專(zhuān)利名稱(chēng)：：林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及'種育林技術(shù)，尤其涉及一種林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法。技術(shù)背景樹(shù)木營(yíng)養(yǎng)虧缺是由于土壤的營(yíng)養(yǎng)元素不足和養(yǎng)分的不平衡造成的。現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于樹(shù)木營(yíng)養(yǎng)的診斷，主要采用臨界值法、綜合診斷法(DRIS法)和向量分析法。h述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)平衡的狀態(tài)判斷不準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)平衡的狀態(tài)判斷準(zhǔn)確的林木營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的診斷方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，其特征在于，通過(guò)判斷林木的根冠比R/S來(lái)判斷林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，所述根冠比R/S為所述林木的根部干物質(zhì)的重量R與干部干物質(zhì)的重量S的比值，當(dāng)R/S等于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡；當(dāng)R/S大于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)R/S小于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，由于通過(guò)判斷林木的根冠比R/S來(lái)判斷林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，當(dāng)R/S等于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡；當(dāng)R/S大于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)V缺；當(dāng)R/S小于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量。能對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)平衡的狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷。圖la為營(yíng)養(yǎng)虧缺時(shí)苗木光合產(chǎn)物的累積方向圖lb為營(yíng)養(yǎng)平衡時(shí)苗木光合產(chǎn)物的累積方向；圖lc為營(yíng)養(yǎng)過(guò)量時(shí)苗木光合產(chǎn)物的累積方向。具體實(shí)施方式本發(fā)明的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，其較佳的具體實(shí)施方式是，通過(guò)判斷林木的根冠比K/S來(lái)判斷林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，根冠比R/S是指林木的根部干物質(zhì)的重量R與干部干物質(zhì)的重量S的比值，當(dāng)R/S等于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡；當(dāng)R/S大于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)R/S小于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量。其中的參考值可以從現(xiàn)有技術(shù)中林木種類(lèi)的已知的指標(biāo)參數(shù)中選擇，也可以通過(guò)試驗(yàn)的方法確定。對(duì)根冠比R/S的描述也可以通過(guò)異速生長(zhǎng)模型y二a來(lái)描述，具體可以描述為1nS=3+klnR式中a、k為林木根冠生長(zhǎng)速率的關(guān)系參數(shù)，可以通過(guò)多個(gè)相對(duì)應(yīng)的R、S的值由回歸法求得，之后，對(duì)林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的判別法則為當(dāng)k〈l時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)k〉l時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量；當(dāng)k4時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡。林木的營(yíng)養(yǎng)是指氮或磷元素，或者是氮磷混合元素，或者是其它的營(yíng)養(yǎng)兀素。具體實(shí)施例通過(guò)N、P、NP營(yíng)養(yǎng)對(duì)杉木苗木生長(zhǎng)和光合產(chǎn)物分配的影響來(lái)進(jìn)行分析根冠比R/S與林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的關(guān)系不同營(yíng)養(yǎng)脅迫條件卜-，杉木苗木光合產(chǎn)物累積分配的模式是不同的，在N、P虧缺狀態(tài)下，增加N素的供應(yīng)，導(dǎo)致2年苗光合產(chǎn)物的累積由根、莖向葉部轉(zhuǎn)移；對(duì)1年苗，施P使得光合產(chǎn)物由根系向莖部和葉部轉(zhuǎn)移；與l年苗木施磷不同，2年苗木施磷使得光合產(chǎn)物由莖向根部轉(zhuǎn)移。在N素營(yíng)養(yǎng)充足、P素虧缺狀態(tài)下，施NP肥對(duì)苗木干物質(zhì)分配規(guī)律的影響是隨著P營(yíng)養(yǎng)虧缺的解除，光合產(chǎn)物山根向莖、葉轉(zhuǎn)移，其中向莖轉(zhuǎn)移累積量為0.53.13%，向葉部轉(zhuǎn)移為7.2111.76%，可見(jiàn)光合產(chǎn)物累積主要向葉部轉(zhuǎn)移。光合產(chǎn)物的不同分配模式其實(shí)質(zhì)反映了苗木對(duì)營(yíng)養(yǎng)脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)，即當(dāng)土壤因子(營(yíng)養(yǎng)或水)受限制時(shí)，大部分水或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被用于根系生長(zhǎng)，以增加根冠比(R/S)。植物根、冠功能是互補(bǔ)的，冠層的功能是進(jìn)行光合作用，合成碳水化合物，根系的功能是吸收營(yíng)養(yǎng)和水分，當(dāng)其一功能下降時(shí)，它們便相互競(jìng)爭(zhēng)各自所需物質(zhì)，植物生長(zhǎng)所需物質(zhì)優(yōu)先供應(yīng)近源組織生長(zhǎng)。植物體內(nèi)有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，最終使根、冠向減少傷害、適應(yīng)環(huán)境脅迫的方向發(fā)展，從而達(dá)到一種新的平衡狀態(tài)。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)脅迫與杉木苗木光合產(chǎn)物分配的關(guān)系，本發(fā)明提出如下?tīng)I(yíng)養(yǎng)平衡理論光合產(chǎn)物分配模式如圖la所示，在營(yíng)養(yǎng)虧缺條件下，苗木光合產(chǎn)物累積由冠部向根部轉(zhuǎn)移，累積速率根部大于冠部，從而使得R/S提高。R/S的提高有利于苗木吸收更多的營(yíng)養(yǎng)和水分，以維持苗木在營(yíng)養(yǎng)虧缺條件下的生存和生長(zhǎng)，是苗木對(duì)營(yíng)養(yǎng)虧缺逆境的適應(yīng)性反應(yīng)，但苗木仍處于非平衡狀態(tài)，整體生物量比較低。當(dāng)外加營(yíng)養(yǎng)后，如果苗木的光合產(chǎn)物的累積山根向冠部轉(zhuǎn)移，R/S下降，表明苗木的營(yíng)養(yǎng)虧缺得到了一定改善或解除；反之，如果苗木的光合產(chǎn)物由冠向根部轉(zhuǎn)移，R/S上升，表明苗木的營(yíng)養(yǎng)虧缺不僅沒(méi)有得到改善，反而進(jìn)一歩加劇了苗木營(yíng)養(yǎng)失衡。如圖lb所示，在營(yíng)養(yǎng)平衡條件下，苗木光合產(chǎn)物在冠部和根部平衡累積，其累積速率相等，K/S維持在某一較低的而穩(wěn)定的水平上，表明苗木處于與營(yíng)養(yǎng)環(huán)境最為協(xié)調(diào)的平衡狀態(tài)，干物質(zhì)產(chǎn)量也達(dá)到最大。要指出的是平衡態(tài)的營(yíng)養(yǎng)往往具有'定的范圍，非某固定值。如圖lc所示，在一定營(yíng)養(yǎng)過(guò)量條件下，苗木光合產(chǎn)物累積仍由根部向冠部轉(zhuǎn)移，累積速率冠部大于根部，從而使得根冠比R/S維持在某一較低的范圍內(nèi)。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)過(guò)量超過(guò)一定限度后，由于營(yíng)養(yǎng)平衡嚴(yán)重失調(diào)，過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)成為毒害因子，從而導(dǎo)致苗木千物質(zhì)產(chǎn)量開(kāi)始大幅度下降，并且隨著營(yíng)養(yǎng)失調(diào)的進(jìn)一步加劇，苗木開(kāi)始死亡。一般，在自然狀態(tài)下?tīng)I(yíng)養(yǎng)過(guò)量的情況是很難出現(xiàn)的，但人為導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩時(shí)有發(fā)生。如農(nóng)作物施肥過(guò)量的情況下引起地上部分陡長(zhǎng)，易倒伏，造成減產(chǎn)就是一個(gè)很好的例證。光合產(chǎn)物分配的模型表達(dá)根冠干物質(zhì)分配的關(guān)系可應(yīng)用異速生長(zhǎng)模型y:axk來(lái)刻劃。為了明確表示根冠相互關(guān)系，采用如下表達(dá)式lnS=a+kInR其中R表示根系干物質(zhì)重，S表示冠部干物質(zhì)重，a、k表示根冠生長(zhǎng)速率的關(guān)系參數(shù)。營(yíng)養(yǎng)平衡診斷法則根據(jù)營(yíng)養(yǎng)脅迫與苗木干物質(zhì)分配的關(guān)系及異速生長(zhǎng)模型參數(shù)k值對(duì)營(yíng)養(yǎng)脅迫反應(yīng)的敏感性變化規(guī)律，本發(fā)明提出如下新的營(yíng)養(yǎng)診斷法，稱(chēng)之為群體營(yíng)養(yǎng)診斷法，其判別法則為在某--營(yíng)養(yǎng)條件下，當(dāng)苗木參數(shù)k〈l時(shí)，表明根系相對(duì)生長(zhǎng)速率高于冠層相對(duì)生長(zhǎng)速率，苗木處于營(yíng)養(yǎng)7缺狀態(tài)；當(dāng)k〉l時(shí)，表明苗木冠層相對(duì)生長(zhǎng)速率高于根系，苗木土壤某一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)已開(kāi)始過(guò)剩。一般在6然狀態(tài)下，k〉l是不會(huì)出現(xiàn)的；當(dāng)1^1時(shí)，表明根系和冠層相對(duì)生長(zhǎng)速率相等，苗木處于營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)。上述營(yíng)養(yǎng)平衡理論的試驗(yàn)例如表l、2、3所示，是不同營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下苗木T物質(zhì)分配模式的變化規(guī)律擬合結(jié)果。從表l、2、3中可以明顯看出，異速生長(zhǎng)模型中參數(shù)a、k對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)水平(N、P、NP)的反應(yīng)是非常敏感的，時(shí)且具有明顯的變化規(guī)律。如表1所示，以不同N營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木生長(zhǎng)影響試驗(yàn)為例，對(duì)照參數(shù)k值為0.775，a值為O.555;N1N4四個(gè)處理參數(shù)k值下降，為0.5420.761，a值上升，為0.9011.166;N5處理k值最大，為1.09，a值下降，為O.3379。如表2所示，在不同P營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木生長(zhǎng)影響的試驗(yàn)中，對(duì)照參數(shù)a為0.6407，隨著P的施入a值增加，為0.74531.2345，k值的變化與a值正好相反，對(duì)照k最大，為().8706，施P后k值下降，為O.48490.7276。如表3所示，在不同NP營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木生長(zhǎng)影響的試驗(yàn)中，a、k的變化均不同于N或P處理試驗(yàn)，由于供試基質(zhì)N元素充足，不同NP施肥處理參數(shù)a值為1.39421.5247，均低于對(duì)照值(1.6607)，但k值(0.68331.0541)均高于對(duì)照值(0.6272)。表lNP營(yíng)養(yǎng)虧缺下不同N營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木異速生長(zhǎng)模型的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2NP營(yíng)養(yǎng)虧缺下不同P營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木異速生長(zhǎng)模型的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3N營(yíng)養(yǎng)充足P營(yíng)養(yǎng)虧缺下不同NP營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)杉木2年苗木異速生長(zhǎng)模型的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)以上的營(yíng)養(yǎng)平衡診斷法則，N肥試驗(yàn)的對(duì)照(ck)和N1-N4處理其方程均偏離平衡線(xiàn)k=l，所以苗木仍處于營(yíng)養(yǎng)虧缺狀態(tài)，N5處理k值為1.09，接近平衡線(xiàn)，表明苗木處于營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)；施P的處理試驗(yàn)，由于供試基質(zhì)N素虧缺，苗木同樣處于營(yíng)養(yǎng)虧缺狀態(tài)，施P后反而導(dǎo)致苗木k值下降，營(yíng)養(yǎng)平衡進(jìn)一歩失調(diào)，由此可以看出平衡施肥的重要性；NP試驗(yàn)由于供試基質(zhì)N素充足，NP1、NP2、NP4三個(gè)處理營(yíng)養(yǎng)接近平衡線(xiàn)，表明苗木處于營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，而ck和NP3處理仍然處于虧缺狀態(tài)。如表4、表5所示，根據(jù)以上分析，依據(jù)營(yíng)養(yǎng)平衡判別法則，進(jìn)一歩可提出杉木苗木營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)對(duì)葉片和土壤養(yǎng)分的測(cè)定，對(duì)杉木苗木的營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)土壤養(yǎng)分的管理，直接應(yīng)用到實(shí)際管理中。表4杉木2年生苗木葉片營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)％<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5杉木2年生苗木土壤營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)mg/kg<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>為了驗(yàn)證本發(fā)明的營(yíng)養(yǎng)判別方法在野外應(yīng)用中的可行性，在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心年珠林場(chǎng)進(jìn)一歩做了野外造林試驗(yàn)，造林苗木為l年裸根苗(試驗(yàn)測(cè)定時(shí)已為2.5年)，造林試驗(yàn)地設(shè)置在同一坡向上，分4個(gè)立地指數(shù)(14、16、18、20)小區(qū)，面積4畝。'如表6所示，調(diào)査得到異速生長(zhǎng)模型方程擬合結(jié)果。從表6中可以明顯看出，18立地指數(shù)(含18立地指數(shù)，下同)以下苗木干物質(zhì)分配模型參數(shù)k為O.65230.7887，均小于l，表明18立地指數(shù)以下立地苗木處于營(yíng)養(yǎng)虧缺狀態(tài)，并且隨立地指數(shù)的下降，虧缺越嚴(yán)重，而20立地指數(shù)的k值為0.9248，接近平衡線(xiàn)，苗木處于營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)。由此可以確定，杉木幼林施肥的有效立地指數(shù)區(qū)間為1018。并且，施肥效應(yīng)隨立地指數(shù)的上升而下降。表6杉木2.5年生苗木異速生長(zhǎng)模型與立地指數(shù)的關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)研究杉木根冠功能平衡與營(yíng)養(yǎng)平衡的關(guān)系，從苗木對(duì)營(yíng)養(yǎng)脅迫的適應(yīng)機(jī)理及營(yíng)養(yǎng)脅迫與杉木苗木光合產(chǎn)物分配模式的關(guān)系角度出發(fā)，建立/苗木營(yíng)養(yǎng)平衡理論，提出了一種全新的群體營(yíng)養(yǎng)診斷方法，能對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)平衡的狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范闈內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，其特征在于，通過(guò)判斷林木的根冠比R/S來(lái)判斷林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，所述根冠比R/S為所述林木的根部干物質(zhì)的重量R與干部干物質(zhì)的重量S的比值，當(dāng)R/S等于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡；當(dāng)R/S大于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)R/S小于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，其特征在于，所述的根冠比RZS通過(guò)異速生長(zhǎng)模型y^xk來(lái)描述，具體描述為lnS=a+klnR式中a、k為林木根冠生長(zhǎng)速率的關(guān)系參數(shù)，通過(guò)多個(gè)相對(duì)應(yīng)的R、S的值由回歸法求得。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的'診斷方法，其特征在于，所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)的判別法則為當(dāng)k〈l時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)k〉l時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量；當(dāng)k-l時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，其特征在于，所述林木的營(yíng)養(yǎng)包括以下至少一種營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種林木營(yíng)養(yǎng)平衡的診斷方法，通過(guò)判斷林木的根冠比R/S來(lái)判斷林木的營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，當(dāng)R/S等于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡；當(dāng)R/S大于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)R/S小于參考值時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量。根冠比R/S也可以通過(guò)異速生長(zhǎng)模型y＝ax^k來(lái)描述為lnS＝a+klnR，當(dāng)k＜1時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)虧缺；當(dāng)k＞1時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)過(guò)量；當(dāng)k＝1時(shí)，判斷為所述林木的營(yíng)養(yǎng)平衡。是從林木對(duì)營(yíng)養(yǎng)脅迫的適應(yīng)機(jī)理及營(yíng)養(yǎng)脅迫與杉木苗木光合產(chǎn)物分配模式的關(guān)系角度，建立起的林木營(yíng)養(yǎng)診斷方法，能對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)平衡的狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷。文檔編號(hào)A01G23/00GK101243761SQ20081005729公開(kāi)日2008年8月20日申請(qǐng)日期2008年1月31日優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日發(fā)明者張建國(guó)申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所