专利名称：：林木营养平衡的诊断方法
技术领域：
：本发明涉及'种育林技术，尤其涉及一种林木营养平衡的诊断方法。技术背景树木营养亏缺是由于土壤的营养元素不足和养分的不平衡造成的。现有技术中，关于树木营养的诊断，主要采用临界值法、综合诊断法(DRIS法)和向量分析法。h述现有技术的缺点是对林木营养平衡的状态判断不准确。
发明内容本发明的目的是提供一种对林木营养平衡的状态判断准确的林木营养平衡状态的诊断方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的林木营养平衡的诊断方法，其特征在于，通过判断林木的根冠比R/S来判断林木的营养平衡状态，所述根冠比R/S为所述林木的根部干物质的重量R与干部干物质的重量S的比值，当R/S等于参考值时，判断为所述林木的营养平衡；当R/S大于参考值时，判断为所述林木的营养亏缺；当R/S小于参考值时，判断为所述林木的营养过量。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的林木营养平衡的诊断方法，由于通过判断林木的根冠比R/S来判断林木的营养平衡状态，当R/S等于参考值时，判断为所述林木的营养平衡；当R/S大于参考值时，判断为所述林木的营养V缺；当R/S小于参考值时，判断为所述林木的营养过量。能对林木营养平衡的状态作出准确的判断。图la为营养亏缺时苗木光合产物的累积方向图lb为营养平衡时苗木光合产物的累积方向；图lc为营养过量时苗木光合产物的累积方向。具体实施方式本发明的林木营养平衡的诊断方法，其较佳的具体实施方式是，通过判断林木的根冠比K/S来判断林木的营养平衡状态，根冠比R/S是指林木的根部干物质的重量R与干部干物质的重量S的比值，当R/S等于参考值时，判断为所述林木的营养平衡；当R/S大于参考值时，判断为所述林木的营养亏缺；当R/S小于参考值时，判断为所述林木的营养过量。其中的参考值可以从现有技术中林木种类的已知的指标参数中选择，也可以通过试验的方法确定。对根冠比R/S的描述也可以通过异速生长模型y二a来描述，具体可以描述为1nS=3+klnR式中a、k为林木根冠生长速率的关系参数，可以通过多个相对应的R、S的值由回归法求得，之后，对林木的营养平衡状态的判别法则为当k〈l时，判断为所述林木的营养亏缺；当k〉l时，判断为所述林木的营养过量；当k4时，判断为所述林木的营养平衡。林木的营养是指氮或磷元素，或者是氮磷混合元素，或者是其它的营养兀素。具体实施例通过N、P、NP营养对杉木苗木生长和光合产物分配的影响来进行分析根冠比R/S与林木的营养平衡状态的关系不同营养胁迫条件卜-，杉木苗木光合产物累积分配的模式是不同的，在N、P亏缺状态下，增加N素的供应，导致2年苗光合产物的累积由根、茎向叶部转移；对1年苗，施P使得光合产物由根系向茎部和叶部转移；与l年苗木施磷不同，2年苗木施磷使得光合产物由茎向根部转移。在N素营养充足、P素亏缺状态下，施NP肥对苗木干物质分配规律的影响是随着P营养亏缺的解除，光合产物山根向茎、叶转移，其中向茎转移累积量为0.53.13%，向叶部转移为7.2111.76%，可见光合产物累积主要向叶部转移。光合产物的不同分配模式其实质反映了苗木对营养胁迫的适应性反应，即当土壤因子(营养或水)受限制时，大部分水或营养物质被用于根系生长，以增加根冠比(R/S)。植物根、冠功能是互补的，冠层的功能是进行光合作用，合成碳水化合物，根系的功能是吸收营养和水分，当其一功能下降时，它们便相互竞争各自所需物质，植物生长所需物质优先供应近源组织生长。植物体内有自动调节功能，最终使根、冠向减少伤害、适应环境胁迫的方向发展，从而达到一种新的平衡状态。根据营养胁迫与杉木苗木光合产物分配的关系，本发明提出如下营养平衡理论光合产物分配模式如图la所示，在营养亏缺条件下，苗木光合产物累积由冠部向根部转移，累积速率根部大于冠部，从而使得R/S提高。R/S的提高有利于苗木吸收更多的营养和水分，以维持苗木在营养亏缺条件下的生存和生长，是苗木对营养亏缺逆境的适应性反应，但苗木仍处于非平衡状态，整体生物量比较低。当外加营养后，如果苗木的光合产物的累积山根向冠部转移，R/S下降，表明苗木的营养亏缺得到了一定改善或解除；反之，如果苗木的光合产物由冠向根部转移，R/S上升，表明苗木的营养亏缺不仅没有得到改善，反而进一歩加剧了苗木营养失衡。如图lb所示，在营养平衡条件下，苗木光合产物在冠部和根部平衡累积，其累积速率相等，K/S维持在某一较低的而稳定的水平上，表明苗木处于与营养环境最为协调的平衡状态，干物质产量也达到最大。要指出的是平衡态的营养往往具有'定的范围，非某固定值。如图lc所示，在一定营养过量条件下，苗木光合产物累积仍由根部向冠部转移，累积速率冠部大于根部，从而使得根冠比R/S维持在某一较低的范围内。当营养过量超过一定限度后，由于营养平衡严重失调，过量的营养成为毒害因子，从而导致苗木千物质产量开始大幅度下降，并且随着营养失调的进一步加剧，苗木开始死亡。一般，在自然状态下营养过量的情况是很难出现的，但人为导致的营养过剩时有发生。如农作物施肥过量的情况下引起地上部分陡长，易倒伏，造成减产就是一个很好的例证。光合产物分配的模型表达根冠干物质分配的关系可应用异速生长模型y:axk来刻划。为了明确表示根冠相互关系，采用如下表达式lnS=a+kInR其中R表示根系干物质重，S表示冠部干物质重，a、k表示根冠生长速率的关系参数。营养平衡诊断法则根据营养胁迫与苗木干物质分配的关系及异速生长模型参数k值对营养胁迫反应的敏感性变化规律，本发明提出如下新的营养诊断法，称之为群体营养诊断法，其判别法则为在某--营养条件下，当苗木参数k〈l时，表明根系相对生长速率高于冠层相对生长速率，苗木处于营养7缺状态；当k〉l时，表明苗木冠层相对生长速率高于根系，苗木土壤某一营养物质供应已开始过剩。一般在6然状态下，k〉l是不会出现的；当1^1时，表明根系和冠层相对生长速率相等，苗木处于营养平衡状态。上述营养平衡理论的试验例如表l、2、3所示，是不同营养胁迫条件下苗木T物质分配模式的变化规律拟合结果。从表l、2、3中可以明显看出，异速生长模型中参数a、k对不同营养水平(N、P、NP)的反应是非常敏感的，时且具有明显的变化规律。如表1所示，以不同N营养水平对杉木2年苗木生长影响试验为例，对照参数k值为0.775，a值为O.555;N1N4四个处理参数k值下降，为0.5420.761，a值上升，为0.9011.166;N5处理k值最大，为1.09，a值下降，为O.3379。如表2所示，在不同P营养水平对杉木2年苗木生长影响的试验中，对照参数a为0.6407，随着P的施入a值增加，为0.74531.2345，k值的变化与a值正好相反，对照k最大，为().8706，施P后k值下降，为O.48490.7276。如表3所示，在不同NP营养水平对杉木2年苗木生长影响的试验中，a、k的变化均不同于N或P处理试验，由于供试基质N元素充足，不同NP施肥处理参数a值为1.39421.5247，均低于对照值(1.6607)，但k值(0.68331.0541)均高于对照值(0.6272)。表lNP营养亏缺下不同N营养水平对杉木2年苗木异速生长模型的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2NP营养亏缺下不同P营养水平对杉木2年苗木异速生长模型的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3N营养充足P营养亏缺下不同NP营养水平对杉木2年苗木异速生长模型的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根据以上的营养平衡诊断法则，N肥试验的对照(ck)和N1-N4处理其方程均偏离平衡线k=l，所以苗木仍处于营养亏缺状态，N5处理k值为1.09，接近平衡线，表明苗木处于营养平衡状态；施P的处理试验，由于供试基质N素亏缺，苗木同样处于营养亏缺状态，施P后反而导致苗木k值下降，营养平衡进一歩失调，由此可以看出平衡施肥的重要性；NP试验由于供试基质N素充足，NP1、NP2、NP4三个处理营养接近平衡线，表明苗木处于营养平衡状态，而ck和NP3处理仍然处于亏缺状态。如表4、表5所示，根据以上分析，依据营养平衡判别法则，进一歩可提出杉木苗木营养诊断标准，可以根据对叶片和土壤养分的测定，对杉木苗木的营养状况进行评价，以指导土壤养分的管理，直接应用到实际管理中。表4杉木2年生苗木叶片营养诊断标准％<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5杉木2年生苗木土壤营养诊断标准mg/kg<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>为了验证本发明的营养判别方法在野外应用中的可行性，在中国林业科学研究院亚热带林业实验中心年珠林场进一歩做了野外造林试验，造林苗木为l年裸根苗(试验测定时已为2.5年)，造林试验地设置在同一坡向上，分4个立地指数(14、16、18、20)小区，面积4亩。'如表6所示，调査得到异速生长模型方程拟合结果。从表6中可以明显看出，18立地指数(含18立地指数，下同)以下苗木干物质分配模型参数k为O.65230.7887，均小于l，表明18立地指数以下立地苗木处于营养亏缺状态，并且随立地指数的下降，亏缺越严重，而20立地指数的k值为0.9248，接近平衡线，苗木处于营养平衡状态。由此可以确定，杉木幼林施肥的有效立地指数区间为1018。并且，施肥效应随立地指数的上升而下降。表6杉木2.5年生苗木异速生长模型与立地指数的关系<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明通过系统研究杉木根冠功能平衡与营养平衡的关系，从苗木对营养胁迫的适应机理及营养胁迫与杉木苗木光合产物分配模式的关系角度出发，建立/苗木营养平衡理论，提出了一种全新的群体营养诊断方法，能对林木营养平衡的状态作出准确的判断。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
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的技术人员在本发明揭露的技术范闱内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种林木营养平衡的诊断方法，其特征在于，通过判断林木的根冠比R/S来判断林木的营养平衡状态，所述根冠比R/S为所述林木的根部干物质的重量R与干部干物质的重量S的比值，当R/S等于参考值时，判断为所述林木的营养平衡；当R/S大于参考值时，判断为所述林木的营养亏缺；当R/S小于参考值时，判断为所述林木的营养过量。2、根据权利要求l所述的林木营养平衡的诊断方法，其特征在于，所述的根冠比RZS通过异速生长模型y^xk来描述，具体描述为lnS=a+klnR式中a、k为林木根冠生长速率的关系参数，通过多个相对应的R、S的值由回归法求得。3、根据权利要求2所述的林木营养平衡的'诊断方法，其特征在于，所述林木的营养平衡状态的判别法则为当k〈l时，判断为所述林木的营养亏缺；当k〉l时，判断为所述林木的营养过量；当k-l时，判断为所述林木的营养平衡。4、根据权利要求l、2或3所述的林木营养平衡的诊断方法，其特征在于，所述林木的营养包括以下至少一种营养元素氮、磷。全文摘要本发明公开了一种林木营养平衡的诊断方法，通过判断林木的根冠比R/S来判断林木的营养平衡状态，当R/S等于参考值时，判断为所述林木的营养平衡；当R/S大于参考值时，判断为所述林木的营养亏缺；当R/S小于参考值时，判断为所述林木的营养过量。根冠比R/S也可以通过异速生长模型y＝ax<sup>k</sup>来描述为lnS＝a+klnR，当k＜1时，判断为所述林木的营养亏缺；当k＞1时，判断为所述林木的营养过量；当k＝1时，判断为所述林木的营养平衡。是从林木对营养胁迫的适应机理及营养胁迫与杉木苗木光合产物分配模式的关系角度，建立起的林木营养诊断方法，能对林木营养平衡的状态作出准确的判断。文档编号A01G23/00GK101243761SQ20081005729公开日2008年8月20日申请日期2008年1月31日优先权日2008年1月31日发明者张建国申请人:中国林业科学研究院林业研究所