5種濱海沙生植物氮磷鉀化學(xué)計量特征分析

駱娟 耿靜 王宏信

摘要? ? 本研究區(qū)位于海南島西線的東方市月亮灣景區(qū)，選擇了5種典型的沙生地被植物沙參、單葉蔓荊、紅茅草、鬼針草和馬鞍藤等，分別比較其植株地上、地下部分的氮、磷、鉀含量。結(jié)果表明，馬鞍藤的地上部分氮含量最高，為8.10 g/kg;沙參地上部分磷含量為1.14 g/kg，顯著高于其他植物品種;而沙參、葦草和單葉蔓荊的地下部分鉀含量高于地上部分;單葉蔓荊的地下部分N/P和K/P比值最高，顯著高于其他植物;5種植物地上部分的氮、磷含量均高于地下部分。

關(guān)鍵詞? ? 沙生植物;營養(yǎng)元素;元素累積;海南海岸

在海南島漫長的海岸線地帶廣泛分布著大量旱生性地被植被類群，它們生長在砂質(zhì)土壤，具有極強的耐干旱、耐鹽堿和耐貧瘠等抗逆特性。這些地被植物不僅豐富了濱海植被多樣性，而且在防風(fēng)固沙、抵御海岸侵蝕等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。大量研究認(rèn)為，海岸沙生植物能夠在固沙的同時逐漸降低海岸土壤的沙性，提升土壤腐殖質(zhì)含量，有效降低土壤鹽漬化進(jìn)程。

在植物個體水平上，植株氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素的組成與分布是統(tǒng)一的整體，相互之間關(guān)聯(lián)密切，并且受到外界環(huán)境的影響。大量研究表明，植物不同器官間營養(yǎng)元素的分配受植物品種、植物生長環(huán)境等因素影響[1-2]。作為植物生長必需的三大營養(yǎng)元素，植株氮、磷、鉀生態(tài)化學(xué)計量特征不僅反映了營養(yǎng)元素在植株不同器官間的分配率和相互關(guān)系，同時也可以作為判斷植株養(yǎng)分的限制性元素以及對比不同植株間養(yǎng)分利用效率的高低[3]。

相關(guān)學(xué)者從不同尺度研究了植物營養(yǎng)元素與環(huán)境的關(guān)系。大量研究表明，不同品種植物間葉片的元素含量差別較大[4];也有研究認(rèn)為，地理和氣候環(huán)境變化改變了物種類型和組成結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響著植物養(yǎng)分元素化學(xué)計量特征[5]。植物在生長過程中受到外界環(huán)境的密切影響，對海南海岸帶地區(qū)沙生植物養(yǎng)分化學(xué)計量的研究比較對于了解濱海沙生植物營養(yǎng)循環(huán)與利用及其與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的關(guān)系具有積極意義。近年來，隨著國際旅游島及自貿(mào)區(qū)（港）建設(shè)的不斷加快，地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但同時海岸帶地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭受了不同程度的破壞，海岸帶地區(qū)沙生地被植物多樣性和數(shù)量急劇萎縮，植物資源受到嚴(yán)重威脅。因此，對海南海岸帶沙生地被植物的研究與保護(hù)具有現(xiàn)實意義。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗區(qū)概況

本研究區(qū)位于海南島西線的東方市月亮灣景區(qū)砂質(zhì)海灘與沙堤連接地帶，屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候，旱季、雨季分明，植被以沙生草本植物為主，年均溫24～25 ℃，沿海地區(qū)雨量稀少，年降雨量僅為900 mm左右，蒸發(fā)量卻高達(dá)2 596.8 mm，為海南島最干旱地區(qū)。研究區(qū)選擇月亮灣景區(qū)東側(cè)人為干擾較少的區(qū)域，植被蓋度在70%左右，土質(zhì)為濱海沙土，土壤有機質(zhì)含量低、保水能力差，以沙參（Adenophora stricta Miq.）、單葉蔓荊（Vitex trifolia L. var. simplicifolia Ch-am.）、紅茅草（Murdannia nudiflora（L.）Brenan）、鬼針草（Bid-ens pilosa L.）和馬鞍藤（Ipomoea pescaprae（Linn.）Sweet）等沙生地被植物為主。

1.2? ? 樣品采集與測定

野外取樣時間選擇連續(xù)1周無雨的天氣，采用全挖方式對植物根系取樣，同時剪取地上部分，分別標(biāo)記裝袋后帶回實驗室，清洗干凈后烘箱烘干，分別磨粉，測定地上、地下植株的養(yǎng)分含量。采用凱氏定氮法測定植株氮含量;鉬銻抗比色法測定植株磷含量;火焰光度法測定植株鉀含量[6]。

1.3? ? 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，用畫圖軟件Origin做圖。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 植株氮、磷、鉀含量

由圖1可知，5種植物地上部分的氮、磷元素含量均高于地下部分，其中馬鞍藤地上部分氮含量最高，為8.10 g/kg，比地下部分氮含量高133.98%;鬼針草和單葉蔓荊地上部分的氮含量也較高，分別為6.92 g/kg和6.22 g/kg，分別比地下部分高57.26%和43.41%;沙參和紅茅草地上部分的氮含量相對較低。

沙參地上部分磷含量為1.14 g/kg，顯著高于其他植物品種，也比其地下部分高51.89%;鬼針草地上部分磷含量為0.92 g/kg，比其地下部分高25.50%;紅茅草、單葉蔓荊和馬鞍藤的磷元素含量相對其他2種植物要低，其地上部分磷含量分別為0.67、0.55、0.47 g/kg，分別比其地下部分磷含量高130.93%、160.40%、34.73%。

不同品種植株間鉀含量差異較大，其中沙參、紅茅草、單葉蔓荊的地下部分鉀含量高于地上部分;而鬼針草和馬鞍藤則相反，地上部分的鉀含量高于地下部分。沙參的地下部分鉀含量為12.45 g/kg，顯著高于其他植株;鬼針草的地上部分鉀含量為11.50 g/kg，比其地下部分高75.86%。紅茅草的地上部分鉀含量顯著低于其他植株，比其地下部分低63.23%。

2.2? ? 地上、地下部分氮、磷、鉀化學(xué)計量比值

比較5種植株地上、地下部分的氮、磷、鉀比值，由圖2可知，單葉蔓荊的地下部分N∶P比值最高，為20.48，顯著高于其他植株，也顯著高于其地上部分（11.20）;馬鞍藤地上部分N∶P比值次之，為17.06，顯著高于其地下部分;沙參地上和地下部分的N∶P比值最低。

沙參、紅茅草、單葉蔓荊和馬鞍藤的N∶K比值地上部分高于地下部分，而鬼針草則相反，地下部分高于地上部分。單葉蔓荊地上部分的N∶K比值最高，為1.69;馬鞍藤地上部分N∶K比值次之，N∶K比值為1.52;地下部分N∶K比值最高的為馬鞍藤（0.83），沙參地下部分的N∶K比值最低。

單葉蔓荊地下部分的K∶P比值為27.65，顯著高于其他植物和其地上部位;沙參地下部分的K∶P比值次之，為16.63;馬鞍藤地上、地下部分的K∶P比值接近，沒有顯著差異。紅茅草地上部分的K∶P比值最低。

2.3? ? 地上部氮、磷、鉀占比

由圖3可以看出，5種植物地上部分的氮、磷含量均高于地下部分，其中馬鞍藤和沙參地上部分的氮含量占植株整體的70.1%，顯著高于其他3種植物;紅茅草和單葉蔓荊地上部分的磷含量占比分別為69.8%、72.3%，顯著高于其他植物;鬼針草的占比最低。鬼針草和馬鞍藤的地上部分鉀含量高于地下部分，而沙參、紅茅草和單葉蔓荊則相反，地下部分鉀含量高于地上部分，其中沙參的地上部分鉀含量比值最低，為31.5%，顯著低于其他處理。

3? ? 結(jié)論與討論

植株地上、地下的氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)反映了植物對養(yǎng)分的吸收和利用情況，是衡量植物對環(huán)境適應(yīng)能力的重要指標(biāo)[7]。本研究選取的沙參、鬼針草、紅茅草、單葉蔓荊和馬鞍藤5種植物是海南濱海地區(qū)常見的沙生植物，其地上、地下部位的氮和磷元素含量范圍分別為 1.51～8.10 g/kg、0.21～1.14 g/kg。任書杰等[4]調(diào)查中國東部南北樣帶植物的氮、磷含量，結(jié)果顯示，草本植物葉片氮含量均值為21.76 mg/g，磷含量均值為1.89 mg/g，均高于本研究中植物的氮、磷含量。

本研究中，單葉蔓荊地上部的氮、磷含量分別為6.22 g/kg和0.55 g/kg，均低于周紅艷等[8]對鄱陽湖沙化土地區(qū)的單葉蔓荊測定的氮、磷含量值。前人研究表明，植株的營養(yǎng)元素含量與所在地區(qū)的氣候、土壤環(huán)境等關(guān)系密切[8-9]。還有研究認(rèn)為，壽命短、生長速度快的植物葉片氮元素含量高于生長速度慢的植物，雙子葉植物氮含量高于單子葉植物[6，10]。本研究中不同品種植物的營養(yǎng)元素含量差異顯著，也表明了植物營養(yǎng)元素含量與其在系統(tǒng)發(fā)育學(xué)上的差異有關(guān)。

營養(yǎng)元素的化學(xué)計量比值是植物生長過程中環(huán)境養(yǎng)分的限制作用以及植物對環(huán)境適應(yīng)策略的重要指標(biāo)。作為植物生長的三大限制性營養(yǎng)元素，氮、磷、鉀的比值是研究植物生長過程中養(yǎng)分限制因子的主要指標(biāo)。相關(guān)研究認(rèn)為，當(dāng)N/P<14時，植物生長主要受氮元素限制;當(dāng)N/P>16時，主要受磷元素限制;當(dāng)14≤N/P≤16時受到氮、磷元素的共同限制。本次調(diào)查結(jié)果顯示，單葉蔓荊和馬鞍藤的N/P>16，受磷元素限制明顯;而沙參、鬼針草和紅茅草N/P顯著低于14，生長主要受氮元素限制。對于鉀元素，相關(guān)研究認(rèn)為，當(dāng)N/K>2.1、K/P<3.4時，植物的生長受鉀元素限制[11-12]。本研究結(jié)果顯示，5種濱海植物的N/K值均高于2.1，而K/P值均低于3.4，說明鉀元素不是濱海植物生長的限制因子。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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