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滇西北藜麦氮磷钾生态化学计量特征的物候期动态
李兆光, 文高, 和桂青, 徐天才, 和琼姬, 侯志江, 李燕, 薛润光
植物生态学报    2023, 47 (5): 724-732.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0226
摘要   (412 HTML225 PDF(pc) (1173KB)(571)  

氮(N)、磷(P)、钾(K)是植物生长发育的关键元素, 探明N、P、K生态化学计量特征的物候期动态有助于更好地理解植物生长过程中养分限制、资源吸收利用及生物量分配等生理生态过程。该研究以滇西北地区大田栽培藜麦(Chenopodium quinoa)为研究对象, 采用田间观测、取样和室内实验相结合的方法, 分析了藜麦根、茎、叶片和穗N、P、K含量及其计量比在生长显穗期、开花期、灌浆期和成熟期之间的差异, 及与各器官生物量分配比的相关性。结果显示: (1)藜麦根、茎、叶片、穗N含量分别为9.28、12.22、33.68、31.28 mg·g-1, P含量为2.64、3.71、4.98、5.68 mg·g-1, K含量为25.63、43.80、74.08、56.73 mg·g-1, N:P为4.66、4.20、7.37、5.70, N:K为0.39、0.31、0.46、0.62, K:P为13.77、14.31、16.82、9.79。(2)藜麦根、茎、穗N、P、K含量及叶片N、P含量均随物候期的推移显著下降, 体现出明显的物候期稀释效应。相反, 藜麦叶片K含量随着生长进程显著升高, 可能表明干旱胁迫下藜麦极强的抗旱机制。藜麦根和茎中N、P、K分配比及生物量分配比相对稳定, 而叶片中分配比均在开花期最高而后显著下降, 穗中分配比随物候期推移显著上升并在成熟期达到最高值, 表明藜麦开花期叶片和穗发生关键的资源分配调节, 进入灌浆期营养元素逐渐向穗中转移, 生物量显著提高。(3)变异来源分析表明, 器官对藜麦N、K含量及N:P变异的贡献大于物候期变化, 而物候期对藜麦P含量变化的贡献大于器官间的差异。(4)藜麦各器官间N、P、K分配比和生物量分配比存在紧密耦合, 具体为藜麦根和叶片生物量分配比与根和叶片N、P、K分配比均呈显著正相关关系, 与穗N、P、K分配比呈显著负相关关系; 穗生物量分配比仅与穗N、P、K分配比呈显著正相关关系, 与根和叶片N、P、K分配比均呈显著负相关关系。



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图2 不同物候期藜麦氮(N)、磷(P)、钾(K)含量比值特征(平均值±标准误)。不同大写和小写字母分别表示不同器官在相同物候期和相同器官在不同物候期之间差异显著(p < 0.05)。
正文中引用本图/表的段落
采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析, 采用Origin 8.5软件作图, 所有数据均基本服从正态分布。采用双因素方差分析法分析器官和物候期及二者的交互作用对藜麦N、P、K含量及化学计量比的影响。采用单因素方差分析法检验不同物候期藜麦相同器官以及相同物候期藜麦不同器官N、P、K含量及化学计量比的差异, 若方差齐性, 用最小显著差异(LSD)法进行显著性多重比较; 若方差非齐性, 则用Tamhanes T2法进行多重比较。运用Pearson相关分析方法对藜麦器官N、P、K分配比与其生物量分配比之间进行相关性分析。
由图2结果可知, 藜麦各器官N:P、N:K、K:P平均值分别为: 根, 4.66、0.39、13.77; 茎, 4.20、0.31、14.31; 叶片, 7.37、0.46、16.82; 穗, 5.70、0.62、9.79。在整个物候期内, 藜麦茎、叶片和穗N:P先上升至灌浆期后有所降低, 根N:P在成熟期显著高于其他物候期, 茎N:P在显穗期显著低于灌浆期和成熟期, 穗N:P在灌浆期显著高于显穗期和开花期。显穗期和开花期叶片N:K显著高于灌浆期和成熟期, 穗N:K在成熟期显著高于其他物候期。叶片K:P在显穗期和开花期内显著低于灌浆期, 穗K:P在成熟期显著最低(图2)。
总体而言, 显穗期、开花期和灌浆期N:P表现为根、茎低于叶片、穗。显穗期叶片N:K显著高于其他部位, 而灌浆期和成熟期穗N:K均显著高于其他部位。显穗期根K:P显著低于其他部位, 灌浆期叶片K:P显著高于根, 而成熟期穗K:P显著低于其他部位(图2)。
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