野牛草碳氮磷密度分配特征

黃馨慧,位曉婷,褚章衫,張金鑫,鄒博坤,錢永強(qiáng)

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所/國(guó)家林業(yè)和草原局草原研究中心,北京 100091)

碳(Carbon,C)、氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)是植物的基本營(yíng)養(yǎng)元素,其中C是植物各種生理生化過(guò)程的底物和能量來(lái)源,N和P在植物光合作用、呼吸、光合產(chǎn)物的分配以及植物對(duì)環(huán)境壓力的響應(yīng)中都發(fā)揮著重要的作用[1]。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究分析生物系統(tǒng)能量和多重化學(xué)元素之間平衡的科學(xué),對(duì)研究C,N,P等元素之間的相互作用及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性的影響提供了理論基礎(chǔ)與技術(shù)方法[2-3]。C,N,P元素之間的比值是生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)中一個(gè)重要的指標(biāo),可以反映植物對(duì)養(yǎng)分的利用能力和養(yǎng)分狀況,并揭示植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中可能存在的養(yǎng)分限制[4]。例如,C/N,C/P比值較高,可以反映植物同化積累C較多,對(duì)N,P營(yíng)養(yǎng)元素的利用效率較高[5-6];N/P可以反映植物養(yǎng)分限制元素。分析化學(xué)計(jì)量特征對(duì)了解植物與環(huán)境間元素循環(huán),以及預(yù)測(cè)植物和生態(tài)系統(tǒng)的功能和響應(yīng)具有重要意義,可為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

野牛草(Buchloedactyloides)是禾本科(Gramineae)野牛草屬多年生暖季型C4草本植物,生物量較大,具有極強(qiáng)的抗旱性、耐熱性、抗病蟲(chóng)害和耐踐踏能力[7];目前被廣泛應(yīng)用于公園綠地[8],機(jī)場(chǎng)[9]、高爾夫球場(chǎng)[10]、護(hù)坡[11]的草坪建植,防治水土流失土壤退化[12],生態(tài)修復(fù)[13-14],制作沼氣[15]等方面。野牛草作為一種重要的草種質(zhì)資源,具有生產(chǎn)價(jià)值和生態(tài)意義,關(guān)于它的研究主要集中在單一營(yíng)養(yǎng)元素引發(fā)的野牛草生長(zhǎng)性狀差異上[16-17],但不同野牛草種質(zhì)資源在同一養(yǎng)分條件下的生長(zhǎng)性狀差異的研究較少,因此本研究通過(guò)分析同一種植條件下40份野牛草種質(zhì)資源生物量和C,N,P含量及密度的分配特征,探究40份野牛草C,N,P密度差異的原因,明確限制該種植區(qū)域野牛草生長(zhǎng)的限制元素,為推廣適宜不同生境種植的野牛草種質(zhì)資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

野牛草種質(zhì)資源圃位于山東省日照市莒縣泥溝子村,地處中緯度(35.56 °N,118.78 °E),海拔105 m,屬暖溫帶亞濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,夏季炎熱,冬季溫和,降水集中于夏季,冬季相對(duì)干燥,全年無(wú)霜期187天,年平均氣溫12.1℃,年平均日照時(shí)數(shù)2 506.8 h,年平均降水量837.5 mm,土壤以褐土為主,土壤容重為1.105～1.494 g·cm-3,土壤含水率為27.3%～46%,土壤全C含量為14.726～33.757 g·kg-1、全N含量為1.282～3.114 g·kg-1、全P含量為2.033～2.826 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料采集和處理

野牛草種質(zhì)資源圃種植于2021年8月,每份種質(zhì)資源種植面積為8 m2,長(zhǎng)4 m,寬2 m。試驗(yàn)于2022年8月野牛草生長(zhǎng)季進(jìn)行試驗(yàn)材料的采集,本研究選取了資源圃內(nèi)40份野牛草種質(zhì)資源為研究對(duì)象,其中大面積推廣種植的商品種‘中林育1號(hào)’為對(duì)照組,40份野牛草地理種源如表1所示。

表1 野牛草種質(zhì)資源地理來(lái)源Table 1 The geographical origins of buffalograss germplasm materials

地上部分生物量的采集使用25 cm×25 cm的取樣框垂直放置于草皮上,齊地面刈割,將地面凋落物一并收集起來(lái),3次重復(fù)。地下生物量的采集用7 cm直徑根鉆按照0～20 cm,20～40 cm和40～60 cm的深度分層取樣,3次重復(fù)。在種質(zhì)資源圃內(nèi)自東向西依次選取十個(gè)土壤樣點(diǎn),使用環(huán)刀采集土壤深度0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm的土壤樣品。土壤樣品、地上地下植物樣品在烘箱中65℃烘至恒重,稱量干重粉碎后,使用元素分析儀測(cè)定全C和全N含量;粉碎后的干樣經(jīng)微波消解后,用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定P元素含量。植物C,N,P含量用質(zhì)量含量,單位為g·kg-1,C,N,P密度單位為g·m-2。植物C,N,P密度計(jì)算公式如下:

Ai=B×Ci

式中,A為植物地上或地下部分的C,N,P的密度,單位為g·m-2;i為C,N,P中的某一種元素;B為地上或地下部分的生物量,單位為g·m-2;C為C,N,P中的某一種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2019對(duì)40份野牛草種質(zhì)資源的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并制圖。用SPSS 27.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算40份野牛草種質(zhì)資源的C,N,P含量及密度的標(biāo)準(zhǔn)差(S),變異系數(shù)(CV);不同種質(zhì)資源C,N,P含量和密度及其化學(xué)計(jì)量比的顯著差異采用ANOVA單因素方差分析;用Pearson相關(guān)性分析不同種質(zhì)資源C,N,P密度及比值間的關(guān)系;以野牛草種質(zhì)資源質(zhì)材料為自變量,地上、地下、植株整體C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比為因變量,用最大方差旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn),主成分法提取公共因子,對(duì)40份野牛草種質(zhì)資源的18個(gè)C,N,P密度相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行因子分析;用組間連接對(duì)40份野牛草種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 野牛草種質(zhì)資源生物量分配特征

40份野牛草種質(zhì)資源的生物量分配見(jiàn)圖1,由圖1可知地上部分生物量變化幅度為284.427～1 137.173 g·m-2,最高的是70-2,最低的是HC-4,分別來(lái)自半干旱氣候的新墨西哥州東北部和未知地區(qū);地下生物量變化幅度為159.976～663.964 g·m-2,最高的是7-1C,最低的是3-4A,分別來(lái)自高原山地氣候國(guó)家黃石公園和半干旱氣候北達(dá)科他州西部;總生物量變化幅度為527.003～1 353.291 g·m-2,最高的是53-2A,最低的是3-22A,分別來(lái)自溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候堪薩斯州南部和半干旱氣候北達(dá)科他州西部。對(duì)照組‘中林育1號(hào)’地上生物量為590.827 g·m-2,地下生物量為386.677 g·m-2,總生物量為977.503 g·m-2。

圖1 野牛草生物量分配特征Fig.1 Characteristics of buffalograss biomass distribution

2.2 野牛草種質(zhì)資源C,N,P含量及化學(xué)計(jì)量比

40份野牛草種質(zhì)資源地上部分C,N,P含量和C/N,C/P,N/P變化范圍分別在351.129～486.089 g·kg-1,3.730～8.314 g·kg-1,0.393～1.114 g·kg-1,52.981～116.870,399.162～1 170.145,4.763～11.220之間;地下部分C,N,P含量和C/N,C/P,N/P變化范圍分別在398.726～446.394 g·kg-1,7.678～19.913 g·kg-1,1.280～3.730 g·kg-1,21.747～55.54,115.852～322.560,4.054～11.623之間;植株整體C,N,P含量和C/N,C/P,N/P變化范圍分別在763.273～909.664 g·kg-1,12.816～26.180 g·kg-1,2.046～4.422 g·kg-1,32.398～66.213,190.547～428.046,4.421～10.535之間(表2)。對(duì)照組‘中林育1號(hào)’植株整體C,N,P含量和C/N,C/P,N/P分別為843.608 g·kg-1,16.536 g·kg-1,3.441 g·kg-1,51.075,245.908,4.811。其中源自半干旱氣候的北達(dá)科他州西部的3-22A,3-4A,5-1B和3-22A的植株C,N,P含量,C/N,N/P較高;源自溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候的俄克拉荷馬州西部的63-5B,63-5A,59-5B和59-5B的植株C,P含量、C/N,C/P較高;源自半干旱氣候的內(nèi)布拉斯加州中西部的15-4B和15-1C的植株N,P含量、N/P較高(圖2)。野牛草C含量變異較小,N,P含量和C/N,C/P,N/P變異均較大;種質(zhì)資源間均具有極顯著性差異。野牛草地上地下部分的C含量都在50%左右;地下部分N,P含量占植株整體分別為71%,77%,遠(yuǎn)大于地上部分N,P含量。40份野牛草種質(zhì)資源的地上部分C/N,C/P,N/P均顯著高于地下部分,植株整體C/N,C/P,N/P的均值分別為46.124,291.038,6.428。

圖2 野牛草C,N,P含量及化學(xué)計(jì)量比Fig.2 Characteristics of C,N and P contents and stoichiometric ratios in buffalograss注:A圖為野牛草C含量圖;B圖為野牛草N,P含量圖;C圖為野牛草C,N,P含量化學(xué)計(jì)量比Note:Figure A shows the C content of buffalograss;Figure B shows the N and P content of buffalograss;Figure C shows C,N,P stoichiometric ratios of buffalograss

表2 野牛草碳氮磷含量及化學(xué)計(jì)量特征Table 2 Carbon,nitrogen,and phosphorus contents and their stoichiometric ratios in buffalograss

2.3 野牛草種質(zhì)資源C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比

40份野牛草種質(zhì)資源地上部分C,N,P密度變化范圍分別為104.768～517.356 g·m-2,1.176～8.261 g·m-2,0.174～1.115 g·m-2;地下部分C,N,P密度變化范圍分別為45.367～417.906 g·m-2,1.522～14.692 g·m-2,0.200～2.251 g·m-2;植株整體C,N,P密度變化范圍分別為195.741～752.198 g·m-2,4.000～18.202 g·m-2,0.602～2.488 g·m-2(圖3)。對(duì)照組‘中林育1號(hào)’植株整體C,N,P密度分別為413.423 g·m-2,7.208 g·m-2,1.468 g·m-2。因C,N,P密度是由C,N,P含量和生物量相乘所得,故C,N,P密度和C,N,P含量得出的C/N,C/P,N/P一致。源自高原山地氣候的國(guó)家黃石公園的7-1C植株C,N,P密度較大;源自半干旱氣候的科羅拉多州東南部的71-10A和半干旱氣候的懷俄明州東部的10-6A的植株N,P密度較大;源自溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候的堪薩斯州中部的53-2A的植株C,P密度較大。40份野牛草種質(zhì)資源變異系數(shù)均較大,地下C密度在組間差異顯著,其他指標(biāo)均是極顯著差異。

圖3 野牛草C,N,P密度Fig.3 Characteristics of buffalograss C,N and P density注:A圖為野牛草C密度圖;B圖為野牛草N,P密度圖Note:Figure A shows the C density of buffalograss;Figure B shows the N and P density of buffalograss

2.4 野牛草地上地下部分C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比間的關(guān)系

C,N,P密度與C,N,P含量相比,計(jì)算時(shí)考慮了單位面積的因素,更能綜合反映不同生境和生態(tài)系統(tǒng)中植物C,N,P元素的分布規(guī)律和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程,以及植物生物量和分布的差異。故接下來(lái)的分析過(guò)程均使用C,N,P密度及其化學(xué)計(jì)量比。

40份野牛草種質(zhì)資源地上部分C,N,P密度之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),地下C,N,P密度之間也呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),地上地下C,N,P密度之間只有地上N密度和地下P密度呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。地上C密度雖然和地下C,N,P密度之間沒(méi)有相關(guān)性但是和地下C/N,C/P呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。地上和地下部分的C/N和C/P呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),C/P和N/P呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。地上地下部分的C/N之間以及N/P之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01);C/N和N/P之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05);C/P和C/N,N/P的相關(guān)性均較弱(圖4)。

圖4 野牛草碳氮磷密度及化學(xué)計(jì)量比的Pearson相關(guān)性矩陣Fig.4 Pearson correlation matrix of stoichiometry ratios of carbon,nitrogen and phosphorus of buffalograss注:首字母A代表地上部分,B代表地下部分;C,N,P分別代表碳、氮、磷元素Note:The initials A and B represent aboveground parts and belowground parts. C,N,and P represent carbon,nitrogen,and phosphorus

2.5 野牛草C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比因子分析

對(duì)40份野牛草種質(zhì)資源的18個(gè)C,N,P密度相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行因子分析,由表3可知,因子分析一共提取出4個(gè)因子(F1,F2,F3,F4),特征根值均大于1,旋轉(zhuǎn)后累積方差解釋率為91.331%,說(shuō)明這4個(gè)因子能較好的反映全部指標(biāo)的信息。F1與地上部分C密度、N密度、P密度顯著相關(guān),F2與地下部分C密度、N密度、P密度顯著相關(guān),F3與地上C/N、地上C/P、地下C/N、總C/N、總C/P顯著相關(guān),F4與地上N/P、地下N/P、總N/P顯著相關(guān)。

表3 野牛草C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比的因子分析Table 3 Factor analysis of stoichiometry ratios of carbon,nitrogen and phosphorus in buffalograss

通過(guò)各因子的特征值和載荷值,計(jì)算出各種質(zhì)資源的因子得分、綜合得分及排名,見(jiàn)表4。由表4可知,綜合得分最高的是7-1C,其F1和F2的得分也是最高,說(shuō)明70-2的地上和地下C,N,P密度均較高。綜合得分最低的是HC-4,其F1得分也是最低的,說(shuō)明HC-4的C,N,P密度整體偏低,尤其是地上部分C,N,P密度較小。F1得分較高的有7-1C,HC-16,5-1B,53-2A,A,8-1A,說(shuō)明它們的地上部分C,N,P密度較大。F2得分較高的有7-1C,10-6A,71-10A,HC-15,HC-4,26-3A,說(shuō)明它們的地下部分C,N,P密度較大。F3得分較高的有A,5-1B,8-1A,53-2A,63-5B,D,說(shuō)明它們的整體C/N,C/P值較高。F4得分較高的有15-4B,HC-12,HC-13,3-22A,63-5B,70-2,說(shuō)明它們的整體N/P值較大。

表4 野牛草種質(zhì)資源C,N,P化學(xué)計(jì)量特征因子分析的綜合得分與排名Table 4 Component score and ranking of stoichiometry of carbon,nitrogen and phosphorus of buffalograss germplasm materials

2.6 野牛草C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比聚類分析

基于野牛草C,N,P密度及化學(xué)計(jì)量比等18個(gè)指標(biāo),對(duì)40份野牛草種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析,聚類結(jié)果如圖5所示。在平方歐式距離為7.5時(shí),40份野牛草種質(zhì)資源可分為5類。

圖5 野牛草種質(zhì)資源碳氮磷及化學(xué)計(jì)量比聚類分析Fig.5 Cluster analysis of buffalograss base on stoichiometry of carbon,nitrogen and phosphorus

第Ⅰ類只有兩個(gè)種質(zhì)資源,一個(gè)來(lái)源未知,一個(gè)來(lái)自年降水量381 mm,海拔704 m的半干旱氣候地區(qū),地上部分C,N,P密度最高,地下部分C密度較高,N,P密度較低,地上C/N,C/P,N/P均是最低,地下C/N,C/P最高,N/P最低,地上C,N,P密度及比值均高于地下部分。第Ⅱ類種質(zhì)資源大多來(lái)自年降水量407 mm,海拔700 m左右的濕潤(rùn)氣候地區(qū),地上部分碳氮密度較高,磷密度較低,地下部分C,N,P密度較低,地上部分和植株總C/N,C/P,N/P均是最高,地上部分C密度高于地下部分,N,P密度低于地下部分,但地上部分C/N,C/P,N/P均高于地下部分。第Ⅲ類種質(zhì)資源只有71-10A,7-1C這兩個(gè),來(lái)自年降水量380～438 mm,海拔1 200 m左右的半干旱氣候地區(qū),地上部分C,N,P密度較低,地下部分C,N,P密度最高,地下N/P最高,總C/N,C/P最低、N/P較高,地上部分C,N,P密度均低于地下部分,但地上部分C/N,C/P,N/P均高于地下部分。第Ⅳ類種質(zhì)資源大多來(lái)自年降水量410～508 mm,海拔700 m左右的溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候地區(qū),地上部分C密度較低,N,P密度較高,地下部分C,N,P密度較低,總C/N,C/P較高,N/P較低,地上部分C,N密度高于地下部分,P密度低于地下部分,但地上部分C/N,C/P,N/P均高于地下部分。第Ⅴ類種質(zhì)資源大多來(lái)自年降水量376～520 mm,海拔960 m左右的半干旱氣候地區(qū),地上部分C,N,P密度較低,地下部分C,N,P密度較高,總C/N,C/P較低,N/P較高,地上部分C密度高于地下部分,N,P密度低于地下部分,但地上部分C/N,C/P,N/P均高于地下部分。

3 討論與結(jié)論

本研究野牛草生物量主要集中在地上部分,地上生物量占總生物量的67%左右,地下生物量占總生物量的32%左右,根冠比在0.54左右。其中只有來(lái)自半干旱氣候的71-10A,10-6A因地下生物量占比較高,根冠比大于1,分別為1.316和1.23,說(shuō)明它們的競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較強(qiáng)[18]。野牛草地下生物量約為303.468 g·m-2和全球沙漠生物群系細(xì)根生物量270 g·m-2較為接近,這可能和野牛草源自較為干旱北美大草原有關(guān)[19]。

野牛草的根冠比約為0.542,低于大多數(shù)研究中多年生草本植物根冠比的值[20-22],這可能是因?yàn)橐芭２莘N質(zhì)資源圃種植于2021年七月,地下生物量只經(jīng)過(guò)了一年的積累,大部分生物量?jī)?yōu)先分配給了地上部分。而且野牛草是無(wú)性系繁殖克隆植物,匍匐莖的根目前主要扎根于0～10 cm的土壤表層,地下深處的根系生物量尚未積累起來(lái),所以根冠比低于現(xiàn)有的多年生草本植物根冠比的研究結(jié)果。這和周恒等人[23]對(duì)不同生長(zhǎng)年限紫花苜蓿生物量的研究一致,他們發(fā)現(xiàn)隨種植年份的增長(zhǎng),根冠比也隨之增長(zhǎng),種植一年的紫花苜蓿根冠比為0.38,種植十年的紫花苜蓿根冠比為1.14,種植十五年的紫花苜蓿根冠比為2.12。

野牛草地上和地下部分C含量相近,這和寧志英等人[24]的研究結(jié)果相似;地下N含量約為地上部分N含量?jī)杀?地下P含量約為地上部分3倍,但是地上部分N/P高于地下部分,說(shuō)明地上部分生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)N,P需求量相對(duì)較低,但對(duì)N的利用效率高于對(duì)P的利用效率。這和蔣利玲等[25]在閩江河口關(guān)于入侵種互花米草(SpartinaalternifloraLoisel.)的研究結(jié)果相似。

本研究發(fā)現(xiàn)野牛草地上部分C(420.842 g·kg-1)含量低于全球(484.48 g·kg-1)[26]以及中國(guó)葉片C(453 g·kg-1)[27]含量;N(5.42 g·kg-1)、P(0.7 g·kg-1)含量遠(yuǎn)低于中國(guó)C4植物葉片N(20.9 g·kg-1)、P(1.55 g·kg-1)含量[28]以及全球葉片N(20.09 g·kg-1)、P(1.77 g·kg-1)[29]。野牛草根系C(423 g·kg-1)含量遠(yuǎn)高于中國(guó)草本植物細(xì)根C(365.6 g·kg-1)含量但略低于全球細(xì)根C含量(488 g·kg-1);N(13.4 g·kg-1)、P(2.3 g·kg-1)含量遠(yuǎn)高于中國(guó)草本植物細(xì)根N(12.7 g·kg-1)、P(1.5 g·kg-1)含量以及全球細(xì)根N(11.7 g·kg-1)、P(1.1 g·kg-1)含量[19,30],可能是因?yàn)楸狙芯恐械耐寥繬(2.402 g·kg-1)、P(2.52 g·kg-1)含量遠(yuǎn)高于中國(guó)土壤N(0.5～1 g·kg-1)、P(0.2～1.1 g·kg-1)含量[31]。野牛草地上部分C/N(81)、C/P(635.66)值高于中國(guó)陸生植物葉片C/N(30.89)、C/P(383.51)值[32],地上部分C/N,C/P值大于地下部分,這說(shuō)明野牛草地下部分生長(zhǎng)速率較快,具有較高的養(yǎng)分利用效率[6,33]。根據(jù)Koerselman理論[34],植物N/P<14時(shí)生長(zhǎng)主要受N限制,1416時(shí)生長(zhǎng)主要受P限制;所有野牛草種質(zhì)資源地上和地下部分N/P均小于14,說(shuō)明野牛草地上和地下部分均受N限制。

野牛草地上C密度是地下的兩倍,地上N,P密度略小于地下部分,這和野牛草C,N,P含量得出的結(jié)果相反,可能是因?yàn)楸狙芯恐?0份野牛草種質(zhì)資源地上生物量顯著大于地下生物量。這可能說(shuō)明野牛草的N,P養(yǎng)分優(yōu)先供應(yīng)給根系,因?yàn)楦祵?duì)于養(yǎng)分的吸收是生長(zhǎng)和發(fā)育的基礎(chǔ),根系對(duì)于水分、有機(jī)物質(zhì)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收能力決定了植株的生長(zhǎng)和發(fā)育水平,這和宋智芳等人[35]、馬全林等人[36]的研究結(jié)果相似。生物量和C元素優(yōu)先分配給地上部分,因?yàn)榈厣喜糠质沁M(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,光合作用可以將大量的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,促進(jìn)其生長(zhǎng)和發(fā)育,并且該種質(zhì)資源圃位于農(nóng)田里,有相對(duì)較好的水肥供應(yīng),生長(zhǎng)限制因子是光照。因此,野牛草優(yōu)先進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生殖長(zhǎng)出匍匐莖生成更多的生物量來(lái)進(jìn)行光合作用,從而獲得更多的能量支持其生長(zhǎng)和發(fā)育,這和淑琴[37]、張琦[38]、薛晴[39]等人研究結(jié)果一致。這是野牛草在生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中權(quán)衡營(yíng)養(yǎng)吸收和利用的結(jié)果。

目前國(guó)內(nèi)外有很多關(guān)于野牛草種質(zhì)資源評(píng)價(jià)方法的研究和應(yīng)用,主成分分析、聚類分析已被喬葭月等[40]、袁紅等人[41]成功應(yīng)用于野牛草上。過(guò)往研究者大多用主成分分析影響野牛草生長(zhǎng)的主導(dǎo)因素,但因子分析在主成分分析的基礎(chǔ)上對(duì)因子進(jìn)行了旋轉(zhuǎn),更容易發(fā)現(xiàn)因子和指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并且因子分析得分表可直觀看出不同野牛草種質(zhì)資源的得分情況,方便后期基于不同育種目的及不同生境環(huán)境按各因子得分排名篩選出適宜推廣應(yīng)用的野牛草種質(zhì)資源。本研究的因子分析將18個(gè)C,N,P密度相關(guān)指標(biāo)提煉成4個(gè)因子,通過(guò)因子得分排名表可看出源自半干旱氣候的5-1B,8-1A,71-10A,溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候A,53-2A,63-5B,26-3A,高原山地氣候的7-1C以及來(lái)源未知的HC-16得分遠(yuǎn)高于對(duì)照組‘中林育1號(hào)’,適宜大面積推廣利用。

本研究的聚類分析將40份野牛草種質(zhì)資源分成5類,氣候類型、海拔高度相近的大多被聚成一類,聚類結(jié)果和它們的地理種源密切相關(guān)。通過(guò)計(jì)算比較每一類地上地下植株整體碳氮磷密度及化學(xué)計(jì)量比的平均值發(fā)現(xiàn),第Ⅰ類HC-16,5-1B和第Ⅲ類71-10A,7-1C,地上地下部分C,N,P密度均較大,說(shuō)明這4個(gè)種質(zhì)資源具有較強(qiáng)的抗逆性和較高的粗蛋白水平[42],可作為優(yōu)質(zhì)野牛草種質(zhì)資源推廣利用。綜合分析,HC-16,5-1B,71-10A,7-1C,A,8-1A,53-2A,63-5B,26-3A這9個(gè)種質(zhì)資源地上和地下部分具有較高的分C,N,P含量及較大的生物量,抗逆性較好,適宜應(yīng)用于多種生境環(huán)境推廣種植。