土壤养分状况系统研究法在中国的推广和应用为平衡施肥的推广、作物或蔬菜产量和品质的提高、环境保护等方面提供了一定的科学价值。在花生地的平衡施肥田间试验中，增产效益达到14%^[1]；在江西油茶林地的试验研究表明，利用该方法推荐的施肥方案改善了油茶的光合性能，更有效地提高土壤N、P、K的含量；在幼龄油茶林的肥料施用过程必须注意养分比，而不是施得越多越好^[2-4]；阮云泽等^[5]根据菠菜平衡施肥的试验建议在施N肥过程中合理施用Ca、Mg肥。

杉木[Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.]作为中国南方的主要用材树种之一，更新速度快，每年对种子需求量非常大, 仅福建省每年杉木造林面积都在5万hm²左右，约需杉木苗117亿株^[6-7]。因此，人们从第1代起就开始关注杉木种子园的施肥技术，主要的文献报道集中在1、2代杉木种子园的施肥试验。根据对1、2代杉木种子园土壤营养状况分析和施肥试验表明，合理施肥可增加光合作用，雌花数目增多，增加球果量，同时不会引起母树徒长和土壤酸化, 反而提高了土壤有效养分含量，增大了冠幅，提高了座果率，最佳配方施肥一般可增产种子30%-100%，出籽率、千粒重、发芽率也有所提高，不同学者提出了适合杉木种子园施肥的模式和时间^[8-10]。对不同产区多个杉木种子园的施肥效应研究发现，土壤肥力不同，施肥种类和配方应有所不同，并提出无机肥应与农家肥结合^[11]。陈金林等^[12]还通过施肥试验结果建立多元回归方程, 得出土壤养分标准状况，提出了适合杉木中心产区的施肥模式。王赵民等^[13]对杉木种子园的微肥试验主要是B肥，研究表明施B肥可改善杉木B元素营养状况，促进母树结实，提高种子品质。

目前生产上杉木种子园的施肥主要以上述试验结果为参考，仍停留在以N、P、K复合肥为主的局面，没有根据土壤的养分状况和林木对养分的吸收特性做到平衡施肥，因此直接到影响种子园的产量和质量。根据土壤营养元素状况和球果产量提出了N、P、K、Ca、Mg、B、Mo的适宜浓度及施肥配方主要在第2代杉木种子园^[14]。而目前应用土壤养分状况系统研究法对第3代杉木种子园进行平衡施肥的研究还未见报道，文中根据该法对杉木种子园土壤养分进行系统研究，找出杉木种子园的养分限制因子，为杉木种子园的平衡施肥提供依据。

试验中的第3代杉木种子园试验地位于福建沙县官庄国有林场罗溪工区(北纬26°30′47″, 东经117°43′39″)，2008年开始营造，前茬为茶树、苦竹，砍伐炼山后用挖掘机开带，株行距4 m×4 m，穴规格60 cm×40 cm×40 cm，每穴施混合肥1 kg，2009年3月开始嫁接，到2011年，面积达到33.67 hm²。

根据多点随机采样法选取树高和胸径相当的母树，在母树四周1 m处用土壤取样器采集0-60 cm深的土样约70 kg，在实验室内混匀后自然风干，过2 mm筛，多点随机取1.5 kg土样进行土壤有效养分含量的测定，测定方法参考美国国际农化服务中心(Agro Services International Inc, ASI)推荐的方法^[15-16]，根据测定结果开展主要营养元素的吸附试验，剩余土样用于盆栽试验。

根据吸附试验结果作吸附曲线Y=AX+B，横坐标为某元素的加入量，纵坐标为其风干后的浸提量，其中A为提取系数，根据提取系数计算土壤各养分的吸附率，吸附率=(1-A)×100%。

盆栽试验共设14个处理[最佳处理(optima treatment，OPT)、-N、-P、-K、+S、+B、-Cu、+Fe、-Mn、-Mo、-Zn、-Ca、-Mg、CK]，其中根据土壤有效养分含量、吸附试验结果、土壤酸度确定OPT，在OPT的基础上进行养分的加入或去除，CK为对照，不加任何养分元素。每处理重复3次。盆栽前将待施入的各种养分配成溶液，分别加到14个等量的风干土样中，土样在室内阴干混匀后装盆，每杯250 mL，塑料杯底部钻孔，装土前插入有毛细管作用的滤棒，保证水分供应。塑料杯置于有孔塑料板上，下部为0.5 g·L^-1NH₄NO₃的灌溉液，-N和CK处理用蒸馏水，指示植物为高粱。高粱播种后4 d间苗，每杯6株，每个处理3杯，30 d后收获地上部分烘干至恒重，以OPT处理的生物量为100，计算各处理的相对产量。

从表 1可以看出，杉木种子园土壤有机质含量偏低，土壤酸度较大。根据测定的土壤有效养分含量来看，土壤有效Ca和Mg含量仅有99.9和14.9 mg·L^-1，远低于ASI的临界值，而土壤中有效Fe、Mn、Cu、S和B等微量元素的含量丰富。

土壤对养分的吸附固定能力直接影响着土壤养分的有效性，因此根据土壤养分吸附结果，可以明确养分元素加入土壤后有多少会被土壤吸附固定和有多少能被利用，从而估测肥料施入后有多少可成为土壤中有效养分，为盆栽试验最佳处理中肥料量的确定提供依据。根据土壤养分测定系统对K、P、B、Cu、Mn、Zn和S七种元素进行了吸附试验，各元素的吸附曲线见图 1，因S的提取量较大未做吸附曲线。

	图 1 K、P、B、Cu、Mn、Zn的吸附曲线 Fig. 1 Adsorption curves of K, P, B, Cu, Mn, and Zn
图选项

从6种元素的吸附曲线来看，杉木种子园土壤对P的吸附能力最强，吸附率为53.90%，K的吸附率为27.75%，B、Cu、Mn、Zn四种微量元素的吸附固定能力均较弱。根据有效养分的含量和吸附试验结果可知，杉木种子园土壤含有丰富的B、Cu、Mn、Zn和S，同时这些养分元素不易被土壤吸附固定，因此能够满足杉木生长的需要；P的含量为6.8 mg·L^-1(表 1)，只超过临界值的一半多一点，而且土壤对其吸附固定能力较强。因此在这7种元素中，只有P元素含量难以满足杉木的生长而其他元素供应充足。

根据经验，吸附试验对产量数据有意义的元素只包括K、P、B、Cu、Mn、Zn和S，而要全面了解在植物生长过程中所有养分的亏缺程度，则需要用生物盆栽试验来验证。高粱试验结果见表 2，杉木种子园土壤严重缺P和Mg，相对产量仅为OPT产量的42.14%和43.48%；缺N和Ca，相对产量依次为OPT产量的57.58%和59.55%，4种元素的亏缺程度为： P＞Mg＞N＞Ca，土壤不缺微量元素和大量元素K。

N是植物生长过程中需求量最大的营养元素，施N肥不仅可提高提高有效P、K含量，还能提高阳离子浓度^[17]。本研究显示P是杉木种子园土壤第一养分限制因子，N、Ca、Mg的亏缺程度依次为Mg＞N＞Ca，有可能N的缺乏限制了P和Ca的有效性。在刘文飞等^[18]对养分和产量的关系研究中发现，土壤N元素较为缺乏，而Mg则不缺乏。因此用土壤系统分析方法能更全面的评价杉木种子园土壤养分的状况，但该结果仍需进行实际的林木施肥试验进行验证，项目组也正在根据推荐的施肥量进行田间试验，以期为杉木种子园平衡施肥的广泛推广提供参考价值。

张献义等^[8]、龙光生等^[9]、迟健等^[10-11]和陈金林等^[12]对杉木种子园的施肥试验中，主要以N、P、K肥为主，在此30 a间，各地杉木种子园施用的肥料也是以此3种为主，并辅助微量元素，然而，本研究通过养分状况平衡系统和盆栽试验发现，在杉木种子园长期施用N、P肥的过程中，土壤中N、P仍处于亏缺程度状态，这可能是N、P的利用率较低导致的，而目前在施肥过程中出现的N、P流失已经引起了人们的广泛关注，因此如何通过施用专用复合肥或缓释肥来提高杉木种子园N、P的使用效率是今后经营管理中应重视的方面。