平衡施肥毛竹林叶片营养与土壤肥力及产量的回归分析.pdf

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1、http:/ -1-平衡施肥毛竹林叶片营养与土壤肥力及产量的回归分析平衡施肥毛竹林叶片营养与土壤肥力及产量的回归分析1 郭晓敏1，牛德奎1，陈防2，张过师2，周裕新3，张斌1 1.江西农业大学，南昌（330045）2 中国科学院武汉植物园，IPNI 办事处，武汉（430074）3.江西省吉安市林业局，江西吉安（343000）E-mail： 摘摘 要：要：对奉新县平衡施肥毛竹林的叶养分含量与土壤肥力营养元素含量的相关性进行了研究。结果表明：不同年龄集约经营竹林毛竹叶片养分含量变化规律与一般竹林基本一致。I度竹嫩叶的 N、P、K 元素含量均高于其他各度竹；Ca、Mg、S 含量随竹龄增大而增大；微量

2、养分元素 Mn、Zn 含量随竹龄变小而减少。土壤中影响竹叶 N 素含量的主要因子是有机质、速效 P、活性酸、速效 N 和全 K。土壤中影响竹叶 P 素含量的因子按其与竹叶中含 P相关关系从大到小排序为：活性酸盐基代换量速效 K全 K速效 Ca速效 P速效 NpH值。影响竹叶中 K 素含量的因子主要是全 N、速效 N、速效 P、全 K 及活性酸，它们与竹叶中含 K 相关关系从大到小排序为：速效 P全 K速效 N活性酸全 N。施肥对竹叶养分的快速补充是竹林持续经营的保障。关键词：关键词：毛竹；平衡施肥；叶养分含量；土壤肥力；相关性 中图分类号：中图分类号：S158.3 1.引言引言 竹叶是毛竹（P

3、hyllostachys heterocycla cv.Pubescens）的同化器官，在毛竹诸器官中各种营养元素的含量都是最高的。叶片营养元素含量既能反映竹林养分状况，又能反映林地土壤营养状况，是毛竹林营养管理的重要依据。国内关于毛竹营养施肥的研究较多，但关于毛竹叶片营养仅国内学者（郑郁善 1998）曾就毛竹叶片养分与土壤肥力相关关系作过报道，但研究施肥对毛竹叶片养分变化的影响及施肥后土壤肥力与叶片营养的相关关系还未见报道，本研究选择奉新毛竹平衡施肥试验林，研究施肥后竹林的叶片营养元素含量及土壤供肥能力，意在为科学合理地施肥及集约经营管理毛竹林提供有益参考。2.试验地概况试验地概况 江西省奉

4、新县地处赣北山区，属中亚热带湿润季风气侯，全县森林覆盖率 73.9%，是江西省毛竹重点产区之一和全国 13 个丰产毛竹林示范基地县之一。全县有毛竹 3.7 万 hm2，占全县林地面积的 45%（胡冬南等，2001）。试验地设在奉新县躁下林场，土壤为花岗岩母质发育而成的黄红壤，毛竹纯林林相良好，林分结构基本一致，大小年非常明显，立竹度为 1 5002 100 株.hm-2，毛竹平均眉径 9.83 cm。试验地面积为 1.31 hm2，自 1996 年开始进行平衡施肥试验，采用不完全随机区组设计，7 个处理，4 次重复，共 28 个试验小区（郭晓敏等，2003）每年春季和冬季进行竹林出笋和成竹率及

5、高径调查。3试验方法试验方法 1本课题得到江西省科技厅学术带头人项目（2003249-2）；国际植物营养研究所 IPNI 项目(jiangxi-16)；国家博士点基金项目（20050410002）；生物质材料科学与技术教育部重点实验室基金项目（04-06）资助。http:/ -2-于 2000 年 5、11 月，2001 年 6、11 月选择奉新竹林 28 个样地 1999 年出笋成竹的 I 度标准竹五株,分别采集竹冠中上部竹叶和2000 年11 月各度竹混合竹叶，进行养分含量分析。并于 2000 年 11 月和 2001 年 6 月采集 28 个竹林样地的土壤进行测定分析。运用多元回归分析方

6、法，建立毛竹叶片 N、P、K、Ca、Mg 等营养元素与土壤养分和竹林产量的回归预测模型（竹林产量为两个大年毛竹新竹和退笋鲜重之和）。采用张万儒森林土壤定位分析方法测定土壤理化性状（张万儒，1986）。采用凯氏定氮法测定 N，采用钒钼黄比色法测定 P，采用火焰光度计法测定 K，采用原子吸收分光光度法测定 Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn 等毛竹植株各养分含量。4.结果与分析结果与分析 4.1 不同年龄竹叶养分含量变化不同年龄竹叶养分含量变化 2000 年竹林新叶养分分析结果列于表 1，结果表明：施肥竹林不同年龄毛竹叶养分含量变化规律与一般竹林基本一致（郑郁善等，1998b）。即竹龄越小，含水份

7、越多；I 度竹新发嫩叶的 N、P、K 大量元素含量均高于其他各度竹；Ca、Mg、S 中量元素及 Mn、Zn 微量养分均随竹龄增大而增大，Cu 则相反。Fe、Si 的变化趋势不明显，但老竹比新竹含量高，各度竹间养分变异程度不大。表 1 不同林龄新竹叶养分含量 Tab。1 Nutrient content of new bamboo leaves in different ages forest 年份 Year N%K%P%Ca%Mg%Mnmg.g-1Femg.g-1 Cumg.g-1Znmg.g-1 S%Si%水份Water1993 3.20 2.19 0.26 0.33 0.15344.152

8、55.50 7.5732.54 0.253 1.874 44.81995 3.09 2.20 0.26 0.33 346.65 47.01997 2.85 2.23 0.25 0.24 0.13247.46194.79 7.7231.38 0.194 1.321 49.11999 3.25 2.25 0.28 0.18 0.12161.74239.33 8.4428.13 0.214 1.339 53.5 幼龄竹具有很强的生命力，在幼嫩器官发育需要时，N、P、K 能比较快地从衰老器官转移到新组织。而 Ca 在细胞中和果胶酸结合形成不溶性盐，无法在植株体内移动及再分配，因而形成不同于 N、P、K

9、 的分布格局。即老年竹或老组织中 Ca 含量高于幼年竹和幼嫩组织。对施肥后 1999 年生长的新竹进行了成竹后小年（2000 年）和大年（2001 年）不同季节、叶龄竹叶养分分析，结果表明：施肥竹林 1 年生竹叶和春季竹叶的 N、P、K、Mg 浓度均高于 2 年生竹叶和秋季竹叶；Ca 的浓度则明显低于 2 年生竹叶和春季竹叶。小年 N 素养分含量新叶最高，到秋季有所下降，至大年发笋后，6 月有所下降，但直至冬季，养分维持不变。可能是 9 月份进行了 1 次施肥，弥补了竹林养分匮缺。从 N、P、K、Ca、Mg 小年秋季到大年秋季的叶养分动态看，两年差异不大，仅 N、P、Mg 含量略有下降，K、C

10、a 含量略有上升，这也说明了施肥对竹叶养分的快速补充是竹林持续经营的保障。将新竹秋季 1 度竹叶养分与各度竹混合竹叶养分比较发现，N 素养分含量基本相同，P、K、Mg、Ca 略有升降，因此，若以叶 N 素养分来诊断竹林养分状况，则可以只采小年冬季（大年出笋前）1 度竹叶来代表竹林叶养分状况，因为这时竹林积累的养分基本达到高峰并维持稳定状态。http:/ -3-表 2 毛竹林不同季节、叶龄竹叶养分含量表 Tab。Nutrients content of bamboo leaves in different seasons and leaf ages 时间 Time N%K%P%Ca%Mg%200

11、0.5（小年春季）Spring 3.25 2.25 0.28 0.18 0.12 2000.11（小年秋季 发笋前）Autumn2.78 0.98 0.17 0.56 0.12 2001.6（大年春季 出笋后）Spring2.19 2001.11（大年秋季）Autumn2.19 1.10 0.13 0.57 0.11 2000.11（各度竹混合叶）mix leaf2.78 1.34 0.22 0.36 0.18 4.2 施肥竹林竹叶养分状况与土壤肥力的相关研究施肥竹林竹叶养分状况与土壤肥力的相关研究 4.2.1 竹叶中竹叶中 P 养分状况与土壤肥力的回归分析养分状况与土壤肥力的回归分析 南方红

12、壤普遍缺 P，而 P 又是竹林生长不可缺乏的营养元素。根据本次试验要求，选择决策因变量 Xj(j=1,2,12)分别代表土壤各化学因子：X1为有机质含量（%），X2为全 N含量（%），X3为速效 N 含量（ppm），X4为全 P 含量（%），X5为速效 P 含量(ppm)，X6为全 K 含量（%），X7为速效 K 含量(ppm)，X8为 pH 值，X9为盐基代换量（mmolkg），X10为活性酸（gml），X11为速效 Ca（gml），X12为速效 Mg（gml），Y2为竹叶中 P元素的含量（），土壤分析数据略。应用系统多元回归分析软件进行多重线性逐步回归分析，对 9 种不同的可简化模型进行筛

13、选，得出较理想的回归模型：Y2=1.976 5+0.015 5X 3 +0.134 2X 5 -0.035 9X 6 +0.031 19X 7 +0.004 9X 8-0.206 2X 9 +0.040 3X 1 0+0.040 3X 11 。统计量(Cp)=8.1071,确定系数 R-square=0.8924，P=0.0001 速效 K盐基代换量全K速效 P速效 Ca速效 NpH。可见土壤中活性酸的含量对毛竹竹叶中 P 素的含量影响最大，具有十分显著的相关关系。速效 K、盐基代换量、全 K、速效 P 对竹叶中 P 素的含量影响也较大，速效 N、pH 值、速效 Ca 对毛竹吸收土壤中的 P

14、素影响相对较小。进一步研究活性酸、速效 K、盐基代换量、pH 与竹叶中 P 素含量的关系，得出以下四个偏回归方程：Y2-X7 偏回归方程 Y27=0.1242+0.0312X7。Y2-X8 偏回归方程 Y28=0.0674+0.0049X8。Y2-X9偏回归方程 Y29=13.4215-0.2062X9。Y2-X10 偏回归方程 Y210=0.0942+0.0403X10。竹叶含 P 浓度与土壤中活性酸、盐基代换量、全 K、pH 偏相关确定系数及对偏回归方程结果表明，土壤中活性酸与竹叶中 P 素含量成正相关，土壤中活性酸的含量对毛竹吸收 P元素具有重要的促进作用，高活性酸含量能增加毛竹对土壤中

15、 P 素的吸收；pH 值的增大也能促进毛竹对 P 素的吸收，这与雷默特关于土壤 pH 值与土壤其他关系的研究相一致，在 pH值 4.25.5 条件下，土壤中 P 素的有效性逐渐增加；另外，土壤中速效 K、速效 P、速效 N、速效 Ca 含量的增大对毛竹吸收 P 元素都具有一定的促进作用。但土壤的盐基代换量与毛竹叶 P 元素含量成负相关（何东进等，2000a；2000b；何黎明等，1987）。http:/ -4-4.2.2 竹叶中竹叶中 K 养分状况与土壤肥力的回归分析养分状况与土壤肥力的回归分析 K 是毛竹生长必不可少的营养元素，根据本次试验要求，选择决策因变量同上，Y3为竹叶中 K 元素的含

16、量（），应用 SAS 系统回归分析软件进行多重线性逐步回归分析和模型筛选，得出较理想的回归模型：Y3=-2.161 6-0.393 9X 2+0.025 5X 3+0.055 8X5+0.092 2X 6+0.095 6X10。统计量(Cp)=-0.5968，F=13.56，确定系数 R-square=0.8306，P=0.00010.5000,多元线性逐步回归分析达到极显著水平。从偏相关确定系数来看，X2R2=0.0108，X3R2=0.0746，X5R2=0.4366，X6R2=0.2381，X10R2=0.0706。全 N、速效 N、速效 P、全 K、活性酸与竹叶中K 素的含量较密切，其

17、中速效 P 对竹叶中 K 素含量相关关系的影响最为显著。进一步分析速效 N、速效 P、全 K、活性酸与竹叶中 K 素含量之间的偏相关关系，得出以下四个偏回归方程：Y3-X3 偏回归方程 Y33=-0.354 7+0.025 5X3。Y3-X5 偏回归方程 Y35=0.953 4+0.055 8X5。Y3-X6偏回归方程 Y36=13.421 5+0.206 2X6。Y3-X10偏回归方程 Y310=1.243+0.095 6X10。根据竹叶 K 含量与土壤中活性酸、盐基代换量、全 K、pH 偏相关确定系数可知，速效P 与毛竹 K 含量呈极显著正相关，提高土壤中的 P 含量，能有效促进 K 元素

18、的吸收。因此，土壤中 P 素与全 K 及活性酸含量一定程度上决定毛竹吸收土壤中 K 素的多少。随 3 者含量的增大，毛竹对土壤中 K 元素的吸收也增大。由此可见，土壤中的 N、P、K 3 种主要营养元素的平衡，对毛竹的生长发育影响很大，毛竹的生长仍要受最小因子定律的限制，只有对毛竹林进行平衡施肥、集约管理，才能人为控制土壤供肥条件和各营养元素的含量，促进、调节毛竹对养分的吸收，从而使土壤中各种营养元素的含量能够满足毛竹最佳生长需要，保证毛竹的最佳营养状态，达到使毛竹林获得最大社会、生态及经济效益的目的（郭晓敏等，2002）。4.2.3 竹叶中竹叶中 N 养分状况与土壤肥力的回归分析养分状况与土

19、壤肥力的回归分析 根据竹叶营养成份分析结果，竹叶中 N 素养分含量是最高的，设 Y1为竹叶中 N 元素的含量（），其它变量同前，进行逐步回归得出回归模型为：Y1=153.553 0-7.708 6X 1+20.662 6X 2-0.770 4X 3 -1.076 4X 5-2.561 2X 6-0.321 5X 9-4.236 3X 1 0-0.044 5X 12 确定系数 R-square=0.752 5，统计量 C（p）=5.102 5,P=0.0004F,回归达到显著水平。从竹叶中各养分因子与竹林产量的偏相关关系来看，竹叶 N、P、K、Ca、Mg 含量与竹林产量密切相关，产量 随 N、P

20、、K、Mg 含量的升高而增加。Ca 与竹林产量呈负相关，竹叶 Ca 含量越高，产量就越低，这是因为 Ca 含量高，意味着竹龄大，林分越衰老，其生理功能和代谢功能弱，势必影响竹林产量。另外，根据此回归模型，我们只需在小年冬季采集竹林各度竹的混合叶样进行分析，就可通过回归模型预测来年竹林的产量，并制定相应的营养管理措施。5.6.9 5结论及讨论结论及讨论(1)不同年龄集约经营竹林毛竹叶片养分含量变化规律与一般竹林基本一致。即竹龄越小，含水份越多；I 度竹新发嫩叶的 N、P、K 元素含量均高于其它各度竹；Ca、Mg、S 中量养分元素含量随竹龄增大而增大；微量养分元素 Mn、Zn 有随竹龄变小含量减少

21、的趋势，Cu则相反。Fe、Si 的变化趋势不明显，但老竹比新竹含量高，各度竹间养分变异程度不大。(2)从 N、P、K、Ca、Mg 小年到大年的叶养分动态看，两年差异不大，仅 N、P、K 含量略有下降，Ca、Mg 基本维持不变，说明施肥对竹叶养分的快速补充是竹林持续经营的保障。(3)土壤中影响竹叶 N 素含量的主要因子是有机质、速效 P、活性酸、速效 N、全 K。土壤中影响竹叶 P 素含量的因子按其与竹叶中含 P 相关关系从大到小排序为：活性酸盐基代换量速效 K全 K速效 Ca速效 P速效 NpH 值。影响竹叶中 K 素含量的因子主要是全 N、速效 N、速效 P、全 K 及活性酸，它们与竹叶中含

22、 K 相关关系从大到小排序为：速效 P全K速效 N活性酸全 N。(4)通过 SAS 系统分析软件进行多重线性逐步回归分析，筛选出 4 个最优模型。竹叶 N 素含量与土壤肥力的相关模型为：Y1=151.6249-7.8276X 1+21.4031X 2-0.8638X 3-1.3390X 5-2.5483X 6-4.2505X 1 0-0.0457 X 12 竹叶 P 素含量与土壤肥力的相关模型为：Y2=1.9765+0.0155X 3+0.1342X5-0.0359X 6+0.03119X 7+0.0049X 8-0.2062X 9+0.0403X 10+0.0403X 11 http:/ -

23、6-竹叶 K 素含量与土壤肥力的相关模型为：Y3=-2.1616-0.3939X 2+0.0255X 3+0.0558X 5+0.0922X 6+0.0956X 1 0 竹叶养分含量与竹林产量的相关模型为：Y4=13474.2+7313.82 N+71863 P+26677.6 K-69065.9 Ca+336069 M g 研究分析还表明：毛竹在集约经营过程中，必须要紧密结合毛竹的生物学特性及需肥机理，及时补充林地中的速效 N、速效 P、速效 K 及有机肥料，通过人为控制土壤中各营养元素的含量，可以调节毛竹对土壤养分的吸收，从而促进毛竹的生长，提高竹林产量，增加经济、生态及社会效益；另外，应

24、该充分考虑土壤中营养元素的均衡供应，保证毛竹维持最佳生长，提高竹材及竹笋的质量，这将对毛竹增产增效起到至关重要的作用。参考文献参考文献 1.胡冬南，郭晓敏等 .笋用林土壤养分限制因子的研究(J).江西农业大学学报，2001，23(1)：105-108 2.何东进,洪伟,吴承祯.毛竹林林分平均胸径模拟预测模型的研究J.林业科学，2000，36：148153.3.何东进,洪伟.毛竹林各组分能量估算模型的研究J.应用与环境生物学报,2000,6(5)：412418.4.何黎明，叶仲节.多元分析方法在毛竹林土壤研究中的作用J.竹子研究汇刊,1987,6（4）：2829.5.洪伟,杨居暖,潘永春等.毛竹

25、产量新模型的研究J.竹子研究汇刊.1988,7（1）：112.6.何均潮.竹笋高产早出四次施肥法J.竹子研究汇刊,1992（2）：97-100 7.郭晓敏,牛德奎,杜天真等 毛竹林平衡施肥持续效应研究初报J 江西农业大学学报(J).2002,24（6）8.郭晓敏,牛德奎,杜天真等.平衡施肥对毛竹笋产量的影响效应研究 J.江西农业大学学报，2003,25（1）：48-53 9.郭晓敏,牛德奎,杜天真等.毛竹林平衡施肥技术及效应研究初报J 经济林研究 1999,17（3）：3436 10.张万儒.森林土壤定位分析方法M.北京：中国林业出版社,1986.11.郑郁善,洪伟,陈礼光等.竹林生长及竹叶养

26、分和土壤肥力相关研究J.林业科学,1998,34：6568.12.郑郁善,洪伟.毛竹经营学M.福建：厦门大学出版社,1998.Regression Analysis of leaf nutrition,soil fertility and output in bamboo forest of balance fertilization Guo Xiaomin1，Niu Dekui1，Chen Fang 2，Zhang Guoshi2，ZhouYuxin3，Zhang Bin1 1.Jiangxi Agricultural University，Nanchang（330045）2.Wuhan I

27、nstitute of P1ant，the Chinese Academy of Sciences，the Office of IPNI，Wuhan（430074）3.Forest Bureau of Jian City，Jiangxi Jian（343000）Abstract Studied the nutrient contents correlation between leaf and soil of bamboo forest with balance fertilization in Fengxin County.The results showed:It as basically

28、 consilient that the variation of the nutrition contents in the leaves of bamboos in the same age between the intensive managed and commonly managed forests.The contents of N,P and K of the tender leaves in the I-degree bamboo are higher than those in other ages respectively.The contents of Ca,Mg,S,

29、Mn,Zn were increased with the age increase.The major factors of influenced nitrogen content in bamboo leaf were organic matter,available P,activated acid,available N,total K in soil.The major factors and order of influenced phosphor content in bamboo leaf were:activated acid base-exchange capacity a

30、vailable K total K available Ca available P available N pH in soil.The major factor influenced Potassium content in bamboo leaf were total N,available N,available P,total K and activated acid,its order of correlation were:available P total K available N activated acid total N.Fertilization fast supplements for nutrition of leaf,and ensured keeping bamboo forest sustainable development.Keywords:bamboo forest；leaf nutrition；soil fertility；regression analysis 作者简介：作者简介：郭晓敏，博士生导师，教授，主要从事林木营养及森林土壤和退化生态系统恢复研究；陈防，博士生导师，研究员，主要从事植物营养研究。