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湖北神农架是神农箭竹的原产地,1993~1996年,广布于欧美各国的神农箭竹相继开花死亡。1996年开始,该竹在神农架也同步开花死亡,这一现象引起了学术界的高度重视。弄清神农箭竹开花的原因,探讨其开花过程中的生态变化,具有十分重要的理论和现实意义。关于竹子开花的原因,目前主要从开花历史资料的分析、开花现象的观察和开花竹林的调查入手,分别提出了生长周期说、营养说、外因说、自由基理论、病理学说、个体变异和突变学说等。对于竹子开花现象尚缺乏系统的研究,对其开花机理也没有实质性的了解。
本文从分析未开花神农箭竹、正开花神农箭竹和已开花神农箭竹营养元素的变化着手,结合土壤营养成分在开花前后的变化规律,研究神农箭竹开花与营养元素间的关系,为丛生竹类开花的理论和实际研究提供了科学依据。通过研究发现,神农箭竹开花前后的外在表现与营养元素的变化相互关联,结论如下:
1.营养元素在神农箭竹体内的分布规律为: N>K>Ca>P>Mg>Fe>Na>Mn>Ba>Zn>B>Cr>Ti>Cu>Ni>Li>Co。N和P在各器官中的分布规律为:叶>鞭、根>竿;K在未开花竹和正开花竹中分布规律为:鞭>根>叶>竿,在已开花竹中分布规律为:叶>鞭>竿>根。Ca、Mg、Na、Mn、Zn、B、Ba 等元素主要在叶中积累,Fe、Ni、Co、Cr、Li、Ti主要在根中积累;Cu主要在鞭中积累;几乎所有矿质元素在竿中的含量都低于其它器官。随着开花过程的进行,N的含量在叶、竿、鞭和根等器官中逐渐降低;P的含量在叶片中先升高后降低,在竿、鞭和根等器官中逐渐降低;K的含量在叶和竿中先降低后升高,在鞭和根中呈下降趋势;Mg、Fe、Ba、Cr、Li、Ti等元素的含量逐渐降低;B的含量逐渐升高;其它矿质元素含量在不同的器官和生长发育时期变化很大。
2.表层土壤(0~15cm)中各元素的分布规律为:Al>Fe>K>Mg>N>Na>Ti>Ca>Ba>P>Mn>Li>Zn>Cr>Pb>Ni>Co>Cu。神农箭竹各个生长时期其土壤中只有极少数营养元素的含量随土层深度的增加逐渐降低,如 N:其它元素在不同时期和不同深度(0~5cm、5~10cm、10~15cm)的土层中含量分布差别较大。随着神农箭竹开花过程的进行,表层土壤中N、K、Mg、Ni、Fe、Cu、Co、Li、Ba等元素含量逐渐降低;Ti、Na、Fe 等元素的变化幅度较小;P、Mn、Zn、Ca、Pb等元素的含量先升高后降低:Cr的含量先降低后升高;Al 的含量持续升高。Fe、K、Mg、N、Ca、P、Mn、Ba、Li、Cr、Pb、Ni、Co 等元素在未开花竹土壤中的含量高于在已开花竹土壤中的含量。
3.神农箭竹竹叶和土壤中分布规律一致的营养元素有:N、P、Ca、Mn、Pb、Ti、Cr 和 Na。K、Fe、Co的含量在竹叶中先降低后升高,在土壤中始终降低;Ni和Li在竹叶中的含量始终升高,在表层土壤中的含量始终降低。