全 文 ：喀喇昆仑、昆仑山地区植物元素含量的
区域分异和数量分析*
孔令韶　李渤生　郭　柯　马茂华　(中国科学院植物研究所, 北京 100044)
【摘要】　对喀喇昆仑、昆仑山地区 87 种植物 21 个元素含量及区域分异的研究表明, Ca、
Cr、Cd、Fe、V 含量比高等植物含量偏高, Pb、P 的含量偏低. 同种植物在不同地点元素含
量有差异. 盐柴荒漠植物中 Na、K、Mg、P 含量较高; 高山草甸、冰缘植被植物 Ba、Ca、Fe、
V、T i含量较高. 各植被类型植物元素含量 Na/ K 差异最大 , Ca/ Mg 较小, F e/ A l差异最
小. 其变异系数分别为 153. 5、20. 5 和 15. 9. %
关键词　喀喇昆仑和昆仑山　植物元素含量　区域分异
　　* 国家自然科学基金资助项目.
　　1994年 3月 14日收到, 11月 23日改回.
Regional diff erentiation and its quantitative analysis of plant element contents in Karako-
rum and Kunlun mountainous regions. K ong L ingshao , L i Bo sheng , Guo Ke and Ma
Maohua ( I nstitute of Botany , Acad emia Sinica, Beij ing 100044) . -Chin. J . App l. Ecol. ,
1995, 6( 2) : 143- 148.
Studies on 21 elements contents o f 87 plant species and their reg ional differentiat ion in
Karako rum and Kunlun mountainous reg ions show that the Ca , Cr , Cd, Fe and V con-
tents of them are higher than tho se o f higher plants, while Pb and P contents are low er .
The element cont ent s o f same plant species on var ious sites ar e differ ent . Halophy tic veg-
etations on deser t have a higher content o f Na, K , Mg and P, and the plants on alpine
meadow and g lacia l fring e have a higher content of Ba , Ca, Fe, V and T i. Fo r var ious
vegetation types, the var iat ion o f Na/ K is max im um , that o f Ca/ M g is less, and that of
Fe/ A l is minimum. T heir v ariation coefficients are r espectively 153. 5, 20. 5 and 15. 9% .
Key words　Karakorum and Kunlun M ountains, Element content in plant , Reg ional dif-
ferentiation.
1　引　　言
喀喇昆仑、昆仑山地区,属于青藏高原
西北部寒冷干旱的高山/山地荒漠半荒漠
地区,生物区系迁移融合比较复杂,形成了
独特的高原生物区系, 高寒荒漠、高寒草原
在全球占有特殊地位[ 8] . 该区植物化学成
分的研究尚属空白地区[ 4] .最近, 对该区主
要植物中 12种元素含量特点进行了初步
研究[ 1] . 由于该区植被垂直带分异明显,组
成各植被类型的植物种类有较大差异,研
究各植被类型中植物元素含量的区域分异
和进行数量分析, 对进一步认识植物元素
含量的特征及其在植被生态地理分布上的
意义,以及对本区自然资源的开发和利用
等方面,具有一定的理论和实际意义.
2　自然条件与研究方法
2. 1　自然条件
喀喇昆仑、昆仑山西起帕米尔高原, 大致呈
北西-东南及西-东方向延伸, 垮越新疆、西藏、青
海等省 (区) ,长达 2500km,矗立在塔里木盆地和
柴达木盆地南部边缘[8] .山体平均海拔高 5500-
6000m ,属于干、寒高山地区气候型[ 5, 6] . 气温、降
水从低海拔到高海拔、从山体西部到东部都有很
大差异. 本区土壤类型复杂, 有山地棕钙土、山地
应 用 生 态 学 报　1995 年 4 月　第 6 卷　第 2 期　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Apr . 1995, 6( 2)∶143—148
粟钙土、山地荒漠土、高山荒漠土、高山草原土、
高山草甸土等[5, 7] ; 土壤元素含量的序列属 Ca>
A l> Fe> K> Na 型, Ca、Mg、Na、K 易迁移元素
与世界土壤背景值相比, 比值均> 1[ 7] .
本区植被具有明显的寒、旱特征. 主要类型
有盐柴荒漠、山地荒漠、山地草原、山地草原荒
漠、高寒荒漠、高寒草原、高山草甸、河谷灌丛、高
山针叶林及临近雪线的高山冰缘植被[ 3] .
2. 2　研究方法
2. 2. 1 样品采集　采集各植被类型的主要植物
87 种.对分布较广的植物如紫花针茅等, 在不同
地点采集样品. 木本植物以叶为主, 枝叶不易分
开的采集嫩枝叶; 草本植物以地上部分为主.
2. 2. 2 样品分析　以空白作对照, 标样监控, 用
ICP 等离子发射光谱仪测定样品中 K、Na、Ca、
Mg、Cu、Pb 等 21个元素, 结果以占干物质表示.
2. 2. 3 数据统计和计算　文中的植物元素含量,
除注明者外, 均指植物的地上部分、叶或嫩枝叶
采用统计计算方法[2] .
3　结果与讨论
3. 1　植物中元素含量的基本特征
由表 1可见, 该区 87种植物元素含
量, 在 10000
g·g-1以上的元素有 Ca、K;
800- 10000
g·g-1的有 Na、Mg、Fe、Al、
P;含量在 100
g·g -1以下的有 Mn、Ti、B、
Zn、Ba、Cu、Cr、V; Mo、Cd、Be 的含量<
1
g·g -1 .与所报道的一般高等植物中的
元素自然含量相比较, 本区植物中 Ca、Cr、
Cd、Fe、V、Sr 的含量偏高; Pb、P 的含量稍
低;其它元素与所报道的相似 [ 9, 12] .
表 1　喀喇昆仑、昆仑山地区植物元素含量的变异量( n= 87)
Table 1 Variable of element contents in the plants in Karakorum and Kunlun mountainous region (
g·g-1DW)
元　素
Element
最小值
Min.
中 值
Middle
最大值
M ax .
平均值
M ean
标准差
S. D.
变异系数
C . V. ( % )
95%置信度
95% bel ieve
Cr 0. 05 8. 60 18. 8 9. 22 2. 66 28. 85 4. 96- 15. 81
Mo 0. 50 0. 50 4. 57 0. 71 0. 47 66. 20 0. 50- 1. 53
Cu 2. 75 20. 7 125. 2 24. 5 18. 75 76. 44 5. 11- 75. 6
Pb 0. 60 7. 31 23. 1 7. 04 3. 94 55. 97 0. 60- 14. 9
Zn 3. 70 24. 3 142. 6 33. 6 27. 93 83. 13 6. 51- 105. 1
Cd 0. 05 0. 42 10. 6 0. 50 0. 46 92. 00 0. 05- 1. 42
S i 3. 50 164. 7 1011 224. 9 183. 2 81. 46 25. 64- 992
B 0. 25 22. 6 1137 34. 5 42. 44 122. 87 4. 49- 121. 6
P 15. 5 985. 6 3426 1130 948. 4 83. 90 268. 4- 3351
　　植物间元素含量有一定的差异.从相
差倍数上看, 种间相差 1000倍以上的元素
有 Na、B、Sr; 相差 100- 500倍的元素有
K、Ba、Be、V、Ti、Al 等; Ca、Mg、Pb、Mn、
Zn等相差 70倍以下.从变异系数上看, >
100%的元素有 Na、Ti、Mn、Al、B, Na 的
变异系数超过 200% ; 变异系数为 70-
100%的元素有 Mg、Ba、Sr、Be、Fe、V ; K、
Ca、Cr、Pb 含量的变异系数最小.
3. 2　同种植物在不同地点元素含量差异
植物元素含量主要由植物种的生物生
态学特性和所生长的环境所决定. 除上述
种间元素含量有很大差异外, 同一种植物
在不同地点元素含量也有很大差异.
　　由表 2可见,不同地点的紫花针茅,变
异系数在 80%以上的元素有 Na、Mg、Pb、
Mo、Cd,其中 Na、Cd、Mg 最高和最低含量
相差 20倍以上,变异系数为 125- 160%.
变异系数在 35%以下的元素有 K、Be、Ca、
Ba、Mn、Si等, 最高最低相差 4倍以下. 在
21个元素中, M g、Cr、Mo、Cd、Pb 含量的
变异系数大于种间变异系数.随着海拔高
度的升高, 紫花针茅的 Ca、Mg、Na、K、P
含量均有降低的趋势(表 3) , 显然与低海
拔地区土壤中有较高的 Ca、Mg、Na、K 等
含量有关. 垫状驼绒藜变异系数在 70%以
上的元素有 Na、Cd、Zn、Pb; 变异系数在
40%以下的有 Ca、Cr、Mn, 最高最低相差
144 应　用　生　态　学　报 6 卷
不到 3倍. 在 21个元素中, K、Pb、Cd 含量
变异系数大于种间变异系数(表 2) .此外,
对高原芥( Chr istolea cr ussif olia)、鼠曲风
毛菊、秀丽水柏枝(Myricar ia elegans)和苔
草( Carex moorcrof t ii)中 21个元素含量差
异分析表明,高原芥各元素含量的变异系
数均未超过 100% ;其中 Pb含量变异系数
大于种间. 鼠曲凤毛菊 Pb、Zn 含量变异系
数较大, 并大于种间; Cu 含量变异系数最
小,为 12. 55%.
总之,高原芥、鼠曲风毛菊各元素含量
的变化相对较小,与其生态幅较小有关.从
各元素含量的变异量看, Na、Pb、Cd 含量
变化最大, Pb 的变异系数均大于种间, Cd
的除高原芥、鼠曲风毛菊外均大于种间.植
物对 Cr、Ca 的积累较稳定,变异最小.
表 2　同种植物在不同地点元素含量的变异量
Table 2 Variable of element contents in same plant species in different si tes (
g·g-1DW)
元　素
Element
紫花针茅( n= 9)
S t ipa p urp urea
平均值
Mean
变异系数
C. V. ( % )
垫状驼绒藜(n = 11)
Ceratoides lat ens
平均值
M ean
变异系数
C. V. ( % )
鼠曲风毛菊( n= 7)
Saussurea g nap halode s
平均值
Mean
变异系数
C . V. ( % )
K 7313 34. 90 10724 61. 82 10313 39. 27
Na 325 125. 83 2926 78. 09 741 62. 29
Ca 8121 23. 13 16556 40. 25 40053 29. 50
Mg 3790 138. 42 4029 42. 07 5342 30. 02
Ba 19. 9 28. 29 17. 3 60. 29 102 45. 91
S r 40. 0 45. 25 82. 5 52. 70 177 59. 73
Be 0. 06 33. 33 0. 09 66. 67 0. 34 32. 35
T i 43. 6 63. 07 57. 2 83. 08 75. 4 48. 00
V 1. 90 66. 84 3. 44 66. 28 8. 06 51. 74
Cr 6. 23 50. 56 7. 65 23. 53 10. 9 16. 99
Mo 0. 71 88. 73 0. 59 49. 15 0. 53 8. 00
Mn 45. 7 20. 00 89. 5 32. 85 252 38. 81
Fe 1085 42. 49 1911 58. 14 4490 48. 19
Cu 26. 3 65. 78 19. 3 47. 90 18. 0 12. 56
Pb 3. 75 88. 00 4. 91 80. 24 11. 4 91. 47
Zn 28. 4 51. 41 25. 6 78. 91 69. 6 142. 02
Cd 0. 23 160. 87 0. 44 122. 22 0. 96 77. 08
S i 343 30. 68 98. 3 68. 67 396 54. 11
B 12. 8 39. 92 26. 4 62. 66 62. 2 71. 85
Al 1001 36. 57 1827 66. 17 4046 49. 63
P 650 54. 96 641 58. 62 868 53. 74
表 3　不同地点紫花针茅的元素含量
Table 3 Element contents of Stip a purpurea in dif ferent s ites (
g·g-1DW)
样品号
No. of
s ample
植被类型
Vegetat ion type
海　拔( m)
Alt itude
C a Mg Na K M n Ba Cr P
078 高寒草原High-cold s teppe 5040 6602 651 120 7146 25. 4 13. 9 4. 8 908
037 高寒草原High-cold s teppe 4680 6850 725 138 5500 51. 5 21. 9 4. 0 274
001 高寒草原High-cold s teppe 4720 6950 675 158 2560 37. 8 16. 2 12. 3 212
011 高寒草原High-cold s teppe 5000 5700 890 61 7600 43. 4 17. 8 4. 7 440
043 山地荒漠草原M ountain desert s teppe 3800 8833 1380 1335 9107 53. 3 29. 5 10. 9 1246
019 山地荒漠草原M ountain desert s teppe 3750 10150 1935 197 4755 48. 4 12. 4 5. 4 510
033 山地荒漠草原M ountain desert s teppe 3200 10800 1655 472 8900 46. 7 26. 8 3. 65 660
045 山地荒漠M ountain desert 2700 7050 1215 - 6500 51. 0 19. 8 6. 35 520
032 山地荒漠M ountain desert 2500 10150 1625 430 11050 53. 5 20. 8 4. 10 1080
1452期　　　　孔令韶等:喀喇昆仑、昆仑山地区植物元素含量的区域分异和数量分析　　　
3. 3　不同植被类型元素含量的分异和数
量分析
3. 3. 1 不同植被类型元素含量的特征　以
在各植被类型中所采集到的植物种的元素
含量为依据进行统计和分析. 由于不同的
植被类型种类组成和生态环境条件有较大
差异, 各植物群落类型元素含量亦有很大
差异.根据所采集到的样品,可归纳为盐柴
荒漠、山地荒漠、山地草原荒漠、山地草原、
高寒荒漠、高寒草原、冰缘植被和河谷灌
丛.部分类型的元素含量列于表 4.
盐柴荒漠分布在海拔较低的地区.由
于地表径流和强烈的蒸发, 土壤中积聚了
Na、K、Mg、Ca 等易迁移元素[ 7] . 组成该类
型的植物如黑柴 ( Symp egma regel ii )、盐
爪爪( K al idium sp. )、碱蓬( Suaeda sp. )
等长期适应这种环境,具有吸收积累某些
元素的特征. 如该类型植物中的 N a 平均
含量高达 25559
g·g -1 ( 2. 56% ) .最小值、
中值、最 大值 分别 为 2418、28350 和
46900
g·g -1. 植物中 Na、K、Be、Mg、Cu、
Zn、Pb、P 等的含量均高于其它类型.高寒
荒漠、高寒草原、高山草甸、冰缘植被 Ba、
Ca、Fe、Al、V、T i的含量较高,冰缘植被的
含量更高一些(表 4) .
各植被类型植物中元素含量的变异系
数有很大的差异(表 4) .如冰缘植被各元
素变异系数为 16. 5- 113. 3% , Na、Mo、
Cd 的变异系数较大, 在 95. 0%以上, K、
Cr、Mn 在 25. 1%以下. 盐柴荒漠各元素含
量变异系数为 36. 5- 217. 7% , Sr、Be、Cu、
Ti、Si的变异系数在 100. 0%以上,只有 K
的变异系数在 40. 0%以下.这类差异可反
映出各植被类型的元素含量特征.
表 4　不同植被类型中植物的元素含量
Table 4 Element contents of plant in vegetation types (
g·g-1DW)
元　素
Element
盐柴荒漠( n = 6)
Halophyt ic des ert
平均值
M ean
变异系数
C. V. ( % )
高寒荒漠
High-cold
des ert
( n= 10)
高寒草原( n= 16)
High-cold steppe
平均值
Mean
变异系数
C. V. ( % )
高山草甸
Alpine
meadow
( n= 6)
冰缘植被( n= 6)
S ubnival vegetat ion
平均值
Mean
变异系数
C .V . ( %)
K 17900. 00 36. 53 14226. 00 10917. 00 53. 28 10262. 00 12543. 00 16. 47
Na 25559. 00 64. 02 2014. 00 640. 50 106. 82 201. 80 1172. 00 113. 27
Ca 18178. 00 49. 49 21127. 00 22039. 00 60. 55 14470. 00 24271. 00 36. 55
Mg 6697. 00 74. 88 5031. 00 4008. 00 69. 60 2544. 00 5370. 00 44. 83
Ba 7. 56 62. 04 33. 06 33. 60 61. 34 29. 67 64. 99 64. 99
S r 132. 20 104. 68 122. 70 75. 28 86. 21 63. 48 78. 17 54. 62
Be 1. 36 217. 65 0. 11 0. 14 78. 57 0. 18 0. 18 61. 11
T i 61. 00 114. 46 99. 18 65. 14 90. 35 83. 83 75. 50 62. 27
V 1. 80 91. 57 5. 41 4. 69 88. 06 5. 33 7. 09 44. 85
Cr 12. 60 63. 28 8. 71 11. 51 56. 99 7. 99 10. 35 18. 74
Mo 1. 50 61. 19 1. 31 0. 77 97. 40 0. 58 0. 52 109. 62
Mn 144. 50 76. 34 80. 11 87. 67 68. 05 98. 83 146. 25 25. 14
Fe 1320. 00 70. 38 2450. 00 2273. 00 99. 52 3162. 00 3331. 00 60. 23
Cu 87. 35 125. 19 31. 06 21. 25 56. 42 36. 28 18. 61 32. 19
Pb 15. 00 52. 04 6. 97 9. 28 68. 00 8. 26 10. 71 33. 99
Zn 155. 00 88. 18 21. 44 19. 16 40. 45 40. 64 36. 74 83. 59
Cd 0. 70 77. 81 0. 76 0. 52 111. 54 0. 55 0. 60 96. 67
S i 577. 00 133. 70 227. 50 275. 90 81. 44 294. 60 253. 00 57. 01
B 36. 85 51. 13 27. 26 45. 60 106. 54 19. 64 32. 40 53. 80
Al 1360. 00 85. 35 2317. 00 2096. 00 85. 65 2663. 00 3839. 00 55. 20
P 2279. 00 59. 31 1393. 00 1060. 00 70. 04 942. 00 903. 70 42. 67
146 应　用　生　态　学　报 6 卷
表 5　几个植被类型一些元素含量之间的比值
Table 5 Ratio of element contents in vegetation types
比　值
Rat io
盐柴荒漠
Halophyt ic
desert
山地荒漠
M ountain
desert
高寒荒漠
High-cold
des ert
高塞草原
High-cold
steppe
高山草甸
Alpine
meadow
冰缘植被
Subnival
vegetation
平均值*
Mean
变异系数*
C .V .
( % )
Na/ K 1. 43 0. 43 0. 14 0. 06 0. 02 0. 09 0. 29 153. 47
Na/ Mg 3. 82 1. 37 0. 40 0. 16 0. 08 0. 22 0. 81 125. 93
Na/ Ca 1. 41 0. 29 0. 10 0. 03 0. 01 0. 05 0. 26 168. 23
Ca/ Mg 2. 71 4. 65 3. 99 5. 50 5. 67 4. 52 4. 44 20. 50
Ca/ K 1. 02 1. 48 1. 49 2. 20 1. 41 1. 94 1. 38 29. 71
K/ Mg 2. 67 3. 07 2. 83 2. 72 4. 03 2. 33 3. 44 31. 99
Fe/Al 1. 22 0. 95 1. 06 1. 08 1. 19 0. 87 1. 08 15. 92
* 样本数为 9个植被类型 T he amount of samples are 9 vegetation types .
3. 3. 2 各植被类型中一些元素的比值及其
差异　各植被类型元素含量的比值不仅反
映元素之间的关系, 同时也显示各植被类
型的元素含量特征. 由表 5可见, Na/ K、
Na/ M g、Na/ Ca 比值各类型差异最大, 变
异系数在 125%以上. 比值最高的为盐柴
荒漠,最低的为高山草甸、高寒草原和冰缘
植被.这主要是盐柴荒漠植物中 Na 含量
较高引起的. Ca/ M g 比值各类型变化较
小,变异系数为 20. 5%, 最高最低相差 2
倍. Fe/ Al比值各类型更为接近, 最高最低
相差 1. 4倍,变异系数为 15. 9%. 这些结
果进一步说明, 各类型植物中 Na 含量差
异较大, 而且和一些元素之间并不是协同
的. Ca、Mg、Fe、Al各类型含量差异较小,
而且Ca 与 Mg、Fe与 Al是比较协同的.
3. 3. 3 TW INSPAN 分类和 DCA 排序　
前已述及,不同的植被类型元素含量有明
显的差异.利用各类型植物中 21个元素含
量, 对该区 9 个植被类型进行TWIN-
SPAN 分类和 DCA 排序[ 10, 11] , 从元素含
量的特征上进一步阐明各植被类型的区域
分异.
由图1可见, 第1部( D1 )以Be为正向
指示元素,综合其它元素的特征,将 9个植
被类型分为 D 2、D3两部, D 3盐柴荒漠首先
分出,以鲜明的特征区别于其它 8个类型.
第 2部( D 2)以Be为负向指示元素, 将8个
类型分为 D 4、D5两部, D 4的 3个类型为高
寒草原、高山草甸和冰缘植被.这几个类型
处在垂直分布较高位置. D 5以 Cu 为负向
指示元素,综合其它元素含量特征,将 5个
类型分为 D10、D 11两部. D11的 4个类型(山
地荒漠、山地草原荒漠、山地草原、河谷灌
丛)处在植被垂直带的荒漠草原带上,与高
寒荒漠相区别.
图 1　9个植被类型的 T WINSPAN 分类图
Fig. 1 Diagram of vegetat ion types w ith TWINSPAN
class ificat ion.
图 2为 DCA 二维分布图. 1轴与各元
素的相关系数: Na, r= 0. 912,在 0. 001水
平上相关. K, r= 0. 844; Zn, r= 0. 841; P, r
= 0. 821,分别在 0. 01水平上相关. B, r=
0. 796, 在 0. 05 水平上相关. Ba, r =
-0. 755; V, r= -0. 740; Fe, r= -0. 719,分别
在 0. 05水平上负相关. 2轴、3轴与各元素
均未达显著相关水平.由图 2可以看出,盐
柴荒漠处在 1 轴最高位置, 为高 Na、K、
1472期　　　　孔令韶等:喀喇昆仑、昆仑山地区植物元素含量的区域分异和数量分析　　　
Zn、P、低 Ba、V、Fe 植物群落类型; 处在 1
轴较低位置的高山草甸、冰缘植被、山地草
原、高寒草原,为高 Ba、V、Fe 低 Na、K 植
物群落类型. 其它类型处在 1轴中间位置.
由于 2、3轴与各元素相关不显著,因此,它
们在 2、3轴的意义不大.
图 2　9个植被类型的DCA 二维散布图
Fig. 2 T wo-dim ens ional scat tered plot s of DCA ordina-
t ion for 9 vegetation types .
1.盐柴荒漠 Halop hyt ic desert , 2.山地荒漠 M ountain
des ert , 3. 河谷灌丛 River valley shrubland , 4.山地草
原荒漠 Mountain steppe-desert , 5.山地草原 M ountain
steppe, 6. 高寒荒漠 High-cold deser t, 7. 高寒草原
High-cold steppe, 8.高山草甸 Alpin e meadow , 9.冰缘
植被 Subnival vegetat ion.
　　利用植物中元素含量的特征, 对植被
类型进行分类和排序是一个初步的尝试.
图 2虽没有利用海拔高度的资料, 但从 1
轴的最高到最低位置,却显示出从低海拔
到高海拔的植被垂直分布规律. 图 1以植
物中元素含量的区域分异, 显示出各植被
类型的区域分异和组合. 这些结果从植物
元素含量的微观指标, 阐明了植被的宏观
分布问题, 这在微观与宏观相结合的植物
生态学研究上具有一定的意义.
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