高节竹地上器官氮、磷、钾含量及积累特性

储晓燕，杨 杰，叶柳欣，郑 蓉

(1.浙江省建德市林业局，浙江 建德 311600； 2.福建省林业科学研究院，福建 福州 350012； 3.浙江农林大学环境与资源学院，浙江 杭州311300)

植株不同器官的氮、磷、钾含量体现了植物对其的需求量和吸收能力[1]，影响着植物的生产力、生物量，对林地养分平衡的维持具有重要作用[2]。竹林是我国森林资源的重要组成部分，总面积超过2200万hm2[3]，具有一次造林即可长期不间断收获的特点[4]。

高节竹(Phyllostachysprominens)是优良的笋材兼用竹种，产于浙江的临安、桐庐、德清、海宁、余杭、杭州、富阳等地，在福建顺昌、德化、福州、永安等地也有引种栽培。高节竹适应性强，竹笋具有产量高、品质佳、加工性能好和可食率高等特点，是区域农村经济发展的笋材两用竹种。相关学者已对高节竹的高效栽培[5]、环境生理生态[6-7]、化学成分[8]，鞭笋品质及采后变化[9-10]、病害发生规律及防治[11-12]等进行了较多的研究，但对于不同年龄叶、枝、秆中氮、磷、钾的研究还未涉及。本文对不同年龄高节竹地上部氮、磷、钾含量、积累和分配进行研究，旨在为高节竹林地养分管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浙江省桐庐县，地理位置120°18′39″ E、27°29′29″ N，海拔45 m，坡度2°，南坡。属亚热带海洋性季风气候，年均气温17.9 ℃，年均无霜期248 d，年均降水量1670 mm。试验地土壤基本理化性质为pH 5.5，有机质30.7 g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为127.5、11.5、89.2 mg·kg-1。试验样地为长期人为经营高节竹林，立竹密度9700株·hm-2，平均胸径7.0 cm，竹高10～12 m，每年春季进行竹林垦覆并施肥1次，以复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)为主，施肥量约0.75～1.5 t·hm-2。

1.2 样品采集与分析

1.2.1 生物量调查与样品采集 2017年8月，在全面踏查的基础上，在人工种植的高节竹纯林中选择1～5 a年龄段、生长状况良好的高节竹林分4块，建立20 m × 20 m的标准地。

在标准地内进行每株检尺，并按不同年龄记录，同时计算不同竹龄高节竹平均胸径；选取不同年龄标准株(平均胸径植株)各3株，并采用全收获法砍伐。将标准株按叶、枝、秆分开，称出各器官鲜重并各取500～1000 g(准确称重)样品于样品袋中，带回实验室分析。地上部生物量按样地中各年龄标准株生物量和各年龄株数计算[13]。

1.2.2 分析方法和数据处理 植株样品在实验室内用去离子水清洗后，于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，用高速粉碎机将样品粉碎后待用。将处理好的样品分为2份，1份用Elementar Vario MAX CN碳氮元素分析仪(德国Elementar公司)测定氮(N)含量；另1份用H2SO4-H2O2凯氏消煮法溶样，火焰光度计法测定钾(K)含量；钼蓝比色-分光光度法测定磷(P)含量[14]。

数据处理使用Microsoft Excel 2003和DPS分析软件。

2 结果与分析

2.1 高节竹不同器官生物量

由表1可知，高节竹生态系统地上部生物量为21810.3 kg·hm-2，不同器官生物量大小表现为秆(15009.9 kg·hm-2)>枝(4081.0 kg·hm-2)>叶(2719.4 kg·hm-2)。随着年龄的增长，不同器官生物量先增大后降低，以2年生植株的生物量最大。高节竹生态系统中叶、枝、秆生物量占地上部生物量的比例分别为12.5%、18.7%、68.8%。

表1 高节竹生态系统地上部生物量

2.2 不同年龄高节竹叶枝秆氮含量

从图1可知，不同年龄高节竹氮含量大小顺序为叶>枝>秆，叶片中平均氮含量分别是枝、秆的2.7、5.7倍。1、3、5年生的高节竹叶片中氮含量高于2、4年生，枝、秆氮含量则随着年龄的增大而减少。叶、枝、秆中平均氮含量为20.48、7.48、3.62 g·kg-1。

2.3 不同年龄高节竹叶枝秆磷含量

从图2可知，不同年龄高节竹磷含量大小顺序也表现为叶>枝>秆。叶片中磷含量表现为1、3、5年生大于2、4年生；随着年龄的增大，枝、秆中磷含量均降低，其中秆中降低更为明显。叶、枝、秆中平均磷含量为0.87、0.63、0.48 g·kg-1。

图1 不同年龄高节竹各器官中氮含量图2 不同年龄高节竹各器官中磷含量

图3 不同年龄高节竹各器官中钾含量

2.4 不同年龄高节竹叶枝秆钾含量

从图3可知，高节竹钾含量大小顺序为叶>枝>秆。2、4年生高节竹叶片中钾含量低于1、3、5年生，平均钾含量为13.02 g·kg-1；枝、秆中钾含量随着年龄的增大而减少，其中秆中钾含量降低明显，枝、秆中钾平均含量分别为6.00、4.85 g·kg-1。

2.5 高节竹各器官氮磷钾积累量

从表2可知，高节竹地上部氮、磷、钾的积累量为294.90 kg·hm-2，大小顺序为N(141.97 kg·hm-2)>K(140.06 kg·hm-2)>P(12.88 kg·hm-2)。3种营养元素在秆中积累量最大(142.16 kg·hm-2)；其次是叶(93.51 kg·hm-2)；枝中的积累量最小，仅59.23 kg·hm-2。

表2 不同年龄不同器官氮、磷、钾积累量 kg·hm-2

2.6 高节竹各器官营养元素的分配

图4 高节竹氮、磷、钾积累量在各器官中的分配

由图4可知，氮、磷、钾 3种营养元素在叶、枝、秆中的分配率不同，磷、钾在秆中的分配率均大于50%以上，分别为60.1%、56.2%；氮素在叶、秆中的比例相同，均为39.2%。

3 讨论与结论

植物不同器官营养元素含量主要由植物的遗传特性(植物的种类和品质)决定，同时还受到环境因素的影响，营养元素含量在同一植株不同器官中的含量也有较大差异。本次研究结果表明，氮、磷、钾含量在高节竹植株中均表现为叶>枝>秆。叶片是植物光合作用的重要营养器官，具有最为活跃的生命活动，因而叶中的氮、磷、钾含量也最高，这与叶晶等[15]在青皮竹上的研究一致。

高节竹枝、秆中营养元素含量随着竹子年龄增大而减小，这与刘欢等[16]在粉单竹上的研究基本一致，表明代谢强盛的幼龄竹需要积累更多的营养元素，从而有利于其生长，而后随着竹株年龄的增大，氮、磷、钾等营养元素进行再分配，合成新竹逐步消耗而减少。而叶片中氮、磷、钾的含量则表现为1、3、5年生的植株大于2、4年生的植株，这主要与高节竹2年换叶1次有关，新长出的叶片其功能相对旺盛，营养元素含量也相对较高，而2、4年生的植株叶片为老叶，由于养分的转移，其含量也相对较低。高节竹竹林营养元素的积累与分配主要决定于高节竹生物量的积累(现存量)及其各器官中营养元素的含量。养分的年积累量为植物体内养分元素积累的速率，依赖于林分生物量的增长及养分元素的含量。高节竹地上部分氮、磷、钾的积累量为294.90 kg·hm-2，不同器官积累量大小排序为秆>叶>枝，按营养元素大小为氮>钾>磷。氮素在叶、秆中所占比例均为39.2%，即氮素对高节竹的生长和产量的形成具有重要作用，而磷、钾大部分集中于竹秆中，分配率分别为60.1%、56.2%。