[发明专利]基于特定要素数据包络分析泡桐养分利用效率的方法

说明书

本发明属于植物养分利用效率评价技术领域，公开了一种基于特定要素数据包络分析泡桐养分利用效率的方法，采用特定要素规模收益不变数据包络模型求得总技术效率，基于特定要素规模收益可变的数据包络模型计算纯技术效率，再由总效率和纯技术效率计算规模效率，三种效率的关系为：TE＝PTE×SE。本发明利用这三种效率来分析土壤总养分利用效率、养分搭配效率和养分规模效率。本发明是在全养分元素利用背景下分析养分利用效率，考虑了非养分元素对养分元素利用效率的影响；本发明得到的影响养分利用效率的关键控制变量，并能给出养分的调整方向和具体的调整量，其评价结果全面而实用，有助于植物的养分的高效利用和环境保护。

技术领域

本发明属于植物养分利用效率评价技术领域，尤其涉及一种基于特定要素数据包络分析泡桐养分利用效率的方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：泡桐是一种生长速度快、用途广泛的树种，我国拥有上千年的泡桐栽培历史，它在林业生产中占有重要地位，研究土壤中的养分转化为泡桐自身的生物量效率和影响因素对于泡桐营林实践和可持续经营具有现实参考意义。一直以来，植物养分利用效率(Nutrient Use Efficiency)受到了国内外学者极大的关注，一般认为养分利用效率大小主要取决于植物种类和生长类型，不同研究者从不同角度、针对不同品种类型对养分利用效率进行定义。Gerloff(1976)认为植物利用每单位营养物质能够固定的二氧化碳量即为养分利用效率；Arets(1996)对单个植株进行研究，提出养分利用效率可以表示为叶片最大净光合量与某一养分元素(主要以N和P为主)的比值。Akinrinde等(2006)研究尼日利亚品种甜玉米在不同土壤下的生长状况，认为养分利用效率可用每单位的甜玉米产量所需要的土壤养分量来表示；Hawkesford(2014)认为养分利用效率是用来衡量植物对土壤中可利用的矿物质营养元素吸收摄取情况，从植物生理角度将养分利用效率定义为每单位营养素含量(或肥料)的产量(生物量)，Nitschke等(2017)在对加拿大北方森林生态系统养分利用效率的研究中，把养分利用效率描述为每单位的土壤养分含量(以N和P为主)能够产生的生物量。国内植物养分利用效率的研究大多沿用国外的方法。李韵珠等(2000)认为植物的土壤养分利用效率是每单位的土壤养分消耗量所对应获得的经济产量；马祥庆等(2000)认为森林生态系统养分利用效率是林木生产出的干物质量所需要的养分含量；刘增文等(2003)认为森林生态系统林木的养分利用效率表示为每一木材成熟后所需要从土壤中摄取的养分数量；盛炜彤等(2004)定义杉木人工林养分利用效率为每单位被利用的养分所能够生产的生物量；吴鹏飞等(2009)从植物细胞水平层次以Ca+为胞内信号研究人工林的养分利用效率，认为养分利用效率等于林木生物量/土壤养分含量；廖育林等(2016)将南方双季稻的土壤养分(以N、P为主)利用效率描述为施肥条件下水稻籽粒产量与不施肥条件下的籽粒产量之差与施肥量的比值。在泡桐养分的研究文献中，丁维新(1994)利用对比分析法研究泡桐叶养分含量受土壤影响，结果表明泡桐叶中P、Fe与K之比和土壤中对应的比值呈显著正相关，卢琦等(1997)研究发现泡桐与小麦间作在一定程度上能积极影响泡桐的生长；朱志文等(2017)通过设置对照组研究湖南省中部泡桐人工林与土壤养分关系，发现西瓜、泡桐间作地的表层土壤养分含量更低，不利泡桐的养分吸收；Tu等(2017)利用最小数据集等方法对湖南省泡桐种植区的土壤质量进行评价，结果显示泡桐与杉木、橘树、油茶间作会造成土壤质量下降。