊文华,张毓庄. 五台山山地草甸自然保护区11种化学元素生物积累的研究[J].生态学报,1995151):8590.

11.刘景双,朱颜明,黄锡畴等.长白山岳桦林化学元素生物地球化学分析[J].地理科学,1998,18(5):457~462.

12.粱其彪,李瑞堂,唐润琴等.木论林区稀有濒危植物元素背景值初步分析[J].广西植物,1998,18(3):229~236.

 

(测定者:杜占池  钟华平)

 

 



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