巨桉短周期工业原料林营养诊断指标体系研究

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中文摘要：在实施天然林保护工程和退耕还林工程后，由于受到纤维原料供需矛盾的影响，我国大力发展短周期工业原料人工林。四川在近几十年来大力发展巨桉桉树人工林，已形成上百万亩的规模，取得了良好的经济、生态和社会效益。目前，有关巨桉人工林立地选择、种源筛选、栽培技术、经营管理技术的研究较多，但有关巨桉林分的养分供求关系和养分交互作用以及营养状况与生产量之间的相互关系仍然不十分清楚。因此，通过巨桉人工林养分阈值、养分平衡、养分交互等关系的研究，建立一套切实可行的营养诊断标准用于巨桉人工林的养分管理，对指导科学施肥，维持地力，降低浪费，减轻环境压力具有重要的科学意义。同时也可为其他速生工业原料林(如杨树、松树等)的养分管理提供借鉴。生产基地一旦选定，在影响人工林产量的因素中，遗传因素、气候因素、地形地貌因素很难通过有效措施进行人为控制和改善，经营技术因素的产量提升空间不大，唯独养分是影响工业原料林可持续经营最重要的因素，因此在假定其他因素可控或相对可控条件下，本研究以四川巨桉人工林分布范围(包括泸州、宜宾、乐山、眉山、洪雅、蒲江、彭山、新津等地)为总体，按照典型布样，分别林分年龄、立地条件、林分生长状况设立20m×20m标准地60个。并于2004年12月至2005年1月调查各标准地林分生长量、立地等级，采集土壤和叶片样品进行11种必需养分元素的分析。研究结果如下： 1．分别进行林分产量与土壤物理因子、土壤养分浓度、叶片养分浓度，土壤养分浓度与叶片养分浓度，叶片养分浓度与叶片养分浓度之间的相关性分析，检验结果表明：土壤pH值、土层厚度、石砾含量、土壤速效P、土壤交换性Ca、Mg、土壤速效Fe、Cu、Zn等是影响巨桉人工林产量的重要因子，而N、K、Mn等元素由于土壤中含量较为充足，限制作用较小。植物叶片养分中Ca、Mg、P、Fe、B、N、Zn、Cu是重要的养分浓度指标，与生长量之间存在显著的相关关系，可作为养分供应和吸收状况的标志。在养分平衡关系中，Ca、Zn、Cu、P等元素与其他养分元素之间的平衡关系更加重要，表现为高N、Zn、Cu、Mn和低Ca有利于产量的增加。 2．根据林分产量指标(胸径、树高、单株材积、林分蓄积)与叶片养分浓度之间的二次函数关系，可计算达到85％～90％最高产量的临界浓度，其计算检验结果如下：由于临界值法容易受年龄、生长时期、降水、温度、湿度等气候因素以及其他养分互作关系的影响，从而在诊断中出现了明显的误诊。S、Cu、Zn养分均不能获得有效诊断结果；Ca和P诊断值为负，与实际情况不符：K、Fe、Mn等的临界方程未达显著水平，可信度较低；N、B等的临界方程仅有一半达显著水平；Mg可得出较为一致的诊断结果，可信度较高，其最适浓度为17.21～17.30g.kg"l。 3.根据各标准地产量划分产量组，并计算各养分元素浓度及其比值的平均值、标准差、变异系数、方差，选择高产组与低产组的方差比显著的因子作为诊断参数，并以高产组平均值作为诊断标准，其诊断结果为：在DRIS诊断法中，共筛选出43个诊断指标(N、P、Fe、B、N/Zn、P/N、P/K、P/Ca、P/Zn、P/B、K/N、K/Zn、Ca/N、Ca/Zn、Ca/Mn、Ca/B、Me,/N、Me,/P、Mg/K、Me,/B、S/N、S/Mg、S/Zn、Cu/N、Cu/P、Cu/K、CtgMg、Cu/Zn、Cu/B、Zn/Mg、Fe/N、Fe/P、Fe/K、Fe/Ca，Fe/Mg，Fe/S、Fe/Cu、Fe/Zn，Fe/B，Mn/P，Mn/K，B/N，B/K)j并列出了相应的诊断参比值和养分诊断结果(需肥顺序)。结果表明，四川巨桉人工林养分状况为，N、K、Zn、Fe、B主要以相对缺乏为主，其他养分供应相对充足。 4.以巨桉叶片养分浓度为Y轴，以巨桉叶片养分含量为X轴，以巨桉百叶干重为Z轴，建立矢量诊断图，并根据各诊断矢量的方向和大小判断养分状况，其结果如下：四川巨桉人工林林分存在广泛的养分相互作用。N、Zn在各地表现一致，主要为稀释效应。K、B在各地均表现为拮抗作用，供应充分。P元素主要诊断为缺乏，出现在彭山以及乐山部分地区。Ca、Mg缺乏主要出现在彭山，过量或拮抗主要出现在乐山，与该区钙镁磷肥大量施用有关。S吸收超量各地均较突出，估计与酸沉降有关。Cu除在彭山为缺乏或稀释状态外，其他地区均表现为过量或拮抗。Fe各种状态均存在，在乐山地区以拮抗作用居多，在其他分布区以稀释效应为主，兼有少量缺乏。Mn在彭山缺乏、稀释、过量较为均衡，在其余地区以过量为主。 5.参照植物生产潜力的推导过程，提出了四川巨桉人工林生产力潜力模型。 6．分别建立了土壤养分、叶片养分及其两者之间的关系模型。 7.综上所述，四川巨桉人工林以P缺乏，S过量，N、Zn稀释，K、Fe拮抗为主要特点，中低山地区Ca、Mg、Cu较为缺乏，平原地区养分限制较少，部分养分过量。立地选择时应在适生区内选择有效土层厚度>40cm，土壤酸碱度介于5.37～7.07之间，石砾含量<10％的立地栽植巨桉，可获得较高的产量。养分诊断中应重视养分之间的交互作用，土壤养分诊断应以交换性Ca、交换性Mg、速效P、速效Fe、速效Cu、速效Zn、全Ca、全Mg、全P、全Mn为主，叶片养分诊断应以Ca、Mg、P、Fe、B、N、Zn、Cu为主，养分平衡诊断主要考虑N/Zn、K/N、K/Zn、Ca/N、Ca/B、Mg/N、Mg/I(、Cu/N、Zn/Mg、B/N等10个比值。养分的交互作用关系及诊断标准如下： ①巨桉养分相互作用为：N可促进P、K、Ca、Mn等的吸收(高N抑制Mn吸收)，但易受到Fe、Zn、高Ca、高Mg的拮抗；P可促进K、Mg、Mn等的吸收，但易受Zn、Fe、高Mn、高K、高Ca、高Mg的拮抗，而高浓度的P将抑制K、Zn、Fe等的吸收；K对其他养分元素均没有明显的促进作用，但高浓度K限制P的吸收；Ca、Mg之间可相互促进吸收。同时，低浓度的Ca和Mg有利于Fe、Zn的吸收，高浓度的Ca和Mg将对N、P、Fe、Mn、S、B等养分产生拮抗，限制吸收；S可促进Zn的吸收，但易受高Ca、高Mg拮抗；Cu、Zn、Fe、Mn之间主要以拮抗为主，如高Mn对Fe，高Cu对Zn的拮抗。Fe对Cu有一定的促进作用，但对K、B具有明显的拮抗作用；B素相互作用较少，对其他养分几乎没有明显的促进作用，但易受高Ca、高Mg、高Fe的拮抗。 ②土壤养分指标及最适浓度诊断标准：全N(1.57g·kg-1)、全P(0.60g·kg-1)、全K(19.59g·kg-1)、全Ca(11.55g·kg-1)、全Mg(51.44g·kg-1)、全Zn(1.37g·kg-1)、全Fe(41.62g·kg-1)、全Mn(O.53g·kg-1)、有机质(16.73g·kg-1)、有效N(95.06mg·kg-1)、有效P(5.29mg·kg-1)、有效K(65.37mg·kg-1)、交换性Ca(2.72g·kg-1)、交换性Mg(1.52g·kg-1)、有效Zn(8.38mg·kg-1)、有效Fe(68.75mg·kg-1)、有效Mn(33.55mg·kg-1)、有效Cu(3.13mg·kg-1)。 ③叶片养分指标及最适浓度诊断标准：N(19.22g·kg-1)、P(1.44g·kg-1)、K(12·66g·kg-1)、Ca(6.07g·kg-1)、Mg(17.45g·kg-1)、S(2.64g·kg-1)、Cu(11.35mg·kg-1)、Zn(77·17mg·kg-1)、Fe(0.49g·kg-1)、Mn(1.63g·kg-1)、B(44.49mg·kg-1)。 ④叶片养分浓度比值及最适诊断标准：N/zn(249.06)、P/N(0.07492)、P/K(0.1137)、P/Ca(0.2372)、P/Zn(18.66)、P/B(32.37)、K/N(0.6587)、K/Zn(164.05)、Ca/N(O.3158)、Ca/Zn(78.66)、Ca/Mn(3.7293)、Ca/B(136.44)、Mg/N(O.9079)、Mgcr,(12.12)、Mg/m(1.38)、Mgm(392.22)、S/N(O.1374)、S/Mg(O.1513)、S/Zn(34.21)、Cu/N(O.0005905)、Cu/P(O.007882)、Cu/K(O.0008965)、Cu/Mg(O.0006504)、Cu/Zn(0.1471)、Cu/B(0.2551)、Zn/Mg(O.004422)、Fe/N(0.02541)、Fe/P(O.3392)、Fe/K(0.03858)、Fe/Ca(O.08046)、Fe/Mg(O.02799)、Fe/S(0.1850)、Fe/Cu(43.03)、Fe/Zn(6.33)、Fe/B(10.98)、Mn/P(1.13)、Mn/K(0.1286)、B/N(0.002315)、B/K(0.003514)。

作者：

冯茂松

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关键词：

巨桉营养诊断 DRIS 矢量诊断法临界值诊断法土壤养分诊断诊断指标工业原料人工林诊断模型

授予学位：

博士

学科专业：

森林培育学

导师：

张健

学位年度：

2007

学位授予单位：

四川农业大学

语种：

中文

中图分类号：