全 文 ：第 ws卷 第 u期
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林 业 科 学
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地下滴灌条件下杨树速生丰产林生长与光合特性 3
贾黎明tl 韦艳葵vl 李延安wl 杨 丽xl
k北京林业大学资源与环境学院 北京 tsss{vl
邢长山ul
k北京市共青林场 北京 tstvssl
摘 要 } 研究了北京沿河沙地 Œ2utw杨树人工林地下滴灌和常规灌溉林地树木生长与光合特性 o结果表明 }与常
规灌溉相比 o地下滴灌能大大增加树木的生长量 o提高林地生产力 ∀usss年k栽植第 w年l o地下滴灌区树木平均胸
径 !树高和单株材积分别达到 ut1t{ ¦° !tw1uv °和 s1t{t x °v o比常规灌溉增加了 xw1x h !vy1| h和 uwz1y h ~林地生
产力达到 uu1z{ ∗ ux1{t °v#«°pu¤pt o比常规灌溉增加了 v1| ∗ w1y倍 ∀树木生长改善和林地生产力提高的生理机制
是地下滴灌可促进树木光合作用和水分利用效率 ∀地下滴灌区树木叶净光合速率在一天中几乎一直显著高于对
照 o幅度达 ts1s h ∗ ut1w h ~从一个滴灌周期来看 o滴灌区树木叶净光合速率显著高于对照 |1s h ∗ |1| h ~滴灌区树
木水分利用效率也较对照区显著提高 ∀通过相关分析表明 o表层土壤ktx ∗ ux ¦°l水分含量在 x h ∗ { h时树木叶净
光合速率能在长时间维持较高水平 o而水分含量低于 w h o树木叶净光合速率将降低 ∀建议在干旱半干旱和季节性
干旱地区营造速生丰产用材林时应结合当地经济条件推广地下滴灌技术 o这不仅有利于水资源的可持续利用 o而
且将大幅度提高林地生产力 o使我国人工林生产力赶超世界先进水平 ∀
关键词 } 杨树 o速生丰产人工林 o地下滴灌 o林地生产力 o光合作用
中图分类号 }≥zuz1t ~≥zxv1xvn v 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsu p ssyt p sz
收稿日期 }ussv p sx p tx ∀
基金项目 }国家教育部博士点基金资助项目 o北京市林业局重点项目 ∀
3 tl !ul !vl !wl !xl为作者排序 ∀
Τηε Γροωτη ανδ Πηοτοσψντηεσισ οφ Ποπλαρ Τρεεσιν Φαστ2γροωινγ ανδ Ηιγη2ψιελδ
Πλαντατιονσ ωιτη Συβτερρανεαν ∆ριπ Ιρριγατιον
¬¤¬°¬±ªtl • ¬¨≠¤±®∏¬vl ¬≠¤±. ¤±wl ≠¤±ª¬xl
kΧολλεγε οφ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντ ιν ΒΦΥ Βειϕινγtsss{vl
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k Γονγθινγ Φορεστ Χεντρε οφ Βειϕινγ Βειϕινγtstvssl
Αβστραχτ } ׫¨ ªµ²º·«¤±§³«²·²¶¼±·«¨¶¬¶²©Œ2utw ³²³¯¤µ·µ¨ ¶¨k Ποπυλυσ≅ ευραµεριχανα¦√ q. Œ2utw . l¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±¶º¬·«
¶∏¥·¨µµ¤±¨ ¤± §µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²±k≥⁄Œl ¤±§±²µ°¤¯ ¬µµ¬ª¤·¬²±k‘Œl ²± ¶¤±§¼ ¶²¬¯¬± …¨ ¬­¬±ª º¨ µ¨ ¶·∏§¬¨§¬±·«¬¶³¤³¨µq ׫¨ µ¨¶∏¯·¶
¶«²º¨ §·«¤·}·«¨ ªµ²º·«¤±§¼¬¨ §¯¶²©·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±¶º¨ µ¨ °²µ¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§²± ≥⁄Œ·«¤±²± ‘ŒqŒ±usss kw ¼¨ ¤µ¶¤©·¨µ³¯¤±·¬±ªl o
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·«¤·º¬·«‘Œq׫¨ ³«¼¶¬²¯²ª¬¦¤¯ °¨ ¦«¤±¬¶° ²©¬°³µ²√¬±ª·«¨ ªµ²º·«²©·µ¨ ¶¨¤±§¬±¦µ¨¤¶¬±ª·«¨ ³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ²©©²µ¨¶·¯¤±§º¤¶·«¨
¶∏¥·¨µµ¤±¨ ¤± §µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²±o¥¼ º«¬¦«·«¨ ³«²·²¶¼±·«¨¶¬¶¤±§º¤·¨µ∏¶¨ ©¨©¬¦¬¨±¦¼ ²©·µ¨ ¶¨ªµ²º±¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²± º²∏¯§¥¨ ³µ²2
°²·¨§q׫¨ ±¨·³«²·²¶¼±·«¨·¬¦µ¤·¨²©¯¨ ¤√¨ ¶©²µ³²³¯¤µ·µ¨ ¶¨¬µµ¬ª¤·¨§º¬·«≥⁄Œº¤¶¶·¬¯¯ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·«¬ª«¨µ·«¤±·«¤·º¬·«‘Œ¬±·«¨
§¬©©¨µ¨±··¬°¨ ²©¤§¤¼oµ¤±ª¨§©µ²° ts1s h ∗ ut1w h q⁄∏µ¬±ª¤±¬µµ¬ª¤·¬²±¦¼¦¯¨ o·«¨ ±¨·³«²·²¶¼±·«¨·¬¦µ¤·¨²©¯¨ ¤√¨ ¶º¬·«≥⁄Œ
º¤¶¤¯¶²¶¬ª±¬©¬¦¤±·«¬ª«¨µ·«¤±·«¤·º¬·«‘Œoµ¤±ª¨§©µ²°|1s h ∗ |1| h q • ¤·¨µ∏¶¨ ©¨©¬¦¬¨±¦¼²©·µ¨ ¶¨º¬·«≥⁄Œº¤¶¤¯¶²«¬ª«¨µ
·«¤±·«¤·º¬·«‘Œq׫¨ ¦²µµ¨ ¤¯·¬√¬·¼¶·∏§¼¶«²º¨ §·«¤··«¨ ±¨·³«²·²¶¼±·«¨·¬¦µ¤·¨²©³²³¯¤µ·µ¨ ¶¨¯ ¤¨√¨ ¶¦²∏¯§¦²±·¤¬±¤«¬ª«¯¨ √¨ ¯
©²µ¤ ²¯±ª·¬°¨ º«¨ ±·«¨ º¤·¨µ¦²±·¨±·²©¶∏¥¶∏µ©¤¦¨ ¶²¬¯ktx ∗ ux¦°l º¤¶x h ∗ { h ~¥∏·¬·º²∏¯§¥¨ §¨¦µ¨¤¶¨§º«¨ ±·«¨ º¤·¨µ
¦²±·¨±·º¤¶ ²¯º¨ µ·«¤± w h q „·¯¤¶·o ¬¨·¨±§¬±ª·«¨ ¶∏¥·¨µµ¤±¨ ¤± §µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± ¬± §¨√¨ ²¯³¬±ª·«¨ ©¤¶·2ªµ²º¬±ª¤±§«¬ª«2¼¬¨ §¯
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Κεψ ωορδσ} °²³¯¤µoƒ¤¶·2ªµ²º¬±ª¤±§«¬ª«2¼¬¨ §¯³¯¤±·¤·¬²±o≥∏¥¶∏µ©¤¦¨ §µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²±o°¯¤±·¤·¬²± ¼¬¨ §¯o°«²·²¶¼±·«¨¶¬¶
随着国民经济建设的快速发展和人民生活水平的不断提高 o木材和林产品的需求量越来越大 o我国木材
供求将在相当长的时期内存在较大缺口 ∀据有关专家研究预测 o我国今后几年木材的年需求量为 u1wu亿
°v 左右 o缺口将达到 y sss万 °v ∀加快速生丰产林的发展 o以便为国内用材提供永久性原料保障已经刻不
容缓 ∀我国现有速生丰产林近 yss万 «°u o但平均年生产力每公顷只有 |1tu °v o远远低于新西兰 !瑞典 !巴西
等林业先进国家 vs°v 左右的水平 o如何提高生产力至关重要 ∀根据国外速生丰产林发展的经验 o提高林地
生产力集约经营技术的采取是关键因素之一 o其中加强水肥管理将事半功倍 o不仅可在短时间大幅度提高林
地生产力 o还将大大拓展速生丰产林的发展区域 ∀
目前我国速生丰产林水分管理中大多采用原始的漫灌 !穴灌等方式 o但我国作为世界上一个严重缺水的
国家 o不允许也不可能大量缺乏节制地在林地上用水 ∀为在可持续利用水资源的前提下 o通过加强水肥管理
大力提高速生丰产林生产力 o必须采取节水灌溉技术模式 ∀当前节水灌溉技术在林业上的应用受到高度重
视 o澳大利亚 !以色列 !墨西哥 !新西兰 !南非和美国等国家已将喷灌 !滴灌k尤其是地下滴灌 ¶∏¥¶∏µ©¤¦¨ §µ¬³¬µ2
µ¬ª¤·¬²±o以下简称 ≥⁄Œl等技术应用于苗木培育和经济林培育等林业生产领域 o形成一系列成型灌溉设备和优
化配套灌溉技术模式 o取得了一定成效k郭慧滨 ot||{ ~≤¤°³ ετ αλqousss ~„¬¨¯¯² ετ αλqot||{ ~ ‹¬¦®¯ ±¨·²± ετ αλqo
t||y ~韦艳葵等 oussvl ∀但在人工用材林培育中先进节水灌溉技术应用的还不很广泛 o只有较少研究和实践
的例子k„µ±²¯§ ετ αλqot||| ~⁄¬¦®°¤±± ετ αλqot||y ~Ž«¤·¨ ¬¯ot||w ~王燕钧等 ot||{l ∀如美国加州萨克拉曼多北
部河谷一块自然生产力很低的造林地营造了 w uxs «°u 桉树纸浆林 o通过滴灌系统合理为树木提供水分 o水
肥结合 o结果林地轮伐期缩短到 { ¤o林地年生产力达到 wx°v#«°pu o其效益是非常明显的 ∀澳大利亚内陆地
区也据此经验开展了桉树造林工作k„µ±²¯§ ετ αλqot|||l ∀王燕钧等kt||{l在西宁市北山绿化造林中 o用滴灌
对云杉 !油松 !山杏 !青杨等树种进行灌溉 o结果发现滴灌下的树木 o无论在节水 !增温 !省时 !省工 !经济高效
等方面都表现很好 ∀北京沿河k潮白河 !永定河l沙地是条件较为苛刻的造林地 o北京市共青林场 t||z年将
地下滴灌技术应用于沙地杨树速生丰产林培育中 o现也已经取得明显效果 ∀本研究旨在通过研究地下滴灌
条件下树木生长和林地生产力来揭示该技术的潜力 o并同时通过对地下滴灌区与对照区树木光合作用因子
的对比 o对地下滴灌条件下杨树速生丰产人工林的丰产机制及配套技术模式进行了一定的探讨 ∀
t 试验地条件
试验地位于北京市共青林场郝家疃分场 o分场座落于潮白河畔 o地理坐标为东经 ttyβwyχ o北纬 wsβtyχ o海
拔 vs °∀共青林场 t|yu年建场 o全林场面积为 |{s «°u ∀土壤主要为冲积沙土 o少量含有壤质夹层 o地下水
位 x °左右 ~有机质含量低于 x ª#®ªpt o蓄水保肥能力差 ∀本地区属暖温带大陆性气候 o春季干旱多风 o夏季
炎热多雨 o年均气温 tt1w ε o积温 x wss ε ∀年均降水量 yvs °° o主要集中于 z !{月份 ∀年均蒸发量为 u sss
°° o无霜期 t{s ∗ uss §∀试验地土壤条件见表 t ∀
表 1 试验地土壤基本情况
Ταβ . 1 Τηε σοιλ χονδιτιον ιν τριαλσιτεσ
深度 ⁄¨ ³·«Π¦° 剖面特征≤«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¶²¬¯ ³µ²©¬¯¨
容重
∂²¯∏°¨º ¬¨ª«·Πkª#¦°pvl
田间持水量
ƒ¬¨ §¯¦¤³¤¦¬·¼Πh
质地名称
≥²¬¯ ·¨¬·∏µ¨
s ∗ vs 颗粒很均匀的沙粒 o粗细中等∞√ ±¨ ¶¤±§¶¬± ¤ ° §¨¬∏° ¶¬½¨ t1x tv1{w 松砂土 ²²¶¨ ¶¤±§¼ ¶²¬¯
vs ∗ ys
细沙居多 o有细沙 !粉沙或壤质夹层凝聚成的土团存在
ƒ¬±¨ ¶¤±§¬¶¬±·«¨ °¤­²µ¬·¼ o¨¬¬¶·¬±ª¶²¬¯ ¥¤¯ ¶¯¤ªªµ¨ª¤·¨§
º¬·«©¬±¨ ¶¤±§o³²º§¨µ¨§¶¤±§²µ¯ ²¤° ¶²¬¯ ¥¨·º¨¨ ± ¤¯¼¨ µ¶q
t1z tx1xv 紧砂土 ׬ª«·¶¤±§¼ ¶²¬¯
∴ys 沙粒与 s ∗ vs ¦°相似≥¤±§¶·² ¥¨ ¶¬°¬¯¤µ·²·«¤·²©s ∗ vs ¦° t1x tw1uv 松砂土 ²²¶¨ ¶¤±§¼ ¶²¬¯
u 研究方法
211 试验区设置
试验区位于分场场部南侧 o西侧隔一条公路为潮白河 ∀地下滴灌设备由控制器 !压力罐 !主管道 !支管
uy 林 业 科 学 ws卷
道 !控制阀 !毛管道 !渗管等组成 ∀控制器为美国 •¤¬±…¬µ§公司自控控制器 o亦可人工控制 ∀渗管埋设的深度
均为 us¦°∀试验区设 x个处理 o如图 t ∀其中 }≥⁄Œt !≥⁄Œu区 }采用 „公司生产的滴灌管 o渗管环树布置 ~≥⁄Œv
区 }采用 …公司生产的滴灌管 o沿树行两侧布置 o滴灌管东西向排列 ~≥⁄Œw区 }采用 ≤ 公司生产的滴灌管 o环
树布置 ~≤Ž区 }对照区 o采用穴灌方式k图 tl ∀
图 t 渗灌试验区示意图
ƒ¬ªqt ׫¨ ¶®¨·¦«©¬ª∏µ¨ ²©¶¨ ³¨¤ª¨ ·µ¬¤¯ ¤µ¨¤
试验区栽植杨树为 Œ2utw杨k Ποπυλυσ ≅ ευραµεριχα2
να¦√1 . Œ2utw . l o株行距 x ° ≅ y ° o每公顷 vvv株 ∀于
t||z年春季造林 o杨树苗木规格Βu根 u干苗 ∀
灌溉Β地下滴灌区根据土壤墒情春季浇 w ∗ x次 o
夏季 t ∗ u次 o秋季上冻前 t次 o每次灌溉约 tu «k秋季
uw «l o灌溉量约为每株 uws k秋季每株 w{s l ∀对照
区Β春季根据土壤墒情穴浇 t ∗ u次 o夏季 t次 o秋季上
冻前 t次 o每次灌溉量约为每株 yws ∀
施肥Βt||z年施尿素 ot||{ !t|||年施硝酸氨 ∀地
下滴灌区施肥随灌水进行ky次 o每次 s1tx ª#·µ¨ p¨ tl o
对照区施肥为沟施ku次 t ®ª#·µ¨ p¨ tl ∀
212 树木生长调查
t||z年春季造林时每一试验区设 |ss °u 固定标
准地 o计 vs株树 o分别于造林时和每年 tt月对标准地
进行每木检尺 ∀找出平均标准木 o求算各处理平均单
株材积和每公顷蓄积 ∀
213 试验设置及项目
试验在 ≥⁄Œt !≥⁄Œu和 ≤Žv个区进行 ∀u个地下滴
灌区于 t|||年 x月 tw晚 ) tx日晚浇水k一个滴灌周期 o约 tu «l o对照区在此前kw月初和 w月中l已按常规
浇过两次透水 ∀x月 tx日起地下滴灌区与对照区停止灌水 ∀每个处理随机选取 x株平均标准木作样本 o用
于树木光合作用研究 ∀
u1v1t 土壤含水量测定 从 x月 tx日起每日 z }ss o在每处理每标准木距根部 xs ¦°处地下 tx ∗ ux ¦°各取
一盒土样 o迅速称湿重 o放入烘箱在 tsx ε 下烘 { «o取出称干重 o计算土壤含水量 ∀连续测定 {日 ∀
u1v1u 树木光合因子测定 利用 ¬2yuss光合因子测定系统测定树木叶片光合因子 ∀实验材料分别为每处
理 x株标准木中上部南向当年新发枝上受光成熟叶片 o每标准木样枝分别测两片树叶 ∀x月 tz日 !t|日 !ut
日 | }ss分别测定 ≥⁄Œt !≥⁄Œu和 ≤Ž树木叶光合因子k顺序为 ≥⁄Œt !≤Ž和 ≥⁄Œul ∀x月 ut日 | }ss开始 o每隔
t1x «测定一次 ≥⁄Œt区 !≥⁄Œu区和 ≤Ž区树木叶光合因子 o至 ty }vs o共测 y次 ∀无论是测定树木光合日动态 o
还是滴灌周期中光合作用变化 o严格控制环境因子在测定时一致 ∀
214 数据分析
对以上所有数据用统计软件进行数据处理 ∀
v 结果与讨论
311 林木生长及林地生产力
从造林开始到目前调查为止 o地下滴灌区与常规灌溉区树木生长和林地生产力表现出极为显著的差异
k表 ul ∀造林当年年底 v个类型的地下滴灌区树木平均胸径 !树高 !单株材积就已经明显高于常规灌溉区 ∀
如 ≥⁄Œt树木平均胸径 !树高和单株材积分别达到 z1uu¦° !y1zt °和 s1ss| | °v#·µ¨ p¨ t o比常规灌溉区树木提
高了 vv1z h !t|1{ h和 tux h ∀第二年地下滴灌区树木生长及林地生产力与常规灌溉的差异表现的更为显
著 ∀如 ≥⁄Œt树木平均胸径 !树高和单株材积分别达到 tu1{s ¦° !ts1xt °和 s1sw{z °v#·µ¨ p¨ t o比常规灌溉区
林分提高了 ux1z h !tw1x h !|t1z h ∀从林地的年生产力来看 ot||{年 ≥⁄Œt为 tu1|t °v#«°pu¤pt o而常规灌溉
为 z1st °v#«°pu¤p t o前者是后者的 t1{w倍 ∀随着树龄的增长 o这种生长上的差异表现得越来越突出 o这从
vy 第 u期 贾黎明等 }地下滴灌条件下杨树速生丰产林生长与光合特性
表 2 试验区林木生长情况对照表
Ταβ . 2 Τηε ταβλε οφ τρεεσ γροωτη ιν τριαλ αρεα
调查日期
Œ±√¨ ¶·¬ª¤·¬²±
§¤·¨
试验区
×µ¬¤¯ ¤µ¨¤
平均胸径
„√ µ¨¤ª¨ ⁄…‹Π¦°
平均树高
„√¨ µ¤ª¨ «¨¬ª«·Π°
单株材积
∂²¯∏°¨ ³¨µ¶·¨°
Πk°v#·µ¨ p¨ tl
林地蓄积
∂²¯∏°¨ ²©¶·¤±§¶
Πk°v#«°pul
林地生产力
°µ²§∏¦·¬√¬·¼ ²©¶·¤±§¶
Πk°v#«°pu¤p tl
t||z p sv v1su w1xt s1sst u s1v| )
t||z p tt
≥⁄Œt z1uu y1zt s1ss| | v1u| u1|s
≥⁄Œv z1vx y1v| s1ss| { v1ux u1{y
≥⁄Œw z1vz y1yv s1sts u v1v| v1ss
≤Ž x1ws x1ys s1ssw w t1wx t1sy
t||{ p tt
≥⁄Œt tu1{s ts1xt s1sw{ z ty1u tu1|t
≥⁄Œv tv1ty ts1t{ s1sw| { ty1x| tv1vw
≥⁄Œw tv1ut tt1ss s1sxw u t{1sy tw1yz
≤Ž ts1t{ |1t{ s1sux w {1wy z1st
t||| p tt
≥⁄Œt tz1|u tu1zt s1ttx v v{1wt uu1ut
≥⁄Œv tz1z{ tu1xt s1ttt { vz1uu us1yv
≥⁄Œw tz1uw tu1wz s1tsw z vw1{{ ty1{u
≤Ž tu1st |1|w s1sv{ v tu1zw w1u{
usss p tt
≥⁄Œt ut1ux tw1ws s1t{v { yt1t| uu1z{
≥⁄Œv ut1s{ tw1us s1tz{ v x|1v{ uu1ty
≥⁄Œw ut1us tw1ts s1t{u v ys1y| ux1{t
≤Ž tv1zt ts1ws s1sxu u tz1vz w1yv
usst p tt
≥⁄Œt uu1t{ tw1ws s1uss u yy1yz ts1|u
≥⁄Œv uu1x| tw1yx s1utt v zs1vx y1{w
≥⁄Œw uu1uy tw1vs s1uss u yy1y{ x1||
≤Ž ty1sz ts1|s s1szx t ux1su z1yx
ussu p tt
≥⁄Œt uw1wt tx1ut s1uxy t {x1u| t{1yu
≥⁄Œv uw1|w tx1vx s1uy| { {|1{x t|1xs
≥⁄Œw uv1{| tx1tw s1uww u {t1vu tw1yw
≤Ž tz1wz tt1| s1s|y | vu1u{ z1uy
usss年k栽植第 w年l树木生长及林地生产力可见一斑 ∀如 ≥⁄Œt树木平均胸径 !树高和单株材积分别为
ut1ux¦° !tw1ws °和 s1t{v { °v#·µ¨ p¨ t o比常规灌溉区林分提高了 xx h !v{1x h !uxu1t h ~林地蓄积为 yt1t|
°v#«°pu o比常规灌溉提高了 uxu1v h ∀从林地的年生产力看 ousss年 ≥⁄Œt为 uu1z{ °v#«°pu¤p t o而常规灌溉
为 w1yv °v #«°pu ¤p t o前者是后者的 w1|u 倍 ∀从林地生产力角度来看 o北方人工林林分生产力达到 tx
°v#«°pu¤p t已属不易 o而在沙地上则更困难 o但从研究结果可以看出实验林地下滴灌条件下杨树已达到了速
生丰产的水平 ∀如 ≥⁄Œw区 usss年的林地生产力达到了 ux1{t °v#«°pu¤p t o是常规灌溉的 x1xz倍 o也是到目
前为止地下滴灌处理出现的最高生产力 ∀从表 u可以看出 usst年地下滴灌区树木生长大幅度减缓 o≥⁄Œt区
林地生产力由上一年的 us1xs °v 降到了 ts1|u °v ∀这是因为当年大旱 o原水井地下水位急剧下降 o抽不上水
用于灌溉 o致使地下滴灌区树木在生长季节大量落叶 o生长量相对急剧下降 ∀但 ussu年恢复灌溉后地下滴
灌区树木生长再次加快 ov个地下滴灌区树木的单株材积和林地蓄积比上一年度增加了 uu1s h ∗ uz1| h o林
地生产力比上一年度增加了 |t1x h ∗ t{x1t h o这两年树木生长的对比从纵向上说明地下滴灌在促进树木生
长中的作用 ∀到 ussu年为止 o≥⁄Œt !≥⁄Œv和 ≥⁄Œw区的林分蓄积分别达到 {x1u| !{|1{x和 {t1vu °v#«°pu o比
对照提高了 t1xt ∗ t1z{倍 ∀
试验的另一目的是根据各类型区树木生长情况选择适合该地区立地条件的地下滴灌设备及配置技术 o
但从表 u中可见 v种类型的地下滴灌管没有使树木生长产生明显的规律性差异 o也就是说在这种沙地条件 v
种地下滴灌管都适用 ∀≥⁄Œw采用的 ≤公司地下滴灌管是整个管道/发汗式0出水的渗管 o随着林分中树木根
系的不断扩大 o有可能表现出比其它地下滴灌管道更大的优势 ∀≥⁄Œt采用的是小管出流的方式 o在管子一
圈共有 ts个滴头 o与/发汗式0相比 o树体周围水分分布相对不均 o在幼林期树体需水量不多的情况下 o≥⁄Œt
wy 林 业 科 学 ws卷
效果可能较好 ∀但 ≥⁄Œt管特殊的防堵装置在稍粘性的土壤上防堵性能可能较好 ∀≥⁄Œv采用的管道为直径
t¦° !滴斗距离 us¦°左右的滴管 o沿树木东西两侧分布 o其优点有利于树木根系向更大范围扩展 ∀
图 u 渗灌区与对照区土壤含水量变化趋势
ƒ¬ªqu ׫¨ §¼±¤°¬¦¶²© º¤·¨µ¦²±·¨±·²©¶²¬¯¬± ¶¨ ³¨¤ª¨
¬µµ¬ª¤·¬²± §¬¶·µ¬¦·¤±§¦²±·µ¤¶·§¬¶·µ¬¦·
312 地下滴灌和常规灌溉树木的光合作用
v1u1t 土壤含水量k绝对含水量l变化 从图 u可见 o地下滴灌区灌
溉后土壤含水量显著高于对照区 o停止灌水后 o随着时间的推移 o地
下滴灌区土壤水分呈下降趋势 o而对照区土壤含水量在试验开展期
间基本保持稳定 ∀如停灌第一天kx 月 tx 日l o≥⁄Œ土壤含水量为
{1|| h o显著高于对照 txw1s h o可见地下滴灌能迅速提高土壤含水
量 ~停止地下滴灌 z §kx月 uu日l时地下滴灌区与对照区的差距减
小 o但 ≥⁄Œkw1vz h l比 ≤Ž仍高 w{1y h o且差异极显著 ∀
沙荒地不能保蓄水分 o对照区靠穴灌补充的土壤水大部分下渗 o
保留在根系分布层的水分也会因树木吸收和土壤蒸腾而急速下降 o
土壤含水量很快就降低到杨树不能适合的 v h ∗ w h o从一次穴灌到
下一次穴灌或有透雨补充的相当长时间里 o树木长期处在干旱胁迫
下 o这无疑会影响其生长 o同时穴灌流失了大部分水也是对水资源和
能源极大的浪费 ∀地下滴灌则因采取少量多次的原则而始终保持土壤湿润 o不仅使树木持续维持较好的水
分状况 o且提高了水分利用的效率 o节约了水资源 ∀
表 3 树木光合日动态测定环境条件
Ταβ . 3 Τηε χονδιτιον οφ χιρχυµστανχεσ ατ τηε µ οµεντ οφ µεασυρεµεντ φορ τηε δαιλψ δψναµιχσ οφ πηοτοσψντηεσισ
时间
׬°¨
光合有效辐射
°«²·²¶¼±·«¨·¬¦¤¯ ¼¯ ¤¦·¬√¨µ¤§¬¤·¬²±
ΠkΛ°²¯#°pu¶ptl
气温
„¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
Πε
≤’u 浓度
≤²±¦¨±·µ¤·¬²± ²© ≤’u
Πk°ª#®ªptl
空气湿度
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| }ss t tyw1w ? ux1{ ut1x ? t1v vwz1w ? t1{ ws1| ? u1y
ts }vs t wtx1x ? tt1| uy1t ? s1v vwz1s ? t1| vy1s ? t1t
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tx }ss t t{t1w ? wt1{ vx1t ? t1s vww1{ ? t1t u{1| ? t1|
ty }vs ztw1y ? u|1{ uz1{ ? s1y vwu1{ ? t1z vs1v ? t1t
v1u1u 树木光合作用及相关因子 树木光合作用直接与生长速度相关 o也最能从根本上揭示地下滴灌条件
下杨树速生丰产的生理机制 ∀研究中对比了地下滴灌区与对照区树木光合作用日动态以及在不同土壤水分
梯度下的树木光合作用 ∀ktl树木光合作用日动态 树木光合作用日动态各时间段环境因子及其误差限见
表 v o可以看出每个时间段内环境因子变动很小 o树木光合作用是在同一条件下测定的 ∀研究结果表明 o地
下滴灌区和对照区树木叶气孔阻力 !气孔导度 !≤’u 导度 !蒸腾强度在一天中大多时间未表现出显著差异 o但
净光合速率k图 vl和水分利用效率k图 wl的差异却很显著 ∀
图 v 树木叶净光合速率日动态
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图 w 树木叶水分利用效率日动态
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xy 第 u期 贾黎明等 }地下滴灌条件下杨树速生丰产林生长与光合特性
从图 v可见 o地下滴灌区与对照区树木叶净光合速率的日变化趋势一致 o| }ss光合速率最高 o随后逐渐
下降 o至 ty }vs二者光合速率相等 ∀对全天每一个时刻两处理树木叶光合速率进行方差分析 o结果表明除最
后一次外地下滴灌区一直显著高于对照区 o有的达到极显著水平k表 wl ∀如 | }ss≥⁄Œ林木净光合速率为
ty1|s Λ°²¯≤’u#°pu¶pt o≤Ž为 tx1vz Λ°²¯≤’u#°pu¶p t o≥⁄Œ比 ≤Ž高 ts1s h ~tx }vs≥⁄Œ树木叶净光合速率仍保
持 tv1ss Λ°²¯≤’u#°pu¶p t o≤Ž已降低到 ts1zt Λ°²¯≤’u#°pu¶p t o≥⁄Œ比 ≤Ž高 ut1w h ∀水分利用效率是指利用
单位重量的水分植物所能同化的 ≤’u o是净光合速率与蒸腾速率的比值 ∀从图 v可见 o树木叶一天内的水分
利用效率与净光合速率变化规律基本一致呈逐渐下降趋势 ∀经方差分析 o地下滴灌区林木水分利用效率显
著大于对照区 o下午 tv }vs和 tx }ss这种差异还达到了极显著k表 xl ∀上午 ts }vs o≥⁄Œ的水分利用效率为
t1wt Λ°²¯≤’u#k°°²¯ ‹u ’lp t o≤Ž为 t1vt Λ°²¯≤’u#k°°²¯ ‹u ’lpt o≥⁄Œ比 ≤Ž高 z1y h ~下午 tx }ss o≥⁄Œ的水分利
用效率为 s1|y Λ°²¯≤’u#k°°²¯ ‹u ’lp t o≤Ž为 s1{t Λ°²¯≤’u#k°°²¯ ‹u ’lp t o≥⁄Œ比 ≤Ž高 t{1x h ∀地下滴灌区
图 x 一个灌溉周期中树木叶
净光合速率变化
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µ¤·¨ ²©¯¨ ¤√ ¶¨§∏µ¬±ª¤¬µµ¬ª¤·¬²± ³¨µ¬²§
与对照区的光合作用日动态是在地下滴灌周期后期进行的kx月 ut日l o
这时该区的土壤含水量已降低到 w1y| h o但仍高于对照区 yy1t h ∀对照
区低的土壤含水量虽没有影响到树木的气孔开闭和蒸腾作用 o但却造成
了树木净光合速率与地下滴灌区的显著差异 ∀尤其下午气温达到最高
时 o对照区净光合速率较大幅度下降 o而地下滴灌区树木仍保持较高水
平 ∀一天中地下滴灌区树木始终保持较高的光合速率 o再加上树木叶生
物量上的极大优势 o使得光合产物总量远远超过对照区 o这也是地下滴
灌林分速生丰产的重要原因 ∀同时地下滴灌区树木高光合作用并没有
建立在对水资源的极大浪费上 o其在维持高光合的情况下水分利用效率
也同样维持高水平 o这也体现出地下滴灌在水资源高效利用上的优势 ∀
kul不同土壤水分条件下树木光合作用 于一个滴灌周期不同土壤水分
条件下测定滴灌区树木叶早 | }ss的光合作用 o并与对照区比较 ∀v天里
地下滴灌区和对照区土壤水分含量可见图 u ∀研究表明 o地下滴灌区和对照区树木在 v天里气孔阻力 !气孔
导度 !≤’u 导度 !树木叶下腔 ≤’u 浓度 !饱和水气压差 !蒸腾强度以及水分利用效率有一定差异 o且有的因子
差异还很显著 ∀总体来看土壤水分条件较好的地下滴灌区树木生理活动朝着有利于提高光合作用强度的方
向发展 o这从树木的光合速率差异上明显看出k图 xl ∀
表 4 滴灌区和对照区树木叶净光合速率方差分析 ≠
Ταβ . 4 Τηε ϖαριανχε αναλψσισ οφ νετ πηοτοσψντηετιχ ρατε
οφ τρεεσ ον Σ∆Ι ανδ ΝΙ
时间 ׬°¨ Φ Π2√¤¯∏¨ Φ¦µ¬·
| }ss w1z{t { 3 s1sw 3 w1t|y s
ts }vs w1vsu u 3 s1sx 3 w1uts s
tu }ss x1|wx y 3 s1su 3 w1uwt z
tv }vs x1|y{ v 3 s1su 3 w1uwt z
tx }ss {1xzu u 3 3 s1st 3 3 w1uwt z
ty }vs s1t|w s s1yy w1t|y s
≠ 3 差异显著 ²µ¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·o3 3 差异极显著 ²¶·¶¬ª±¬©¬¦¤±·q下同 ∀
׫¨ ¶¤°¨¥¨ ²¯º q
表 5 滴灌区和对照区树木叶水分利用效率方差分析
Ταβ . 5 Τηε ϖαριανχε αναλψσισ οφ ωατερ υσε εφφιχιενχψ
οφ τρεεσ ον Σ∆Ι ανδ ΝΙ
时间 ׬°¨ Φ Π2√¤¯∏¨ Φ¦µ¬·
| }ss u1vwy { s1tw w1t|y s
ts }vs y1vxw z 3 s1su 3 w1uts s
tu }ss x1yyy z 3 s1sw 3 w1uwt z
tv }vs |1|vv y 3 3 s1ss 3 3 w1uwt z
tx }ss t|1uu{ | 3 3 s1ss 3 3 w1uwt z
ty }vs s1sss s s1|| w1t|y s
地下滴灌区停止灌水后树木叶光合速率可以说基本保持不变 o略呈上升趋势 o而对照区则呈略微下降趋
势k图 xl ∀经方差分析 ox月 tz日地下滴灌区与对照区树木光合速率差异不显著 o但 x月 t|日 !x月 ut日差
异显著 o地下滴灌区树木光合速率分别比后者高 |1s h和 |1| h ∀说明在地下滴灌条件下树木的光合作用加
强 ∀同时通过对光合速率和地下滴灌区土壤水分含量相关的研究发现 o水分含量在 x h ∗ { h时树木的光合
作用能在长时间维持较高水平 o而土壤水分含量低于 w h o树木的光合作用强度将较低 o是否 w h ∗ x h是该
沙地条件下春季树木维持较高光合作用强度的土壤水分含量阀值 o需要进行更为深入的研究 ∀
yy 林 业 科 学 ws卷
综合以上对地下滴灌区和对照区树木光合作用的研究表明 o在地下滴灌条件下由于树木水分条件较好 o
树木的光合作用强度无论是在一天里 !还是在一个地下滴灌周期中都显著优于对照区 o在此基础上由于地下
滴灌区树木叶生物量k或总叶面积l也要远远高于对照区 o这样林分的光合总产量当然要比对照区高得多 ∀
这可以说是地下滴灌用于沙荒地树木生长改善和林分生产力提高的最主要的生理机制 ∀
w 结论与建议
与常规灌溉方法k穴灌l相比 o地下滴灌技术应用于北京沙地杨树人工用材林培育 o可大大加快树木的生
长 o同时显著提高林地生产力 ∀usss年 ≥⁄Œt树木平均胸径 !树高和单株材积分别为 ut1ux ¦° !tw1ws °和
s1t{v { °v#·µ¨ p¨ t o比常规灌溉区林分提高了 xx h !v{1x h !uxu1t h o当年生产力达到 uu1z{ °v#«°pu¤p t o而常
规灌溉只有 w1yv °v#«°pu¤p t o地下滴灌是常规灌溉的 w1|u倍 ∀地下滴灌区最高生产力出现在 usss年 ≥⁄Œw
区 o达到 ux1{t °v#«°pu¤p t ∀
地下滴灌区树木光合作用强度的提高是林分树木生长改善和林地生产力提高的生理机制 ∀从地下滴灌
区树木叶光合作用日动态来看 o其净光合速率在一天中几乎一直显著高于对照 o提高幅度在 ts1s h ∗
ut1w h ∀尤其在午后气温最高的 tx }ss o对照区树木叶净光合速率已降低到很低水平 o而地下滴灌仍能维持
较高光合速率 ~从一个地下滴灌周期来看 o地下滴灌区树木叶净光合速率显著高于对照 |1s h ∗ |1| h ~基于
以上两个方面 o加上地下滴灌区树木叶生物量k或总叶面积l也要远远高于对照区 o这样林分的光合总产量当
然要比对照区高得多 ∀这可以说是沙地条件下地下滴灌区树木生长改善和林分生产力提高的最主要原因 ∀
地下滴灌区树木水分利用效率较对照区提高 o这在树木光合作用日变化中看得极为明显 ∀随着一天中
气温的不断升高 o树木的蒸腾作用强度增加 o地下滴灌区树木利用单位质量的水所产生的光合产物要较对照
有显著提高 o提高幅度最高达 t{1x h ∀
通过对光合作用和地下滴灌区土壤水分含量相关研究发现 o土壤水分含量在 x h ∗ { h时树木的光合作
用能在长时间维持较高水平 o而土壤水分含量低于 w h o树木的光合作用强度将较低 o是否 w h ∗ x h是该沙
地条件下树木维持较高光合作用强度的土壤水分含量阀值 o这需要进行更为深入的研究 ∀
进一步的经济效益分析表明 o地下滴灌应用于人工用材林培育每年每公顷盈利在 v sss ∗ y sss元左右 o
而常规造林最多每年每公顷盈利 t zss元 o如需租地和贷款时还会大幅亏损 o而地下滴灌平均每年每公顷只
比常规灌溉增加不到 yss元的费用 ∀在获取较大经济效益的同时 o林地还能产生巨大的生态和社会效益 o这
部分效益如果货币化则更为可观 ∀建议在干旱半干旱及存在季节性干旱的地区营造速生丰产用材林时结合
当地经济条件推广地下滴灌技术 o实施集约经营 o这不仅将使水资源可持续利用 o而且将大幅度提高林地生
产力 o使我国的人工林生产赶超世界先进水平 o从根本上减轻我国木材需求加大对天然林和生态公益林的压
力 ∀同时需加强对地下滴灌灌溉制度和树木生理生态特异性的深入研究 o以科学指导地下滴灌的应用 ∀
参 考 文 献
郭慧滨 o史 群 q国内外节水灌溉发展简介 q节水灌溉 ot||{ okxl }uv p ux
王燕钧 o缪祥辉 o陈 松 q西宁市北山林场节水滴灌造林技术试验初报 q青海农林科技 ot||{ okvl }tw p ty
韦艳葵 o贾黎明 o邢长山 q滴灌在林业上应用的研究与进展 q世界林业研究 oussv ow }v{ p wv
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¥µ¬§³²³¯¤µ¦¯²±¨ ¶qƒ²µ¨¶·2∞¦²¯²ª¼2¤±§2¤±¤ª¨ °¨ ±·qt||y o{s }t p v otyv p tzw
‹¬¦®¯ ±¨·²± ° • o≤¤¬µµ∏¶ŽŠq°¯¤±·º¤·¨µµ¨ ¤¯·¬²±¶¤±§°¬±¨ µ¤¯ ±∏·µ¬·¬²± ²©¦²±·¤¬±¨ µ¬½¨ §±∏µ¶¨µ¼ ³¯¤±·¬±µ¨ ¤¯·¬²±·²¬µµ¬ª¤·¬²± °¨ ·«²§q≤¤±¤§¬¤±²∏µ±¤¯ ²©³¯¤±·
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zy 第 u期 贾黎明等 }地下滴灌条件下杨树速生丰产林生长与光合特性