全 文 ：西北林学院学报 2008 , 23(2):24 ～ 27
Journa l of No rthwe st Fore st ry Univ ersity
旱冬瓜体内 7种矿质元素含量与立地土壤的相关性
＊和丽萍 , 　孟广涛＊ , 　李贵祥 , 　柴　勇 , 　方向京 , 　张正海
(云南省林业科学院 ,云南昆明 650204)
摘　要:采用原子吸收分光光度法和相关分析法对主要造林树种旱冬瓜体内各营养器官的 7种矿
质元素含量的分布规律 、元素之间以及植物与立地土壤之间的相关性进行了研究。结果表明 ,旱冬
瓜不同器官各元素含量有着显著的差异 , K 、Mg 、Fe 、Zn 、Cu 、Mn 在叶片中含量最多 , Ca 在树皮中
含量最高;大多数元素在树干中含量最低 。旱冬瓜对 K 、Ca 、Mg 、Zn 、Cu有较强的吸收富集能力 ,
对土壤富集系数大小依次为 Mg>Ca>Cu>K>Zn>Mn>Fe ,一般叶的富集系数最高 。元素间和
元素与立地土壤的相关分析表明 , K 、Mg 、Mn 、Fe 、Cu之间有显著的相关性 , Ca和 Mn 之间的相关
性显著 ,除 Fe元素外 ,植物体中 K 、Mg 、Mn 、Zn 、Cu元素含量与土壤中元素含量关系相一致。
关键词:旱冬瓜;矿质元素;分布规律;富集系数;相关性
中图分类号:S792.150.6　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-7461(2008)02-0024-04
Mineral Elements Distribution and Correlation in A lnus nepalensis and the Soil
HE Li-ping , MENG Guang-tao＊ , LI Gui-xiang , CHAI Yong , FANG Xiang-jing , ZHANGZheng-hai
(Y unnan Academ y o f Forestr y , K unmin g , Yunnan 650204 , China)
Abstract:7 mineral elements(K , Ca , Mg , Mn , Fe ,Zn and Cu ,)of A lnus nepalensis were determinate by
atom ic abso rption spect rophotometer , the dist ribut ion characteristics and the accumulation index we re also
investig ated by correlation analy sis .The results show ed that the re existed significant differences in the
contents o f mineral elements in dif ferent o rgans.The contents of K , Mg , Fe , Zn , Cu , and M n were high-
er in leaf and Ca w as higher in barks.Majority mineral elements w ere low er in stem.The plant exhibited
st rong enrichment abi li ty to K , Ca ,Mg ,Zn and Cu.The accumulation ratios in plants to those in soi l w ere
in an order of M g>Ca>Cu>K>Zn>Mn>Fe.The accumulation coeficient of leaf w as highe r than o ther
org ans.There w ere signif icant co rrelation among K , Mg ,Mn ,Fe and Cu , and the correlation w ere stati sti-
cally significant betw een K and M g.Moreover , the re existed signif icant co rrelation betw een the elements
in soil and plant.
Key words:A lnus nepalensis;mineral element;concentration facto r;co rrelat ion
　　旱冬瓜 (Alnus nepalensis )为桦木科落叶乔
木 ,在我国川 、滇 、桂 、贵 、藏等省区广泛分布。其生
长快 ,木材无异味 ,质轻 ,是食品包装箱的好材料 。
根具有固氮菌 ,对山地土壤的改良有较好作用[ 1] ,是
值得推广的荒山绿化树种 。叶为优质绿肥 ,树皮含
单宁 ,可提炼烤胶。旱冬瓜味涩性平 , 具有清热解
毒 、舒筋络 、祛风湿 、止泻 、接骨的功效;用于治疗麻
疹 、刀伤出血 、毒疮初起 、感冒 、头痛风湿关节痛 、水
肿等症[ 2-3] 。是云南省重要用材树种 ,也是用以营建
生态 、用材 、药材等多功能林的优良树种。不少学者
对该树种的生物学 、生态学及生药学特征进行了大
量 、深入的研究工作[ 4-12] 。但关于旱冬瓜体内矿质
元素的吸收 、累积及物质循环研究 ,迄今未见报道。
本文研究了旱冬瓜体内 7种矿质元素的分布规律 、
＊　收稿日期:2007-06-12　修回日期:2007-08-21
　基金项目:国家“十一五“科技攻关天然林保育恢复与可持续经营技术研究(2006BAD03A04);西南山区退化天然林恢复与经营技术试
验示范(2006BAD03A10)。
　作者简介:和丽萍(1972-),女,云南丽江人 ,助理研究员 ,主要从事森林生态及森林植物学研究。＊通讯作者:孟广涛(1969-),男,云南昆明人 ,副研究员 ,主要从事森林生态和水土保持研究。
元素之间以及植物与土壤之间的相互关系 ,为旱冬
瓜进行荒山绿化造林及多功能开发利用提供科学
依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
2003年 8月在研究区域分别随机采集 6 a生旱
冬瓜的树叶 、树枝 、树皮 、树干和树根 ,同时随机收集
林下表层 0 ～ 30 cm 的混合土壤样品 。
1.2　分析方法
植物样品采集后带回室内 ,用自来水洗去灰尘 ,
然后用去离子水冲洗 ,先将鲜样在 80℃～ 90℃鼓风
干燥箱中烘 15 ～ 30 min ,然后降温至 65℃,逐尽水
分 ,用 FX102型植物粉碎机磨成粉末过 100目尼龙
筛 ,混合均匀待测;土壤样品烘干后碾碎过 100目尼
龙筛 ,混合均匀待测 。样品经浓 H2 SO 4 -H2O 2 消
煮 ,用火焰光度计测定 K 含量;经 HNO-3 -HClO 4
-HF 微波消解后 , 用原子吸收分光光度计测定
Ca 、Mg 、Mn 、Fe 、Zn 、Cu 元素含量 。同时用去离子
水做空白对照。
2　结果与分析
2.1　旱冬瓜不同器官和生境土壤中矿质元素含量
植物体各器官和表层土壤(0 ～ 30 cm)K 、Ca 、
Mg 、Mn 、Fe 、Zn 、Cu 元素的含量如表 1所示 。对旱
冬瓜体内不同器官元素含量的分析结果见表 1 。比
较植物不同元素含量可发现 ,不同元素在各器官的
含量存在明显差异。其中 ,以 K 的含量为最高 ,其
次为 Ca、Mg ,在植物各器官中的含量一般大于 400
mg ·kg-1 ,土壤中含量也在 400 mg ·kg -1以上 , Fe
的含量也较高 ,在 100 mg ·kg-1以上 ,对植物来说 ,
这些元素是生长发育所必需的元素 ,对植株不会造
成伤害。各器官中含量最少的是 Cu ,它在土壤中含
量也最少。从表 1 可知 , 旱冬瓜不同器官 K 、Ca、
Mg 、Mn 、Fe、Zn 、Cu 元素的含量范围分别为
1 131.26 ～ 5 109.14 、592.69 ～ 3 969.63 、401.07 ～
1 144.23 、7.28 ～ 181.67 、119.76 ～ 350.90 、76.18 ～
129.07 、3.42 ～ 16.78 mg · kg -1 。平均值分别为 2
222.35 、2 184.00 、716.30 、77.10 、201.31 、104.93 、
6.78 mg ·kg-1 。各含量关系为 K >Ca>Mg>Fe
>Zn>Mn>Cu 。土壤中 7种元素的含量关系为 Fe
>K>Ca>Mg>Zn >Mn>Cu ,由此可见 ,除 Fe元
素外 ,植物体中 K 、Mg 、Mn 、Zn 、Cu元素含量与土壤
中元素含量关系相一致 。值得注意的是该研究区域
土壤中 Fe的含量高达 27 417.15 mg ·kg-1 ,这可
能与该区域土壤的成土母质多为石灰岩和玄武岩
有关。
表 1　旱冬瓜各器官及生境土壤中元素含量
Table 1　The elem ents con tents in A.nepalensis and soil mg· kg -1
组分 K Ca Mg M n Fe Zn C u
叶 5 109.14 2 874.07 1 144.23 181.67 350.90 129.07 16.78
枝 1 324.23 2 452.36 557.54 46.02 186.37 76.18 3.97
皮 2 109.01 3 969.63 853.38 138.66 187.18 102.37 5.82
干 1 113.26 1 031.25 401.07 7.28 119.76 93.09 3.94
根 1 456.12 592.69 625.27 11.84 162.36 123.92 3.42
土壤 5 892.23 1 569.02 456.18 364.17 27 417.15 391.58 5.00
2.2　旱冬瓜不同器官矿质元素的分布规律
由图 1 、图 2可发现 ,不同器官及部位矿质元素
的分布很不均匀 ,其含量有明显差异分布。元素在
植物体各器官分布的差异 ,一方面受各器官代谢水
平和生理活动的影响 ,另一方面与元素本身的迁移 、
转化等特性有关 。从植物各器官看 , K 、Mg 、Mn 、
Fe 、Zn 、Cu 在叶中均为最高 , Ca 在皮中最高 , 并且
Ca 、Mg 、Cu 的含量超过了土壤中的含量。不同元素
在各器官中分布的顺序为:K:叶>皮>根>枝 >
干;Ca:皮>叶>枝>干>根;Mg :叶>皮>根>枝
>干;Mn:叶>皮>枝>根>干;Fe:叶>皮>枝>
根>干;Zn:叶>根>皮>干>枝;Cu:叶>皮>枝
>干>根。从总体水平看 ,新陈代谢旺盛的叶和皮
中各元素的含量都较高 ,而支持和输导组织发达的
干 、枝和根中的含量少 。
2.3　旱冬瓜对土壤中元素含量的富集系数
植物对土壤元素的吸收富集能力可以用富集系
数(或称吸收系数或累积系数)来表示[ 13] :
E f(富集系数)=Pe(植物体内某种元素的浓
度)/Se(土壤中该元素的浓度)。
植物对土壤元素的吸收富集能力与植物对元素
的需求量有关 ,也与土壤中该元素的含量及存在形
25第 2 期 和丽萍等　旱冬瓜体内 7 种矿质元素含量与立地土壤的相关性
态等有关 ,而元素的存在形态因不同因素而不同 。
本文仅对在目前生境综合条件下 ,旱冬瓜各器官元
素对土壤中该元素含量的富集系数。从表 2 可知 ,
旱冬瓜各器官对 K 、Ca 、Mg 、Zn 、Cu 元素的富集系
数接近 1或大于 1 ,表明植物体对这些元素有较强
的吸收富集能力。从各器官富集的情况看 , 除 Ca
是皮的富集系数最大外 ,其余元素是叶的富集系数
最大 ,这与各元素在旱冬瓜体内的分布规律相一致。
从表中还可看出 ,由于该研究区域土壤中的 Fe 含
量过高 ,使得旱冬瓜体内 Fe 元素的富集系数偏低。
另外 ,从各器官富集情况来看 ,基本表现为叶>皮>
根>枝>干 。
表 2　旱冬瓜各器官元素对土壤元素的富集系数
Table 2　Accumu lat ion index of A.nepalensis t o soil
组分 K Ca Mg M n Fe Zn C u
叶 0.867 1.832 2.509 0.499 0.013 0.330 3.355
枝 0.225 1.563 1.222 0.126 0.007 0.195 0.793
皮 0.358 2.530 1.871 0.381 0.007 0.261 1.164
干 0.189 0.657 0.879 0.020 0.004 0.238 0.787
根 0.247 0.378 1.371 0.032 0.006 0.316 0.685
平 均 0.377 1.392 1.570 0.212 0.008 0.268 1.357
2.4　旱冬瓜对土壤中元素的相关关系
从表 3 可以清楚的看出 , K 和 Mg 、Mn 、Fe 、Cu
有较好的相关性 , 相关系数分别为 0.929 7 、
0.862 8 、0.973 0 、0.992 8;Ca和 Mn 之间的相关系
数较大;Mg 和 K 、Mn 、Fe 、Cu的相关性较大;Mn和
K 、Ca 、Mg 、Fe 、Cu的相关性较大;Fe 和 K 、Mg 、Mn 、
Cu的相关性较大;Cu和 K 、Mg 、Mn 、Fe 的相关性
较大。
表 3　旱冬瓜元素间相关矩阵
Tab le 3　Correlation mat rix of elements in A.nepa lensi s
K Ca Mg Mn Fe Zn Cu
K 1
Ca 0.4432 1
Mg 0.9297＊＊ 0.6306 1
Mn 0.8628＊ 0.8245＊ 0.9441＊＊ 1
Fe 0.9730＊＊ 0.4741 0.9203＊＊ 0.8466＊ 1
Zn 0.6508 -0.1012 0.6532 0.4127 0.5584 1
Cu 0.9928＊＊ 0.4182 0.8848＊＊ 0.8361＊ 0.9607＊＊ 0.5944 1
　　＊＊P≤0.05　＊ P≤0.01
3　结论与讨论
不同元素在旱冬瓜各器官的含量存在明显差
异 ,K 、Mg 、Mn 、Fe、Zn 、Cu在叶中含量均为最高 , Ca
在皮中含量最高 ,并且 Ca 、Mg 、Cu的含量超过了土
壤中的含量。土壤中 7种元素的含量关系为 Fe>K
>Ca>Mg>Zn>Mn>Cu 。经分析 ,除 Fe元素外 ,
植物体中 K 、Mg 、Mn 、Zn 、Cu 元素含量与土壤中元
素含量关系相一致。
旱冬瓜各器官对 K 、Ca 、Mg 、Zn 、Cu元素有较
强的吸收富集能力 ,植物体对这些元素的富集系数
都接近 1或大于 1 ,而这些元素又是植物体生长发
育所必需的元素 。除皮对 Ca 的富集系数最大外 ,
其余元素是叶的富集系数最大 ,这与各元素在旱冬
瓜体内的分布规律相一致。另外 ,从各器官对 7 种
元素的富集情况来看 ,基本表现为叶>皮>根>枝
>干。
该研究区域土壤中 Fe 元素的含量高达
27 417.15 mg ·kg-1 ,但旱冬瓜体内各器官 Fe 的含
量并不太高 ,这可能与植物体的选择吸收有关。这
方面的作用机理有待进一步的研究。
所分析的 7种元素中 , K 、Mg 、Fe、Cu之间具有
显著的相关性 ,而 Ca 和 Mn 之间的相关系数较大。
除 Fe外 ,各元素与土壤中元素含量关系相一致。
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(上接第 20页)
4　结论与讨论
厚荚相思人工林 1.5 ～ 4.5 a生林分乔木层生
物量分别为10.64 、28.70 、42.15 t·hm-2和76.23 t
·hm-2 ,随林分年龄的增大而逐步积累 ,其中经济
生物量即干材(去皮)分别为 2.86 、10.40 、18.60 t ·
hm
-2和 35.93 t ·hm-2 。厚荚相思人工林林下植被
比较丰富 ,其生物量随林分年龄的增加而增大;其中
死地被物层和灌木层生物量随林分年龄的增加呈明
显增大的趋势 ,而草本层生物量则呈现先升高(1.5
～ 2.5 a)后下降(2.5 ～ 4.5 a)的变化趋势。可见 ,厚
荚相思人工林生态系统的自肥能力也随林分年龄的
增大而增强 ,也更有利于林木的生长发育。
厚荚相思人工林分乔木层净生产力分别为
7.093 、11.480 、12.042 t·hm-2 · a-1和 16.940 t ·
hm -2 ·a-1 ,随林木生长过程而增大。表明 4.5 a生
厚荚相思林未达到成熟 ,还应加强抚育管理 ,才能最
充分地合理利用林地生产力 。随林分年龄的增大 ,
不同器官净生产力及其分配的变化趋势存在明显的
差异 ,干材 、干皮和枯枝的净生产力呈现明显的增长
趋势 ,与林分净生产力的变化趋势相一致;活枝 、根
蔸和粗根的变化幅度较小;而树叶 、中根和细根则呈
现一定程度上的下降趋势 。表明随着林分年龄的增
加 ,厚荚相思各器官的生物量组成发生变化 ,逐步由
树叶 、干皮等转移到干材上 ,因而有利于经济效益的
提高 ,但厚荚相思人工林成熟期和合理采伐期的确
定 ,还有待于进一步的研究。
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