雷州半岛旱季水肥管理对尾巨桉人工林生长的影响

王志超，许宇星，竹万宽，杜阿朋

雷州半岛旱季水肥管理对尾巨桉人工林生长的影响

王志超，许宇星，竹万宽，杜阿朋＊

(国家林业和草原局桉树研究开发中心，广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站，广东 湛江 524022)

为揭示旱季水肥管理下的桉树生长特征，并为进一步提升桉树人工林生产力提供理论依据及数据支持，本研究以2 a生及5.5 a生尾巨桉人工林为研究对象，分析其在旱季加水肥、加水、加肥及CK 4种水肥管理措施下的生长响应。结果表明：林分尺度下旱季加水处理能显著(2 a生极显著)增加尾巨桉的胸径增长量，其中5.5a生较CK提高34.76%，2 a生较CK提高58.75%；单株尺度5.5 a生加水处理下的月径向生长量是CK处理的3.35倍；单独加肥处理对尾巨桉旱季生长促进较小；林分尺度下加水肥处理胸径增长量比CK胸径增长量分别提高了106%(5.5 a生)和76.7%(2 a生)，同时也是单独加水处理的1.11倍(2 a生)和1.53倍(5.5 a生)。2 a生水肥处理也极显著(＜0.01)地促进其旱季的树高增长，比单独加水、单独加肥及CK分别提高了79.4%、124.5%及161%。单株尺度下月径向生长量加水肥处理分别是加水、加肥及CK的2.05、2.72及6.89倍。因此在旱季对尾巨桉人工林进行补水及补水肥(特别是补水肥)，能够较大提高尾巨桉旱季的生长量，从而提高其林分生产力。

水肥管理；旱季；尾巨桉；林分生长

人工林是受人为控制的生态系统类型[1]，桉树()是目前人工干扰强度较大的速生丰产林树种。有研究表明，灌溉可以供给土壤更多的水分，提升林木的蒸腾速率和生产力[2]。桉树作为短轮伐期速生林种，施肥是不可或缺的营林措施之一[3]。通过施肥桉树能提早成材，缩短轮伐期，提高单位面积产量[4]。我国桉树主要种植区多存在旱雨两季之分，且生长速率差异较大。刘国粹[5]在对雷州半岛尾巨桉()幼林生长的研究中发现，雨季尾巨桉树高增长量是旱季的4倍以上；范文斌等[6]在对海南1 ~ 5 a生桉树生长特征研究中得出，雨季胸径增长最快，而旱季增长较慢，且单株材积增加量雨季是旱季的2.65倍。如此产生一个问题：如果桉树种植区在旱季采取灌溉补水措施能否大幅度提升桉树林分的生产力？另外，如果在旱季灌溉补水并同时进行施肥，桉树林分生产力增幅是否与仅进行灌溉有显著性差异？这是否可以作为雷州半岛提升桉树生产力的必要手段也值得深入探讨和研究。目前国内在桉树旱季水肥管理对桉树生长影响的研究尚属空白，因此本研究拟在地势平坦的雷州半岛地区(桉树传统种植区)，以普遍种植的尾巨桉人工林为研究对象，系统全面地研究在季节性干旱期不同水肥管理措施下的桉树生长响应，从而为进一步提升桉树木材产量提供理论依据和数据支持。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于南方国家级林木种苗示范基地、广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究内(N 21°16′，E 110°05′)，属热带海洋性气候，年平均降雨量1 567 mm，但85%的降雨多集中在5—10月，年平均气温23℃左右，最低温度0℃以上，雨热同期，干冷同季；太阳年辐射总量4 240 MJ·m-2左右，多年平均相对湿度在80%以上。试验区土壤类型主要是玄武岩砖红壤，土层厚度2 m以上，0 ~ 80 cm土层内平均有机质含量1.6%以上，pH 4.5 ~ 5.3，土壤肥力属中等水平。林下物种丰富，其中优势灌木层主要有有野牡丹()、白背叶()、五色梅()等，草本层主要有飞扬草()、白花鬼针草()、马唐()及蟛蜞菊()等。

试验地布置在2 a生及5.5 a生2个林龄的尾巨桉人工林内，造林密度均为1 666株·hm-2，其中2 a生现存密度不变，而5.5 a生现存密度仅为960株·hm-2，造林时间为分别为2016年5月及2012年7月，造林面积为各2 hm2，造林方式均为挖穴造林；试验前期两林分特征见表1。

表1 试验地概况

1.2 研究方法

1.2.1 样地的设置

在2个林龄的尾巨桉人工林内，随机分别划分4块区域，分别在旱季实施4种水肥管理措施：加水+加肥(月加水量约500 L·株-1(下同)，加肥量500 g·株-1(总计1次，下同)、加肥、加水及对照(CK)。在每个处理内选取20 m × 20 m固定样地一个。

1.2.2 径向生长的测定

在各处理固定样地内每株树的1.3 m处，安装自制生长环(图1A)，监测其林分旱季径向变化量。在5.5 a生林分内各处理样地内，分别选取3株标准木并在1.3 m处安装DC3型径向变化记录仪(德国，Ecomatik公司)实施树干径向变化的连续监测(图1B)，利用数据采集器(HOBO，Onset Data1-800- Loggers)采集茎干变化数据，监测频率为30 min；监测时间2018年1月—2018年4月。样木各项参数见表2。

1.2.3 高生长的测定

各处理固定样地树高生长采用激光测高仪进行每木测定。

1.3 统计分析

采用Excel2016及Spss19.0统计软件对所有数据进行分析并作图。

图1 两种树木径向测定装置图

表2 尾巨桉样木基本情况

2 结果与分析

2.1 林分尺度不同水肥管理下尾巨桉旱季胸径增长量差异分析

由图2A可知，4种处理间的胸径增长量差异均达到显著水平(＜0.05)，其大小顺序为：水肥(0.77 cm)＞水(0.70 cm)＞肥(0.54 cm)＞CK(0.44 cm)，其中水肥及加水处理的胸径增长量极显著大于加肥处理和CK＜0.01，加肥处理的胸径增长量与CK处理间的差异也达到了极显著水平＜0.01)。由图2B可知，监测期间5.5 a生胸径增长量4种处理间差异显著，其中水肥处理下的胸径增长量(0.42 cm)极显著大于其他3种处理(＜0.01)，加水处理的胸径增长量(0.28 cm)显著大于对照(0.21 cm)(＜0.05)，但与加肥处理的差异未达到显著水平，加肥处理与CK的胸径增长量差异不显著(＞0.05)。5.5 a生加水肥处理的胸径增长量是对照组的2.05倍，是单独加水处理的1.53倍，而单独加水处理又是CK的1.35倍。

2.2 单株尺度不同水肥管理下尾巨桉旱季径向连续生长特征研究

本研究通过径向生长测定仪，对5.5 a生尾巨桉4种不同处理下的径向生长进行连续监测，得到4种处理下的径向生长时空动态，选取1个月(3月30日—4月28日)的径向变化制图(图3)。由图3可以看出，4种处理下的径向生长规律相同，均呈波动性增长，但不同处理下的增长幅度差异较大，其中水肥处理的径向增长量最大达1 084.32 μm，其次为加水处理，其径向增长量为527.42 μm，加肥处理径向增长量为398.46 μm，3种处理径向增长量分别为CK处理的6.89、3.35和2.53倍，由此可见，在单株尺度上，4种处理对干季尾巨桉胸径增长的促进作用由大到小依次为：加水肥＞加水＞加肥＞CK，这与在林分尺度上得到的结果保持一致。

图2 2个林龄尾巨桉不同处理下的胸径增长量

图3 旱季尾巨桉不同水肥管理下的径向动态

2.3 旱季不同水肥管理下尾巨桉高生长量差异分析

由图4A可知，2 a生尾巨桉监测期间水肥处理下的树高增长量极显著大于加肥处理和CK＜0.01)，且显著大于单独加水处理的树高增长量(＜0.05)。水肥处理的树高增长量分别是加水、加肥以及CK处理树高增长量的1.80倍、2.25及2.61倍。加水、加肥及CK处理间的树高增长量差异未达到显著水平。而对5 a生4种处理下的树高增长量统计并制图(图4B)发现，4种处理间的树高增长量间的差异均未达到显著水平。

图4 旱季2个林龄尾巨桉不同水肥管理下树高增长特征

3 结论与讨论

树木生长与环境因素息息相关[7]，水分更是影响树木生长的最重要因素之一，巴西东北部沿降水量850 ~ 1 650 mm梯度每增加100 mm，木材年产量增加约2.3 t·hm-2[8]。康文星等[9]研究发现，杉木生长季土壤含水量在30% ~ 40%范围内，林木生长迅速，25% ~ 30%范围内，林木生长速率一般，25%以下生长速率明显下降。本研究结果表明：林分尺度下旱季加水处理能显著(2 a生极显著)增加尾巨桉的胸径增长量，其中5.5 a生较CK提高34.76%，2a生较CK提高58.75%；单株尺度加水处理下的月径向生长量是CK处理的3.35倍，可见旱季补水能够显著提高桉树林分生产力。席本野等[10]对地下滴灌影响毛白杨()生长的研究中同样发现，地下滴灌(补水)能明显促进毛白杨的生长，其中2010和2011年与不灌溉处理相比地下滴灌能使胸径生长量分别平均提高 31% 和 33% 。刘淑明等[11]对油松()和侧柏()人工林的研究中也发现补水可以促进胸径的生长，其中油松补水在1.0 倍降雨量时胸径增加最大，侧柏在1.5倍降雨量时对胸径促进最大。这与本研究的结果相似。

施肥是调节土壤养分条件从而提高木材产量的另一项重要管理措施[12-13]。马晖等[14]对杨树施肥试验的研究表明，施肥可明显促进胸径树高生长，其中胸径生长量施肥比不施肥处理最高提升幅度达170.98%，树高最高达45.56%。但由于雷州半岛旱季降雨量少，单独施肥无法使其溶解，造成树木无法吸收。研究发现，除2 a生胸径增长量单独施肥处理显著大于CK外，树高及5.5 a生胸径树高均与CK无显著性差异；但在加肥的基础上同时加水即加水肥处理下，能够极显著增加尾巨桉人工林干季的胸径增长量，研究发现，林分尺度下旱季水肥处理的胸径增长量比CK组胸径增长量分别提高了106%(5.5 a生)和76.7%(2 a生)，同时也是单独加水处理的1.11倍(2 a生)和1.53倍(5.5 a生)。2 a生水肥处理也极显著(＜0.01)地促进其旱季的树高增长，比单独加水、单独加肥及CK分别提高了79.4%、124.5%及161%。单株尺度下月径向生长量加水肥处理分别是加水、加肥及CK的2.05、2.72及6.89倍。

综上所述，雷州半岛旱季适当的补水措施可以显著提高桉树的生长速率，若在补水的同时再进行施肥较单一补水更能显著促进桉树林分生长，进而更大程度上促进桉树林分旱季的林分生产力。由此可以推断在旱季，对尾巨桉人工林进行补水或补水肥(特别是补水肥)，能够较大提高尾巨桉干季的生长量，从而提高其林分生产力。

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Effect of Dry Season Water and Fertilizer Management on Growth of×Plantation on the Leizhou Peninsula

WANG Zhichao, XU Yuxing, ZHU Wankuan, DU Apeng

()

This study examined the growth characteristics ofunder alternate water/irrigation and fertilizer regimes imposed during the dry season, and provides a theoretical basis and data support for improving the productivity ofplantations. For this, growth responses of 2-year and 5.5-year-old×plantations under four water and fertilizer regimes were analyzed. The regimes included: irrigation only, fertilizer only, irrigation plus fertilizer, and a control (CK) – all treatments/regimes were implemented during the dry season. The irrigation treatment significantly increased the DBH growth of the×plantations in the dry season, with 5.5-year-old plantation showing 34.8% higher growth than that of CK, and the 2-year-old showing 58.8% higher growth. Monthly radial growth under irrigation was 3.4 times higher than that of the CK treatment. Meanwhile, growth of×was less affected by the addition of fertilizer alone, with DBH growth in irrigation and fertilizer treatment being 106% higher than that of the CK (5-year-old plantation) and 76.7% (2-year-old plantation) and also 1.11 times (2-year-old) and 1.53 times (5-year-old) that of the irrigated treatment. In the 2-year-old plantation, the irrigation plus fertilizer treatment also had significantly (<0.01) higher height growth, with 79.4%, 124.5% and 161% of the height growth of the irrigated, fertilizer and CK treatments respectively. The monthly DBH increase of average tree DBH in the irrigated plus fertilizer treatment was 2.1, 2.7 and 6.9 times that of irrigated, fertilizer and CK control treatments respectively. It was concluded that in the dry season, the irrigated treatment and the irrigation plus fertilizer treatment greatly increased the growth of the×and can therefore significantly improve forest plantation productivity.

water and fertilizer management; dry season;×; stand growth

S758.5+2

A

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2017QA033)；“十三五”国家重点研发计划课题(2016YFD0600505)；广东省林业科技创新项目(2017KJCX020)；广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站项目(2018-LYPT-DW-141)。

王志超(1988— )，男，硕士，助理研究员，从事生态水文研究，E-mail: wzc2254@163.com.

杜阿朋(1979— )，男，博士，副研究员，主要从事森林生态等研究，E-mail:dapzj@163.com.