12.2． 营养诊断的方法与技术

植物营养诊断方法主要包括土壤分析法、植物形态症状诊断法、植物组织分析法（临界值浓度法、最适养分范围、DRIS法等）、盆栽试验和田间（包括苗圃和林地）肥料试验等。其中，以田间试验法、临界值浓度及DRIS法最适宜林木营养诊断，应用亦较为普遍，近年来，向量图解分析法在林木营养诊断中也得到了较广泛的应用。

12.2.1土壤养分分析法

植物需要的营养元素主要来自土壤。因此土壤中某一营养元素的欠缺程度必然会影响植物吸收量的多少。用土壤养分含量多少来反映林木的营养状况具有很大的实用价值，土壤中某养分元素含量的高低可以提示我们其缺乏的可能性，具有重要的参考价值，当某一养分在土壤中的含量特别低时，更有明确的指标意义，特别是对于长期生产力来说，土壤养分指标可以为我们提供很好的参考。目前应用土壤分析诊断林木的实际需肥方面，只取得很有限的成效，各种森林土壤养分标准也未建立，原因是林木吸收利用养分的能力和浅根的一年生农作物有很大差别；同时，林木的生长和营养特点，又受地形、气候以及土壤特性等多方面的影响。

根据评定土壤养分供应状况的要求，一般土壤测定的主要项目是：土壤全氮、土壤水解

性氮(即有效氮)、速效磷、速效钾和土壤腐殖质，其他土壤养分及化学性质则视情况而定。

根据多数农作物对养分的需求特性及不同测定方法，已建立了一些土壤养分丰缺程度的指标（表2，表3，表4），对林木的土壤营养诊断有一定的参考价值。由于这些数据多属初步的成果，又受地理区域、树种特性、栽培条件以及测定方法等不同的限制，所以不能生搬硬套。

表2 土壤中氮素的丰缺指标

丰缺等级	全氮（g kg-1）	水解氮（mg kg-1）	无机氮（mg kg-1）
低	1	<30	<5
中等	1-2	30-100	5-15
高	>2	>100	>15

 

表3 土壤速效磷丰缺指标（mg kg-1）

丰缺等级	中性、石灰性土壤  NaHCO3法	酸性土壤 NH4F-HCl法
很低	<3
低	3-7	<5
中	7-20	5-10
高	>20	>10

(南京农业大学，土壤农化分析)

 

表4 土壤中钾的丰缺指标（mg kg-1）

丰缺等级	速效钾 1M NH4OAC浸提	缓效钾 1M HNO3浸提
极低	<30
低	30-60	<300
中	60-100	300-600
高	100-160	>600
极高	>160

(中国科学院南京土壤研究所，土壤理化分析；南京农业大学，土壤农化分析)

 

12.2.2 林木形态症状诊断法

：不同元素其生理功能及其在植物体内移动性各异，当某一元素供应失调时，必然会影响某些功能正常发挥或器官的正常生长，植物的外观就会表现出特定的症状。形态症状诊断在农业上已积累了较丰富的资料。相对于农作物而言，林木营养失调症状的研究较少。表5 给出了针叶树缺素的主要症状。

 

表5针叶树严重缺素的主要表现症状

元素		症    状
N		一般地，针叶的失绿和生长障碍随缺素状况增加而增加，大多数情况下，针叶表现为短小，僵硬，并呈黄绿色。有时，在生长季节结束后，会出现叶尖发紫和叶身起枯斑。
P		幼嫩针叶呈绿色或黄绿色，老的针叶明显发紫，紫色的深度随缺素加重而加深，某些非常严重缺素情况下，所有针叶都呈紫色。
K		缺素症状多种多样，通常针叶变小且有失绿，并在其针叶基部保留一些绿色，在严重缺素情况下，针叶发紫和出现枯斑，且顶端枯萎，或者针叶虽很少或几乎不呈现失绿症，但会发紫、变棕和出现枯斑。
Ca		一般地，在针叶出现枯斑后发生失绿症，尤其是树枝顶部，更是如此。在缺素严重时，会发生顶芽死亡和顶端枯萎以及松脂渗出现象。
Mg		缺素严重时，顶端针叶出现枯斑，继而新叶顶端呈现黄色。
S		一般发生失绿症，在缺素严重时，继而在针叶上出现枯斑。
Fe		在缺素不太严重时，新叶会发生不同程度的失绿症。但在严重缺素时，针叶将呈亮黄色，并且不再形成芽。
Mn		一般情况下，针叶有轻度失绿症发生，严重缺素时针叶会出现一些枯斑。
B		缺素时，针叶失绿和形成枯斑，并在生长后期出现叶尖枯萎。顶梢也将枯萎并具有弯曲的钩状特征。
Zn		缺素时，枝条缩短，树木生长发育严重受阻，针叶呈黄色、变短，并簇生在小枝上，有时针叶尖端呈古铜色。老叶脱落较早，且针叶簇生。严重缺素时，树干丛生，顶端枯萎。
Cu		缺素时，针叶呈螺旋卷曲，颜色呈黄色或古铜色。针叶顶端有明显的枯斑或形似“烧伤痕”。严重缺素时，嫩枝也呈卷曲或弯曲。
Mo		缺素时，针叶失绿，继而出现枯斑，这一现象，从针叶尖端开始，最终覆盖整个针叶。

 

症状诊断的优点是简便、快速、直接和不需要实验室分析。然而，症状诊断通常只在植株仅缺一种营养元素情况下有效，如同时缺乏两种或两种以上营养元素，或出现非营养元素（如病虫害、气候或季节性作用、机械损伤或污染等）而引起的症状时，则易于混淆，造成误诊。再则，植株出现某些营养失调症时，表明植株营养失调已相当严重，树木的生长或发育已遭受了很大损失，若此时采取措施，常为时过晚。

12.2.3 植物组织分析法(plant tissue analysis)：

分析测定植物组织中某一营养元素的含量。有组织汁液速测和全量分析两种。

组织汁液速测的研究对象为植物中非结合态的无机成分，可在野外进行简易测定，迅速判断当前的植物营养状况。近几年来我国在农业上，应用组织速测法诊断农作物的营养障碍已取得了不少成绩，但在林业上仍处在探索阶段。

全量分析(total analysis)的研究对象为植株中结合态与非结合态的养分元素总量。由于全量分析结果比组织速测的数据更好地反映植株营养水平和养分平衡状况，并与植物生长有较好的相关性，所以，目前有关林木营养的指标，绝大部分属全量分析数据，且多数为叶片的养分浓度数据。

世界许多国家对各种针叶树和阔叶树林木已做了不少工作，确定了一些指标。这些养分指标皆属叶片全量分析结果。表6和表7摘录了部分树种叶片全量养分指标，可供参考。

表6 日本柳杉叶片养分指标

柳杉生长	养分占叶片干物质重(mg kg-1)
	N	P	K	Ca	Mg
良     好	>15	>1.5	>5.0	>8.0	>1.8
中     庸	15—12	1.5—1.1	5.0—4.0	8.0—6.0	1.8—1.3
不     良	<12	<1.1	<4.0	<6.0	<3.0

（伊藤博士）

表7 林木营养诊断标准

养分	树种	诊断标准
		缺乏	低	中	高
N (%)	多种针叶树种	<1.0—1.1	1.0—1.4	1.3—2.2	>2.0
	桦属 (Betula)		1.5	2.5—4.0
	桉树 (Eucalyptus  spp.)			1.0—2.2
	三角叶杨 (Populus deltoides)			1.6—2.4
	栎属 (Quercus spp.)			1.9—3.0
	苹果 (Malus spp.)	<1.48	1.5—1.65	1.65—1.80	>1.80
	甜橙 (Citrus sinensis)	<2.0	2.10—2.30	2.4—2.9	3.0—3.5
P (%)	多种针叶树种	<0.09—0.1	0.06—0.13.	0.1—0.3
	桦属 (Betula)			0.1—0.3
	桉树 (Eucalyptus  spp.)			0.06—0.2
	三角叶杨 (Populus deltoids)			0.18—0.22
	栎属 (Quercus  spp.)			0.13—0.28
	苹果 (Malus spp.)		0.09—0.14	0.23—0.30	0.54—0.75
	甜橙 (Citrus sinensis)	<0.08	0.09—0.11	0.12—0.16	0.17—0.29
K (%)	云杉属 (Picea spp.)	<0.25	0.30—0.35	0.5—1.0	>1.0
	松属 (Pinus spp.)	0.3—0.35	0.4—0.5	0.5—0.9
	黄杉 (Pseudotsuga menziesii)	<0.4		0.5—1.0
	槭属 (Acer spp)	<0.5		0.6—1.0
	栎属 (Quercus  spp.)			0.5—0.8
	苹果 (Malus spp.)	0.28—0.90		0.74—1.49
	甜橙 (Citrus sinensis)	<0.6	0.17—1.10	1.20—1.70	1.80—2.30
Ca  (%)	湿地松、火炬松等针叶树种			0.12—0.7
	许多阔叶树种			0.3—0.2
	苹果 (Malus spp.)	0.56		1.10
	甜橙 (Citrus sinensis)	1.50	<3.00	3.00—5.50	7.00
Mg (%)	云杉属 (Picea spp.)	0.05—0.07	0.06—0.15	0.09—0.3
	松属 (Pinus spp.)	0.03—0.08	0.07—0.10	0.10—0.18
	槭属 (Acer spp)	0.08	0.10—0.15	0.10—0.3
	桦属 (Betula spp.))			0.15—0.4
	栎属 (Quercus spp.)			0.12—0.19
	苹果 (Malus spp.)	0.05—0.9		0.18—0.29
	甜橙 (Citrus sinensis)	<0.15	0.16—0.29	0.30—0.60	0.70—1.10
S (%)	许多针叶、阔叶树种	0.1—0.2		0.15—0.3
	甜橙 (Citrus sinensis)	0.05—0.13	0.14—0.19	0.20—0.30	0.40—0.49
Fe (mg kg-1)	许多针叶、阔叶树种	30—40	40—50	50—100
	甜橙 (Citrus sinensis)	35	36—59	60—120	130—200
Mn (mg kg-1)	许多针叶、阔叶树种			100—5000
	苹果 (Malus spp.)	2—18		25—50
	甜橙 (Citrus sinensis)	15	216—24	5—200	300—500
Cu (mg.kg-1)	许多针叶、阔叶树种	<3	2—4	4—12
	苹果 (Malus spp.)	1.1—3.6		5.5—12.0
	甜橙 (Citrus sinensis)	<4.0	4.1—5.9	6.0—11.4	>17
B (mg.kg-1)	许多针叶、阔叶树种			10—100
	苹果 (Malus spp.)	4.8—6.8		10.8—18.2
	甜橙 (Citrus sinensis)	<20	21—40	50—150	160—260
Zn (mg.kg-1)	许多针叶、阔叶树种	1—5	5—11	10—125
	苹果 (Malus spp.)	1—5		15—25
	甜橙 (Citrus sinensis)	15		20—28
Mo (mg.kg-1)	许多针叶、阔叶树种			0.05—0.15
	苹果 (Malus spp.)	0.05		0.16
	甜橙 (Citrus sinensis)	0.05	0.06—0.09	0.10—0.29

                                                          （据Leaf, A. L., 1973）

12.2.4向量分析法：

与单一测定植物组织养分浓度为基础的诊断方法不同的是，向量分析法在一幅综合性的向量分析图中，比较在相差悬殊的生长状况下(即高产和低产，正常和不正常，理想的和不理想的，有无可见症状的)的干物质重和养分组成，揭示林木生长效应、养分浓度及养分含量之间的内在联系，它既能独立于临界浓度值和养分比率进行诊断，又能对养分的富集作用，稀释作用，养分间的平衡及互作进行独立地诊断，因而显示出向量分析独特的优越性。

方法：分析一般包括数据的标准化、建立向量图、向量图养分诊断解释三个步骤。

数据的标准化是将每种处理获得的植物样品单位干重、养分浓度及养分含量数据分别去除以相应的对照或参考值，然后再乘以100，即A=A1/A2×100。式中：A为某个因子（如养分浓度，养分含量或植物样品单位干重）的标准化值，A1为某个因子的试验处理实测值，A2为某因子对照或参考值(表8)。

表8 向量分析诊断法数据标准化

处理	养分浓度 （%）	相对养分 浓度	样品干重 （g）	相对样品 干重	养分含量 （浓度×干重）	相对养分 含量
对照	1.2	100	5.4	100	0.065	100
1	1.6	133	4.3	80	0.069	106
2	0.9	75	7.8	144	0.070	108
3	1.3	108	6.1	113	0.079	122
4	1.7	142	3.2	59	0.054	84

                                                   （引自Haase, D. L.1995）

 

 

 

建立向量图：以表1中的数据为例，说明向量图的绘制过程，并以T1、T2、 T3、T4分别代表处理1、2、3、4（图11-2）。

（1） 引入对照点或参考点值，对照点的相对养分含量和相对养分浓度均为100。

（2） 将Z轴引入向量图（Z轴代表单位植物样品干重）。

（3） 引入各处理点，并算出向量。

图12-2 向量图的绘制过程

（据Haase D. L., 1995）

上图中，X轴代表相对养分含量，Y轴代表相对养分浓度，Z轴代表相对单位植物样品干重。作图时，X和Y轴取相同的刻度很有意义，这样便于使对照点引入后形成一个正方形，并画出对角线，标示出对照点的X、Y和Z值。其余的对角线从X轴原点相对于通过参考点的对角线引出形成。这些对角线最好等间距绘出，亦可按实际单位干重而准确绘制。

向量图诊断解释是以每个向量的大小和方向为依据，施肥处理或其它培育措施引起养分浓度、养分含量及叶片干重的响应是决定某一向量大小和方向的根本原因。向量沿对角线方向伸展，表明单位干重没有变化；向量沿X轴移动表明养分浓度没有变化，但养分含量发生变化；向量沿Y轴移动表明养分含量没有变化，但养分浓度发生变化。因此，向量越长，偏离对角线越远，则说明该处理措施效果越显著。

某种措施导致的林木生长与养分供给状态之间的关系均可根据图11-3得出诊断解释。如某一措施处理后，若植物样品单位干重、某种元素含量均在对照处理的基础上增高，而养分浓度出现下降，这表明该措施确实促进了林木生长，养分浓度的下降是由于林木生长时增加而产生的稀释效应，此种养分的供给强度并不处于限制林木生长的状况。若对各种元素一一进行上述诊断，便能准确地得知某措施产生的林木效应及其对应的养分限制、养分平衡、养分互作、元素毒害等多种养分诊断信息。

 

 

 

向量位移方向	相对变化			诊断解释	可能诊断结论
	单位干重	养分
		浓度	含量
A	+	—	+	稀  释	无养分限制
B	+	0	+	充  足	无养分限制
C	+	+	+	缺  乏	养分限制
D	0	+	+	奢侈消耗	无毒害
E	—	++	土	超  量	毒害作用
F	—	—	—	超  量	养分拮抗作用

 

图12-3向量诊断解释

（据Timmer, V. R. and Armstrong, G., 1987）

2.5施肥试验法：

依据是土壤养分供应量、植物养分浓度与植物产量之间曲线关系的模式图-----抛物线模式（图12—4） （现缺）。它是在系统肥料试验的基础上建立起来的，图中

产量曲线区分成A、B、C、D、E五个分段，

土壤养分含量（或施肥后的养分供应量）相应地分成低、中、高、很高和极高五个区，

植株养分水平相应地分成缺乏、适区和毒害区三个区。

缺区即为养分调节区，一般施肥可望获得显著增产效果。缺区还可以分出植物养分处在最低水平或出现可见缺素症状的极缺区，以及没有明显缺素症状的较缺区。土壤养分处在低或极低的水平时，植物需要的施肥量大，处在中等水平时需肥也为中等。当到达产量界值时，土壤养分与植物营养浓度即达最适水平，在不改变其它的条件下，继续施肥一般增产不显著，甚至造成减产。

在评定土壤养分测定和施肥试验的结果中，必须注意土壤养分含量、施肥效果和潜在产量之间的关系。为了挖掘增产潜力，必须考虑到气候、土壤水分、各土壤养分之间的限制作用、植物品种特性、种植密度、栽培措施、施肥方法以及其它土壤因素（如土壤pH、土壤对养分的固定等）对施肥效果的影响。

综上所述，营养诊断是林木施肥的基础，是一项实用但还在发展中的技术，其发展须依靠土壤测定、植物分析和肥料试验的综合，有赖于其它物理的、生物学的等诊断方法的补充，以及实验手段和统计技术的提高。在进行林木营养诊断时，最好同时采用多种方法，以保证诊断的准确性。