種植密度對(duì)紫花苜蓿不同生育時(shí)期葉片C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響

劉文蘭， 師尚禮， 田福平， 羅永忠

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2. 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中—美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心 甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070； 3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所 農(nóng)業(yè)部蘭州黃土高原生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，甘肅 蘭州 730050； 4. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

在苜蓿(MedicagosatialL.)需求量日益增長(zhǎng)且存在很大缺口的前提下，如何提高苜蓿產(chǎn)量、改善其品質(zhì)成為亟待解決的問(wèn)題。種植密度是制約植物群落生物量、生產(chǎn)力及養(yǎng)分循環(huán)最重要的因素之一[1]。種群密度的變化往往會(huì)改變植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和體內(nèi)養(yǎng)分的源-庫(kù)關(guān)系[2]，以適應(yīng)環(huán)境資源和種群競(jìng)爭(zhēng)的變化，對(duì)植物的生物量、產(chǎn)量和養(yǎng)分元素貯量等產(chǎn)生重要的影響。關(guān)于種植密度對(duì)苜蓿影響的研究多從葉生產(chǎn)量[3]、生長(zhǎng)發(fā)育[4-6]、草生產(chǎn)量[4-5,7-9]、種子產(chǎn)量[8,10]等方面進(jìn)行，而且多限于苜蓿整株研究。由于紫花苜蓿不同部位葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量差異顯著[11-16]，實(shí)際生產(chǎn)中可利用這種特性分層收獲以獲得不同利用價(jià)值的苜蓿產(chǎn)品，而且苜蓿分層收獲方法在技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)[17]。孫啟忠等[11]、王涵等[12]、徐春明等[13]、楊朝等[14-16]已經(jīng)從分層的角度對(duì)苜蓿生物量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、生長(zhǎng)特性進(jìn)行了研究。

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生物系統(tǒng)能量平衡和多重化學(xué)元素(主要是C、N、P)平衡的科學(xué)，主要強(qiáng)調(diào)的是活有機(jī)體的C、N、P主要組成元素的關(guān)系[18-20]。C是構(gòu)成植物體內(nèi)干物質(zhì)的最主要元素，而N和P是各種蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)的重要組成元素。C∶N和C∶P反映了植物生長(zhǎng)速度，并與植物對(duì)N和P的利用效率有關(guān)，而N∶P常作為對(duì)生產(chǎn)力起限制性作用的營(yíng)養(yǎng)元素的指示劑。因此，生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的提出為探究植物生長(zhǎng)與養(yǎng)分供應(yīng)的關(guān)系提供了有效手段[18,21-22]。關(guān)于種植密度對(duì)植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量方面的研究多見(jiàn)于玉米(Corn)[23]、缺苞箭竹(Fargesiadenudata)[24-25]和四季竹(Oligostachyumlubricum)[1]，紫花苜蓿方面的研究較少。李麗等[26]認(rèn)為苜蓿各器官氮素積累量隨著施氮量的增大及密度的減小而不斷增大。

因此，本論文以紫花苜蓿品種‘甘農(nóng)3號(hào)’為試驗(yàn)材料，設(shè)置不同的種植密度分層研究各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片C、N、P含量及其計(jì)量比變化規(guī)律，進(jìn)而確定最適種植密度，為進(jìn)行紫花苜蓿群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、發(fā)揮紫花苜蓿群體和個(gè)體效應(yīng)的最大潛能提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所甘肅蘭州七里河區(qū)大洼山綜合試驗(yàn)站進(jìn)行。該試驗(yàn)站地理位置E 103°45′，N 36°01′，距離蘭州市中心南側(cè) 7.5 km處，屬于蘭州盆地黃河南岸三級(jí)階地，土質(zhì)為Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土。平均海拔1 700 m，降水量 250～350 mm，平均降水天數(shù)75 d左右；年均溫9.3℃，極端最高溫39.1℃，最低溫-23.1℃，年日照時(shí)數(shù)2 751.4 h。試驗(yàn)地雖已耕作種植多年，但土壤較貧瘠，有機(jī)質(zhì)含量 3.49 g·kg-1，全氮含量0.47 g·kg-1，堿解氮14.94 mg·kg-1，速效磷7.37 mg·kg-1，速效鉀101.29 mg·kg-1，pH 7.90。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以紫花苜?！兽r(nóng)3號(hào)’為材料，按照隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置5個(gè)種植密度：210，263，315，368，420萬(wàn)株·hm-2，分別記為D1，D2，D3，D4，D5。每個(gè)水平3次重復(fù)，共設(shè)置15個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積7.5 m2(2.5 m×3 m)，各小區(qū)間距設(shè)置0.5 m。2014年5月30日播種，采用人工開(kāi)溝條播，播種深度為 2 cm，行距為 30 cm。種子由草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。肥料在播種前一次性施入，尿素開(kāi)溝2 cm 施入。每小區(qū)施用尿素(N 46.4%)和硫酸鉀(K2O 50%)用量均分別為150 kg·hm-2和75 kg·hm-2，統(tǒng)一進(jìn)行除草、灌水管理。試驗(yàn)于2015年第一茬分枝期(4月28日)、現(xiàn)蕾期(5月5日)、初花期(6月6日)進(jìn)行。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1葉片分層 分別在分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期取樣，每小區(qū)取2個(gè)1 m×1 m樣方，留茬5 cm刈割，草樣裝入黑塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室。刈割部分從下到上以植株第3莖節(jié)及以下作為下層，第4莖節(jié)至第6莖節(jié)作為中層，第7莖節(jié)及以上作為上層，用剪刀從兩個(gè)分層莖節(jié)的中間剪下，莖葉分離。將待測(cè)葉片先在室內(nèi)自然風(fēng)干3 d，然后將其裝入信封袋置于70℃烘箱中烘干至恒重，并用粉碎機(jī)粉碎后裝入牛皮紙信封袋備用。

1.3.2葉片C、N、P含量測(cè)定 葉片有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮采用自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定，全磷采用鉬銻抗比色法[26]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

紫花苜蓿葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量比用質(zhì)量比表示。用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪制圖表，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)葉片C、N、P含量的影響

2.1.1對(duì)葉片C含量的影響 由圖1可知，隨著植株密度的增大，紫花苜蓿同一生育時(shí)期葉片C含量總體呈下降趨勢(shì)；隨著紫花苜蓿植株生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行，相同密度處理下紫花苜蓿各層葉片C含量的大小順序均為分枝期>現(xiàn)蕾期>初花期。同一生育時(shí)期相同種植密度下，各層葉片C含量的大小順序?yàn)樯蠈?中層>下層。這說(shuō)明隨著苜蓿植株成熟度的進(jìn)行，成熟葉片的C含量低于幼嫩葉片的C含量；也說(shuō)明種植密度增大使植株擁擠，葉片透光率下降明顯[1]，凈光合速率下降，C含量降低。

在分枝期的平均和中層葉片中，D1處理下的C含量顯著高于于D3～D5處理，上層和下層葉片中D1密度與D4、D5密度差異顯著?，F(xiàn)蕾期C含量變化與分枝期相似，只是平均葉片中D2處理下的C含量也顯著低于D1處理。對(duì)初花期的平均葉片而言，D1密度與D3～D5密度差異顯著，上層葉片中D1處理和D5處理有顯著差異，中層和下層中D1處理下的C含量顯著高于于D4和D5處理。這說(shuō)明不同生育時(shí)期各層葉片中D1處理下的C含量均顯著高于D5處理。

以D1為對(duì)照，在D4處理下，分枝期上、中、下各層葉片C含量的降幅分別為2%，4%，2%，現(xiàn)蕾期為2%，3%，3%，初花期為2%，3%，2%；在最大密度D5下，分枝期上、中、下各層的降幅分別為4%，5%，3%，現(xiàn)蕾期為4%，4%，4%，初花期為4%，4%，4%。這說(shuō)明種植密度對(duì)中層葉片C含量的影響大于上層和下層葉片。

圖1 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片C含量變化Fig.1 Change of C concentration in alfalfa leaf among different plant densities with different growth stages注：不同大寫(xiě)字母表示同一密度處理下各生育時(shí)期差異顯著(P<0.05)；不同小寫(xiě)字母表示不同密度處理下同一生育時(shí)期葉片差異顯著(P<0.05)，下同Note: Different capital letters indicate significant differences among growth stages under the same density at the 0.05 level; different small letters indicate significant differences among different densities with the same growth stages at the 0.05 level.The same as below

2.1.2對(duì)葉片N含量的影響 由圖2可知，隨著種植密度的增大，同一生育時(shí)期紫花苜蓿葉片N含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；隨著紫花苜蓿植株成熟度的推進(jìn)，相同密度處理下紫花苜蓿各層葉片N含量的大小順序均為分枝期>現(xiàn)蕾期>初花期。同一生育時(shí)期相同種植密度下，各層葉片N含量的大小順序?yàn)樯蠈?中層>下層。

在分枝期，上層D1處理下葉片N含量與D4、D5處理差異顯著(P<0.05)，其他層各處理間無(wú)顯著差異?，F(xiàn)蕾期平均葉片N含量D1密度與D4、D5密度有顯著差異；對(duì)上層葉片而言，D1處理下葉片N含量顯著大于D5處理；中層和下層各處理間無(wú)顯著差異。在初花期的平均、上層和中層葉片中，D1處理下的N含量顯著高于D5處理，下層各密度間無(wú)顯著差異。總體來(lái)看，在上層葉片中，不同生育時(shí)期D1處理下N含量與D5處理差異顯著(P<0.05)。

以D1為對(duì)照，在D4處理下，分枝期上、中、下各層葉片N含量的降幅分別為12%，13%，6%，現(xiàn)蕾期為4%，5%，8%，初花期為5%，9%，9%；在D5處理下，分枝期上、中、下各層的降幅分別為13%，13%，8%，現(xiàn)蕾期為7%，9%，11%，初花期為23%，15%，11%。這說(shuō)明D5處理下上層葉片中的N含量在初花期降幅極為明顯。

圖2 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片N含量變化Fig.2 Change of N concentration in alfalfa leaf among different planting densities with different growth stages

2.1.3對(duì)葉片P含量的影響 由圖3可知，隨著植株密度的增大，紫花苜蓿同一生育時(shí)期平均、各層葉片P含量均呈下降趨勢(shì)；隨著紫花苜蓿植株生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行，相同密度處理下紫花苜蓿各層P含量的大小順序均為分枝期>現(xiàn)蕾期>初花期，且初花期葉片P含量與分枝期、現(xiàn)蕾期差異顯著(P<0.05)。同一生育時(shí)期相同種植密度下，各層葉片P含量的大小順序?yàn)樯蠈?中層>下層。

在分枝期的平均葉片中，D1處理下的P含量顯著高于其他各處理；在上層和中層葉片中，D1密度處理顯著高于D4、D5密度處理，下層各密度處理間無(wú)顯著差異?，F(xiàn)蕾期的平均葉片中D1處理下的P含量與D3～D5處理有顯著差異；對(duì)上層葉片而言，D1密度處理顯著大于D4、D5密度處理；中層和下層葉片N含量各處理間無(wú)顯著差異。在初花期的平均和中層葉片中，D1處理與其他各處理差異顯著，上層和下層葉片中D1密度處理顯著高于D3～D5密度。這說(shuō)明植株密度對(duì)初花期的P含量的影響較大，且各層D1處理下的P含量與D3～D5處理差異顯著。

以D1為對(duì)照，在D4密度下，分枝期上、中、下各層葉片P含量的降幅分別為9%，6%，4%，現(xiàn)蕾期為7%，6%，4%，初花期為15%，29%，34%；在最大密度D5下，分枝期上、中、下各層的降幅分別為10%，7%，5%，現(xiàn)蕾期為9%，7%，5%，初花期為19%，35%，20%。這說(shuō)明種植密度對(duì)初花期葉片的影響較大，尤其對(duì)初花期中層葉片的影響更大。

圖3 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片P含量變化Fig.3 Change of P concentration in alfalfa leaf at the among different planting densities with different growth stages

2.2 種植密度對(duì)葉片化學(xué)計(jì)量比的影響

2.2.1對(duì)葉片C∶N的影響 由圖4可知，隨著種植密度的增大，同一生育時(shí)期紫花苜蓿葉片C∶N均呈升高趨勢(shì)；不同生育時(shí)期，相同密度下紫花苜蓿各層葉片的C∶N大小順序?yàn)槌趸ㄆ?現(xiàn)蕾期>分枝期。同一生育時(shí)期相同植株密度下，不同層葉片C∶N的大小順序?yàn)橄聦?中層>上層。

在分枝期的平均、中層和下層葉片C∶N中，各密度處理間無(wú)顯著差異，上層中D1處理下的C∶N顯著低于D4處理?，F(xiàn)蕾期各密度間無(wú)明顯差異。對(duì)初花期的平均和上層葉片而言，D5處理下的C∶N顯著高于其他處理，中層葉片中D5密度與D1密度差異顯著，下層葉片中各密度間差異不顯著，說(shuō)明植株密度對(duì)初花期的葉片C∶N影響較大。

2.2.2對(duì)葉片C∶P的影響 由圖5可知，隨著種植密度的增大，同一生育時(shí)期紫花苜蓿平均和各層葉片C∶P呈升高趨勢(shì)；隨著紫花苜蓿植株生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行，相同密度各層葉片的C∶P大小順序?yàn)槌趸ㄆ?現(xiàn)蕾期>分枝期，且初花期顯著高于分枝期和現(xiàn)蕾期。同一生育時(shí)期相同種植密度下，葉片C∶P的大小順序?yàn)橄聦?中層>上層。

對(duì)分枝期的平均葉片C∶P來(lái)說(shuō)，D1處理與D3～D5處理差異顯著，上、中、下3層中各密度間均無(wú)顯著差異。現(xiàn)蕾期各密度間差異不顯著。在初花期的平均、中層和下層葉片中，D4和D5處理下的C∶P顯著高于其他處理，上層葉片中各密度間無(wú)顯著差異，說(shuō)明植株密度對(duì)初花期的葉片C∶P影響較大。

圖4 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片C∶N變化Fig.4 Change of C∶N in alfalfa leaf among different planting densities with different growth stages

圖5 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片C∶P變化Fig.5 Change of C∶P in alfalfa leaf among different planting densities with different growth stages

2.2.3對(duì)葉片N∶P的影響 由圖6可知，隨著種植密度的增大，同一生育時(shí)期紫花苜蓿平均、各層葉片N∶P表現(xiàn)不盡相同。在分枝期，平均和各層葉片N∶P隨著植株密度的增大呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且各處理間無(wú)顯著差異。在現(xiàn)蕾期，隨著密度的增大，平均和中層葉片N∶P呈先下降后升高的趨勢(shì)，上層呈升高趨勢(shì)，下層呈下降的趨勢(shì)，但密度間均無(wú)顯著差異。初花期平均和各層葉片N∶P均呈增大趨勢(shì)；在平均葉片中，D4密度處理和D1、D2密度處理差異顯著，上層各密度間處理無(wú)明顯差異，中層D5處理下的N∶P顯著高于D1和D2處理，下層中D4和D5處理與D1和D2處理均差異顯著。

同一生育時(shí)期相同種植密度下，各層葉片N∶P大小表現(xiàn)為上層>中層>下層。同一種植密度下，初花期葉片N∶P均大于分枝期、現(xiàn)蕾期。

圖6 不同種植密度處理下各生育時(shí)期紫花苜蓿葉片N∶P變化Fig.6 Change of N∶P in alfalfa leaf among different planting densities with different growth stages

2.3 各指標(biāo)與種植密度的相關(guān)性

2.3.1分枝期各指標(biāo)與種植密度的相關(guān)性 通過(guò)對(duì)不同種植密度下分枝期苜蓿葉片C、N、P含量及其計(jì)量比的相關(guān)分析可以看出(表1)，種植密度與平均葉片C、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與N含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與C∶P呈極顯著正相關(guān)，與C∶N、N∶P無(wú)顯著相關(guān)性。在上層葉片中，種植密度與C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與C∶N、C∶P呈顯著正相關(guān)；在中層葉片中，種植密度與C、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與N含量呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著；對(duì)下層葉片，種植密度與C含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與P含量呈顯著負(fù)相關(guān)?？傮w來(lái)看，葉片C含量對(duì)密度處理較為敏感，尤其是中層葉片。

表1 分枝期種植密度與各指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 1 Correlations between nutrient concentrations and planting densities in branching stage

注：**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)，*表示顯著相關(guān)(P<0.05)，下同

Note：**indicates significant correlation at the 0.01 level，*indicates significant correlation at the 0.05 level. The same as below

2.3.2現(xiàn)蕾期各指標(biāo)與種植密度的相關(guān)性 表2說(shuō)明，種植密度與平均葉片C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與C∶P呈顯著正相關(guān)。在上層葉片中，種植密度與C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與C∶P呈顯著正相關(guān)；對(duì)于中層葉片，種植密度與C含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與P含量呈顯著負(fù)相關(guān)；在下層葉片中，種植密度與C含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與其它指標(biāo)相關(guān)性均不顯著。這說(shuō)明現(xiàn)蕾期葉片C含量對(duì)密度處理最為敏感，其次為P含量。

表2 現(xiàn)蕾期各指標(biāo)與種植密度之間的相關(guān)性Table 2 Correlations between nutrient concentrations and planting densities in bud stage

2.3.3初花期各指標(biāo)與種植密度的相關(guān)性 由表3可知，種植密度與平均葉片C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與C∶N、C∶P呈極顯著正相關(guān)，與N∶P呈顯著正相關(guān)。對(duì)于上層葉片，種植密度與C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，且與P含量的相關(guān)性更密切，與C∶N、C∶P呈極顯著正相關(guān)；在中層葉片中，種植密度與葉片C、N、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與葉片C∶P、N∶P呈極顯著正相關(guān)，與C∶N呈顯著正相關(guān)；下層葉片的種植密度與C、P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與C∶P及N∶P呈極顯著正相關(guān)。由此可見(jiàn)，葉片P含量對(duì)密度處理較為敏感，尤其是中層葉片。

表3 初花期各指標(biāo)與種植密度之間的相關(guān)性Table 3 Correlations between nutrient concentrations and planting densities in early flowering stage

3 討 論

3.1 種植密度對(duì)葉片C、N、P含量的影響

植物為適應(yīng)環(huán)境條件的變化，具有調(diào)整營(yíng)養(yǎng)元素化學(xué)計(jì)量特征的能力[27-28]。本研究結(jié)果表明，隨著植株密度的增加，不同生育時(shí)期紫花苜蓿葉片的C、N、P含量均降低，這與吳福忠等[25]對(duì)高山地區(qū)缺苞箭竹和郭子武等[1]對(duì)四季竹的研究結(jié)果一致。本研究也表明，同一生育時(shí)期相同種植密度下，各層葉片的C、N、P含量的大小順序?yàn)樯蠈?中層>下層。這些均說(shuō)明在強(qiáng)光照或中、低密度條件下，紫花苜蓿能夠維持較高的光合同化產(chǎn)物量，來(lái)擴(kuò)大種群密度，拓展生存空間[1]，但在弱光照或高種植密度下，透光率下降，個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)加劇，受生存空間及主要環(huán)境資源生物有效性和可獲得性降低等的限制，葉片光合固C能力明顯減弱；而N、P含量的降低可能一方面是由于紫花苜蓿密度增大對(duì)土壤速效養(yǎng)分需求量的增多導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的可獲得性降低[1]，另一方面是植物為維持自身生長(zhǎng)N、P養(yǎng)分需轉(zhuǎn)移至中層和上層，從而引起養(yǎng)分吸收限制和獲取量的下降，并最終導(dǎo)致下層的N、P含量為最低。同一密度不同生育時(shí)期各層葉片C、N、P含量大小順序均為分枝期>現(xiàn)蕾期>初花期，這與孫啟忠等[11]對(duì)敖漢苜蓿的研究結(jié)果一致。種植密度對(duì)紫花苜蓿中層葉片的C、P含量影響大于上層和下層，對(duì)上層葉片的N含量影響大于中層和下層；對(duì)初花期葉片N、P含量的影響大于現(xiàn)蕾期葉片，說(shuō)明中層葉片對(duì)種植密度的敏感性高于上、下層葉片，初花期葉片對(duì)種植密度的敏感性高于分枝期和現(xiàn)蕾期葉片。從紫花苜蓿葉片C、N、P含量隨密度的變化分析，D5密度的環(huán)境資源限制已影響到紫花苜蓿的更新生長(zhǎng)。

3.2 種植密度對(duì)葉片C、N、P計(jì)量比的影響

植物葉片的C∶N和C∶P在一定程度上反映了植物的養(yǎng)分利用效率，因而具有重要的生態(tài)學(xué)意義[18,29]。本研究表明，隨著種植密度的增大，不同生育時(shí)期紫花苜蓿葉片的C∶N、C∶P均呈升高趨勢(shì)，說(shuō)明N、P利用效率隨密度的增大而提高，這在一定程度上緩解了密度過(guò)高所造成的葉片養(yǎng)分降低對(duì)紫花苜蓿個(gè)體生長(zhǎng)和種群擴(kuò)張的限制[1]。本研究還表明，同一種植密度下相同生育時(shí)期各層葉片C∶N和C∶P大小表現(xiàn)為下層>中層>上層，同一種植密度處理的上、中、下3層葉片C∶N和C∶P大小順序?yàn)槌趸ㄆ?現(xiàn)蕾期>分枝期。這說(shuō)明在密度增大過(guò)程中，由于C在植物體內(nèi)含量很高，變異較小，因此N、P含量變化是影響C∶N、C∶P的主要因素。增大種植密度，葉片的C、N、P含量均降低，尤其是下層葉片的C、N、P含量降低顯著，但C含量的降低幅度低于N、P含量，所以C∶N、C∶P呈升高趨勢(shì)，且下層>中層>上層。增大種植密度，葉片N∶P在分枝期的上、中、下3層均呈下降趨勢(shì)；在現(xiàn)蕾期的上層呈上升趨勢(shì)，在中層呈先下降后升高的趨勢(shì)，下層呈下降趨勢(shì)；在初花期的各層均呈升高趨勢(shì)。這說(shuō)明紫花苜蓿N、P養(yǎng)分限制格局被迫發(fā)生改變[29,31-32]，也體現(xiàn)了紫花苜蓿為適應(yīng)高密度生境，通過(guò)對(duì)葉片N、P化學(xué)計(jì)量比變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。這與郭子武等[1]對(duì)四季竹N、P化學(xué)計(jì)量特征變化機(jī)制的假設(shè)相符。

植物葉片N∶P被廣泛應(yīng)用于植物對(duì)生產(chǎn)力供給的限制性診斷[30]。不同密度處理下紫花苜蓿葉片N∶P的變化，可能與密度變化導(dǎo)致林內(nèi)環(huán)境資源、可利用性及干擾競(jìng)爭(zhēng)等一系列變化有關(guān)。依據(jù)Koerselman和Meuleman[33]對(duì)N∶P的研究結(jié)果判斷，N∶P<14，受N限制, 1416，受N、P共同限制，N∶P>16，受P限制，本試驗(yàn)分枝期N∶P為11.20～11.88，現(xiàn)蕾期為11.40～11.52,初花期為11.63～14.48，這說(shuō)明分枝期和現(xiàn)蕾期紫花苜蓿均受N限制，隨著苜蓿成熟度的推進(jìn)，逐漸受N、P共同限制。隨著密度的增大，分枝期紫花苜蓿平均葉片N∶P呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明在苜蓿的生長(zhǎng)期，高密度受土壤N的限制影響較大；現(xiàn)蕾期平均葉片N∶P先下降后升高，說(shuō)明從D4密度開(kāi)始，中高密度苜蓿不但受N限制，而且逐漸會(huì)受P限制；初花期平均葉片N∶P呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，說(shuō)明高密度受P的限制要高于低密度。另外，上層葉片初花期D1～D4密度N∶P>16，說(shuō)明中低密度下N充足而P匱乏，紫花苜蓿主要受P限制；隨密度進(jìn)一步增大，N∶P顯著下降，表明N對(duì)其生長(zhǎng)的限制作用逐漸增強(qiáng)，高密度下生物量大量累積對(duì)N的需求量明顯提高；對(duì)于中層葉片，分枝期、現(xiàn)蕾期N∶P<14，受N限制，初花期D1～D3密度下N∶P<14，受N限制，D4～D5密度下1416，受N、P共同限制；下層葉片各密度下N∶P<14，受N限制。

從紫花苜蓿不同密度處理下葉片C∶N、C∶P、N∶P變化可知，D4、D5密度的N、P養(yǎng)分利用率高，但D5密度的C同化能力弱，說(shuō)明D4密度為紫花苜蓿良好生長(zhǎng)的適宜種植密度。

4 結(jié)論

隨種植密度的增大，同一生育時(shí)期紫花苜蓿上、中、下3層及平均葉片C、N、P含量總體呈下降趨勢(shì)，而葉片C∶N和C∶P升高，N∶P則表現(xiàn)不盡相同，分枝期和現(xiàn)蕾期的葉片C含量及初花期的葉片P含量對(duì)密度處理較為敏感；隨著紫花苜蓿生育期的推進(jìn)，相同密度下紫花苜蓿各層葉片C、N、P含量的大小順序均為分枝期>現(xiàn)蕾期>初花期，C∶N和C∶P為初花期>現(xiàn)蕾期>分枝期；同一生育時(shí)期相同種植密度下，葉片C、N、P含量及N∶P的大小順序?yàn)樯蠈?中層>下層，C∶N和C∶P為下層>中層>上層。

分枝期和現(xiàn)蕾期紫花苜蓿平均葉片N∶P均介于11～12之間，這2個(gè)時(shí)期紫花苜蓿均受N限制；初花期N∶P介于11～15之間，紫花苜蓿受N、P共同限制。

綜合考慮紫花苜蓿平均及上、中、下3層葉片化學(xué)計(jì)量關(guān)系，紫花苜蓿適宜的種植密度為368 萬(wàn)株·hm-2。