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营养元素是植物生长的基础,不同器官营养元素的含量和积累体现了植物对其的需求量和吸收能力,植物营养元素的积累与分布是研究森林生态系统物流和能流的基础,直接影响森林生产力,一定程度上制约着地力的演变,对维持林地的养分平衡有重要作用[1]。竹子是集经济、生态和社会效益于一体的优良林种,是区域社会经济发展和生态环境保护的重要刚性资源,被誉为21世纪最有发展前景的植物类型[2]。了解营养元素在竹子各器官中的分布、积累及分配规律对于指导竹林生产经营、提高系统的养分利用率和最大限度地提高林地生产力和可持续经营都具有重要意义。黄甜竹Acidosasa edulis隶属于禾本科Gramineae竹亚科Bambusoideae酸竹属Acidosasa,是一种优质笋用竹种。黄甜竹笋期为4−6月,竹笋产量高、品质佳,是已知竹笋中营养成分最丰富最合理的一种[2]。但目前对黄甜竹的研究主要集中于栽培技术、生长发育规律、竹笋营养成分和次生代谢产物[3-6]等方面,关于竹类植物营养元素的研究主要集中在毛竹Phyllostachys edulis[7-10]上,其他竹种如雷竹Phyllostachys violascens[11]、苦竹Pleioblastus amarus[12]、绿竹Bambusa oldhamii[13]、黄竹Dendrocalamus membranaceus[14]、青皮竹Bambusa textilis[15]等也有涉及,但黄甜竹的相关报道尚未见。本研究通过分析黄甜竹地上器官中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)等9种营养元素,了解黄甜竹不同年龄和不同器官的营养元素的变化规律,为黄甜竹资源开发利用提供科学基础。
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由表1可知:不同竹龄黄甜竹地上部单株生物量均以秆最高(4 107.78 g),叶最低(661.11 g)。单株叶、枝、秆的生物量分别占地上部生物量的11.56%、16.56%和71.86%,说明黄甜竹生物量主要集中在秆。随竹龄增大,不同部位生物量均逐渐增大,其中3年生黄甜竹秆、枝、叶生物量比1年生分别提高17.24%、38.43%和137.40%;随竹龄增长,叶和枝生物量占地上部生物量的比例有所提升。
表 1 黄甜竹标准株生物量
Table 1. Biomass of A. edulis standard plant
竹龄 秆/(g·株−1) 枝/(g·株−1) 叶/(g·株−1) 合计/(g·株−1) 1年生 3 866.67±359.49 bA 806.67±70.24 bB 410.00±26.46 cC 5 086.67 2年生 3 923.33±101.16 bA 916.67±40.41 abB 600.00±45.83 bC 5 440.00 3年生 4 533.33±446.58 aA 1 116.67±140.12 aB 973.33±45.09 aB 6 623.33 平均 4 107.78 946.67 661.11 5 716.67 说明:小写字母表示不同竹龄间差异显著(P<0.05),大写字母表示不同部位间差异显著(P<0.05) -
植物不同器官生理机能不同,不同营养元素在植物体内的功能也不同,因此营养元素在植物不同部位及不同营养元素在同一部位中的分布具有差异性[18-19]。由表2可知:黄甜竹地上部营养元素最高为叶(48.73 g·kg−1),其次是枝(17.61 g·kg−1),秆中最低(16.30 g·kg−1),与毛竹[8]、雷竹[11]、青皮竹[15]、高节竹Phyllostachys prominens[20]、慈竹Neosinocalamus affinis[21]等的研究结果一致。对不同部位营养元素分布的方差分析可知:除Zn外,叶中其他8种营养元素质量分数均显著高于秆和枝(P<0.05)。N、P和K质量分数分别为31.20、1.18和7.49 g·kg−1,分别比枝高133.13%、178.27%和172.03%,比秆高215.79%、81.59%和62.80%;Ca比枝和秆分别高971.70%和952.40%,Mg比枝和秆分别高出856.62%和470.50%;Fe、Mn和Cu质量分数分别比枝高208.29%、192.26%和116.53%,比秆高132.50%、247.14%和197.07%。叶和秆中Zn质量分数分别为37.27和37.55 mg·kg−1,两者差异不显著(P>0.05),但均显著高于枝中(P<0.05)。枝和秆中营养元素质量分数高低不一,N质量分数表现为枝中高于秆中(P<0.05),P、K和Zn表现为秆中高于枝中(P<0.05),Ca、Mg、Fe、Mn和Cu在枝和秆中差异不显著(P>0.05)。
表 2 不同竹龄黄甜竹各部位营养元素质量分数分析
Table 2. Nutrient content in different parts of A. edulis with different bamboo ages
部位 竹龄 N/(g·kg−1) P/(g·kg−1) K/(g·kg−1) Ca/(g·kg−1) Mg/(g·kg−1) 叶 1年生 31.45±2.76 aA 1.14±0.03 aA 7.81±0.39 aA 5.40±1.01 bA 1.65±0.06 aA 2年生 30.20±3.57 aA 1.21±0.08 aA 7.33±0.24 aA 6.26±0.91 abA 1.39±0.23 aA 3年生 31.94±1.77 aA 1.18±0.27 aA 7.34±0.80 aA 8.00±1.42 aA 1.51±0.32 aA 平均 31.20±1.53 A 1.18±0.07 A 7.49±0.06 A 6.55±0.53 A 1.52±0.17 A 枝 1年生 15.88±1.48 aB 0.58±0.08 aB 4.42±0.24 aB 0.67±0.18 aB 0.26±0.01 aB 2年生 13.70±0.32 bB 0.47±0.13 aC 2.37±0.17 bC 0.49±0.10 aB 0.10±0.03 bB 3年生 10.56±1.09 cB 0.22±0.04 bC 1.47±0.07 cC 0.68±0.15 aB 0.11±0.05 bB 平均 13.38±0.52 B 0.42±0.06 C 2.75±0.13 C 0.61±0.07 B 0.16±0.02 B 秆 1年生 9.52±1.79 aC 0.54±0.11 aB 6.30±0.53 aA 0.26±0.02 bB 0.18±0.01 bB 2年生 9.33±1.21 aC 0.79±0.28 aB 4.03±0.32 bB 0.47±0.10 bB 0.21±0.04 abB 3年生 10.79±0.84 aC 0.61±0.12 aB 3.48±0.37 bB 1.13±0.52 aB 0.40±0.16 aB 平均 9.88±1.17 C 0.65±0.17 B 4.60±0.18 B 0.62±0.15 B 0.27±0.06 B 部位 竹龄 Fe/(mg·kg−1) Mn/(mg·kg−1) Cu/(mg·kg−1) Zn/(mg·kg−1) 叶 1年生 282.01±24.01 aA 551.68±53.53 aA 7.22±0.36 aA 38.65±7.87 aA 2年生 177.98±30.25 bA 519.09±53.53 aA 6.43±0.33 bA 35.16±6.50 aA 3年生 152.25±10.06 bA 567.65±34.83 aA 5.72±0.18 bA 38.00±8.42 aB 平均 204.08±21.44 A 546.14±47.30 A 6.46±0.29 A 37.27±7.6 A 枝 1年生 39.45±10.03 bC 165.74±50.11 aB 3.98±1.13 aB 25.31±2.75 bB 2年生 38.02±6.89 bC 166.21±89.96 aB 2.86±0.32 abB 23.07±4.33 bB 3年生 121.13±38.06 aA 228.66±111.23 aB 2.10±0.08 bB 36.88±3.33 aB 平均 66.20±18.33B 186.87±83.76B 2.98±0.51 B 28.42±3.47 B 秆 1年生 88.13±20.34 aB 46.39±12.99 bC 2.37±0.15 aC 29.86±5.76 aB 2年生 95.86±19.35 aB 124.30±34.72 abB 2.36±0.38 aB 33.67±6.68 aA 3年生 79.34±6.61 aB 301.28±79.33 aB 1.79±0.26 aB 49.11±7.58 aA 平均 87.78±15.43 B 157.32±42.34 B 2.17±0.27 B 37.55±6.67 A 说明:小写字母表示不同竹龄间差异显著(P<0.05),大写字母表示不同部位间差异显著(P<0.05) 同一部位中不同营养元素质量分数也不同,叶中各元素质量分数从高到低依次为N、K、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu,枝中依次为N、K、Ca、P、Mn、Mg、Fe、Zn和Cu,秆中依次为N、K、P、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu。不同部位中各营养元素质量分数大致相似,最大的2种元素均为N和K,最小的2种元素均为Cu和Zn,与葛高波等[14]在黄竹上的研究结果相似。
竹龄对不同部位营养元素质量分数影响不同。总体上看,叶受竹龄影响最小,秆其次,枝受竹龄影响最大。具体看,叶中N、P和K质量分数受竹龄影响不大,枝中N、P、K质量分数随竹龄增大而降低,秆中N、P质量分数受竹龄影响不大,但K质量分数随竹龄增大而降低,其中1年生显著高于2年生、3年生立竹(P<0.05)。叶和秆中Ca质量分数随竹龄增大而增大,叶中Mg质量分数受竹龄影响不大,枝中表现为1年生最高,显著高于2年生和3年生(P<0.05),秆中则表现为逐年增大。叶中Fe和Cu表现为随竹龄增大而降低,Mn和Zn较稳定,受竹龄影响不大;枝中Fe和Zn表现为3年生高于1年生和2年生,Cu表现为逐年下降;秆中Mn质量分数表现逐年增高,各竹龄差异显著(P<0.05),Zn随竹龄增大而逐年增高,但差异不显著(P>0.05),而Fe和Cu受竹龄影响不显著(P>0.05)。
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从表3可知:黄甜竹地上部9种营养元素积累总量为1 186.69 kg·hm−2,秆中的积累量最大(687.38 kg·hm−2),其次是叶(333.01 kg·hm−2),枝积累量最小,仅166.29 kg·hm−2,与绿竹[13]研究结果相同。不同营养元素累积量从大到小依次为N、K、Ca、P、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu。
表 3 黄甜竹不同部位各营养元素的积累量
Table 3. Accumulation of nutrient elements in different parts of A. edulis
部位 N/
(kg·hm−2)P/
(kg·hm−2)K/
(kg·hm−2)Ca/
(kg·hm−2)Mg/
(kg·hm−2)Cu/
(kg·hm−2)Zn/
(kg·hm−2)Fe/
(kg·hm−2)Mn/
(kg·hm−2)合计/
(kg·hm−2)叶 212.18 8.00 50.37 47.00 10.19 0.04 0.25 1.27 3.72 333.01 枝 126.98 3.90 25.22 5.87 1.47 0.03 0.28 0.69 1.85 166.29 秆 417.91 27.21 191.10 27.34 11.50 0.09 1.61 3.68 6.95 687.38 合计 757.06 39.11 266.69 80.21 23.16 0.16 2.14 5.63 12.52 1 186.69 如图1可知:9种营养元素在黄甜竹叶、枝、秆中的分配率不同,除Ca外,其他元素的分配率均表现为秆中最大,其次是叶,枝中最小;秆中分配率最低的为Ca(34.09%)和Mg(49.65%),另外7种元素均大于50%。叶中分配率最高的为Ca和Mg,占营养元素总量的58.59%和43.99%。
Content and distribution of the main nutrient elements in aboveground parts of Acidosasa edulis in southwest of Zhejiang Province
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摘要:
目的 研究浙西南地区不同年龄黄甜竹Acidosasa edulis地上部营养元素质量分数及分配特性,为黄甜竹林地土壤养分管理和资源开发利用提供依据。 方法 采用全收获法计算生物量,测定不同年龄(1~3 a)和不同地上部位(叶、枝、秆)的植株样品中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)等9种营养元素。 结果 ①黄甜竹地上部营养元素质量分数最高为叶(48.73 g·kg−1),其次为枝(17.61 g·kg−1),秆中最低(16.30 g·kg−1);叶中各营养元素从高到低依次为N、K、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu,枝中为N、K、Ca、P、Mn、Mg、Fe、Zn、Cu,秆中为N、K、P、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu。各部位营养元素质量分数受竹龄影响不同,其中枝受竹龄影响最大,秆次之,叶最小。②营养元素积累量秆中最大(687.38 kg·hm−2),其次是叶(333.01 kg·hm−2),枝中最小(166.29 kg·hm−2)。不同营养元素的积累量从大到小依次为N、K、Ca、P、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu。③不同部位营养元素分配率不同,总体表现为秆中最高(57.92%),其次是叶(28.06%),枝中最低(14.01%)。 结论 黄甜竹中N元素积累量最高,表明黄甜竹有较强的氮吸收能力,生产上要适时补充氮肥。竹叶中营养元素全面,有较高的开发利用价值。图1表3参29 Abstract:Objective With an investigation of the content and distribution characteristics of the main nutrient elements in the aboveground parts of Acidosasa edulis of different ages located in the southwest of Zhejiang Province, this study is aimed to provide a scientific basis for the management and exploitation of soil nutrients, as well as the rational utilization of Phyllostachys pubescens resources. Method Total harvest method was employed to estimate the biomass, and the contents of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu) and zinc (Zn) in plant samples of different ages (1−3 a) in different parts (leaves, branches and culms). Result a) In the aboveground parts of A. edulis, the total contents of the nine nutrient elements were as follows: leaf (48.73 g·kg−1), branch (17.61 g·kg−1) and culm (16.30 g·kg−1); whereas the contents of nutrient elements in leaves, branches and culms were as follows: N, K, Ca, Mg, P, Mn, Fe, Zn and Cu in leaf; N, K, Ca, P, Mn, Mg, Fe, Zn and Cu in branch; N, K, P, Ca, Mg, P, Mn, Fe, Zn and Cu in culm. b) The contents of nutrient elements in different parts were affected differently by the bamboo age which means that branches were most affected, culms were the second, and leaves were the least affected. c) The accumulation of the nine kinds of nutrient elements in culms was the highest (687.38 kg·hm−2), followed by that of the leaves (333.01 kg·hm−2), and the branches (166.29 kg·hm−2). d) The accumulation of different nutrient elements in A. edulis is as follows: N, K, Ca, P, Mg, Mn, Fe, Zn and Cu. e) The distribution rate of nutrient elements was different in leaves, branches and culms with the total distribution rate as follows: culm (57.92%), leaf (28.06%) and branch (14.01%). Conclusion The accumulation of N is the highest, indicating that A. edulis has strong nitrogen absorption capacity. Thus, extra attention should be paid to the timely supplement of nitrogen fertilizer to ensure a better production. Also, the leaves of A. edulis have high utilization value because of their comprehensive nutrient elements for human health, thus highly exploitable. [Ch, 1 fig. 3 tab. 29 ref.] -
Key words:
- Acidosasa edulis /
- nutrient elements /
- accumulation /
- distribution
-
表 1 黄甜竹标准株生物量
Table 1. Biomass of A. edulis standard plant
竹龄 秆/(g·株−1) 枝/(g·株−1) 叶/(g·株−1) 合计/(g·株−1) 1年生 3 866.67±359.49 bA 806.67±70.24 bB 410.00±26.46 cC 5 086.67 2年生 3 923.33±101.16 bA 916.67±40.41 abB 600.00±45.83 bC 5 440.00 3年生 4 533.33±446.58 aA 1 116.67±140.12 aB 973.33±45.09 aB 6 623.33 平均 4 107.78 946.67 661.11 5 716.67 说明:小写字母表示不同竹龄间差异显著(P<0.05),大写字母表示不同部位间差异显著(P<0.05) 表 2 不同竹龄黄甜竹各部位营养元素质量分数分析
Table 2. Nutrient content in different parts of A. edulis with different bamboo ages
部位 竹龄 N/(g·kg−1) P/(g·kg−1) K/(g·kg−1) Ca/(g·kg−1) Mg/(g·kg−1) 叶 1年生 31.45±2.76 aA 1.14±0.03 aA 7.81±0.39 aA 5.40±1.01 bA 1.65±0.06 aA 2年生 30.20±3.57 aA 1.21±0.08 aA 7.33±0.24 aA 6.26±0.91 abA 1.39±0.23 aA 3年生 31.94±1.77 aA 1.18±0.27 aA 7.34±0.80 aA 8.00±1.42 aA 1.51±0.32 aA 平均 31.20±1.53 A 1.18±0.07 A 7.49±0.06 A 6.55±0.53 A 1.52±0.17 A 枝 1年生 15.88±1.48 aB 0.58±0.08 aB 4.42±0.24 aB 0.67±0.18 aB 0.26±0.01 aB 2年生 13.70±0.32 bB 0.47±0.13 aC 2.37±0.17 bC 0.49±0.10 aB 0.10±0.03 bB 3年生 10.56±1.09 cB 0.22±0.04 bC 1.47±0.07 cC 0.68±0.15 aB 0.11±0.05 bB 平均 13.38±0.52 B 0.42±0.06 C 2.75±0.13 C 0.61±0.07 B 0.16±0.02 B 秆 1年生 9.52±1.79 aC 0.54±0.11 aB 6.30±0.53 aA 0.26±0.02 bB 0.18±0.01 bB 2年生 9.33±1.21 aC 0.79±0.28 aB 4.03±0.32 bB 0.47±0.10 bB 0.21±0.04 abB 3年生 10.79±0.84 aC 0.61±0.12 aB 3.48±0.37 bB 1.13±0.52 aB 0.40±0.16 aB 平均 9.88±1.17 C 0.65±0.17 B 4.60±0.18 B 0.62±0.15 B 0.27±0.06 B 部位 竹龄 Fe/(mg·kg−1) Mn/(mg·kg−1) Cu/(mg·kg−1) Zn/(mg·kg−1) 叶 1年生 282.01±24.01 aA 551.68±53.53 aA 7.22±0.36 aA 38.65±7.87 aA 2年生 177.98±30.25 bA 519.09±53.53 aA 6.43±0.33 bA 35.16±6.50 aA 3年生 152.25±10.06 bA 567.65±34.83 aA 5.72±0.18 bA 38.00±8.42 aB 平均 204.08±21.44 A 546.14±47.30 A 6.46±0.29 A 37.27±7.6 A 枝 1年生 39.45±10.03 bC 165.74±50.11 aB 3.98±1.13 aB 25.31±2.75 bB 2年生 38.02±6.89 bC 166.21±89.96 aB 2.86±0.32 abB 23.07±4.33 bB 3年生 121.13±38.06 aA 228.66±111.23 aB 2.10±0.08 bB 36.88±3.33 aB 平均 66.20±18.33B 186.87±83.76B 2.98±0.51 B 28.42±3.47 B 秆 1年生 88.13±20.34 aB 46.39±12.99 bC 2.37±0.15 aC 29.86±5.76 aB 2年生 95.86±19.35 aB 124.30±34.72 abB 2.36±0.38 aB 33.67±6.68 aA 3年生 79.34±6.61 aB 301.28±79.33 aB 1.79±0.26 aB 49.11±7.58 aA 平均 87.78±15.43 B 157.32±42.34 B 2.17±0.27 B 37.55±6.67 A 说明:小写字母表示不同竹龄间差异显著(P<0.05),大写字母表示不同部位间差异显著(P<0.05) 表 3 黄甜竹不同部位各营养元素的积累量
Table 3. Accumulation of nutrient elements in different parts of A. edulis
部位 N/
(kg·hm−2)P/
(kg·hm−2)K/
(kg·hm−2)Ca/
(kg·hm−2)Mg/
(kg·hm−2)Cu/
(kg·hm−2)Zn/
(kg·hm−2)Fe/
(kg·hm−2)Mn/
(kg·hm−2)合计/
(kg·hm−2)叶 212.18 8.00 50.37 47.00 10.19 0.04 0.25 1.27 3.72 333.01 枝 126.98 3.90 25.22 5.87 1.47 0.03 0.28 0.69 1.85 166.29 秆 417.91 27.21 191.10 27.34 11.50 0.09 1.61 3.68 6.95 687.38 合计 757.06 39.11 266.69 80.21 23.16 0.16 2.14 5.63 12.52 1 186.69 -
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https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.20200646