廣西孟江油茶葉片營(yíng)養(yǎng)DRIS診斷

唐 健，覃祚玉，鄧小軍，潘 波，農(nóng)必昌，宋賢沖

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002； 2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002；3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002)

廣西孟江油茶葉片營(yíng)養(yǎng)DRIS診斷

唐 健1，2，3，覃祚玉1，2，3，鄧小軍1，2，3，潘 波1，2，3，農(nóng)必昌1，2，3，宋賢沖1，2，3

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002； 2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002；3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002)

以廣西三江侗族自治縣40 年生孟江油茶(CamellialeiferaAbel)成林葉片為對(duì)象，對(duì)該油茶產(chǎn)區(qū)高產(chǎn)組和低產(chǎn)組油茶葉片的9 種養(yǎng)分(N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn)進(jìn)行DRIS診斷。結(jié)果表明：油茶林N、P、Fe相對(duì)缺乏，K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn相對(duì)充足，其中養(yǎng)分P、Fe元素在高、低組間差異顯著，N、P和Fe元素缺乏是提高油茶產(chǎn)量的最大限制因子；樹體需肥順序?yàn)椋篘>P>Fe>Zn>Cu>Ca>Mn>K>M；同時(shí)，利用高產(chǎn)組葉片養(yǎng)分濃度、養(yǎng)分診斷指數(shù)及其等級(jí)制定了相應(yīng)的養(yǎng)分診斷標(biāo)準(zhǔn)，可為三江侗族自治縣指導(dǎo)油茶施肥管理提供參考。

孟江油茶；葉片營(yíng)養(yǎng)；DRIS診斷；廣西三江侗族自治縣

DRIS診斷法(Diagnosis and Recommendation Integrated System)不僅可判定養(yǎng)分的豐缺狀況、需肥次序及最大養(yǎng)分限制，還可以診斷出養(yǎng)分平衡及潛在的養(yǎng)分缺乏狀況[1-2]。是指導(dǎo)科學(xué)施肥的重要技術(shù)手段，在農(nóng)業(yè)上已廣泛應(yīng)用[3]，且效果顯著。但在林業(yè)上的研究應(yīng)用較少[4-6]。廣西是我國(guó)油茶的重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年廣西油茶栽培面積和產(chǎn)量均位居全國(guó)第3位[7]，到2013年油茶種植面積已有40萬hm2。廣西三江侗族自治縣油茶栽培歷史早在明朝已有記載，是廣西最大的油茶原產(chǎn)地及生產(chǎn)基地縣，目前全縣油茶栽培面積已達(dá)到4.07萬hm2，油茶品種主要以孟江油茶(CamelliaoleiferaAbel)為主，即普通油茶的一種變種，該品種是三江侗族自治縣鄉(xiāng)土優(yōu)良油茶品系，也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入主要農(nóng)產(chǎn)品之一[8]。孟江油茶營(yíng)養(yǎng)豐富，是三江的特色產(chǎn)品，但由于油茶林品種單一、老化，產(chǎn)量不高，從而制約油茶的發(fā)展。因此開展油茶營(yíng)養(yǎng)診斷，掌握樹體養(yǎng)分缺乏狀況，可有效地為施肥管理提供參考，對(duì)孟江油茶低產(chǎn)林改造具有重大意義。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)油茶營(yíng)養(yǎng)診斷的研究已有報(bào)道，如莫寶盈等[9]采用定點(diǎn)、定期連續(xù)監(jiān)測(cè)方法初步確定油茶葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析葉片適宜采集期為6—8月；潘曉杰等[10]、袁軍[11]采用一般正交設(shè)計(jì)和“3414”正交試驗(yàn)分別對(duì)油茶中幼林和成林進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷；李師陽等[12]運(yùn)用一般數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、陳宜木[13]應(yīng)用DRIS圖解法與指數(shù)法、丁曉綱等[14]運(yùn)用DRIS指數(shù)法分別對(duì)油茶植株?duì)I養(yǎng)進(jìn)行診斷，總結(jié)出油茶高產(chǎn)植株?duì)I養(yǎng)診斷指標(biāo)的初步標(biāo)準(zhǔn)。這些研究為油茶科學(xué)施肥提供參考，但營(yíng)養(yǎng)診斷大部分針對(duì)油茶中幼林或大中量元素的診斷，而且試驗(yàn)地多為示范大田，與山區(qū)油茶的需肥特征存在一定的差異，故本文運(yùn)用DRIS指數(shù)法對(duì)三江山區(qū)油茶成林大、中、微量營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行診斷，以期能正確指導(dǎo)油茶林地的科學(xué)施肥及油茶專用肥的生產(chǎn)，提高油茶產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與測(cè)定

在2012年10月測(cè)產(chǎn)前，采集葉片樣品進(jìn)行養(yǎng)分分析。葉片樣品采自廣西三江侗族自治縣同樂鄉(xiāng)的12個(gè)40年生的油茶(種植品種為孟江油茶)林地。測(cè)定樣地單產(chǎn)，按當(dāng)?shù)赜筒璁a(chǎn)量水平與林農(nóng)經(jīng)驗(yàn)將三江山區(qū)的油茶林地分成高產(chǎn)組(年產(chǎn)量>20 kg·株-1)、低產(chǎn)組(年產(chǎn)量<10 kg·株-1)。共選定高產(chǎn)組、低產(chǎn)組各6個(gè)樣地，每樣地按梅花5點(diǎn)法采樣，每點(diǎn)各選5株，共25株。取東、南、西、北4個(gè)方向的第5～8片全展葉(從上往下)小葉，去脈。將葉片洗凈擦干，殺青，烘干，粉碎待測(cè)。葉片N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn的測(cè)定參照土壤農(nóng)化分析方法測(cè)定[15]。

1.2 DRIS指數(shù)計(jì)算方法

偏函數(shù)f(X/Y)表示(X/Y)低偏離(X/Y)高的程度。其表達(dá)公式為：

(1)

式中：X、Y為任意2種養(yǎng)分濃度；(X/Y)低和(X/Y)高分別為低產(chǎn)組和高產(chǎn)組油茶葉片X、Y養(yǎng)分濃度比值；f(X/Y)為偏函數(shù)；C.V.為(X/Y)高的變異系數(shù)。DRIS指數(shù)表示作物對(duì)某一營(yíng)養(yǎng)元素的需求強(qiáng)度。X指數(shù)若考察的元素為X/Y中的X時(shí)，取f(X/Y)，若考察的元素為X/Y中的Y時(shí)，取-f(X/Y)，則X指數(shù)表達(dá)公式為：

X指數(shù)=[f(X/A)+f(X/B)+…-f(H/X)-f(I/X)…]/n；

(2)

式中：n為偏函數(shù)f()的個(gè)數(shù)[2]，A、B、H、I…為所考察的元素。所有元素DRIS指數(shù)絕對(duì)值的代數(shù)和稱為養(yǎng)分不平衡指數(shù)，用NII表示，NII越大，說明樹體營(yíng)養(yǎng)元素間越不平衡。

2 油茶成林DRIS營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)體系建立

2.1 不同表現(xiàn)形式的參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在高、低產(chǎn)組中葉片養(yǎng)分含量均呈正態(tài)分布。根據(jù)系統(tǒng)綜合診斷法(DRIS)，對(duì)油茶成林高產(chǎn)組和低產(chǎn)組成齡葉片大、中、微量元素含量選用2個(gè)元素含量比的不同表示形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按正態(tài)分布計(jì)算各營(yíng)養(yǎng)元素含量比值，如N/P、N/K、N/Ca……Fe/Mn，計(jì)算各形式的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、方差，高產(chǎn)與低產(chǎn)組的方差比及2組方差值的差異顯著性。對(duì)每個(gè)診斷參數(shù)進(jìn)行高、低產(chǎn)組間差異顯著性分析，每組參數(shù)(如N/P 和 P/N)只選擇差異最顯著或方差比值較大的1個(gè)作為重要參數(shù)。此時(shí)的高產(chǎn)組該參項(xiàng)的葉片養(yǎng)分均值視為元素的最佳含量，對(duì)應(yīng)的含量比值為最佳比例[1]。通過篩選，得到廣西三江孟江油茶DRIS診斷的重要參數(shù)(表1)。

從表1可見，各營(yíng)養(yǎng)元素含量比值共用36種形式來表示，各種表現(xiàn)形式的變異系數(shù)大部分表現(xiàn)為低產(chǎn)組>高產(chǎn)組，說明不同元素濃度及元素濃度比例狀況在高產(chǎn)組的平衡度比低產(chǎn)組高。方差差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明：高、低產(chǎn)組間P、Fe 2個(gè)元素含量間存在顯著差異(F=0.05水平)，其余的元素濃度方差比沒有顯著性差異。這可能與三江侗族自治縣長(zhǎng)期以來油茶林地的經(jīng)營(yíng)方式有關(guān)，統(tǒng)一的撫育施肥管理，植物營(yíng)養(yǎng)相差不大。但高產(chǎn)組的產(chǎn)量明顯高于低產(chǎn)組，可能與土壤立地狀況有關(guān)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，除N、P、Fe元素外，其它各元素濃度均表現(xiàn)為低產(chǎn)組>高產(chǎn)組。高產(chǎn)組與低產(chǎn)組間N/Ca、P/Fe、Ca/Mn、Fe/Mn 4個(gè)元素比值的差異達(dá)顯著水平。說明在施肥過程中并不是肥料多施，產(chǎn)量就會(huì)提高。N、P、Fe元素是油茶產(chǎn)量提高的主要限制因子，穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)必須注重N、P、Fe元素的補(bǔ)充，且各元素比例要合理。

表1 高產(chǎn)組和低產(chǎn)組DRIS診斷參數(shù)

表1(續(xù))

*：*為方差齊性檢驗(yàn)存在顯著差異。

2.2 葉片營(yíng)養(yǎng)的DRIS診斷

DRIS診斷法可以判斷元素比值的最佳平衡態(tài)，林木元素比值的實(shí)測(cè)值與最適值越接近越平衡[1]。用公式(1)、(2)計(jì)算油茶葉片養(yǎng)分比值偏函數(shù)f(X/Y)(表2)及養(yǎng)分DRIS指數(shù)(表3)。由表2可知，養(yǎng)分36種表現(xiàn)形式的參數(shù)中，f(X/Y)結(jié)果為負(fù)值的表現(xiàn)形式有20種，為正值表現(xiàn)形式的有16種，說明低產(chǎn)組中各元素間相對(duì)缺乏和相對(duì)過量同時(shí)存在，各元素間比例不平衡。f(X/Y)接近于0，表示該元素與其它元素值處于相對(duì)平衡狀態(tài)。

DRIS指數(shù)大小表示樹體對(duì)某一元素需要程度，負(fù)指數(shù)表示樹體需要這一元素，負(fù)值的絕對(duì)值越大，表示需要強(qiáng)度越大；反之，表示油茶對(duì)這一元素需要強(qiáng)度小或不需要，甚至是過量的。當(dāng)指數(shù)為0或接近0時(shí)，表明該元素與其它元素處于相對(duì)平衡狀態(tài)中。所有元素DRIS指數(shù)的代數(shù)和為零[16]。

由表3可知，試驗(yàn)地油茶營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)(NII)為26.008，樹體需肥順序?yàn)椋篘>P>Fe>Zn>Cu>Ca>Mn>K>Mg。油茶樹體N、P、Fe元素比較缺乏，Cu、Zn、Mn、Ca、Mg元素相對(duì)充足。葉片DRIS診斷指數(shù)，N元素負(fù)值最大，為-7.117，表示該地區(qū)油茶葉片N元素相對(duì)缺乏，是產(chǎn)量增長(zhǎng)的主要限制因子，葉片P、Fe診斷指數(shù)均小于0，處于缺乏狀態(tài)；而其它元素DRIS診斷指數(shù)均為正值，說明這些營(yíng)養(yǎng)元素的供給相對(duì)充足。因此，應(yīng)重視N、P、Fe元素的補(bǔ)充及各元素的比率平衡。葉片Zn指數(shù)值為0.977，最接近于零，與其它元素之間大致處于平衡狀態(tài)；其余的葉片營(yíng)養(yǎng)元素指數(shù)(除N外)相差不大，在-4.0～+4.0之間，說明這些元素可能有過剩，但不至于造成毒害，引起養(yǎng)分失衡，造成浪費(fèi)。

表2 單偏離程度函數(shù)f(X/Y)統(tǒng)計(jì)

表3 葉片養(yǎng)分DRIS診斷指數(shù)及需肥順序

2.3 油茶成林葉片營(yíng)養(yǎng)診斷臨界標(biāo)準(zhǔn)

為矯治缺素癥，預(yù)防營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，本文將營(yíng)養(yǎng)診斷的標(biāo)準(zhǔn)濃度分為5個(gè)等級(jí)，即：過?！⑵?、平衡→、偏低、缺乏↓。將高產(chǎn)組葉片各營(yíng)養(yǎng)元素含量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差相結(jié)合，綜合判斷油茶葉片養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。以高產(chǎn)組油茶葉片營(yíng)養(yǎng)元素DRIS診斷平均值作為平衡指標(biāo)，則營(yíng)養(yǎng)診斷的標(biāo)準(zhǔn)濃度的計(jì)算公式均可用公式(3)表示：

(3)

DRIS營(yíng)養(yǎng)診斷的濃度偏離±4/3標(biāo)準(zhǔn)差為該元素相對(duì)適宜濃度范圍；偏離4/3～8/3標(biāo)準(zhǔn)差為該元素缺乏或相對(duì)富集；偏離±8/3標(biāo)準(zhǔn)差以上為嚴(yán)重缺乏或過量，極易造成缺素或毒害。油茶養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)初步擬定結(jié)果見表4，各營(yíng)養(yǎng)元素的適宜范圍分別為：N 9.74～12.66 g·kg-1、P 0.65～0.74 g·kg-1、K 3.61～7.44 g·kg-1、Ca 5.02～7.41 g·kg-1、Mg 1.15～1.44 g·kg-1、Cu 1.71～3.30 mg·kg-1、Zn 8.83～9.80 mg·kg-1、Fe 58.75～124.50 mg·kg-1、Mn 978.30～1532.46 mg·kg-1。油茶大中量營(yíng)養(yǎng)元素的適宜范圍與其他樹種相比要小得多，比如：桉樹[17]的大中量元素適宜范圍為N 11.02～22.76 g·kg-1、P 0.79～1.52 g·kg-1、K 8.29～14.45 g·kg-1、Ca 3.26～8.05 g·kg-1、Mg 13.25～23.90 g·kg-1。因此在施肥管理時(shí)，要注重肥料的合理搭配，科學(xué)施肥。

表4 油茶葉片養(yǎng)分濃度DRIS診斷范圍等級(jí)

3 結(jié)論與討論

1)本研究對(duì)廣西三江侗族自治縣高產(chǎn)組、低產(chǎn)組油茶葉片9種營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行DRIS指數(shù)診斷。結(jié)果表明，相對(duì)高產(chǎn)組而言，低產(chǎn)組油茶葉片各元素間不平衡。三江侗族自治縣油茶林N、P、Fe處于缺乏狀態(tài)，K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn滿足需求或過量。除N、P、Fe元素外，其它各元素濃度均表現(xiàn)為低產(chǎn)組>高產(chǎn)組，其中P、Fe差異達(dá)顯著水平。通過對(duì)油茶葉片的DRIS診斷，科學(xué)地反映油茶葉片各養(yǎng)分的平衡狀況及需肥強(qiáng)度。

2)廣西三江侗族自治縣油茶N含量失調(diào)最嚴(yán)重，DRIS診斷指數(shù)達(dá)-7.117；葉片P、Fe診斷指數(shù)均小于0，處于缺乏狀態(tài)；而其它元素DRIS診斷指數(shù)均為正值，說明這些營(yíng)養(yǎng)元素的供給相對(duì)充足。在今后施肥管理中應(yīng)注重對(duì)N、P、Fe養(yǎng)分的補(bǔ)充，以期達(dá)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。試驗(yàn)地油茶營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)(NII)為26.008，低于彭志平等[18]對(duì)紫花芒果葉片診斷結(jié)果(NII=36)及黃土高原產(chǎn)區(qū)王富林等[19]對(duì)蘋果的診斷結(jié)果(NII=481)。本研究油茶產(chǎn)區(qū)的營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)(NII)較小，營(yíng)養(yǎng)平衡狀況優(yōu)于其他2種經(jīng)濟(jì)林樹種。

3)廣西三江侗族自治縣油茶葉片養(yǎng)分供給狀況以及需肥順序?yàn)椋篘>P>Fe>Zn>Cu>Ca>Mn>K>Mg，這與丁曉綱[14]在廣寧紅花油茶中幼林DRIS 營(yíng)養(yǎng)診斷研究結(jié)果中的需肥順序(N>K>P)及潘曉杰等[10]對(duì)湖南省祁陽縣油茶幼林需肥次序(N>P>K>B>Zn)的結(jié)論不完全一致。不管油茶處于哪個(gè)生長(zhǎng)期，油茶對(duì)N肥反應(yīng)最為靈敏，體現(xiàn)了N肥對(duì)油茶整個(gè)生長(zhǎng)過程的重要性。成齡油茶需N、P肥比K肥敏感，而中幼齡廣寧紅花油茶對(duì)K 肥的反應(yīng)要比P 肥更為靈敏[13]，這可能與油茶品種及生長(zhǎng)期不同對(duì)養(yǎng)分需求規(guī)律不一致有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

4)本文利用 DRIS 指數(shù)法分析高產(chǎn)組與低產(chǎn)組葉片營(yíng)養(yǎng)，可為油茶施肥管理提供參考。下一步將進(jìn)行配方施肥試驗(yàn)，檢驗(yàn)所診斷的需肥次序是否與施肥試驗(yàn)的施肥情況一致。本文DRIS營(yíng)養(yǎng)診斷法僅以各養(yǎng)分含量比值為重要參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中這種相對(duì)平衡狀態(tài)很難實(shí)現(xiàn)：當(dāng)2種元素成等比例同時(shí)偏高或偏低時(shí)，容易使該元素含量比例處于適宜范圍內(nèi)而產(chǎn)生診斷誤差。建議在油茶生產(chǎn)管理中須將DRIS診斷法與土壤分析法、臨界值法等方法結(jié)合使用，以提高營(yíng)養(yǎng)診斷的可靠性及精確性。

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Study on Leaf Nutrient ofCamelliaoleiferain Guangxi by DRIS

TANG Jian1，2，3，QIN Zuo-yu1，2，3，DENG Xiao-jun1，2，3，PAN Bo1，2，3，NONG Bi-chang1，2，3，SONG Xian-chong1，2，3

(1.GuangxiZhuangAutonomousRegionForestryResearchInstituteNanning530002，Guangxi，China；2.KeyLaboratoryofCentralSouthFast-growingTimberCultivationofForestryMinistryofChinaNanning530002，Guangxi，China； 3.GuangxiKeyLaboratoryofSuperiorTimberTreesResourceCultivation，Nanning530002，Guangxi，China)

DRIS diagnosis was used to diagnose the leaf nutrient status ofCamelliaoleiferaAbel of 40 years old in Sanjiang Dong Autonomous County，based on analyzing nine nutrient elements(N，P，K，Ca，Mg，Cu，Zn，F(xiàn)e，Mn)in leaves ofCamelliaoleiferaAbel plantations.Diagnosis results showed that N、P and Fe were lacking，K，Ca，Mg，Cu，Zn，Mn and Mn were correspondingly sufficient，and supplies of P，F(xiàn)e nutrients varied greatly between high and low Production group.Accordingly，the inadequacy of the trace element N、P and Fe was the biggest restriction in the improvement of the production ofCamelliaoleiferaAbel，fertilization should be based on N，P，and Fe.What is more，According to the nutrient concentration，nutrient diagnosis indexes and nutrient grades for the high-production group，the nutrient diagnosis standards were made and the nutrient status about theCamelliaoleiferais controlled，which can provide the scientific base in fertilization managment.

CamelliaoleiferaAbel；leaf nutrient；DRIS diagnosis；Sanjiang Dong Autonomous County of Guangxi

2014-04-08；

2014-05-15

廣西林科院基金項(xiàng)目(林科[2014]24號(hào)) ；“十一五”廣西林業(yè)科技項(xiàng)目(桂林科字[2010]第2號(hào))

唐健(1980—)，男，廣西桂林人，廣西林業(yè)科學(xué)研究院高級(jí)工程師，博士，從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤化學(xué)研究。E-mail：21712104@ qq.com。

覃祚玉(1986—)，女，廣西林業(yè)科學(xué)研究院助理工程師，從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤研究。E-mail：lxyqinzuoyu@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.003

S794.4

A

1002-7351(2015)01-0011-05