不同施肥處理芳樟N、P、K元素的DRIS營養(yǎng)診斷

鄒智瀅 張國防 馮 瑜 李左榮 許敏銘

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

?

不同施肥處理芳樟N、P、K元素的DRIS營養(yǎng)診斷

鄒智瀅 張國防 馮 瑜 李左榮 許敏銘

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

以芳樟1年生苗為對象，用N、P、K三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗，對芳樟不同器官的N、P、K元素含量進行測定，計算相應(yīng)系數(shù)并用診斷施肥綜合法(DRIS)、圖解法和指數(shù)法對N、P、K需求關(guān)系進行分析。通過DRIS圖解法得出：N、P、K三元素最佳比值范圍P/N=0.141 4～0.094 8、K/N=0.174 4～0.153 0、P/K=0.836 7～0.597 9，在所有處理中處理19、20的養(yǎng)分處于平衡狀態(tài)；通過DRIS指數(shù)法得出，處理15～20的各營養(yǎng)指數(shù)與0最為接近，表明這6個處理的養(yǎng)分比較平衡，與圖解法的結(jié)果一致。圖解法與指數(shù)法均說明芳樟對N的需求量相對較大，對P的需求次之，對K的需求相對較弱。

芳樟；施肥處理；營養(yǎng)診斷；DRIS

芳樟(Cinnamomumcamphoravar.iinaloolifera)屬樟科樟屬樟組，是提取天然芳樟醇的重要樹種之一[1-3]。隨著國際市場對天然芳樟醇需求量的日益增大，科學(xué)、有效地開展樟樹大規(guī)模培育與生產(chǎn)已成為當前亟需解決的重要問題。營養(yǎng)診斷是對植物的營養(yǎng)狀況進行判斷，并以此指導(dǎo)合理施肥或改進田間管理的一項新技術(shù)[4]。診斷施肥綜合法(diagnosis and recommendation integrate system，DRIS)最早由Beaufils[5]提出，充分考慮了營養(yǎng)均衡原理[6]，DRIS在經(jīng)濟林上的運用也是屢見不鮮，可見這種施肥診斷方法日益被林業(yè)領(lǐng)域所采納與青睞，DRIS現(xiàn)階段主要應(yīng)用的樹種有福建柏(Fokieniahodginsii)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、巨桉(Eucalyptusgrandis)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)以及桉樹(Eucalyptusspp.)[7-11]，但在芳樟上鮮有報道。在營養(yǎng)診斷的基礎(chǔ)上，結(jié)合施肥措施，研究施肥與生物量的關(guān)系，可以使施肥具有目的性與準確性，為林木營養(yǎng)管理提供實踐指導(dǎo)和理論依據(jù)。DRIS法能較全面地評價樹體的各養(yǎng)分及其比例，以及確定這種比例的合理范圍，避免由僅憑某一(或幾個)元素含量的高低作出豐缺判斷的片面性[5]。

在眾多的試驗設(shè)計方法中，三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計具有旋轉(zhuǎn)性，能使與試驗中心距離相等的點上預(yù)測值的方差相等，而且試驗次數(shù)較少、計算簡便，消除了回歸系數(shù)間的相關(guān)性，因而，采用這一方法作為施肥模型可確定最佳的肥料種類和用量[12]。

因此，本研究采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，設(shè)置N、P和K不同施用量的20個處理組，測定芳樟不同器官的N、P、K元素含量，計算相應(yīng)系數(shù)并用DRIS圖解法和指數(shù)法對N、P、K需求關(guān)系進行分析，以確定芳樟生長適宜的N、P和K施用量，以期對芳樟林培育和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料來源于廈門市牡丹公司苗圃的1年生“牡丹1號”芳樟扦插苗。試驗在福州市福建農(nóng)林大學(xué)溫室內(nèi)進行，采用盆栽實驗法，選取生長均勻、高度一致的扦插苗種植于栽培盆中，每盆1株；盆栽基質(zhì)為黃心土，每盆裝土約3.5 kg；盆栽土中有機質(zhì)、全氮、全磷 和全鉀含量分別為3.233、0.214、0.013、0.527 g/kg，水解氮、有效磷和速效鉀含量分別為19.3、11.5、228.3 mg/kg。

供試用商品化肥為尿素(N質(zhì)量分數(shù)為46% )、過磷酸鈣(P2O2質(zhì)量分數(shù)為12%)和氯化鉀(K2O2質(zhì)量分數(shù)為60%)。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，N、P和K的施用量分別設(shè)置5個水平：0、1.01、2.50、3.99、5.00 g，共設(shè)置20個處理；每處理3株，各重復(fù) 3次，即每個處理 9株。將每一處理N、P和K的施用量換算成相應(yīng)的化肥用量后分6次施肥，施肥時間為2013年3—9月；每個月的30日，前4次施肥量均為總施用量的15%，后2次施肥量均為總施用量的20%。根據(jù)栽培盆中土壤水分狀況，每隔3～5 d等量澆200 mL清水，以保證植株正常生長。N、P和K肥3因素各水平施肥量見表1。

表1 氮、磷、鉀3因素各水平施肥量Tab.1 The fertilizing amount of N，P，K factors in different levels (g·盆-1)

1.2.2 植株各養(yǎng)分分析方法 本試驗進行的養(yǎng)分分析包括植株根莖葉中的氮、磷、鉀。養(yǎng)分分析之前的待測液均由濃硫酸凱式消煮法制備，全氮采用蒸餾法測定，磷采用鉬銻抗比色法測定，鉀采用火焰光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2003和SPSS 11.5統(tǒng)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 芳樟N、P、K元素含量的比較分析

采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計設(shè)置N、P和K的不同施用量，9月份各處理組芳樟各個器官的生物量見表2。

表2 不同處理芳樟的生物量Tab.2 The biomass of Cinnamomum camphora var. iinaloolifera with different fertilizer treatments g

續(xù)表2 不同處理芳樟的生物量 g

對9月份芳樟生物量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到的三元二次通用編碼旋轉(zhuǎn)回歸方程為：

根據(jù)所得的生物量回歸方程，利用Excel規(guī)劃求解工具對目標函數(shù)的相關(guān)變量進行極值約束，求得的最優(yōu)生物量可達到29.739 g，與之對應(yīng)的N、P、K的施肥量分別為：5.0、5.0、0 g/盆。Beafuils等仔細地比較了自然植物高產(chǎn)和低產(chǎn)時的養(yǎng)分分布數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)組和低產(chǎn)組的養(yǎng)分濃度平均值，并無多大差別; 同時，發(fā)現(xiàn)低產(chǎn)組標準差變異系數(shù)要比高產(chǎn)組大得多， 營養(yǎng)元素的比例要比單純元素濃度能更好地指示植物所缺的養(yǎng)分之間的平衡狀況。認為只有當一些元素的比例達到最佳值時， 植物才能獲得高產(chǎn)。而這些元素的比例就稱為“重要參數(shù)”，這些重要內(nèi)容的得到方法是，從盆栽試驗中得到各個處理的生物量與各個養(yǎng)分含量的數(shù)據(jù)，把上述數(shù)據(jù)，分成高產(chǎn)組和低產(chǎn)組，然后分別進行數(shù)理統(tǒng)計，因此2、4、18、20處理做為高產(chǎn)組，而其余16個處理作為低產(chǎn)組。

2.2 不同施肥處理芳樟營養(yǎng)診斷參數(shù)統(tǒng)計

將不同施肥處理芳樟生物量劃分為高產(chǎn)組和低產(chǎn)組，分別計算N%、P%、K%、 N/P、 N/K、 P/K、P/N、K/N、K/P、NP、NK、PK等平均值、方差、變異系數(shù)，以高產(chǎn)類型各組合測定值的方差為標準，低產(chǎn)組組合值方差與其比較，結(jié)果見表3。

表3 DRIS診斷參數(shù)統(tǒng)計Tab.3 Statistical analysis of DRIS diagnose parameter

結(jié)合表3方差結(jié)果,確定P/N、K/N、P/K 作為重要研究參數(shù)。因為在N與P的表達式中，P/N的方差比(2.498)要大于N/P(0.609)；在N與K的表達式中，K/N的方差比(1.860)要大于 N/K(1.291)；在P與K的表達式中，P/K的方差比(5.166)要大于K/P(1.654)。

2.3 不同施肥處理DRIS營養(yǎng)診斷圖解法診斷分析

DRIS圖解法分別以方差比大的高產(chǎn)組3個研究參數(shù)的平均值作為圓心，內(nèi)圓及外圓的直徑為標準差(S)的4/3倍，8/3倍。因此,選擇P/N高產(chǎn)組的平均值0.118，K/N高產(chǎn)組的平均值0.164，P/K高產(chǎn)組的平均值0.713作為圓心；內(nèi)圓直徑為：P/N高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.046 7，K/N高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.021 5，P/K高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.238 8；外圓直徑為：P/N高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.093 3，K/N高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.042 9，P/K高產(chǎn)組4/3倍標準差值0.477 6。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和表示方法制作的DRIS診斷圖見圖1。

P/N值為0.141 4～0.094 8，P與N處于養(yǎng)分平衡狀態(tài)；在0.141 4～0.164 8，P偏高、N偏低；超過0.164 8則說明P過剩，N缺乏，超過的越多不平衡的狀況越嚴重；在0.094 8～0.071 4時N偏高、P偏低；小于0.071 4表明N過剩，P缺乏，越小說明不平衡狀況越嚴重。K/N值為0.174 4～0.153 0時，K與N元素處于平衡狀態(tài)；在0.174 4～0.185 2，K偏高、N偏低；超過0.185 2說明K過剩，N缺乏；在0.153 0～0.142 2時，K偏低、N偏高；小于0.142 2表明K不足而N過剩，越小說明不平衡的狀況越嚴重。P/K值為0.836 7～0.597 9時，P與K處于養(yǎng)分平衡狀態(tài)；在0.836 7～0.956 1時P偏高，K偏低；超過0.956 1則說明K不足，P過剩，超過越多說明不平衡狀況越嚴重；在0.597 9～0.478 5，K偏高，P偏低；小于0.478 5表明P不足而K過剩，越小不平衡狀況就越嚴重。圖解得出的需肥順序均為N>P>K，說明當N、P、K三者的施肥量沒有達到平衡時，芳樟對N的需求為最大，其次是P，K肥為最小。

2.4 不同施肥處理DRIS營養(yǎng)診斷指數(shù)法診斷分析

應(yīng)用DRIS指數(shù)法對芳樟進行營養(yǎng)診斷，計算N、P、K各個比值的偏離程度函數(shù)和N、P、K指數(shù)，結(jié)果見表4。

表4 芳樟DRIS指數(shù)法診斷需肥分析Tab.4 The analysis about Cinnamomum camphora var.iinaloolifera fertilizer requirement by DRIS index diagnose

從表4可知，與圖解法不同的是指數(shù)分析表中沒有出現(xiàn)“=”，這是因為指數(shù)法能更精確的表示出各元素的需求狀況，從各處理的指數(shù)值可以明確的看出各元素的盈缺狀況及盈缺大小。其中處理15～20各指數(shù)的平均值均比較接近0，說明N、P、K養(yǎng)分比較平衡。其中處理20的N指數(shù)最高(0.918)、處理11的P指數(shù)最高(7.156)、處理3的K指數(shù)最高(1.711)，表明芳樟體內(nèi)對應(yīng)元素含量過量，應(yīng)減少對應(yīng)肥料的施用量；此外處理1的N指數(shù)最低(-2.676)，處理3的P指數(shù)最低(-0.932)，處理11的K指數(shù)最低(-4.377)，表明芳樟體內(nèi)對應(yīng)元素需求量較大，應(yīng)適當增加對應(yīng)肥料的施用量；從指數(shù)法的需肥順序可以看出，芳樟對N的需求量最大，其次是P、K。

3 結(jié)論與討論

圖解法與指數(shù)法是DRIS最具代表性的兩種營養(yǎng)診斷方法，圖解法通過診斷圖可以直觀的看出植物對施肥元素的需求范圍，而指數(shù)法通過營養(yǎng)指數(shù)的大小可以說明植物對施肥元素的需求情況，將DRIS營養(yǎng)診斷的圖解法與指數(shù)法所得的各元素需肥順序進行比較發(fā)現(xiàn)，兩個結(jié)果基本是一致的。根據(jù)芳樟生物量劃分高低產(chǎn)組，利用DRIS營養(yǎng)診斷的圖解法與指數(shù)法，進行芳樟N、P、K元素營養(yǎng)診斷。通過DRIS圖解法得出N、P、K三元素最佳比值范圍：P/N=0.141 4～0.094 8、K/N=0.174 4～0.153 0、P/K=0.836 7～0.597 9，在所有處理中處理19、20的養(yǎng)分處于平衡狀態(tài)。通過DRIS指數(shù)法，得出處理15～20的各營養(yǎng)指數(shù)與0最為接近，表明這6個處理的養(yǎng)分比較平衡，與圖解法的結(jié)果一致。結(jié)合與對比兩種分析方法所得的各處理的需肥順序，得知15～20處理的平衡狀態(tài)最佳，總體而言圖解法與指數(shù)法都說明了芳樟對N的需求量相對較大，對P的需求次之，對K的需求相對較弱。

因此，在芳樟林木培育中，要結(jié)合多方面因素、尊重養(yǎng)分平衡規(guī)律，力求芳樟養(yǎng)分平衡，達到施肥效率最大化的目的。

[1] 周新菊.樟樹良種繁育及栽培利用研究進展[J].廣東林業(yè)科技,2009,25(1)：68-72.

[2] 何鳳苗,蔡驊,涂韻娜.樟樹在景觀規(guī)劃工程中的應(yīng)用[J].硅谷,2009(23)：132-133.

[3] 李振華,溫強,戴小英,等.樟樹資源利用現(xiàn)狀與展望[J].江西林業(yè)科技,2007(6)：30-33,36.[4] 張旭東，董林水,周金星,等.珍稀鄉(xiāng)土樹種福建柏苗期DRIS營養(yǎng)診斷[J].生態(tài)學(xué)報,2005,25(5)：1165-1170.

[5] Walworth J L, Sumner M E. The Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS)[M]// Advances in Soil Science. Springer New York, 1987:149-188.

[6] Mourao Filho F A A. DRIS：concepts and applications on nutritional diagnosis fruit crops [J].Scientia Agricola,2004,61(5)：550-560.[7] 張旭東,董林水,周金星,等.珍稀鄉(xiāng)土樹種福建柏苗期DRIS營養(yǎng)診斷[J].生態(tài)學(xué),2005,5(11)：1165-1170.

[8] 陳禮光,陸小靜,蔡月琴,等.柳杉苗木綜合營養(yǎng)診斷Ⅰ.田間DRIS圖解法[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2005,25,(4)：318-322.

[9] 謝安強,陸小靜,楊榕,等.柳杉苗木綜合營養(yǎng)診斷Ⅱ.研究田間DRIS指數(shù)法[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2006,26(2)：111-116.

[10] 馮茂松,張健.巨桉葉片營養(yǎng)DRIS診斷研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,21(4)：303-307.

[11] 張克建.桉樹營養(yǎng)狀況與診斷方法綜述[J].桉樹科技,2000,2：17-20.

[12] 洪偉,吳承禎.試驗設(shè)計與分析：原理·操作·案例[M].北京：中國林業(yè)出版社,2004.

(責任編輯 趙粉俠)

The DRIS Nutrient Diagnosis Analysis of N, P, K inCinnamomumcamphoravar.iinalooliferaUnder Different Fertilization Proportions

Zou Zhiying, Zhang Guofang，F(xiàn)eng Yu, Li Zuorong, Xu Minming

(College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou Fujian 350002, China)

Made one-year-oldCinnamomumcamphoravar.iinalooliferaas research object and used the quadratic orthogonal rotational combination design with three factors, N, P and K content of different organic was measured to calculated the coefficient of variance, and then analyzed the demands of N, P and K by applying DRIS, graphical index method. The optimal pair wise ratios of N, P and K were determined as P/N=0.141 4-0.094 8, K/N=0.174 4-0.153 0, P/K=0.836 7-0.597 9 from the DRIS diagrams. It indicated that the equilibrium was achieved for methods 19 and 20. The DRIS index was in accordance with the DRIS diagram by showing the fact that all nutrient indexes of methods 15-20 were close to zero which indicated the nutrition were relatively balanced for these 6 methods. Therefore, it was concluded the demands in order from greatest to least was N, P, and K proved by both DRIS diagrams and DRIS index analyses.

Cinnamomumcamphoravar.iinaloolifera; fertilization treatment; nutritional diagnosis; DRIS

2015-02-25

福建省林業(yè)廳種苗科技攻關(guān)項目(k85130001)資助；科技部農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化項目(1C4005002)資助；福建省五新項目(FKY018001)資助。

張國防(1966—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：森林培育。Email：fjzgfzgf@126.com。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.05.006

S723.7

A

2095-1914(2015)05-0032-05

第1作者：鄒智瀅(1990—)，男，碩士生。研究方向：森林培育。Email：765359665@qq.com。