雷州半岛尾巨桉人工林旱雨季生长特征及其对旱季水肥管理的响应

陈洁纯，李华东，符樱瀚，许宇星，竹万宽，杜阿朋，王志超

雷州半岛尾巨桉人工林旱雨季生长特征及其对旱季水肥管理的响应

陈洁纯，李华东，符樱瀚，许宇星，竹万宽，杜阿朋，王志超

(1. 岭南师范学院，生命科学与技术学院，广东 湛江 524000；2. 中林集团雷州林业局有限公司，广东 湛江 524043；3. 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)

为准确了解尾巨桉人工林的生长特征，并为进一步提升尾巨桉人工林林分生产力提供理论依据及数据支持，本研究以2年生和5年生尾巨桉人工林为研究对象，在了解气象因素的基础上，连续两年对其林分生长进行跟踪调查，并在旱季进行不同的水肥管理措施，分析旱季尾巨桉人工林在不同水肥管理措施下的生长差异。结果表明：监测期间旱季尾巨桉人工林的月平均胸径增长量显著小于雨季(其中雨季相比于旱季分别提高了26.9%和37.3%)。林分尺度下旱季加水肥处理和单独加水处理能极显著增加2年生尾巨桉的月平均胸径增长量(0.01)，2018年较CK提高了1.76倍和1.59倍，2019年提高了1.71和1.56倍。单独加肥处理对尾巨桉旱季生长促进较小，仅2018年2年生尾巨桉单独加肥处理的月平均胸径增长量极显著大于CK处理(0.01)，是CK的1.24倍。2018年旱季5年生尾巨桉人工林加水肥处理极显著大于其他3种处理(0.01)，2019年5年生尾巨桉人工林4种处理间的月平均胸径增长量不存在显著性差异。可见在雷州半岛区域，旱季尾巨桉胸径增长较雨季缓慢；通过在旱季对尾巨桉人工林加水肥处理，可较大地提高旱季尾巨桉的生长速率尤其是对幼林的促进作用更大，进而提升尾巨桉人工林年林分生产力。

尾巨桉；生长特征；旱季；水肥管理；林分尺度

桉树()是世界三大速生树种之一，目前已发展成为我国第三大人工林树种。我国桉树商品林种植面积已达546.74万hm，木材主要用于制浆造纸、人造板、实木利用等方面。我国桉树年木材产量超5 000万m，支撑着1 160万吨级的制浆造纸产业和8 000万m的胶合板产业，综合产值已达5 000亿元。桉树的发展在维护国家木材安全、促进国民经济、发挥生态防护和帮助农村脱贫致富等方面均起到了非常重要的作用。因此，桉树已成为我国南方重要的战略树种。

我国年木材消耗量巨大，供需矛盾极为突出，有研究预计到2020年，我国国内的木材消耗量将提高到4.57 ~ 4.77亿m，木材供应缺口将长期保持在1 ~ 1.5亿m左右。我国桉树人工林整体的年生长量仅为30 m·hm，个别可达54 m·hm，发展水平远低于巴西和南非等国(年生长量可达40 m·hm，最高可达117 m·hm)，因此，桉树人工林的生产力还具有很大的提升空间。由于人工林是受人为控制的生态系统类型，为了进一步提高桉树人工林生产力，除了需要在育种方面继续努力外，在抚育经营管理措施方面也需要进一步的提升。

华南地区旱雨季分明，春夏降水多，秋冬降水少，而且雨热同期。而桉树人工林生产力又容易受到气候条件影响，有研究发现：在旱季，降水量和温度是影响桉树人工林生产力的两大主要因素，且邓云等研究发现，在旱季桉树会通过限制生长、减少水分消耗来应对干旱胁迫。那么，在旱季无法改变温度的前提下，采取灌溉补水减少水分胁迫，能否提升桉树人工林旱季的生长速率？若在旱季补水的同时再增加施肥，能否进一步的提升旱季桉树的生长？这些问题值得进一步分深入探讨和研究。

目前国内在桉树旱季水肥管理对桉树生长影响方面的研究较少，因此，本研究拟在雷州半岛地区(旱雨季分明)，以2个林龄(2年生和5年生)的尾巨桉()人工林为研究对象，通过系统研究2018年和2019年期间尾巨桉人工林旱雨季的生长及其旱季对4种水肥管理措施的响应，探讨旱季不同水肥管理措施对桉树生长速率的影响，进而为合理调控桉树水肥关系实现高效培育和科学经营，并为进一步提升桉树人工林生产力提供理论依据和数据支持。

1 研究区概况及研究方法

1.1 试验地概况

研究地点位于广东省湛江市遂溪县的南方国家级林木种苗示范基地，试验样地设在广东湛江桉树森林生态系统国家定位观测站(21°16′N，110°05′E)，该地区属于北热带湿润大区雷琼区北缘，为热带海洋性季风气候，年平均降雨量约1 500 mm，但11月至次年4月份降雨量不足全年的15%，属典型干旱季节。试验区土壤类型多为玄武岩砖红壤，土层厚度2 m以上，0 ~ 80 cm土层内平均有机质含量1.6 g·kg以上，pH 平均为4.9，土壤肥力中等。

试验地设置在2年生和5年生的2个尾巨桉人工林地内(表1)，种植面积均为2 hm，分别于2016年5月及2012年7月采用尾巨桉无性系DH32-29造林，造林密度均为1 666株·hm，其中2年生现存密度不变，而5年生因台风损坏，现存密度仅为960株·hm。

表1 2个林龄尾巨桉的实验前期林分概况

1.2 研究方法

1.2.1 气象因子的测定

通过设在研究区林地外的自动气象观测系统，装有Campbell公司CR3000型数据采集器、HMP155 A空气温湿度传感器、CS616土壤水分仪传感器，TE525MM雨量筒及LI190SB型光合有效辐射传感器，连续观测试验期间的大气温度(℃)、土壤水分含量(%)、降雨量(mm)及光合有效辐射(umol·s·m)等气象指标，数据采集时间间隔为10 min。

1.2.2 样地的设置

在2年生和5年生2个尾巨桉人工林地内，随机划分4个区域，在旱季分别实施4种水肥管理措施：加水+加肥，月加水量约500 L·株，加水方式为滴灌(下同)，加肥量500 g·株(总计1次，下同)、加肥、加水及对照(CK)。在每个处理区域内随机设置1个20 m × 20 m固定样地。

1.2.3 径向生长的测定

在各处理固定样地内的每棵树的胸高处(1.3 m)安装自制生长环进行连续监测(图1)。

图1 树木径向测定装置

1.2.4 数据分析

采用EXCEL 2010及SPSS 26.0统计软件对所有数据进行分析并作图。

2 结果与分析

2.1 监测期间的气象特征

2018年降雨量、土壤水分和温度的气象数据变化趋势和2019年的大致相同(图2)。监测期间雷州半岛2018年和2019年总降雨量分别达1 235 mm和1 319 mm，年平均降雨量为1 277 mm，5—10月份集中了89.4%的降雨量，属于雨季，11—4月份属于旱季。雨季平均土壤水分含量为33.74%，相较于雨季，旱季平均土壤水分含量较低，为28.99%，最低土壤水分含量仅为：25.59%，土壤水分随降雨量的变化而变化。监测期间年平均温度为23.8℃，雨季温度高，旱季温度相对较低，监测期间极端最高温度为32℃，极端最低温度为5℃。年平均光合辐射达到117.4 umol·s·m，同年雨季的平均光合辐射也明显高于旱季，2018年5月和2019年9月光合辐射达到最大。

2.2 旱雨季尾巨桉月平均胸径增长量对比

如图3显示，2018年和2019年2年生的尾巨桉雨季期间的月平均胸径增长量均极显著大于旱季的月平均胸径增长量(0.01)，其中雨季的胸径增长量比旱季分别高26.9%和37.3%。5年生尾巨桉2018年雨季的月平均胸径增长量显著大于旱季(0.05)，雨季的月平均胸径增长量是旱季的1.33倍。而2019年旱雨季的月平均胸径增长量则不存在显著性差异。可见，雨季降水充沛，土壤水分含量高，同时平均温度和平均光合辐射达到全年最大，尾巨桉的生长速率较快。旱季由于降水量减少、温度降低等气候因素影响，尾巨桉的胸径增长相较于雨季明显受到限制，因此雨季的月平均胸径增长量大于旱季。

图2 2018年和2019年全年的月降雨量、土壤水分、温度和光合辐射

图3 2年生和5年生旱雨季尾巨桉月平均胸径增长量对比

2.3 旱季水肥管理对尾巨桉生长的影响

对2年生尾巨桉2018年旱季监测期间的月平均胸径增长量分析并制图(图4A)，通过方差分析发现，4种措施处理的尾巨桉月平均胸径增长量之间差异显著，其中加水肥处理月平均胸径增长量显著大于单独加水处理(<0.05)，且两者均极显著大于加肥处理及CK处理(<0.01)，加水肥处理和单独加水处理的月平均胸径增长量分别是单独加肥处理的1.43倍和1.28倍，同时是CK处理的1.76倍和1.59倍。加肥处理的月平均胸径增长量也极显著大于CK处理(<0.01)，单独加肥处理的月平均胸径增长量是CK处理的1.24倍。

对2年生尾巨桉2019年旱季监测期间的月平均胸径增长量分析并制图(图4B)，通过方差分析同样发现，加水肥处理的月平均胸径增长量与加水处理间不存在显著性差异(0.05)，但均极显著大于CK处理(<0.01)，同时加水肥处理的月平均胸径增长量极显著大于单独加肥处理(<0.01)。而加水处理的月平均胸径增长量与加肥处理间不存在显著性差异>0.05)，加肥处理的月平均胸径增长量与CK处理间也不存在显著性差异>0.05)。加水肥、加水和加肥3种措施处理的月平均胸径增长量分别是CK处理的1.71、1.56和1.23倍。

对5年生尾巨桉2018年和2019年旱季监测期间的月平均胸径增长量分析并制图(图5)，通过方差分析发现，2018年旱季加水肥处理的月平均胸径增长量极显著大于其他3种措施处理(<0.01)，加水肥处理的月平均胸径增长量分别是加水、加肥和对照组3种处理的1.57、1.58和1.88倍。而且加水、加肥和CK处理间的月平均胸径增长量不存在显著性差异。而2019年旱季5年生尾巨桉这4种处理间的月平均胸径增长量不存在显著性差异。

图4 2018年和2019年旱季2年生尾巨桉不同处理下的月平均胸径增长量

图5 2018年和2019年旱季5年生尾巨桉不同处理下的月平均胸径增长量

3 讨论与结论

除去树种自身的生物学特性因素，树木的生长发育会受各种环境因素的综合影响，而树干的径向生长过程可以在一定程度上反映树木的生理状况及其对环境因素的响应。本研究结合2018年和2019年的降雨量、土壤水分、温度和光合辐射等气象数据特征，对雷州半岛2年生和5年生2个林龄的尾巨桉人工林生长特征进行了分析。结果表明，监测期间2个林分尾巨桉不同月份的平均胸径增长量不同，生长速率受降雨量、土壤水分、温度等气象因素影响，旱季2年生尾巨桉林的月平均胸径增长量极显著小于雨季(<0.01)，5年生尾巨桉林旱季显著小于雨季(<0.05)。周建辉等通过对尾巨桉幼林的生长和林外气象因子进行监测分析，结果也表明了不同林龄尾巨桉的胸径生长在相同季节的生长速度是存在差异的，且尾巨桉在雨季的生长量要大于旱季。郭耆等研究结果同样显示巨尾桉()生长具有明显的月、季和年变化规律，雨季生长较旱季快，1 ~ 3年生长迅速，4 a后生长开始变缓，胸径生长量在种植后第2年最大，然后逐渐下降，这与本研究中尾巨桉旱雨季生长差异的研究结果保持一致。

林木施肥是促进桉树早成材，缩短轮伐时间，提高单位面积木材产量的重要技术措施之一。多数研究表明施肥能有效增加林木产量，提高经济效益，如2011—2013年刘芳等对2年生杉木()林地施用复合肥(750 kg·hm)，发现施肥可以明显地促进杉木的生长，杉木胸径年均生长量分别比CK高27.6%、26.4%、和17.0%；陈家法等研究发现在四纪红壤湿地松()林和板页岩红壤湿地松林采用经济效益最好的施肥处理方案每年能够提升大约13%和16%的经济收益。在年降雨量小、干湿交替明显的地区，旱季采用灌溉、施用磷肥和钾肥等措施能提高桉树单位面积产量。本研究通过对2018年和2019年旱季不同水肥处理措施下的2 年生和5年生尾巨桉林生长进行监测，结果发现：在旱季加水肥和加水处理与CK处理对比能够显著提高尾巨桉林的月平均胸径增长量(2年生极显著)，仅2018年2年生加水肥和加水处理较CK分别提高了1.76倍和1.59倍，2019年提高了1.71和1.56倍。由于旱季降雨少导致肥料溶解不完全，桉树吸收到的养分不多，所以单独加肥处理对尾巨桉旱季生长促进较小，只有2018年2年生尾巨桉单独加肥处理的月平均胸径增长量极显著大于CK处理(<0.01)，是CK的1.24倍。而2019年5年生尾巨桉人工林4种处理间的月平均胸径增长量不存在显著性差异。综上所述，4种处理对旱季尾巨桉月平均胸径增长的促进作用由大到小依次为：加水肥＞加水＞加肥＞CK。

综上所述，在旱季通过对尾巨桉人工林进行水肥管理措施，尤其是同时加水加肥处理，能够有效增加尾巨桉的旱季生长量，提高尾巨桉人工林旱季的林分生产力，进而提高尾巨桉人工林的年生产力，最终实现尾巨桉人工林的高效管理和可持续经营。

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Growth Characteristics ofPlantations in Leizhou Peninsula and Responses to Water and Fertilizer Management in Dry and Rainy Seasons

CHEN Jiechun, LI Huadong, FU Yinghan, XU Yuxing, ZHU Wankuan, DU Apeng, WANG Zhichao

(1.;2.;3.)

In order to accurately understand the growth characteristics ofplantations and to provide a theoretical and quantitative basis to support increasing the productivity ofplantations, this study examined 2-year-old and 5-year-oldplantations. Data on meteorological factors along with data on growth traits of someplantations were collected over two consecutive years, with different water and fertilizer management measures implemented in these plantations during the dry season. The results showed thatthe monthly average DBH ofplantations at the end of the dry season was significantly lower than that during the rainy season (26.9% and 37.3% higher in the rainy season than that in the dry season). Additions of both water and fertilizer or addition of water alone proved to significantly increase average DBH growth of the 2-year-oldplantations (<0.01), with their growth being 1.76 or 1.59 times higher respectively than that of untreated 2-year-old plantations in 2018. In 2019 additions of both water and fertilizer or addition of water alone resulted in 1.71- or 1.56-times higher growth respectively than the untreated plantations. Growth ofduring the dry season was promoted little by fertilization alone. Only in 2018 was the increase of DBH in 2-year-oldsignificantly larger (1.24 times) with additional fertilization than for the untreated (CK) plantations (<0.01). However, no significant differences in the average DBH increases among the four treatments were found in 5-year-oldplantations in 2019. It can be seen that in the Leizhou Peninsula region, the DBH ofincreases more slowly in the dry season than in the rainy season.By adding water and fertilizer at the same time, the growth rate and productivity ofplantation could be markedly increased.

; growth characteristics; dry season; water and fertilizer management; stand scale

S718.5

A

10.13987/j.cnki.askj.2021.01.002

“十三五”国家重点研发计划课题(2016YFD0600504)；广东省林业科技创新项目(2018KJCX014)；广西科技重大专项(桂科AA17204087-9)；广东省林业科技创新平台项目(2020-KYXM-09)；广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站运行项目(2020132008)

陈洁纯(1999— )，女，大学，主要从事海洋资源开发技术研究，E-mail: 13682714033@163.com

王志超(1988— )，男，硕士，助理研究员，从事森林生态水文学研究，E-mail: wzc2254@163.com