全 文 ：第 4 卷 第 4 期
1 9 9 1 年 8 月
林 业 科学研 究
FO R E ST R ESE AR CH
V o l
.
4
,
N o
.
4
A u g
。 ,
1 9 9 1
千旱地区杨树速生丰产林灌水与林木生长的关系 *
陈兰岭 辛忠智 李宝琪
(宁夏 回族 自治区林业技术推广总 站)
郑世错 刘奉觉
(中国林业科学研究院林业研究所 )
关锐词 杨树丰产林 , 林木灌溉
70 年代以来 , 集约栽培的杨树人工林(杨树速生丰产林 )在我国有了快速的发展 , 收到了
显著的经济效益与生态效益 。 这种人工林近年正在向我国西北干旱地区发展 。 据宁夏青铜峡
市树新林场试验 , 合作杨速生丰产林的经济效益比过去提高了 3 ~ 5 倍 ‘) 。 我国是一个水 资
源短缺的国家 , 干旱地区林木丰产栽培中灌水是关键的措施 , 如何科学用水 , 节约用水 , 利
用较少的灌水量得到较多的木材 , 即所谓林木节水栽培 , 是当前干旱地区人工林发展的重要
问题 。 到 目前为止 , 这个问题在干旱地区没有进行过系统的研究 。 为了探讨干旱地区杨树速
生丰产林合理用水技术 , 于 1 9 8 9年设置了林木灌溉试验, 系统地测定了田间供水量 、 林木生
长指标与水分生理指标 , 分析供水对生长和水分生理过程的影响 , 为林木节水灌溉技术提供
依据 。
1 试验地区的自然概况
试验地设在宁夏回族自治区永宁县国营黄羊滩农场 。 位于宁夏平原西部 , 贺兰山东麓的
洪积扇内, 地处 1 0 6 0 3 1 , E , 3 5 0 0 1仁 N , 海拔 1 i 3 i m , 属温带大陆 性 气候 , 年 平 均 气温
8
.
5 ℃ (一 3 0. 6~ 39 · 3 ℃) , 10 ℃以上活动积温3 26 7 . 5 ℃ , 年平均气温日较差 13 ℃ , 平均年
降水量2 0 2 m m , 其中70 %集中在 7 ~ 9 月 , 年蒸发量 1 660 m m , 为降水 量的8 . 2倍 , 无霜
期巧 5天左右 , 平均全年日照时数 3 032 . 7 h , 年辐射热量为1 48 o 0 c al /c m Z , 年平均相对湿
度 59 % 。春季多大风 , ) 8 级以上的大风天数 , 每年13 。 3天 , 沙暴日数7 . 4天 。 土壤为淡灰钙
土 , 质地为沙壤土 , p H S 。 1 1 , 含盐量。. 0 85 % , 有机质含量。. 76 % , 全N 与全 P 含量分别为
0
.
0 4 6 %与。。 0 6 3 % , 水解N 与速效P 为37 。 5 p Pm 与 li . Z p p m , 地下水位 i . s m 。
2 试验材料与方法
试验林为集约栽培的合作杨(尸即 u lu s s玄二o n注‘ x p . p 万, a而 da l云: e v . ‘o p e r a 8 2 7 7 ’)
人工林。 1 9 8 6年春季 , 选择高 5 ~ 6 m 、胸径 3 。 O一 3 . s c m 的截根苗 , 用钻孔深栽法栽植 , 钻
孔深度 1 . 5 扭 , 株行距 3 m x s m , 行间中耕保墒 , 每年灌水 3 次 , 施化肥 1 次。 试 验林成活
本 文于 1 9 9。年 8 月 7 自收到 。
* 此项研究为国家 “七五 ”攻关项 目“人工林集约栽培技术” 的一部分 。 承宁夏国营黄羊滩农场热情 支 持 , 张 瑞 军、 叶 克
富 、 张荣慧 、 殷古珠协助侧定 , 谨此一并致谢 。
1) 青铜峡市树新林场 、 宁复林科所 , 19 附 , 杨树速生丰产造林技术的推广 , 宁夏林学合第二届年会论文集 , 宁夏林 学
会 , 1 7 ~ 2 1 。
林 业 科 学 研 究 4 卷
率为 95 % , ’L 长均匀整齐。 1 9 5 5年底的树高为 7 一s m , 胸径6 ~ 7 e n l。
1 98 9年春季设置灌溉试验 , 采用单行小区(每小区21 株 , 面积 50 4 m “) , 分 4 个区 组(重
复 4 次) , 随机排列 。 小区之间设 1 行不灌水的隔离带 , 以防止处理之 间的水分相互影响。 试
验 区除天然降水外 , 设计不同时期与数量的人工灌水, 分为三种处理 :
处理 工 5 月份只灌水 1 次(简称一次灌水) ,
处理 1 5 、 6 、 8 月各灌水 l 次 , 生长季节共灌水 3 次 (三次灌水 ) ,
处理 1 5 ~ 8 月各灌水 1 次 , 生长季节共灌水 4 次 (四次灌水 )。
采用宽沟(1 . 5 m )灌水 , 并测定灌水量 。 测定方法是在进畦的水渠设立测水区 , 在 灌溉
水流稳定时测定 3 个水流断面积与流速 , 用 3 次重复的平均值计算灌水的平均流量 。 各小区
灌水时间与平均流量的乘积 , 即为小区灌水量 。 天然降水从附近气象站抄录 。 1 9 8 9年各月田
间供水量列入表 1 。
衰 1 19 89年冬处班田间供水t (单位 : m m )
1 1 皿
月份 — -———灌水5 17 2 . 66 一7 一8 一9 一1 0 一于卜 1 72 6 降水 供水 滋水0 . 6 1 7 3 . 2 17 2 . 62 1 . 0 2 1 0 10 3 . 28 . 9 8 . 9 一5 3 . 8 5 3 . 8 5 0 . 64 0 . 8 4 0 . 8 一8 . 3 8 3 一1 33 . 4 3 0 6 . 0 32 6 . 4 降水 供水1 73 . 212 4 . 28 . 9 盆水 降水 供水4 5 9 . 8 4 8 2 . 0 2 76 . 41 2 4 . 2七1 . 31 0 4 。 44 0 。 88 . 36 15 。 4.⋯01183n吕品」咋‘曰匕J,心1nO,翻j峪品O.⋯一九J20.曰Jtl.口勺户舀,山1上‘qn”On‘几曰.二:‘.-0.且O八n舀n,‘口合‘皿
除测定田 间供水量外 , 还测定了林木的生长指标 。 5 月与n 月分别测定树高与胸径 , 以
计算树高 、 胸径和材积的年增量 。 7 月与 9 月测定计算胸径生长速度 , 同时 , 还 用标 准 枝
法 〔‘l测定了树冠叶面积 。 首先将试区内主干上着生枝条 (也称一级分枝)按其大小分为 5 类 ,
截枝摘叶称取各类枝条的叶鲜重 , 重复 5 次 , 计算出单枝叶鲜重的平均值。 其次 , 在小区内
选 出 5 株平均木 , 按其枝条类别 、 数目及相应的单枝叶鲜重计算树冠叶鲜重 , 再以叶面积与
叶鲜重的比值 , 换算出单株树冠叶面积 , 用 5 株重复的平均值代表小区的单株叶面积 。 立木
材积按陈章水编表公式〔2 1计算:
V = 0
.
2 6 8 5 4 D ZH + 0
。
0 0 5 5 3 D H + 0
.
5 6 0 1 7 D Z
。
由」: 个别区组土壤条件不均匀 , 计算生长是时舍弃部分生长异常的小区。
3 试验结果与分析
3
.
1 供水处理对树高 、 脚径及材积的影晌
表 2 是不同供水处理年生长量的比较 。 以处理 工作为对照 , 处理 l 比对照的树高与胸径
都增加 14 。 7 % , 材积增加2 7 。 2 % , 差异显著 , 处理 皿 的树高增量比处理 工大(3 4 。 1 % ) , 胸径
增最较小 (G . 7 % ) , 材积增加2 . 2 % , 胸径和材积差异均显著 。 表明处理 工与处理 卫 、 1 之
间的生长差异是显著的。 以处理 l 与 n 相 比较 , 树高增量较大 ; 胸径与材积都比处理 1 小 。
试验的几个区组内比较 , 均呈相同趋势 。 出现这种现象的原因分析如下 : 从灌水处理情况来
看 , 处理 1 的灌水次数虽多于处理 互 , 但安排欠 合 理 , 5 月下 旬 ( 103 , 2 m m ) 与 7 月下旬
4 期 陈兰岭等 : 干早地区杨树速生丰产林灌水与林木生长的关系
裹 2 不同供水处理林木的年生长, (19 89年 )
树 高 脚 径 材 积
处理
(m ) (% ) (e rn ) (% )
单 株
(m “) (% )
每公 顷
(m “)
*
;溉慧;孚
士
;荒{:套
,
;器井
7
。
5 6
9
。
6 27
:
八
UJ协几匕0,三n月土,上J.人
一叮山。OQnUJ性峥自al八U月dU
:
口⋯勺曰n叮nU‘丹+一l叮口,工民U.任Jod月3,土、人,上
了甲.0曰,几11.二J土749,1勺山几.,自n曰“
+一士+11
注 : * 示 0 . 0 5水平显著。
( 52
.
4 r n r 。)的灌水 , 没有产生明显的生长效应 , 另一方面 , 试验前两处理的林木平均胸径有
些差别 , 处理 亚为8 . 52 c m , 处理 巫为8 . 24 c m 。 综合分析三个处理的生长结果认为 , 生长季
节中仅有 5 月份一次灌水是不合理的 , 严重地制约着林木生长 , 灌水 3 次以上 ( 5 、 6 、 8 月)
可以大大促进林木生长 ; 如果再增加灌水 , 要考虑灌水的时期与数量 , 灌水不当 , 不能发挥
良好的增产效应 。
3
.
2 脚径生长速度的比较
林木直径是材积形成的主要参数 , 不同时期直径生长速度反映着林木材积形 成 的过 程
(表 3 ) 。 以生长季节的三个时期相比较 , 5 月至 7 月上旬胸径生长较快 , 平均每日增 长 180
~ 2 。卜m , 7 月上旬至 9 月中旬稍慢 , 每 日增长 16 0 ~ 180 协m , 9 月下旬以后生长速度很小 ,
每 日仅2。~ 3 4 协m 。 不同处理对胸径生长速度的影响与材积变化趋势基本相同。
表 3 不同供水处理林木的曲径生长速度
5 月 1 1 H ~ 7 月 2 日 7 月 3 日一 9 月 1 3 日 9 月 14 日~ 1 1月 14 日
处理 胸径增量
( m m )
增长速度
( 协m / d )
胸径增鱼
( m m )
增长速 度
( 林rn / d )
胸径增量
( m m )
增长速度
( 卜m / d )
内Jg月吸,曰叨l」品月肠,白
, l⋯气上‘.1月山月兮O山,上6861二d.孟月.一只U‘.斑人h⋯,二n舀目l,占上.人一,工八九舀U吕,“,几二乙‘通一七4⋯9110,工一月11皿3 . 3 叶最 、 叶面积与比叶面积的变化生长季节中两次叶的测定结果表明(表 4 ) , 5 ~ 6 月叶的生长较慢 , 7 月 2 日三个处理的叶鲜重 、 面积基本相同。 此后 , 处理间差别逐渐增加 , 9 月中旬处理 l 与处理 l 的叶面积分别比处理 I 增加9 . 1 %和18 . 了% 。 林木材积生长的物质基础是树冠叶部的光合产物 , 叶面积的大小影响着生长的快慢 , 以上分析的三个处理 间生长的差异 , 归因于处理间叶面积大小的差别。 可以看出 , 叶面积是影响林木生长的主要因素 。 试验林的叶面积指数小于 3 , 说明林木截获光能的效率很低。比叶面积是单位叶重所具有的叶面积(c m 么 · g 一 ’) , 是叶片光合性能的指标 , 反映着叶片的厚薄与光合单位的多少 , 灌水对此有无影响 ? 6 月3 0 日与 9 月 16 日两次测定表明(表 5 ) , 处理 兀的比叶面积 比处理 工大2 % ~ 10 % , 这可能与供水促进叶面积扩展有关汇‘I , 同时也增加
了单位叶面积的材积生产量 。
J5 0 十水 业 季;卜 ’李 祖卜 究 4 卷
表 4 不同供水处理的叶鲜三 、 叶面积与叶面积指数
7 月 2 }l 9 )J ] 6 11
处理 叶鲜重
(k g / 株 )
叶 面 积 叶 面 积 叶而积
(m
“ , 陈 ) (% )
叶 l币i毛七乏
指 故
叶鲜重
(l、g / 株) (m : / 株 ) (% ) 全音
6
.
8 8
6
.
8 4
6
.
9 0
2 3
.
0 1
2 2
.
8 8
2 3
.
0 8
10 0
9 9
.
4
1 00
.
3
0
.
9 6 1 3
.
6 7
1 6
.
2 3
1 4
.
9 1
4 9
.
4 3
5 8
.
6 9
5 3
.
9 1
1 00
1 1 8
1 09
数
0 6
4 5
2 5
肠96
五工兀
衰 5 处理 I 、 1 林木的比叶面积
6 月3 0 日 9 月 16 日
处理
e m Z g
一 IFW
e m ? g 一 I) W c m Z g
‘ !
FW
c m 已g
一 ID W
33
.
35 (1 0 0 )
34
.
26 ( 10 2
.
7 )
9 5
.
1 9 (10 0 )
10 0
.
6 0( 1 05
.
7 )
34
.
4 8 ( 10 0 )
37
.
9 4 (1 1 0
.
0 )
9 1
.
0 8 (10 0 )
9 7
.
3 8 (1 10
.
0 )
注 : 括号 内数 多为占处理 I 的百 分数 。
3
.
4 供水t 、 叶面积与材积生产的关系
3
.
4
.
1 供 水量与材 积产量的关 系 可用“吨水材积效率"( 供应 I t 水林木所生长的立方米材
积 )来比较 (表 6 )。 在试验条件下 , 侮供应 I t 水 , 可以生产1 4 59 一2 4 8 6 c m 3 的材积 。 随着
供水量的增加 , 单株材积 鼠增大 , 而吨水材积效率 「降 , 这与本课题在山东的试验结果是 -
致的 13二。
3
.
4
.
2 叶 面积与材 积产量的关 系 已 如 前 裹 6 不同处理的田间供水, 与材权年增.
述 , 合理灌水 (处理 1 )促进了叶面积的增加 。 5 一 1。月供水世 材积年增公 吨水材积效率
叶面积与材积产量的关系列入表 7 。 材积产 处理 (t 琳 ) (m 、株 ) (c m s/t )
量随着叶面积的扩大而增加 , 两者相关系数 I ; _ 3 。. 。18 1。 八: 。
达到 0 . 9 4 , 各处理单位叶面积 (m , ) 的产材量 n 1 1 . 0 0 . 02 5 0 : 2 0 , 8
变化不大 , 每平方米叶面积年生产材积约为 1 “ · 8 。· 。2 “ 1 ‘5g
5 0 0一 5 8 0 e m 3 。 在山东进行的 I 一6 9杨灌溉试验中 , 这个数值为 6 0 0一 7 0 0 e m 3 〔“ , ‘l 。 生产一立
方米材积需要平均叶面积约为 1 70 。一 1 9 0 m “。
衰 7 不同供水处理林木叶面积与材积产且
年均叶 1(l了积 年 f压积 增 1谈 单1亿叶 l几i积年 一介 ; 材 单位材积产 盘需叶而积
处理
(m Z / 株 ) ( m ‘ ’株 (m ” ’m (m “/ m “)
3 6
.
2 2
4 0
.
79
3 8
.
5 0
0
.
0 1 8 15
0
.
0 2 3 0 8
0
.
02 2 14
0
.
0 0 0 5 0 1
0
.
0 0 0 5 8 1
0
.
0 0 0 5 7 5
1 9 9 5
,
6
1 7 6 7
.
3
1 7 3 8
.
9
n1l
3
.
4
.
3 供 水量 、 蒸腾耗 水量与材 积产量的关系 表 8 是熊腾耗水 魔与材积产量的 比 较 。 蒸
腾耗水量的测定 与计算方法见前文 〔“』 。 可以看出 , 随着林木燕腾耗水量的增大 , 材积产量也
随之增加 , 但两者并不完全吻合 。 林木蒸腾 I t 水所生民的材积 虽 , 各处理的数值相 近 , 合
作杨在0 . 0 0 2 6 一 0 . 0 0 2 8 m 3 / t 之间 , 而形成 1 m 3 材积的林刁(蒸腾址为3 50一 3 8 0 t / in 3 ; I 一6 9
杨的相应数 f肖为 0 . 0 0 4 1 ~ 0 . 0 0 5 6 m 丫t 与 1 5 0一 2 4 2 t/ m 3 ‘ 6 ; 。
4 期 陈兰岭等 : 干早地区杨树速生丰产林灌水与林木生长的关系 4 5 1
表 8 不同供水处理的林木燕腾耗水t 与材积增长皿
处理
6 一 9 月供水量 年平均叶面积 6 ~ 9月蒸腾耗水星 年材积增长量 蒸腾 1
材 积
(t /株 ) (m Z / 株 ) (t/ 株 ) (m “/ 株 ) (m
(1 9 8 9年 )
材积需水系数 ¹
( t / m ”)
2
.
9
6
.
6
8
。
0
36
.
2
40
.
8
38
.
5
7
.
0
8
.
2
8
.
4
0
.
0 18 15
0
.
0 23 0 8
0
.
0 22 14
0
.
G 0 2 5 9
幻. 0 0 2 8 1
0
.
0 C2 6 4
3 85
.
7
35 5
。
3
3 79
。
4
上1
¹ 林木生长 l m ”材积 的蒸腾耗 水且 。
4 结语与讨论
( 1) 综上所述 , 合理的灌水 , 能促进林木树高 、 胸径 、 叶面积和材积 的生长。 如果供水
时间与供水量安排不合理 , 则会降低增产效果。 本试验处理 工与处理兀的供水安排都不够合
理 , 处理 工的灌水次数太少 , 天然降水不足 , 难以满足林木生长季节蒸腾与生长的需要 , 因
而生长下降 , 而处理皿在 5 月 10 日与27 日安排两次10 m m 以上的灌水, 各个重复 区组的生
长量都没有明显增加 , 说明这次灌水没有必要。 处理 亚 的灌水安排较为合理 , 因而获得了三
个处理中的最佳生长量 。
( 2) 从灌水量 、 叶面积 、 蒸腾耗水量及材积产量之间的关系分析看出 , 灌水促进材积增
产的机理在于灌水促进叶面积的扩大 , 增加了林木截获光能 、 进行光合生产的面积 , 同时也
增加了蒸腾耗水 , 林木光合生产力的提高导致材积增产。 单位叶面积的材积产量与单位蒸腾
耗水的材积产量 , 都是较为稳定的数值 , 可能与树种的遗传特性有关 。 因此 , 在干旱地 区林
木丰产栽培中要重视林木叶的状况 , 包括叶面积大小 、 叶光合活性的持续时间等 , 这些都是
林木材积增产的关键因素 。
参 考 文 献
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仁4 〕L i u Fe n g ju e e t a l
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Pc p l a r Pla n t a t i o n , I n t e r n a t i o n a l P o p la r Co m m i s s io n E ig h t e e n t h Se s s i o n
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45 2 林 业 科 学 研 究 . 令
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