基于DRIS法的樟树人工林营养诊断

张龙 郑永杰 伍艳芳 邱凤英 刘新亮 江香梅

摘要：【目的】開展基于诊断施肥综合法（DRIS）的樟树人工林营养诊断，为培育高效樟树人工林提供参考依据。【方法】依据DRIS图解法求得樟树叶片各营养元素诊断参数最适比范围及低产组需肥紧迫程度排序，依据DRIS指数法求得各样地樟树需肥紧迫程度排序及养分不平衡指数（NII），初步制定樟树营养元素DRIS指数分级标准。【结果】樟树人工林营养诊断的各营养元素比最适范围：氮/磷为3.795～5.689，钾/磷为1.761～2.405，钾/氮为0.396～0.510，氮/钙为0.677～0.856，镁/氮为1.022～1.306，钙/磷为5.255～7.167，镁/磷为4.516～6.222，钾/钙为0.305～0.373，镁/钾为2.371～2.819，镁/钙为0.788～0.957。根据低产组各营养元素比偏离最适范围的程度，得出樟树人工林低产组需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁，其中磷、钙和氮养分处于缺乏状态，镁含量相对过剩；高产组和低产组樟树的平均NII分别为3.748和7.540，高产组樟树各营养元素相对平衡。DRIS指数初步分级结果表明，樟树的氮、磷、钾、钙和镁DRIS指数最适范围分别为-0.838～0.185、-0.903～0.602、-0.154～0.941、-0.790～0.329和-0.357～0.985。【结论】根据DRIS诊断，江西省丰城市樟树人工林的氮、磷和钙养分含量均呈缺乏状态，镁含量相对过剩，且以诊断的需肥紧迫程度排序及制定的指数分级标准能直观判断樟树树体各营养元素的平衡状况，可用于生产上指导樟树人工林进行及时合理施肥。

关键词： 樟树；人工林；营养判断；诊断施肥综合法（DRIS）

中图分类号： S792.23 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）02-0313-07

Abstract：【Objective】The nutrient diagnosis of Cinnamomum camphora（L.） Presl plantation was carried out by dia-gnosis and recommendation integrated system（DRIS） to provide reference for high-efficiency cultivation of C. camphora plantation. 【Method】According to DRIS graphic method，the optimal range for each nutrient diagnostic parameter and order of nutrients requirement urgency in low yield group were obtained. And the order of nutrients requirement urgency and nutrient imbalance index（NII） of C. camphora in various sites were obtained by DRIS index. Based on the results， C. camphora DRIS index grading standards for nutrient elements were initially developed. 【Result】The optimum ranges for nutrient diagnosis of C. camphora plantation were as follows： N/P 3.795-5.689， K/P 1.761-2.405， K/N 0.396-0.510，N/Ca 0.677-0.856， Mg/N 1.022-1.306， Ca/P 5.255-7.167， Mg/P 4.516-6.222， K/Ca 0.305-0.373， Mg/K 2.371-2.819 and Mg/Ca 0.788-0.957. According to the gap between ratios of various nutrient elements in low yield group and the optimal range， the order of nutrients requirement urgency of C. camphora low yield group was P>Ca>N>K>Mg. P， Ca and N contents were deficient， but Mg content was excessive. Average NII values of high yield group and low yield group were 3.748 and 7.540 respectively，nutrients in the high yield group was relatively balanced. According to DRIS preliminary classification norms，the suitable ranges of DRIS indexes for N，P，K，Ca and Mg were -0.838-0.185，-0.903-0.602，-0.154-0.941，-0.790-0.329 and -0.357-0.985 respectively. 【Conclusion】According to DRIS diagnosis， N，P and Ca contents in C.camphora plantation in cities of Jiangxi are deficient， and Mg content is excessive. Through diagnosis of order of nutrients requirement urgency and the established DRIS index classification norms， balance of nutrition in C. camphora plantation can be diagnosed， and provide guidance for fertilizing of C. camphora plantation in production.

Key words： Cinnamomum camphora（L.） Presl；plantation；nutrient diagnosis；diagnosis and recommendation integrated system（DRIS）

0 引言

【研究意义】樟树[Cinnamomum camphora（L.） Presl]主要分布于我国南方各省（区），其树形优美、四季常绿，不仅是优良的用材树种，也是香精香料、油脂化工和医药等的重要原料。目前，我国的樟树人工林营养不平衡、管理粗放、经营水平不高，施肥和营养诊断研究尚处于探索阶段。植物需肥诊断一般采用土壤养分诊断、外部形态症状诊断、植物养分综合管理系统法和诊断施肥综合法（Diagnosis and recommendation integrated system，DRIS）（石伟勇，2005）。通过对不同树种进行营养诊断，再根据诊断结果及植物营养与肥料的关系进行平衡施肥，可提高经济林生产力和肥料利用率，实现经济林的高效培育（左海军等，2010；白由路，2015；丁阔等，2016）。因此，开展基于DRIS法的樟树人工林营养诊断，对高效培育樟树人工林具有重要意义。【前人研究进展】植物特定组织的营养状况能反映其整体营养的丰缺情况，比通过对土壤养分观测判断植物营养状况更合理。Dhanwinder等（2012）研究认为，DRIS主要通过对植物叶片营养元素含量及其比值进行诊断，最终确定需肥顺序和施肥量。Elferjani等（2013）研究发现，对加拿大杂交杨树进行DRIS诊断后的施肥处理树体生长速度快于标准施肥处理。臧国长等（2013）通过DRIS法研究发现，闽楠尾巨桉人工林叶片磷/氮、氮/钾和磷/钾最适比值分别为0.0975～0.1313、0.7742～1.1736和0.0901～0.1247，需肥紧迫程度排序为氮>磷>钾。柴仲平等（2014）通过DRIS指数法研究发现，库尔勒香梨低产组的养分平衡总体水平较低，需肥紧迫程度排序为磷>氮>钙>钾>锌>铁>镁>锰>铜。郭素娟等（2014）制定了燕山早丰板栗DRIS指数分级标准，提出板栗园氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、硼的DRIS指数适宜范围，且发现迁西县板栗园普遍存在缺锰的现象。Behera等（2016）通过DRIS诊断发现，印度南部油棕养分需肥紧迫程度排序为钾>磷>氮>硼>镁。高伟等（2016）进行油茶叶片DRIS诊断，结果发现高产组油茶对锰、铁等微量元素的需求最强烈，低产组对氮、磷、钾等大量元素的需求量较大。【本研究切入点】目前，关于樟树的研究主要集中在天然活性产物分离（Shalaby et al.，2016；常璐璐等，2017）、扦插组培快速繁殖技术（李彦强等，2015；叶润燕等，2016）及病虫害防治（李瑾奕等，2015）等方面，针对樟树人工林营养诊断的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】在樟树人工林调查和养分分析的基础上，采用叶片DRIS法对江西省丰城市樟树人工林进行营养诊断，以期为樟树人工林平衡施肥及集约化经营提供参考。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

用于开展研究的樟树人工林位于江西省丰城市淘沙镇，地处江西省中部，东经115°25′～116°26′、北纬27°42′～28°26′，属于低丘山区，土壤类型为典型南方黄红壤。该研究区雨量充沛，光照充足，年均气温15.3～17.7 ℃，年均降水量1552.1 mm，年均空气相对湿度81%，无霜期274 d。试验材料为13.33 ha的5年生樟树人工林，栽植密度1.0 m×1.2 m。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 樣品采集 于2016年12月对樟树人工林进行叶片采样，此时樟树处于休眠期，樟树组织养分及含量处于相对稳定状态。对樟树人工林生长状况进行调查后划分高产组和低产组；选取同一林龄、同一坡度但长势具有明显差异的樟树人工林，根据长势优劣各设10个20 m×20 m的样地，每个样地内选择3株樟树标准木进行取样，在标准木树冠中部四个方向随机采集1年生无缺陷的成熟叶片，混合成一个叶样，用去离子水清洗干净后，经105 ℃杀青，65 ℃烘干，粉碎备用。

1. 2. 2 测定项目及方法 参考鲍士旦（2000）的方法进行樟树叶片养分含量测定，其中，氮含量采用凯氏定氮法测定，磷含量采用钼锑抗比色法测定，钾含量采用火焰光度计法测定，钙和镁含量采用等离子光谱仪（ICP）测定。参照孟宪宇（2006）的方法计算材积（V），V=0.4×π×D?×（H+3）/40000（D为地径，H为树高）。

1. 2. 3 数据处理 图解法和指数法是DRIS诊断最具代表性的方法。DRIS图解法是由两个同心圆和3个通过圆心的坐标绘制诊断图，划分产量组，分别计算各营养元素间多种形式的方差比（低产组/高产组），筛选出方差比较大的诊断参数；以方差比较大的高产组参数的平均值为圆心，标准差的2/3为内圆半径，标准差的4/3为外圆半径；内圆视为养分平衡区，用“→”表示；内圆与外圆间为养分轻度不平衡区，分别用“↗”和“↘”表示轻度过量或缺乏；外圆外部为养分严重不平衡区，分别用“↑”和“↓”表示过剩或严重缺乏，最终确定需肥紧迫程度。

DRIS指数法是通过具体数字反映林木对营养元素的需求指标，以实测值偏离最适值的程度表示。参照Montaněs（1993）的方法计算DRIS指数，并以营养不平衡指数（Nutrient imbalance index，NII）表示，NII为0说明该营养元素含量处于平衡状态，NII的绝对值越大说明营养元素含量越不平衡；NII为正值表示该元素含量相对过剩，NII为负值表示该元素含量相对缺乏。同一样品的所有营养元素指数之和为0。

1. 3 统计分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 樟树人工林产量组的划分结果

根据不同样地樟树人工林林分情况，将样地划分为高产组和低产组（表1）。其中，样地1～10为低产组，样地11～20为高产组。由表1可看出，高产组平均树高约为低产组的1.76倍，平均地径约为低产组的1.39倍，平均单位面积蓄积量约为低产组的2.43倍。

2. 2 樟树人工林叶片营养元素含量状况分析结果

由表2可知，高产组樟树叶片的氮、磷、钾、钙和镁平均含量分别为8.871±1.640、1.949±0.374、3.909±0.432、11.658±1.337和10.050±0.968 g/kg，低产组叶片的氮、磷、钾、钙和镁平均含量分别为8.643±1.117、1.609±0.293、3.979±0.399、10.934±1.780和10.471±0.527 g/kg。其中，高产组樟树叶片的氮、磷和钙含量高于低产组，而钾和镁含量低于低产组。t 检验结果显示，两个产量组间的氮、钾和钙含量差异不显著（P>0.05，下同），而镁含量差异显著（P<0.05，下同），磷含量差异极显著（P<0.01，下同）。说明叶片磷和镁含量与樟树人工林产量可能存在一定关联，但具体原因有待进一步探究。

2. 3 樟树人工林叶片营养诊断结果

2. 3. 1 DRIS图解法确定的各营养元素比最适范围及需肥紧迫程度 通过DRIS图解法划分樟树人工林产量组后，分别计算氮、磷、钾、钙和镁营养元素20种形式比值的平均值、方差、变异系数及方差比（低产组/高产组），并筛选出10对较大的方差比（如氮/磷方差比为0.527，磷/氮方差比为0.280，则选取氮/磷方差比为参数）为诊断参数（表3）。

以氮、磷和钾营养诊断为例，采用DRIS图解法得到樟树氮、磷和钾营养诊断图，分别筛选出高产组3个重要参数氮/磷、钾/磷和钾/氮的平均值4.742、2.083和0.453为圆心，并计算得出氮/磷的内外圆半径分别为0.947和1.893，钾/磷的内外圆半径分别为0.322和0.645，钾/氮的内外圆半径分别为0.573和0.115。从图1可看出，氮/磷为3.795～5.689时樟树的氮和磷养分含量处于平衡状态，氮/磷为2.849～3.795时氮养分含量偏低、磷养分含量偏高，氮/磷低于2.849时氮养分缺乏、磷养分过量，氮/磷为5.689～6.635时氮养分含量偏高、磷养分含量偏低，氮/磷超过6.635，氮养分过量、磷养分缺乏，说明氮/磷越小氮养分缺乏或磷养分过量越严重，氮/磷越大氮和磷养分含量越不平衡；钾/磷为1.761～2.405时钾和磷养分含量处于平衡状态，钾/磷为1.438～1.761时钾养分含量偏低、磷养分含量偏高，钾/磷低于1.438时钾养分缺乏、磷养分过量，钾/磷为2.405～2.728时钾养分含量偏高、磷养分含量偏低，钾/磷超过2.728时钾养分过量、磷养分缺乏，说明钾/磷越小钾养分缺乏或磷养分过量越严重，钾/磷越大钾和磷养分含量越不平衡；钾/氮为0.396～0.510时钾和氮养分含量处于平衡状态，钾/氮为0.339～0.396时钾养分含量偏低、氮养分含量偏高，钾/氮低于0.339时钾养分缺乏、氮养分过量，钾/氮为0.510～0.568时钾养分含量偏高、氮养分含量偏低，钾/氮超过0.568时钾养分过量、氮养分缺乏，说明钾/氮越小钾养分缺乏或氮养分过量越严重，钾/氮越大钾和磷养分含量越不平衡。其他营养元素含量诊断以此类推。

经计算确定，樟树人工林营养诊断的各营养元素比最适范围：氮/磷为3.795～5.689，钾/磷为1.761～2.405，钾/氮为0.396～0.510，氮/钙为0.677～0.856，镁/氮为1.022～1.306，钙/磷为5.255～7.167，镁/磷为4.516～6.222，钾/钙为0.305～0.373，镁/钾为2.371～2.819，镁/钙为0.788～0.957。根据低产组各营养元素比偏离最适范围的程度，得出樟树人工林低产组需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁，其中磷、钙和氮养分处于缺乏状态。

2. 3. 2 DRIS指數法确定的需肥紧迫程度 综合分析所有样地各营养元素的DRIS指数和需肥紧迫程度，结果（表4）表明，高产组和低产组樟树叶片氮、磷和钙养分的DRIS指数中负值所占比例均为70.0%，说明樟树人工林的氮、磷和钙养分存在不同程度缺乏；低产组各样地中樟树叶片镁养分的DRIS指数均为正值，说明低产组所有样地的镁养分均存在不同程度过剩。在需肥紧迫程度排序中，高产组和低产组样地中对钙需求量最大的样地最多（合计7个），其次为对磷和氮需求量的样地（分别为6和5个），其中，低产组中对钙需求量最大的样地占50.0%。低产组樟树各营养元素DRIS指数均值范围为-1.342～1.838，需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁；高产组樟树各元素DRIS指数均值范围为-0.326～0.393，需肥紧迫程度排序为氮>钙>磷>镁>钾；综合所有样地的营养元素DRIS指数均值为-0.746～1.076，总需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁。

从表4还可看出，低产组樟树的NII普遍较高，范围为2.607～16.353，平均为7.540；高产组樟树的NII普遍较低，范围为2.424～5.367，平均为3.748，说明高产组各营养元素含量相对平衡。将樟树20个样地的产量即单位面积蓄积量与NII进行相关性分析，结果表明，各樟树单位面积蓄积量与NII呈显著负相关，说明各营养元素不平衡是导致低产组樟树低产的主要原因之一。

综上所述，无论从各营养元素DRIS指数均值或各样地NII进行分析，高产组樟树的养分平衡状况均明显优于低产组樟树。

2. 3. 3 DRIS指数分级标准的制定 以高产组樟树各营养元素的DRIS指数均值为圆心，采用DRIS图解法划分养分平衡区、稍不平衡区和严重不平衡区，初步制定出樟树营养元素DRIS指数分级标准（表5）。其中，氮、磷、钾、钙和镁营养元素指数的最适范围分别为-0.838～0.185、-0.903～0.602、-0.154～0.941、 -0.790～0.329和-0.357～0.985。以低产组5号样地（表 4）为例，其氮、磷、钾、钙和镁养分的DRIS指数分别为-0.342、-1.564、0.093、-0.481和2.295，对照表5中DRIS指数分级标准，判定得知磷养分处于轻度缺乏状态，氮、钾和钙养分处于最适状态，镁养分处于严重过量状态，说明以DRIS指数分级标准诊断的样地需肥紧迫程度与DRIS指数法诊断结果一致。因此，该样地在平衡施肥过程中应注重磷的施用，以满足树体需求并提高施肥效率。

3 讨论

李美桂等（2008）通过对高产组早熟砂梨叶片各养分数据进行正态性检验，统计养分分布初定范围，最终得出其叶片养分的适宜值范围。Alves（2004）研究认为，以DRIS进行植物营养诊断，植物养分间的比值存在最适值，且实测值与最适值越接近，养分状况越平衡，但在研究过程中由于受多种因素影响而很难取得最适值，通常以高产组营养元素的实测值作为最适值反映养分平衡状况，本研究结果与其一致，采用DRIS诊断樟树人工林叶片氮、磷、钾、钙和镁养分的适宜范围为8.871±1.640、1.949±0.374、3.909±0.432、11.658±1.337和10.050±0.968 g/kg。

孙垒（2014）研究证实，进行林木营养诊断时采用图解法与指数法相结合的方法能更全面地作出诊断，本研究结果与其一致，图解法能较直观反映出养分需求范围，但存在同一平衡范围内需肥紧迫程度无法区分的问题，诊断低产组樟树的需肥紧迫程度排序与指数法诊断的需肥紧迫程度排序一致，均为磷>钙>氮>钾>镁；指数法能精确反映樟树叶片养分的丰缺程度，但不易观察养分需求范围。

本研究对江西省樟树人工林叶片进行营养诊断，求得氮、磷和钾养分的最适比值范围：氮/磷为3.795～5.689、钾/磷为1.761～2.405、钾/氮为0.396～0.510，与李左荣（2010）对福建省樟树盆栽苗进行营养诊断求得的氮、磷和钾最适比值范围为磷/氮=0.1414～0.0948、磷/钾=0.8367～0.5979、钾/氮=0.1744～0.1530存在一定差异。王富林等（2013）對我国环渤海和黄土高原两大优势产区红富士苹果园进行营养诊断，发现诊断结果也存在一定差异，可能是不同地区土壤状况存在差异的缘故。

本研究结果表明，高产组樟树的需肥紧迫程度排序为氮>钙>磷>镁>钾，而所有样地综合需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁，与李左荣（2010）对樟树盆栽苗进行施肥处理及进行氮、磷和钾营养诊断提出高产组需肥紧迫程度排序为氮>磷>钾的结果一致。石伟勇（2005）研究认为，钙和镁等中量元素的营养平衡同样重要，缺少或过量均对植物造成伤害，本研究结果与其一致，针对樟树人工林树体大中量元素作出的诊断能更准确地反映樟树高效培育中应重视的平衡施肥问题。本研究得出的诊断结果，可供生产上因地制宜地应用。

Reju（2005）、郭素娟等（2014）、孙垒（2014）分别对芒果、银杏和板栗进行DRIS指数分级，制定的指数分级初步标准可简便快捷地诊断养分丰缺情况。本研究诊断提出的樟树人工林叶片氮、磷、钾、钙和镁养分指数的最适范围分别为-0.838～0.185、-0.903～0.602、-0.154～0.941、-0.790～0.329和-0.357～0.985，也可用于指导樟树人工林平衡施肥。对于诊断标准的有效性，有必要开展不同地区樟树人工林营养诊断后续研究，并结合田间施肥试验进行验证。

4 结论

江西省丰城市樟树人工林的氮、磷和钙养分含量均呈缺乏状态，镁含量相对过剩；根据DRIS诊断的樟树人工林需肥紧迫程度排序及制定的指数分级标准，能直观地判断樟树树体各营养元素的平衡状况，生产上可用于指导樟树人工林进行及时合理施肥。

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（責任编辑 思利华）