王志超，許宇星，竹萬寬，杜阿朋

雷州半島旱季水肥管理對尾巨桉人工林生長的影響

王志超，許宇星，竹萬寬，杜阿朋＊

(國家林業(yè)和草原局桉樹研究開發(fā)中心，廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，廣東 湛江 524022)

為揭示旱季水肥管理下的桉樹生長特征，并為進(jìn)一步提升桉樹人工林生產(chǎn)力提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支持，本研究以2 a生及5.5 a生尾巨桉人工林為研究對象，分析其在旱季加水肥、加水、加肥及CK 4種水肥管理措施下的生長響應(yīng)。結(jié)果表明：林分尺度下旱季加水處理能顯著(2 a生極顯著)增加尾巨桉的胸徑增長量，其中5.5a生較CK提高34.76%，2 a生較CK提高58.75%；單株尺度5.5 a生加水處理下的月徑向生長量是CK處理的3.35倍；單獨加肥處理對尾巨桉旱季生長促進(jìn)較小；林分尺度下加水肥處理胸徑增長量比CK胸徑增長量分別提高了106%(5.5 a生)和76.7%(2 a生)，同時也是單獨加水處理的1.11倍(2 a生)和1.53倍(5.5 a生)。2 a生水肥處理也極顯著(＜0.01)地促進(jìn)其旱季的樹高增長，比單獨加水、單獨加肥及CK分別提高了79.4%、124.5%及161%。單株尺度下月徑向生長量加水肥處理分別是加水、加肥及CK的2.05、2.72及6.89倍。因此在旱季對尾巨桉人工林進(jìn)行補水及補水肥(特別是補水肥)，能夠較大提高尾巨桉旱季的生長量，從而提高其林分生產(chǎn)力。

水肥管理；旱季；尾巨桉；林分生長

人工林是受人為控制的生態(tài)系統(tǒng)類型[1]，桉樹()是目前人工干擾強度較大的速生豐產(chǎn)林樹種。有研究表明，灌溉可以供給土壤更多的水分，提升林木的蒸騰速率和生產(chǎn)力[2]。桉樹作為短輪伐期速生林種，施肥是不可或缺的營林措施之一[3]。通過施肥桉樹能提早成材，縮短輪伐期，提高單位面積產(chǎn)量[4]。我國桉樹主要種植區(qū)多存在旱雨兩季之分，且生長速率差異較大。劉國粹[5]在對雷州半島尾巨桉()幼林生長的研究中發(fā)現(xiàn)，雨季尾巨桉樹高增長量是旱季的4倍以上；范文斌等[6]在對海南1 ~ 5 a生桉樹生長特征研究中得出，雨季胸徑增長最快，而旱季增長較慢，且單株材積增加量雨季是旱季的2.65倍。如此產(chǎn)生一個問題：如果桉樹種植區(qū)在旱季采取灌溉補水措施能否大幅度提升桉樹林分的生產(chǎn)力？另外，如果在旱季灌溉補水并同時進(jìn)行施肥，桉樹林分生產(chǎn)力增幅是否與僅進(jìn)行灌溉有顯著性差異？這是否可以作為雷州半島提升桉樹生產(chǎn)力的必要手段也值得深入探討和研究。目前國內(nèi)在桉樹旱季水肥管理對桉樹生長影響的研究尚屬空白，因此本研究擬在地勢平坦的雷州半島地區(qū)(桉樹傳統(tǒng)種植區(qū))，以普遍種植的尾巨桉人工林為研究對象，系統(tǒng)全面地研究在季節(jié)性干旱期不同水肥管理措施下的桉樹生長響應(yīng)，從而為進(jìn)一步提升桉樹木材產(chǎn)量提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于南方國家級林木種苗示范基地、廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究內(nèi)(N 21°16′，E 110°05′)，屬熱帶海洋性氣候，年平均降雨量1 567 mm，但85%的降雨多集中在5—10月，年平均氣溫23℃左右，最低溫度0℃以上，雨熱同期，干冷同季；太陽年輻射總量4 240 MJ·m-2左右，多年平均相對濕度在80%以上。試驗區(qū)土壤類型主要是玄武巖磚紅壤，土層厚度2 m以上，0 ~ 80 cm土層內(nèi)平均有機質(zhì)含量1.6%以上，pH 4.5 ~ 5.3，土壤肥力屬中等水平。林下物種豐富，其中優(yōu)勢灌木層主要有有野牡丹()、白背葉()、五色梅()等，草本層主要有飛揚草()、白花鬼針草()、馬唐()及蟛蜞菊()等。

試驗地布置在2 a生及5.5 a生2個林齡的尾巨桉人工林內(nèi)，造林密度均為1 666株·hm-2，其中2 a生現(xiàn)存密度不變，而5.5 a生現(xiàn)存密度僅為960株·hm-2，造林時間為分別為2016年5月及2012年7月，造林面積為各2 hm2，造林方式均為挖穴造林；試驗前期兩林分特征見表1。

表1 試驗地概況

1.2 研究方法

1.2.1 樣地的設(shè)置

在2個林齡的尾巨桉人工林內(nèi)，隨機分別劃分4塊區(qū)域，分別在旱季實施4種水肥管理措施：加水+加肥(月加水量約500 L·株-1(下同)，加肥量500 g·株-1(總計1次，下同)、加肥、加水及對照(CK)。在每個處理內(nèi)選取20 m × 20 m固定樣地一個。

1.2.2 徑向生長的測定

在各處理固定樣地內(nèi)每株樹的1.3 m處，安裝自制生長環(huán)(圖1A)，監(jiān)測其林分旱季徑向變化量。在5.5 a生林分內(nèi)各處理樣地內(nèi)，分別選取3株標(biāo)準(zhǔn)木并在1.3 m處安裝DC3型徑向變化記錄儀(德國，Ecomatik公司)實施樹干徑向變化的連續(xù)監(jiān)測(圖1B)，利用數(shù)據(jù)采集器(HOBO，Onset Data1-800- Loggers)采集莖干變化數(shù)據(jù)，監(jiān)測頻率為30 min；監(jiān)測時間2018年1月—2018年4月。樣木各項參數(shù)見表2。

1.2.3 高生長的測定

各處理固定樣地樹高生長采用激光測高儀進(jìn)行每木測定。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel2016及Spss19.0統(tǒng)計軟件對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并作圖。

圖1 兩種樹木徑向測定裝置圖

表2 尾巨桉樣木基本情況

2 結(jié)果與分析

2.1 林分尺度不同水肥管理下尾巨桉旱季胸徑增長量差異分析

由圖2A可知，4種處理間的胸徑增長量差異均達(dá)到顯著水平(＜0.05)，其大小順序為：水肥(0.77 cm)＞水(0.70 cm)＞肥(0.54 cm)＞CK(0.44 cm)，其中水肥及加水處理的胸徑增長量極顯著大于加肥處理和CK＜0.01，加肥處理的胸徑增長量與CK處理間的差異也達(dá)到了極顯著水平＜0.01)。由圖2B可知，監(jiān)測期間5.5 a生胸徑增長量4種處理間差異顯著，其中水肥處理下的胸徑增長量(0.42 cm)極顯著大于其他3種處理(＜0.01)，加水處理的胸徑增長量(0.28 cm)顯著大于對照(0.21 cm)(＜0.05)，但與加肥處理的差異未達(dá)到顯著水平，加肥處理與CK的胸徑增長量差異不顯著(＞0.05)。5.5 a生加水肥處理的胸徑增長量是對照組的2.05倍，是單獨加水處理的1.53倍，而單獨加水處理又是CK的1.35倍。

2.2 單株尺度不同水肥管理下尾巨桉旱季徑向連續(xù)生長特征研究

本研究通過徑向生長測定儀，對5.5 a生尾巨桉4種不同處理下的徑向生長進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，得到4種處理下的徑向生長時空動態(tài)，選取1個月(3月30日—4月28日)的徑向變化制圖(圖3)。由圖3可以看出，4種處理下的徑向生長規(guī)律相同，均呈波動性增長，但不同處理下的增長幅度差異較大，其中水肥處理的徑向增長量最大達(dá)1 084.32 μm，其次為加水處理，其徑向增長量為527.42 μm，加肥處理徑向增長量為398.46 μm，3種處理徑向增長量分別為CK處理的6.89、3.35和2.53倍，由此可見，在單株尺度上，4種處理對干季尾巨桉胸徑增長的促進(jìn)作用由大到小依次為：加水肥＞加水＞加肥＞CK，這與在林分尺度上得到的結(jié)果保持一致。

圖2 2個林齡尾巨桉不同處理下的胸徑增長量

圖3 旱季尾巨桉不同水肥管理下的徑向動態(tài)

2.3 旱季不同水肥管理下尾巨桉高生長量差異分析

由圖4A可知，2 a生尾巨桉監(jiān)測期間水肥處理下的樹高增長量極顯著大于加肥處理和CK＜0.01)，且顯著大于單獨加水處理的樹高增長量(＜0.05)。水肥處理的樹高增長量分別是加水、加肥以及CK處理樹高增長量的1.80倍、2.25及2.61倍。加水、加肥及CK處理間的樹高增長量差異未達(dá)到顯著水平。而對5 a生4種處理下的樹高增長量統(tǒng)計并制圖(圖4B)發(fā)現(xiàn)，4種處理間的樹高增長量間的差異均未達(dá)到顯著水平。

圖4 旱季2個林齡尾巨桉不同水肥管理下樹高增長特征

3 結(jié)論與討論

樹木生長與環(huán)境因素息息相關(guān)[7]，水分更是影響樹木生長的最重要因素之一，巴西東北部沿降水量850 ~ 1 650 mm梯度每增加100 mm，木材年產(chǎn)量增加約2.3 t·hm-2[8]?？滴男堑萚9]研究發(fā)現(xiàn)，杉木生長季土壤含水量在30% ~ 40%范圍內(nèi)，林木生長迅速，25% ~ 30%范圍內(nèi)，林木生長速率一般，25%以下生長速率明顯下降。本研究結(jié)果表明：林分尺度下旱季加水處理能顯著(2 a生極顯著)增加尾巨桉的胸徑增長量，其中5.5 a生較CK提高34.76%，2a生較CK提高58.75%；單株尺度加水處理下的月徑向生長量是CK處理的3.35倍，可見旱季補水能夠顯著提高桉樹林分生產(chǎn)力。席本野等[10]對地下滴灌影響毛白楊()生長的研究中同樣發(fā)現(xiàn)，地下滴灌(補水)能明顯促進(jìn)毛白楊的生長，其中2010和2011年與不灌溉處理相比地下滴灌能使胸徑生長量分別平均提高 31% 和 33% 。劉淑明等[11]對油松()和側(cè)柏()人工林的研究中也發(fā)現(xiàn)補水可以促進(jìn)胸徑的生長，其中油松補水在1.0 倍降雨量時胸徑增加最大，側(cè)柏在1.5倍降雨量時對胸徑促進(jìn)最大。這與本研究的結(jié)果相似。

施肥是調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分條件從而提高木材產(chǎn)量的另一項重要管理措施[12-13]。馬暉等[14]對楊樹施肥試驗的研究表明，施肥可明顯促進(jìn)胸徑樹高生長，其中胸徑生長量施肥比不施肥處理最高提升幅度達(dá)170.98%，樹高最高達(dá)45.56%。但由于雷州半島旱季降雨量少，單獨施肥無法使其溶解，造成樹木無法吸收。研究發(fā)現(xiàn)，除2 a生胸徑增長量單獨施肥處理顯著大于CK外，樹高及5.5 a生胸徑樹高均與CK無顯著性差異；但在加肥的基礎(chǔ)上同時加水即加水肥處理下，能夠極顯著增加尾巨桉人工林干季的胸徑增長量，研究發(fā)現(xiàn)，林分尺度下旱季水肥處理的胸徑增長量比CK組胸徑增長量分別提高了106%(5.5 a生)和76.7%(2 a生)，同時也是單獨加水處理的1.11倍(2 a生)和1.53倍(5.5 a生)。2 a生水肥處理也極顯著(＜0.01)地促進(jìn)其旱季的樹高增長，比單獨加水、單獨加肥及CK分別提高了79.4%、124.5%及161%。單株尺度下月徑向生長量加水肥處理分別是加水、加肥及CK的2.05、2.72及6.89倍。

綜上所述，雷州半島旱季適當(dāng)?shù)难a水措施可以顯著提高桉樹的生長速率，若在補水的同時再進(jìn)行施肥較單一補水更能顯著促進(jìn)桉樹林分生長，進(jìn)而更大程度上促進(jìn)桉樹林分旱季的林分生產(chǎn)力。由此可以推斷在旱季，對尾巨桉人工林進(jìn)行補水或補水肥(特別是補水肥)，能夠較大提高尾巨桉干季的生長量，從而提高其林分生產(chǎn)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

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(CAFYBB2017QA033)；“十三五”國家重點研發(fā)計劃課題(2016YFD0600505)；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目(2017KJCX020)；廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站項目(2018-LYPT-DW-141)。

王志超(1988— )，男，碩士，助理研究員，從事生態(tài)水文研究，E-mail: wzc2254@163.com.

杜阿朋(1979— )，男，博士，副研究員，主要從事森林生態(tài)等研究，E-mail:dapzj@163.com.