陳潔純，李華東，符櫻瀚，許宇星，竹萬(wàn)寬，杜阿朋，王志超

雷州半島尾巨桉人工林旱雨季生長(zhǎng)特征及其對(duì)旱季水肥管理的響應(yīng)

陳潔純，李華東，符櫻瀚，許宇星，竹萬(wàn)寬，杜阿朋，王志超

(1. 嶺南師范學(xué)院，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江 524000；2. 中林集團(tuán)雷州林業(yè)局有限公司，廣東 湛江 524043；3. 國(guó)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(guó)家定位觀測(cè)研究站，廣東 湛江524022)

為準(zhǔn)確了解尾巨桉人工林的生長(zhǎng)特征，并為進(jìn)一步提升尾巨桉人工林林分生產(chǎn)力提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支持，本研究以2年生和5年生尾巨桉人工林為研究對(duì)象，在了解氣象因素的基礎(chǔ)上，連續(xù)兩年對(duì)其林分生長(zhǎng)進(jìn)行跟蹤調(diào)查，并在旱季進(jìn)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長(zhǎng)差異。結(jié)果表明：監(jiān)測(cè)期間旱季尾巨桉人工林的月平均胸徑增長(zhǎng)量顯著小于雨季(其中雨季相比于旱季分別提高了26.9%和37.3%)。林分尺度下旱季加水肥處理和單獨(dú)加水處理能極顯著增加2年生尾巨桉的月平均胸徑增長(zhǎng)量(0.01)，2018年較CK提高了1.76倍和1.59倍，2019年提高了1.71和1.56倍。單獨(dú)加肥處理對(duì)尾巨桉旱季生長(zhǎng)促進(jìn)較小，僅2018年2年生尾巨桉單獨(dú)加肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量極顯著大于CK處理(0.01)，是CK的1.24倍。2018年旱季5年生尾巨桉人工林加水肥處理極顯著大于其他3種處理(0.01)，2019年5年生尾巨桉人工林4種處理間的月平均胸徑增長(zhǎng)量不存在顯著性差異?？梢娫诶字莅雿u區(qū)域，旱季尾巨桉胸徑增長(zhǎng)較雨季緩慢；通過在旱季對(duì)尾巨桉人工林加水肥處理，可較大地提高旱季尾巨桉的生長(zhǎng)速率尤其是對(duì)幼林的促進(jìn)作用更大，進(jìn)而提升尾巨桉人工林年林分生產(chǎn)力。

尾巨桉；生長(zhǎng)特征；旱季；水肥管理；林分尺度

桉樹()是世界三大速生樹種之一，目前已發(fā)展成為我國(guó)第三大人工林樹種。我國(guó)桉樹商品林種植面積已達(dá)546.74萬(wàn)hm，木材主要用于制漿造紙、人造板、實(shí)木利用等方面。我國(guó)桉樹年木材產(chǎn)量超5 000萬(wàn)m，支撐著1 160萬(wàn)噸級(jí)的制漿造紙產(chǎn)業(yè)和8 000萬(wàn)m的膠合板產(chǎn)業(yè)，綜合產(chǎn)值已達(dá)5 000億元。桉樹的發(fā)展在維護(hù)國(guó)家木材安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、發(fā)揮生態(tài)防護(hù)和幫助農(nóng)村脫貧致富等方面均起到了非常重要的作用。因此，桉樹已成為我國(guó)南方重要的戰(zhàn)略樹種。

我國(guó)年木材消耗量巨大，供需矛盾極為突出，有研究預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)國(guó)內(nèi)的木材消耗量將提高到4.57 ~ 4.77億m，木材供應(yīng)缺口將長(zhǎng)期保持在1 ~ 1.5億m左右。我國(guó)桉樹人工林整體的年生長(zhǎng)量?jī)H為30 m·hm，個(gè)別可達(dá)54 m·hm，發(fā)展水平遠(yuǎn)低于巴西和南非等國(guó)(年生長(zhǎng)量可達(dá)40 m·hm，最高可達(dá)117 m·hm)，因此，桉樹人工林的生產(chǎn)力還具有很大的提升空間。由于人工林是受人為控制的生態(tài)系統(tǒng)類型，為了進(jìn)一步提高桉樹人工林生產(chǎn)力，除了需要在育種方面繼續(xù)努力外，在撫育經(jīng)營(yíng)管理措施方面也需要進(jìn)一步的提升。

華南地區(qū)旱雨季分明，春夏降水多，秋冬降水少，而且雨熱同期。而桉樹人工林生產(chǎn)力又容易受到氣候條件影響，有研究發(fā)現(xiàn)：在旱季，降水量和溫度是影響桉樹人工林生產(chǎn)力的兩大主要因素，且鄧云等研究發(fā)現(xiàn)，在旱季桉樹會(huì)通過限制生長(zhǎng)、減少水分消耗來應(yīng)對(duì)干旱脅迫。那么，在旱季無(wú)法改變溫度的前提下，采取灌溉補(bǔ)水減少水分脅迫，能否提升桉樹人工林旱季的生長(zhǎng)速率？若在旱季補(bǔ)水的同時(shí)再增加施肥，能否進(jìn)一步的提升旱季桉樹的生長(zhǎng)？這些問題值得進(jìn)一步分深入探討和研究。

目前國(guó)內(nèi)在桉樹旱季水肥管理對(duì)桉樹生長(zhǎng)影響方面的研究較少，因此，本研究擬在雷州半島地區(qū)(旱雨季分明)，以2個(gè)林齡(2年生和5年生)的尾巨桉()人工林為研究對(duì)象，通過系統(tǒng)研究2018年和2019年期間尾巨桉人工林旱雨季的生長(zhǎng)及其旱季對(duì)4種水肥管理措施的響應(yīng)，探討旱季不同水肥管理措施對(duì)桉樹生長(zhǎng)速率的影響，進(jìn)而為合理調(diào)控桉樹水肥關(guān)系實(shí)現(xiàn)高效培育和科學(xué)經(jīng)營(yíng)，并為進(jìn)一步提升桉樹人工林生產(chǎn)力提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究地點(diǎn)位于廣東省湛江市遂溪縣的南方國(guó)家級(jí)林木種苗示范基地，試驗(yàn)樣地設(shè)在廣東湛江桉樹森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)站(21°16′N，110°05′E)，該地區(qū)屬于北熱帶濕潤(rùn)大區(qū)雷瓊區(qū)北緣，為熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均降雨量約1 500 mm，但11月至次年4月份降雨量不足全年的15%，屬典型干旱季節(jié)。試驗(yàn)區(qū)土壤類型多為玄武巖磚紅壤，土層厚度2 m以上，0 ~ 80 cm土層內(nèi)平均有機(jī)質(zhì)含量1.6 g·kg以上，pH 平均為4.9，土壤肥力中等。

試驗(yàn)地設(shè)置在2年生和5年生的2個(gè)尾巨桉人工林地內(nèi)(表1)，種植面積均為2 hm，分別于2016年5月及2012年7月采用尾巨桉無(wú)性系DH32-29造林，造林密度均為1 666株·hm，其中2年生現(xiàn)存密度不變，而5年生因臺(tái)風(fēng)損壞，現(xiàn)存密度僅為960株·hm。

表1 2個(gè)林齡尾巨桉的實(shí)驗(yàn)前期林分概況

1.2 研究方法

1.2.1 氣象因子的測(cè)定

通過設(shè)在研究區(qū)林地外的自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)，裝有Campbell公司CR3000型數(shù)據(jù)采集器、HMP155 A空氣溫濕度傳感器、CS616土壤水分儀傳感器，TE525MM雨量筒及LI190SB型光合有效輻射傳感器，連續(xù)觀測(cè)試驗(yàn)期間的大氣溫度(℃)、土壤水分含量(%)、降雨量(mm)及光合有效輻射(umol·s·m)等氣象指標(biāo)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為10 min。

1.2.2 樣地的設(shè)置

在2年生和5年生2個(gè)尾巨桉人工林地內(nèi)，隨機(jī)劃分4個(gè)區(qū)域，在旱季分別實(shí)施4種水肥管理措施：加水+加肥，月加水量約500 L?株，加水方式為滴灌(下同)，加肥量500 g?株(總計(jì)1次，下同)、加肥、加水及對(duì)照(CK)。在每個(gè)處理區(qū)域內(nèi)隨機(jī)設(shè)置1個(gè)20 m × 20 m固定樣地。

1.2.3 徑向生長(zhǎng)的測(cè)定

在各處理固定樣地內(nèi)的每棵樹的胸高處(1.3 m)安裝自制生長(zhǎng)環(huán)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)(圖1)。

圖1 樹木徑向測(cè)定裝置

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL 2010及SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 監(jiān)測(cè)期間的氣象特征

2018年降雨量、土壤水分和溫度的氣象數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)和2019年的大致相同(圖2)。監(jiān)測(cè)期間雷州半島2018年和2019年總降雨量分別達(dá)1 235 mm和1 319 mm，年平均降雨量為1 277 mm，5—10月份集中了89.4%的降雨量，屬于雨季，11—4月份屬于旱季。雨季平均土壤水分含量為33.74%，相較于雨季，旱季平均土壤水分含量較低，為28.99%，最低土壤水分含量?jī)H為：25.59%，土壤水分隨降雨量的變化而變化。監(jiān)測(cè)期間年平均溫度為23.8℃，雨季溫度高，旱季溫度相對(duì)較低，監(jiān)測(cè)期間極端最高溫度為32℃，極端最低溫度為5℃。年平均光合輻射達(dá)到117.4 umol·s·m，同年雨季的平均光合輻射也明顯高于旱季，2018年5月和2019年9月光合輻射達(dá)到最大。

2.2 旱雨季尾巨桉月平均胸徑增長(zhǎng)量對(duì)比

如圖3顯示，2018年和2019年2年生的尾巨桉雨季期間的月平均胸徑增長(zhǎng)量均極顯著大于旱季的月平均胸徑增長(zhǎng)量(0.01)，其中雨季的胸徑增長(zhǎng)量比旱季分別高26.9%和37.3%。5年生尾巨桉2018年雨季的月平均胸徑增長(zhǎng)量顯著大于旱季(0.05)，雨季的月平均胸徑增長(zhǎng)量是旱季的1.33倍。而2019年旱雨季的月平均胸徑增長(zhǎng)量則不存在顯著性差異?？梢姡昙窘邓渑?，土壤水分含量高，同時(shí)平均溫度和平均光合輻射達(dá)到全年最大，尾巨桉的生長(zhǎng)速率較快。旱季由于降水量減少、溫度降低等氣候因素影響，尾巨桉的胸徑增長(zhǎng)相較于雨季明顯受到限制，因此雨季的月平均胸徑增長(zhǎng)量大于旱季。

圖2 2018年和2019年全年的月降雨量、土壤水分、溫度和光合輻射

圖3 2年生和5年生旱雨季尾巨桉月平均胸徑增長(zhǎng)量對(duì)比

2.3 旱季水肥管理對(duì)尾巨桉生長(zhǎng)的影響

對(duì)2年生尾巨桉2018年旱季監(jiān)測(cè)期間的月平均胸徑增長(zhǎng)量分析并制圖(圖4A)，通過方差分析發(fā)現(xiàn)，4種措施處理的尾巨桉月平均胸徑增長(zhǎng)量之間差異顯著，其中加水肥處理月平均胸徑增長(zhǎng)量顯著大于單獨(dú)加水處理(<0.05)，且兩者均極顯著大于加肥處理及CK處理(<0.01)，加水肥處理和單獨(dú)加水處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量分別是單獨(dú)加肥處理的1.43倍和1.28倍，同時(shí)是CK處理的1.76倍和1.59倍。加肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量也極顯著大于CK處理(<0.01)，單獨(dú)加肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量是CK處理的1.24倍。

對(duì)2年生尾巨桉2019年旱季監(jiān)測(cè)期間的月平均胸徑增長(zhǎng)量分析并制圖(圖4B)，通過方差分析同樣發(fā)現(xiàn)，加水肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量與加水處理間不存在顯著性差異(0.05)，但均極顯著大于CK處理(<0.01)，同時(shí)加水肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量極顯著大于單獨(dú)加肥處理(<0.01)。而加水處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量與加肥處理間不存在顯著性差異>0.05)，加肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量與CK處理間也不存在顯著性差異>0.05)。加水肥、加水和加肥3種措施處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量分別是CK處理的1.71、1.56和1.23倍。

對(duì)5年生尾巨桉2018年和2019年旱季監(jiān)測(cè)期間的月平均胸徑增長(zhǎng)量分析并制圖(圖5)，通過方差分析發(fā)現(xiàn)，2018年旱季加水肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量極顯著大于其他3種措施處理(<0.01)，加水肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量分別是加水、加肥和對(duì)照組3種處理的1.57、1.58和1.88倍。而且加水、加肥和CK處理間的月平均胸徑增長(zhǎng)量不存在顯著性差異。而2019年旱季5年生尾巨桉這4種處理間的月平均胸徑增長(zhǎng)量不存在顯著性差異。

圖4 2018年和2019年旱季2年生尾巨桉不同處理下的月平均胸徑增長(zhǎng)量

圖5 2018年和2019年旱季5年生尾巨桉不同處理下的月平均胸徑增長(zhǎng)量

3 討論與結(jié)論

除去樹種自身的生物學(xué)特性因素，樹木的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受各種環(huán)境因素的綜合影響，而樹干的徑向生長(zhǎng)過程可以在一定程度上反映樹木的生理狀況及其對(duì)環(huán)境因素的響應(yīng)。本研究結(jié)合2018年和2019年的降雨量、土壤水分、溫度和光合輻射等氣象數(shù)據(jù)特征，對(duì)雷州半島2年生和5年生2個(gè)林齡的尾巨桉人工林生長(zhǎng)特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)期間2個(gè)林分尾巨桉不同月份的平均胸徑增長(zhǎng)量不同，生長(zhǎng)速率受降雨量、土壤水分、溫度等氣象因素影響，旱季2年生尾巨桉林的月平均胸徑增長(zhǎng)量極顯著小于雨季(<0.01)，5年生尾巨桉林旱季顯著小于雨季(<0.05)。周建輝等通過對(duì)尾巨桉幼林的生長(zhǎng)和林外氣象因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果也表明了不同林齡尾巨桉的胸徑生長(zhǎng)在相同季節(jié)的生長(zhǎng)速度是存在差異的，且尾巨桉在雨季的生長(zhǎng)量要大于旱季。郭耆等研究結(jié)果同樣顯示巨尾桉()生長(zhǎng)具有明顯的月、季和年變化規(guī)律，雨季生長(zhǎng)較旱季快，1 ~ 3年生長(zhǎng)迅速，4 a后生長(zhǎng)開始變緩，胸徑生長(zhǎng)量在種植后第2年最大，然后逐漸下降，這與本研究中尾巨桉旱雨季生長(zhǎng)差異的研究結(jié)果保持一致。

林木施肥是促進(jìn)桉樹早成材，縮短輪伐時(shí)間，提高單位面積木材產(chǎn)量的重要技術(shù)措施之一。多數(shù)研究表明施肥能有效增加林木產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，如2011—2013年劉芳等對(duì)2年生杉木()林地施用復(fù)合肥(750 kg·hm)，發(fā)現(xiàn)施肥可以明顯地促進(jìn)杉木的生長(zhǎng)，杉木胸徑年均生長(zhǎng)量分別比CK高27.6%、26.4%、和17.0%；陳家法等研究發(fā)現(xiàn)在四紀(jì)紅壤濕地松()林和板頁(yè)巖紅壤濕地松林采用經(jīng)濟(jì)效益最好的施肥處理方案每年能夠提升大約13%和16%的經(jīng)濟(jì)收益。在年降雨量小、干濕交替明顯的地區(qū)，旱季采用灌溉、施用磷肥和鉀肥等措施能提高桉樹單位面積產(chǎn)量。本研究通過對(duì)2018年和2019年旱季不同水肥處理措施下的2 年生和5年生尾巨桉林生長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在旱季加水肥和加水處理與CK處理對(duì)比能夠顯著提高尾巨桉林的月平均胸徑增長(zhǎng)量(2年生極顯著)，僅2018年2年生加水肥和加水處理較CK分別提高了1.76倍和1.59倍，2019年提高了1.71和1.56倍。由于旱季降雨少導(dǎo)致肥料溶解不完全，桉樹吸收到的養(yǎng)分不多，所以單獨(dú)加肥處理對(duì)尾巨桉旱季生長(zhǎng)促進(jìn)較小，只有2018年2年生尾巨桉單獨(dú)加肥處理的月平均胸徑增長(zhǎng)量極顯著大于CK處理(<0.01)，是CK的1.24倍。而2019年5年生尾巨桉人工林4種處理間的月平均胸徑增長(zhǎng)量不存在顯著性差異。綜上所述，4種處理對(duì)旱季尾巨桉月平均胸徑增長(zhǎng)的促進(jìn)作用由大到小依次為：加水肥＞加水＞加肥＞CK。

綜上所述，在旱季通過對(duì)尾巨桉人工林進(jìn)行水肥管理措施，尤其是同時(shí)加水加肥處理，能夠有效增加尾巨桉的旱季生長(zhǎng)量，提高尾巨桉人工林旱季的林分生產(chǎn)力，進(jìn)而提高尾巨桉人工林的年生產(chǎn)力，最終實(shí)現(xiàn)尾巨桉人工林的高效管理和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

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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”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFD0600504)；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2018KJCX014)；廣西科技重大專項(xiàng)(桂科AA17204087-9)；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目(2020-KYXM-09)；廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站運(yùn)行項(xiàng)目(2020132008)

陳潔純(1999— )，女，大學(xué)，主要從事海洋資源開發(fā)技術(shù)研究，E-mail: 13682714033@163.com

王志超(1988— )，男，碩士，助理研究員，從事森林生態(tài)水文學(xué)研究，E-mail: wzc2254@163.com