全 文 ：第 3 卷
V o l
.
3
第 2 期
N 0
.
2
草 地 学 报
A C T A A G R E S T IA S IN IC A
1 9 9 5 年
1 9 9 5
红三叶 N 、 P 、K 、 C a 、M g 元素含量与动态研究
钟华平 杜占池
(中国科学院自然资源综合考察委员会 , 北京 10 0 1 0 1 )
摘要 : 本文研究了红三叶 (T ri fo liu m Pr at en s。)各器官在不同生育期 N 、 P 、K 、 Ca 、M g 等元素
的含量 , 目的在于揭示其各器官对 N 、 P 、 K 、Ca 、Mg 的积累能力 、对不同元素的选择性吸收以及
N
、
P
、
K
、
Ca
、
M g 在各器官的季节动态 . 结果表明 : 红三叶不同器官对各元素的积累能力不同 , N :
叶> 花> 根> 茎 ; P :花> 叶> 根> 茎 ; K 和 C a : 叶> 花> 茎> 根 ; M g : 根> 叶> 茎> 花 。 不同器
官对元素选择性吸收系列不同 , 根为 N > K > ca > Mg > P ; 茎 : N > Ca > K > M g > P; 叶 : N > ca
> K > P> M g ; 花 : N > C a > K > P> M g ; 红三叶是一种典型的 N 一C a 型植物 。 此外 , K 、 P 、 K 、C a 、
M g 在根 、茎 、 叶 、花中的动态变化有 6 种基本类型 , I 一 渐增型 (/ ) 、 I 一递减型 (\) 、 . 一 U 型 、
N 一 门型 、 V 一增波型 (~ ) 、 IV 一 降波型 (~ ) 。
关键词 : 红三叶 , 元素含量 ; 营养动态
1 前言
如同土壤养分对作物生长一样 , 牧草营养物质是动物营养的基础 。动物营养学家在研究
动物营养的同时 , 对牧草的营养成分进行了广泛的研究 (恩斯明格等 , 1 98 5 ) 。 在草地学方面
对牧草营养研究则更为活跃 , 不仅对大批植物进行元素含量分析 (侯学煌 , 1 9 5 9 ;陈佑忠等 ,
1 98 5 )
, 而且对许多植物元素吸收 、积累 、动态 、循环等进行深人研究 (陈佐忠等 , 1 9 85 ;许令妊
等 , 1 9 5 2 ; M e t s o n 等 , 2 9 5 7 ) 。 本文对我国重要牧草红三叶各器官不同生育期 N 、 P 、K 、C a 、 M g
五种元素含量进行深人研究 , 以期进一步了解红三叶对 N 、 P 、 K 、C a 、 M g s种元素的吸收 、积
累和营养动态 。
2 试验区 自然条件与研究方法
红池坝位于大巴山东边缘 , 在东经 1 0 9 0 1 5 ‘ , 北纬 3 1 “3 0 , , 海拔 1 8 0 o m 的中山山间谷地 。
年平均气温 7 . 2 ℃ , 一 月 和七 月 平均气温分别为一3 . 5 ℃和 17 . 7 ℃ , 全年 ) 10 ℃积温为
2 0 4 6 ,C
。 年降水量 2 0 2 4 . 7 m m , 4一 9 月份降水占全年降水的 7 7 . 5 % 。 年日照时数 12 2 4 . 3 小
时 。 年均相对湿度 84 % , 无霜期 1 35 天 。 属于北亚热带温凉 、多雨 、寡照的气候环境 。 土壤为
石灰岩洪积冲积物形成的灰棕壤 。
供试材料为播种第二年的红三叶人工草地 , 播种当年(1 9 9 2 )十月份刘割一次 ,翌年四月
份按红三叶的生育期(分枝期 ~ 20 / V 、现蕾期 ~ 2 / u 、开花期~ ls/ VI 、结实初期~ l/ VI 、结
实中期一 29 / 姐 、枯萎期一 2 4 / 伏 )进行群落学特征 、生物量测定 , 与之同步进行根 、茎 、叶 、花
分析样品采集 。 除去污染物质在鼓风干燥箱烘干 (“ ℃ ) 、粉碎后进行化学分析 , 测定其氮 、
磷 、钾 、钙 、镁的养分含量 。 测定氮用凯氏法 ,磷 、钾 、钙 、镁均用等离子体法测定 。
3 结果与分析
表 1 为红三叶各生期育不同器官的 N 、 P 、K 、C a 、M g 的含量测定结果 , 通过计算机数据
处理进而得出图 1 ~ 6 的结果 , 从中可以看出红三叶 N 、P 、K 、C a 、M g 等元素化学特征如下的
8 8 草 地 学 报 1 9 9 5 年
特点 :
3
.
I N
、
P
、
K
、
c a
、
M g 在各器官的含量水平不同 , 其积累能力各异
从图 1 中直观地看到 5 种元素分别在红三叶根 、茎 、叶 、花中的含量水平 。 氮在根 、茎 、
叶 、花中的平均含量分别为 2 . 2 5 0 、 1 . 5 1 5 、 3 . 9 7 5 和 3 . 7 4 6 % ;磷为 0 . 3 4 8 、 0 . 2 2 3 、 0 . 3 8 4 和 o ·
4 4 6 % ;钾为 0 . 7 4 3 、 1 . 3 0 9 、 1 . 7 8 6 和 l , 7 4 3 % ;钙为 0 . 5 4 6 、 1 . 3 7 1 、 3 . 0 1 0 和 1 . 7 7 5 % ;镁为 0 .
42 5
、
0
.
3 2 2
、
0
.
3 48 和 0 . 26 7% 。 红三叶地上部分氮的含量在 1一 4 的水平之间 , 磷在 。. 2 ~ 0.
5 之间 , 钾在 1 ~ 2 之间 , 钙在 1一 3 之间 , 镁在 0 . 2 ~ 0 . 4 之间 。 而在家畜营养方面 , 羊生长发
育对磷的需要量为 0 . 17 % (恩斯明格等 , 1 9 8 5 ) , 钾为 0 . 7 % , 牛对钙的最低值为 0 . 27 % , 对
镁为 0 . 07 % (奈凌格 , 1 96 5 ) 。 因此一般而言 , 红三叶能满足牛羊生长发育对 P 、K 、C a 、M g 元
素的最低需要 。
表 1 不同生育期红三叶根茎叶花 N 、P 、K 、C a 、 Mg 元素含t (% )
T a b le 1 T h e e le m e n t eo n te n ts o f N
、
P
、
K
、
C a
、
M g i
n o r g a n s
o f r e d e lo v e r in d iffe re n t life p er io d (% )
2 0 / V 2 / Vl 1 8 / Vl l/ 姐 2 9 / 姗 2 4 / 仄
N
器官
O r g a n
根 R o o t
茎 S te m
叶 L ea f
花 Fio w e r
根 R o o t
茎 S te m
叶 L e a f
花 Flo w e r
根 R o o t
茎 St em
叶 L e a f
花 Flo w e r
根 R o o t
茎 S te m
叶 L e a f
花 F lo w e r
根 R o o t
茎 S te。
叶 L e a f
花 F lo w e r
1
.
9 3 0
2
.
3 7 0
4
.
5 8 0
0
.
1 4 8
0
.
2 9 8
0
.
4 0 0
K
0
.
5 8 1
1
.
7 0 0
1
.
4 8 4
C a
0
.
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1
.
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2
.
6 8 4
M g
0
.
2 7 4
0
.
2 7 4
0
.
2 7 2
1
.
7 4 0
1
.
7 5 0
3
.
8 8 0
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.
1 5 0
0
.
2 9 5
0
.
2 4 7
0
.
3 4 7
0
.
5 8 0
0
.
7 8 0
1
.
3 7 1
1
.
3 7 6
1
.
9 6 4
0
.
4 9 5
1
.
3 3 6
2
.
9 0 7
1
.
3 7 1
0
.
4 5 7
0
.
3 3 8
0
.
3 3 8
0
.
2 9 3
2
.
0 8 0
1
.
5 1 0
4
.
0 4 0
3
.
2 7 0
0
.
3 3 5
0
.
1 6 2
0
.
3 1 8
0
.
4 6 0
0
.
56 0
0
.
7 2 5
1
.
4 0 5
1
.
8 5 0
0
.
4 6 2
1
.
3 0 6
3
.
5 8 4
1
.
4 6 3
0
.
4 3 6
0
.
3 3 7
0
.
3 5 8
0
.
2 4 9
2
.
4 6 0
1
.
5 3 0
2
.
6 2 0
3
.
2 1 0
0
.
3 9 8
0
.
1 7 6
0
.
3 4 0
0
.
4 2 9
0
.
67 0
0
.
8 1 0
1
.
3 7 3
1
.
7 7 7
0
.
4 9 0
1
.
3 1 0
4
.
4 8 5
1
.
7 7 6
0
.
4 5 3
0
.
3 5 5
0
.
4 1 3
0
.
2 6 1
2
.
7 4 0
1
.
7 1 0
4
.
7 3 0
3
.
5 4 0
0
.
4 2 9
0
.
2 3 2
0
.
4 9 2
0
.
4 0 1
0
.
80 9
1
.
1 2 4
2
.
3 6 4
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.
5 0 0
0
.
6 3 3
1
.
4 4 6
2
.
4 0 1
2
.
5 3 1
0
.
5 0 5
0
.
3 7 6
0
.
3 2 2
0
.
2 9 2
2
,
5 5 0
2
.
0 4 0
4
.
0 0 0
3
.
2 1 0
0
.
4 8 3
0
.
2 2 2
0
.
4 0 5
0
.
3 6 0
1
.
0 5 5
2
.
1 2 3
2
.
7 1 4
1
.
6 2 3
0
.
5 2 6
1
.
2 6 1
2
.
0 0 1
1
.
7 3 6
0
.
4 2 7
0
.
2 5 4
0
.
3 8 7
0
.
2 3 8
平均
M
e a n
2
.
2 5 0
1
.
8 1 8
3
.
9 7 5
3
.
4 7 6
0
.
3 4 8
0
.
2 2 3
0
.
3 8 4
0
.
4 4 6
0
.
7 4 3
1
.
3 0 9
1
.
7 8 6
1
.
7 4 3
0
.
5 4 6
1
.
3 7 1
3
.
0 1 0
1
.
7 7 5
0
.
4 2 5
0
.
3 2 2
0
.
3 4 8
0
.
2 6 7
标准差
5
.
D
.
0
.
3 9 1
0
.
3 3 1
0
.
7 4 6
0
.
4 0 1
0
.
1 1 9
0
.
0 4 9
0
.
0 6 3
0
.
0 8 3
0
.
18 3
0
.
5 3 7
0
.
5 9 5
0
.
1 8 4
0 0 8 4
0
.
1 1 5
0
.
8 9 6
0 4 5 7
0
.
0 7 9
0
.
0 4 8
0
.
0 5 0
0
.
0 2 5
化学元素在根 、茎 、叶 、花中含量水平的高低 , 反映出植物根 、茎 、叶 、花对该元素吸收积
累能力的强弱 。 红三 叶对氮素积累能力表现为叶> 花 > 根 > 茎 ;对磷为花> 叶> 根 > 茎 ;对
钾和钙为叶> 花 > 茎 > 根 ;对镁为根 > 叶> 茎 > 花 。根据上述强弱顺序依次以 4 、 3 、 2 、 1 的值
进行量化 (见表 2 ) , 按植物器官求其量化值的总和 ,根据其大小评价该器官对元素吸收的总
体表现 。 根的量化值为 10 , 茎为 8 , 叶为 1 8 , 花为 14 , (见表 2 ) 。 红三叶根茎叶花对元素吸收
的总体能力为叶> 花> 根 > 茎 。
第 2 期 钟华平等 : 红三叶 N 、 P 、K 、 Ca 、 M g 元素含量与动态研究 8 9
4
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咖 L e 。 f 困 Flo w e r
图 1 红三叶不同器官 N 、P 、 K 、 Ca 、 M g 元素含皿
Fig
.
1 T h e e o n t e n t s o f N
,
P
, K , C a
,
M g i
n d i ffe r e n t o r g a n s o f r e d e lo v e r
r毒 一 2 3 4
.
3 6 4 2 4 5 %
⋯ 4 4 6 %
⋯ 2 6 1 9 2 3 %. 尸 . {? ? 3 2 2 3 %
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P
.
K 团 ca 翻 M g
图 2
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红三叶不同器官 N 、 P 、K 、Ca 、 M g 元素含t 的比例
p r o p o r t io n o f N
,
P
,
K
,
C a
,
M g i
n d iffe r e n t o r g a n s o f r e d e lo v e r
草 地 学 报 1 9 9 5 年
T a b le Z
器官 O r g a n
根 R o o t
茎 Ste m
叶 L e a f
花 Flo w e r
表 2 红三叶各器官对元素吸收能力的t 化值
T he q u a n titilize d v a lu e w it h a e e u m u la te d ea p a bility o f e a eh
o r g a n t o d iffe r e n t e lem en t s
P K C a M g 艺x
1 0
8
l8
l4
3
.
2 同一器官对 N 、 P 、K 、C a 、 M g 等种元素吸收的选择性不同
根据元素含量的高低可以按照其百分含量数值的大小排列一个次序 , 即该器官的生物
吸收系列 (陈佐忠等 , 1 9 8 5 ) , 以确定该器官对 5 种元素选择性吸收能力 。 从图 2 可 以看出根
对 5 种元素的吸收系列为 N > K > C a > M g > P ; 茎为 N > C a > K > M g > P ; 叶和花为 N >
C a > K > P> M g
。 根据以上吸收系列依次以 5 、 4 、 3 、 2 、 1 的值量化 (见表 3 ) , 分别求各元素量
化值的和 , 根据大小评价红三叶对每一元素吸收的总体系列 。氮的量化值为 20 , 磷为 6 , 钾为
1 3
, 钙为 1 5 , 镁为 6( 见表 3 ) 。 红三叶对元素吸收的选择顺序为 N > Ca > K > P> M g 。 进一步
证明红三叶为 N 一Ca 型元素吸收类型 (陈佐忠等 , 1 98 5 ) 。
表 3 N 、p 、 K 、 C a 、M g 选择性吸收系列一化值
T a ble 3 T h e q u a n titiliz e d v a lu e w it h th e a ee u m u la te d o rd e r s to e a e h e le m e n t in diffe r e n t o r g a n s
元素 E le m e n t 根 R o o t 茎 S te m 叶 L ea f 花 Flo w er
3
.
3 红三叶根、 茎 、叶 、花中五种元素含量动态
每一生育期的元素含量仅反映出生长过程中“点”的元素含量水平 。 但牧草生长是个连
续过程 , 元素含量在该过程中的变化实际是一个 “浓缩 ”或“稀释 ”的过程(陈佐忠等 , 1 9 8 5 ) 。
从中可以了解牧草元素含量全年的变化的趋势 (见表 4 ) 。 红三叶根中的 5 种元素含量变化
趋势基本相同 , 为“浓缩 ”类型 , 但 C a 在开花前有个 “稀释 ”过程 ;茎的 N 、 P 、 K 、C a 元素在生
长过程中则呈现 “稀释一浓缩 ” , 而 M g 则为“浓缩 ”趋势 ; 叶中的变化趋势不尽相同 , N 、P 、K
为 “稀释 一浓缩 ” , 而 Ca 、M g 为 “浓缩 一稀释 ”过程 ; 花中 N 、P 、K 为“稀释 ”过程 , C a 为 “浓缩 一稀
释 ” , M g 则为 “稀释一浓缩 ”趋势 。
但各器官和不同元素在牧草生长过程中的变化毕竟有各 自的特点 , 概括而言元素含量
的 动态变化有 6 种基本类型 : 卜渐增型 (/ ) , l 一递减型 (\) , 皿 一 U 型 , W 一 n 型 , v 一增波型
(~ )
,
VI
一降波型 (一 ) 。 I 和 l 型的特点基本为直线型 , 班型的特点有一个“低折点” , W 型为
一个“高折点 ” , V 型的特点是先出现 “高折点 ”而后有 “低折点 ” , 而 VI 型的特点与 V 型相反 ,
先有“低折点 ”而后出现“高折点 ” 。对某元素的动态变化可根据这 6 种基本类型分析其特点 ,
如其所属类型 、 “折点”性质 、 “折点 ”所处的生育期 , “折点”之间的趋势等 , 可以掌握其元素的
动态规律 。
9l第 2 期 钟华平等 :红三叶 N 、P 、K 、C a 、 M g 元素含量与动态研究
表 4 红三叶不同器官 N 、 P 、 K 、 C a 、M g 元紊含t 变化趋势
T a b le 4 T he e h a n g e tr e n d s o f th e eo n te n t o f N
,
P
,
K
,
C a
,
M g i
n e a e h o rg a n o f re d e lo v e r
N P K Ca Mg
根R o t
茎 Stem
叶L eaf
花(Ffowe r )
浓缩
Co
n een tra tio n
稀释一浓缩
断 !u tio n 一Co n een t ratio n
稀释一浓缩
压lu tio n 一肠nc en tratio n
稀释
压lutio n
浓缩
Co
n ce n tr atio n
稀释一浓缩
压】u tio n 一Co n een tra tio n
稀释一浓缩
压lu tio n 一Co n een tra tio n
稀释
以lu tion
浓缩
伪n ce nt ra tion
稀释一浓缩
以lutio n 一伪n ce n tra tio n
稀释一浓缩
压lu tio n 一6 n ce n tra tio n
稀释
压lu tion
稀释一浓缩
以 !u tio n 一Co n een tra tio n
稀释一浓缩
以lu tion 一山nce n tra tion
浓缩一稀释
6
n ce n tra tio n
一压Iu tion
浓缩一稀释
Co
n c en tra tio n
一压lu tion
浓缩
CO
n een tratio n
浓缩
Co
n een tra tio n
浓缩一稀释
Co
n c en tra tio n
一田u tio n
稀释一浓缩
压lutio n 一Co n een t ratio n
表 5 红三叶不同器官N 、 P 、K 、C 。 、 M g 元素含l 动态类型
T a lbe 5 T h e dy n a m ie ty p e s o f N
,
P
,
K
,
C a
,
M g in
e a e h o r g a n o f re d e lo v e r
N P K Ca M g
根 R o t 一 / ~ 一 n
茎 S te m U U U 一 门
叶 L e a f 一 一 U 门 门
花 Flo w e r 一 \ U U 一
N o t e
:
/ 一In e r e a se d g r a d u a lly , 丫一D e e r ea se d g r ad u a lly , U 一D e er e as e d a n d in e r ea s ed typ e , 门一In e r e a s e d a n d
d ee r ea s e d typ e
, 一一In e r e a se d typ e , 一 一D e e r ea s e d ty p e
2
.
8
次
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4
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户尸户 声
‘尸 ‘尹
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一 ~ 一一 一 一
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~ ~ ~门闷
一 — 一 - 二止二奋二二二二二一一一一一一,
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习一一一一一一
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Z C/ 5 2 / 6 1 8 / 6 1 / 7 2 9 / 7 2 4 / 。
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图 3 红三叶根的 N 、 P 、K 、 C a 、M g 元素含t 动态
F ig
.
3 T h e dy n a m i e s o f th e e o n t e n t o f N
,
P
,
K
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草 地 学 报 1 9 9 5 年
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图 4 红三叶茎的 N 、P 、 K 、C a 、M g 元素含t 动态
F 19
.
4 T h e d y n a m i e s o f th e e o n t e n t o f N
, P , K , Ca , M g i
n s t e m o f r e d e lo v e r
\ 尹尸
尸 z \尸尸产
/ 、 / \ / \、 ~ 、 _
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次u‘归[10
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 - - - - 一 _ 一 _ 洲‘
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图 5 红三叶叶的 N 、P 、K 、C a 、 M g 元素含t 动态
Fi g
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5 T he d yn a m ie s o f the e o n t e n t o f N
,
P
,
K
,
C a
,
M g i
n le a f o f r e d e lo v e r
表 5 是根据图 3一 6 的数据总结各器官不同元素的动态类型 。 从表 5 和表 1 可知 :在红
三叶的根中N 和 C a 的动态变化为 一型 , N 的“低折点 ”处于现蕾期 , “高折点 ”为结实中期 ,
但 C a 的“低折点 ”为开花期 、 “高折点 ”为结实中期 ; P 属 /型 , K 为一型 , 现蕾期 为其 “高折
点” , 开花期为“低折点 ” ; M g 为 n 型 , 结实中期为其 “高折点” 。
在茎中 N 、P 和 K 均属 U 型 , 其 “低折点 ”均 为开花期 ; C a 为 一型 , 开花期为 “低折点 ” 、
结实中期为 “高折点 ” ; M g 属 n 型 , 结实中期为其 “高折点 ” 。
在叶中 N 和 P 为一型 , N 的 “低折点 ”处于现蕾期 、 “高折点 ”为结实中期 , 但 P 的“低折
点”为开花期 , “高折点 ”为结实中期 ; K 为 U 型 , 结实初期为其“低折点” ;Ca 和 M g 属 n 型 ,
第 2 期 钟华平等 : 红三叶 N 、 P 、 K 、Ca 、M g 元素含量与动态研究
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M g
图 6 红三叶花的 N 、P 、K 、C a 、M g 元素含t 动态
F 19
.
6 T h e d y n a m ie s o f th e e o n t e n t o f N
,
P
, K , C a , M g in flo w e r o f r e d e lo v e r
其 “高折点”均处于结实初期 。
在花中 N 和 M g 属 一型 , N 的 “低折点”为结实初期 , “高折点”为结实中期 , 但 M g 的“低
折点 ”为开花期 , “高折点”为结实中期 ; P 属堵竺, K 属 U 型 , “低折点”均为结实中期 ; C a 属 n
型 , 其“高折点 ”为结实中期 。
如表 5 所示 , N 在根 、 叶 、花中有相同的变化类型 , K 在茎 、叶 、花中具相同的变化类型 ,
Ca 在根和茎中的变化类型相同 , 在叶和花中的变化类型相同 , M g 在根 、茎 、叶中的变化类型
相同。
就器官而言 , 根中 N 和 C a 的变化类型相同 ;茎中的 N 、上 、K 的变化类型相同 ;叶中 N 和
P 的变化类型相同 , C a 和 M g 的变化类型相同 ;花中的 N 和 M g 的变化类型相同 。
4 结论
4
.
1 红三叶 N 、P 、K 、 c a 、M g 在不同器官中含量水平各异 , 不同器官的元素积累能力各异 ,
对元素吸收的总体能力表现为叶 > 花 > 根> 茎 ;但不同的元素表现各异 , N 表现为叶> 花 >
根> 茎 ; P : 花 > 叶> 根> 茎 ; K 和 C a : 叶> 花 > 茎 > 根 ; M g : 根 > 叶> 茎 > 花 。
4
.
2 不 同器官对 N 、 P 、K 、C a 、M g s 种元素吸收的选择性不同 。 红三叶对元素吸收的总体系
列为 N > C a > K > P > M g , 但不同器官对 5 种元素的吸收系列各异 , 根表现为 N > K > C a >
M g > P
, 茎 : N > C a > K > M g > P , 叶和花 : N > C a > K > P> M g 。
4
.
3 不同器官不同元素的动态变化有 6 种基本类型 , 即 I 一渐增型 ( /’) 、 皿一 递减型 (\ ) 、 班
一 u 型 、 Iv 一 n 型 、 v 一增波型 (一 ) 、卜 降波型 ( 一) 。 但各元素的动态变化的有各 自的特点 。
草 地 学 报 1 9 9 5 年94
参 考 文 献
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2 许令妊 ,林柏和 , 刘育萍 , 1 9 8 2 , 几种紫花首楷营养物质含量动态的研究 , 中国草原 , 3 : 14 一 23
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5 侯学煌 , 林厚营 , 章惹麟 , 1 9 5 9 , 中国 150 种植物的化学成分及其分析方法 , 北京 : 高等教育出版社
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7 黄德华 , 陈佐忠 , 张鸿芳 , 1 9 8 5 , 克氏针茅草原主要植物种化学元素含量的季节变化 ,草原生态系统研
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