密度和施肥对滇南尾巨桉人工林生长的影响

李光友 徐建民 罗亚春 陆海飞 张云东 罗 玄 杨宝贵 梁保智 谭礼文

（1.中国林业科学研究院热带林业研究所国家重点实验室，广东 广州 510520；2.普洱市卫国林业局，云南 普洱 665100）

桉属（Eucalyptus）树种通常具有速生、丰产、适应力强等特点，广泛引种于世界各地，其人工林面积约占全世界热带人工林总面积的40%[1]。目前，桉树已成为我国南方速生丰产林的主要造林树种之一。截止到2018 年底，我国桉树人工林栽植面积已达546 万hm2[2−3]，成为国内人造板和纸浆等生产原料的重要来源和保障。桉树木材密度较大、纤维均匀、制浆率高（约0.25 kg/m3），已成为林浆纸产业的重要原料[4−5]。此外，尾巨桉（E.urophylla×E.grandis）等推广种植无性系干形通直圆满、自然整枝好、木材机械加工性能好[6]，成为我国南方重要胶合板原料用材和纸浆材用树种。尾巨桉等桉树杂交无性系的通直干形、抗逆性和材性特点表明其人工林经营管理可将纸浆材和胶合板材的培育技术综合考虑[7]。尾巨桉在云南高海拔地区也较适生，除无台风影响外，优良的立地条件提高了其生产力，如采用合适的造林及施肥等抚育措施对尾巨桉人工林的定向培育将具有更加重要的促进作用[8]。与其他树种比较，目前种植桉树速生用材林的周期较短（6 a 以内），短轮伐期在用材林满足木材需要方面具有广阔的前景，但过快消耗水肥易造成地力衰退。因此，培育过程中应考虑林地生产力和林产业的可持续发展[9]。良好培育措施能够提高林分质量和生产力，在生长期通过不同营林措施及施肥类型等，改善和提高肥力，保护植物多样性和提高林地抗逆，以及改善生态环境和提高各类效益至关重要[10−11]。人工林长期研究发现，森林良好管理可提高林下植被多样性并改善林分立地环境，同时提高土壤酶活性并增加土壤微生物[12−13]。因此，适宜营林措施对于人工林生态保护和地力维持至关重要。同样，桉树速丰人工林的可持续经营也需要科学抚育。但目前，桉树人工林经营仍然缺乏对营林施肥等措施的全面认识，合理的抚育措施并没有得验证和推广。

抚育施肥是人工林提质增效的重要措施之一，是森林经营的中心环节；适宜的抚育措施在提高林分生长量、改善林木生境促进人工林经济价值和生态效益成效显著。已有学者对闽南地区尾巨桉人工林的抚育施肥等措施进行了研究[14−15]，也对华南等不同立地条件区域桉树人工林采用不同抚育措施进行了研究[8,16−18]，同样获得通过科学营林抚育等可促进人工林生长、土壤微生物群落功能多样性以及有机物转化功能，从而促进经济价值和生态效益提升的结论。因此，本研究选择适宜的尾巨桉人工林作为研究对象，通过不同密度施肥等措施处理后对4.5 年生尾巨桉的林木生长和效益进行分析，以期找到适宜的密度施肥措施，为滇南地区尾巨桉人工林培育组装出合理的营造林管理模式及推广技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试品种及样地信息

研究对象为尾巨桉DH33−27 无性系。试验样地位于云南普洱市卫国林业局三林场宁洱县小黑江基地（23°21′02″N，100°57′00″ E），海拔1 300 m，属南亚热带季风气候，平均气温为 18.6 ℃，最高气温 32.8 ℃，最低气温 1.1 ℃；年均降雨量1 400 mm，日照时数 2 300 h。土壤为中生带侏罗纪和白垩纪的三迭纪砂岩发育而成的砖红壤，造林前土壤（0～60 cm）的有机质含量 6.475 g/kg，全N、全P 和全K 含量分别是0.259、0.142 和3.843 g/kg，有效 N、P 和 K 含量分别为 27.41、0.58、86.20 mg/kg，pH 为4.83。

1.2 试验设计

DH33−27 无性系林于2016 年7 月营建。其中肥料试验设计了4 种类型（见表1），密度试验设计了5 种类型（见表2）。密度和施肥各类型均3 次重复。施肥试验株行距2.5 m×3 m。施肥和密度试验设计按随机区组设计，林地清理沿等高线人工挖穴，穴规格为50 cm×40 cm×30 cm，挖穴后施配方基肥并回土填满。2 个试验的基肥和追肥使用成分及厂家相同，基肥以有机质含量≥20%且N∶P2O5∶K2O 质量比为5∶12∶5 的有机复合基肥，密度试验施基肥0.5 kg/株；各试验林施追肥为N∶P∶K∶B∶Zn 质量比为17∶10∶9∶0.2∶0.15 氯化钾型的有机复合肥。

表1 尾巨桉DH33−27 无性系施肥试验设计Table 1 Different fertilizer treatment of DH32-27 clone in trials

表2 尾巨桉DH33−27 无性系密度试验设计Table 2 Different treatment of spacing trials for DH32-27 clone in trials

1.3 试验方法

1.3.1 样地调查

按试验设计造林及抚育施肥后每年对各样地的尾巨桉进行每木检尺，测量树高（H）和胸径（DBH）。然后，依据各样地树高和胸径的平均值计算单株蓄（SV），其计算参考文献[19−20]内方法，具体计算如公式（1）：

为进一步比较分析不同密度、施肥措施对人工林生长的影响，本研究同时对各样地的单位面积蓄积（V）和连年生长量（CAI）等生长性状进行计算，连年生长量值为当年生长量与前一年生长量的差值。

1.3.2 土壤分析

样地土壤分析包括pH 值、有机质、全N、全P、全K、碱解N、速效P、速效K、微量元素Zn 和B 等的测定与文献[16]方法相同。

1.4 数据分析

利用Excel 2010 对数据进行整理及生长各性状值的计算。运用SAS 8.0 软件进行数据的均值分析、方差分析和Duncan 检验，具体方法见参考文献[7]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥措施对无性系树高、胸径和单株蓄积生长的影响

试验林地进行抚育试验后，共调查3 次，分别在尾巨桉无性系1.5、2.5、4.5 a 时对林分的生长进行了调查。其中1.5 a 时无性系生长平均树高7.01 m，胸径6.38 cm，单株材积0.011 56 m3。而2.5 a 和4.5 a 时林分H、DBH、SV 调查按不同处理和区组进行方差分析，结果见表3。由表3可知，施肥处理间的生长差异在生长性状间均达到极显著水平（P0.01），表明不同肥料处理对林木生长有重要影响，由此进行处理间的显著性检验，结果见表4。

表3 不同施肥措施下尾巨桉无性系林2.5 a 和4.5 a 生长性状方差分析结果Table 3 Variance analysis of growth traits for clone at different fertilizer treatment

由表4 可知，尾巨桉无性系2.5 a 时，以处理2 基肥内添加钙镁磷和处理1 不施2 种处理对单株蓄积最佳，且此2 种处理对单株蓄积生长影响差别不显著，表明该2 种处理在本阶段（2.5 a）前对树木生长有利，处理2 对生长更为有利。4.5 a时，以处理4 即基肥内添加泥炭土为最佳，处理2 和处理1 与处理4 差异不显著。综合2 个年度的单株蓄积值分析，泥炭土对于早期生长的促进作用不明显，到4.5 a 时才达到显著（P0.05），而钙镁磷肥一直对生长都有促进作用，在基肥充足情况下，处理4、2 和1 对生长的影响差异不显著，处理4 表现出了后续对生长的快速促进作用。研究结果也表明泥炭土对林木的影响在施用2.5 a 后才产生较明显的促进作用，因此处理4 是值得关注的施肥措施，要达到更理想的生长效果，今后还需要对林分施泥炭土的量进行研究，找到能促进生长最大化的合理施用量。

表4 不同肥料处理对尾巨桉无性系2.5 a 和4.5 a 林分生长影响检验结果Table 4 Duncan test of traits among different fertilizer treatment at different ages

2.2 不同施肥措施对无性系单位面积蓄积及连年生长量的影响

由表5 可知，在尾巨桉无性系1.5～4.5 a 人工林生长整体呈增长阶段，第2 阶段的连年增长量（37.60 m3/(hm2·a)）比第1 阶段连年增长量（29.33 m3/(hm2·a)）提高了28.20%。不同施肥处理条件下的单位面积蓄积达到显著水平（P0.05），3 次调查第1 个阶段的连年增长量在处理间也达到极显著水平（P0.01），另外处理与区组的交互作用在蓄积量和连年增长量上均达到极显著差异水平。

表5 桉无性系人工林1.5 a、2.5 a、4.5 a 生长方差分析结果Table 5 Variance analysis of growth traits for clone at different ages

由表6 可知，尾巨桉无性系单位面积蓄积与前面表4 单株蓄积的分析结果类似，也以基肥内添加泥炭土对林分生长有利，其中仍以添加钙镁磷和不添加2 种处理间生长差异不显著，其中泥炭土的添加后对生长的促进作用较为显著，而添加石灰改变了土壤的酸碱度，造成林分对肥料的吸收可能有较少抑制作用，至于其抑制生长的作用是因为使用量过高、石灰均匀分散度不高还是抑制了养分的释放等原因，需要今后进一步研究。比较1.5 a 时的单位面积蓄积，以处理1243，再结合表6，表明基肥中添加钙镁磷对林分生长的促进作用较为缓和，而添加泥炭土则在2.5～4.5 a 时生长促进作用更明显，处理4 和2 是值得关注的2 种施肥模式。

表6 施肥处理对尾巨桉无性系4.5 a 单位面积蓄积及其1.5、2.5、4.5 a 连年增长量影响的检验Table 6 Duncan test of traits among different fertilizer treatment at 4.5 years old

2.3 不同密度对无性系树高、胸径和单株蓄积生长的影响

密度试验林在造林后，分别于尾巨桉无性系1.5、2.5、4.5 a 时对林分的生长进行了调查。其中1.5 a 时无性系生长平均树高5.77 m，胸径5.53 cm，单株材积0.007 95 m3。而2.5 a 和4.5 a 时林分H、DBH、SV 调查按不同处理和区组进行方差分析，结果见表7。由表7 可知，不同密度处理间的生长差异在生长性状间均达到极显著水平（P0.01），表明不同密度处理对林木生长有重要影响。

表7 不同密度条件下尾巨桉无性系林2.5 和4.5 a 生长性状方差分析结果Table 7 Variance analysis of growth traits for clone at different spacing treatment

由表8 可知，在尾巨桉无性系2.5、4.5 a 时，均以密度5 生长最好，表明该立地最佳密度为密度5 即株行距2.5 m×4 m。密度小的处理1 在早期2.5 a 前生长较快，但后期2.5～4.5 a 生长则明显变慢，而处理2 则与处理1 正好相反。处理5 生长较为稳定，在整个研究期内生长均较好，处理4 次之，生长也达到较好的水平。在2.5～4.5 a 期内，中到大密度更能促进林分生长，表明此时林分还处于快速生长阶段。

表8 不同密度处理对尾巨桉无性系2.5、4.5 a 林分生长影响检验结果Table 8 Duncan test of traits among different spacing treatment at different ages

2.4 不同密度对无性系单位面积蓄积及其连年生长量的影响

对不同密度处理下的试验林分单位面积蓄积和3 次调查2 个不同年度的连年生长进行方差分析，结果见表9。从连年生长数据看，在尾巨桉无性系1.5～2.5 a 生长整体呈增长阶段，第2 次年增长量（48.96 m3/(hm2·a)）比第1 次年度增长量（27.94 m3/(hm2·a)）提高了75.20%。由表9 可知，不同密度处理间的生长性状差异达显著到极显著差异水平（P0.01）。

表9 尾巨桉无性系密度试验人工林1.5 a、2.5 a、4.5 a 生长方差分析结果Table 9 Variance analysis of volume traits for clone at different spacing treatment

由表10 可知，单位面积蓄积与前面表8 单株蓄积的分析结果不同，密度对蓄积产量产生了较大的影响，尽管单株蓄积较高的处理4，因为密度较大，反而其单位面积蓄积与处理1 即密度最小的相比调了位置，处理1 的单位面积蓄积在尾巨桉无性系4.5 a 时排在第2，只有处理5 单株蓄积与单位面积蓄积均处于最高水平，表明该密度在当前立地条件下是最适合生长的密度。

表10 尾巨桉无性系密度试验林对4.5 a 单位面积蓄积及其1.5、2.5、4.5 a 连年增长量的检验Table 10 Duncan test of volume among different spacing treatment at different ages

2.5 施肥对土壤化学性质的影响

由表11 可知，试验林土壤偏酸性，较强。对比造林前和经过林分生长4.5 a 后土壤化学属性变化，土壤pH 值在造林后随时间增加，酸性有减少的趋势。两个试验林分的土壤有机质含量、大量元素N、P、K 及速效N、P、K 都有较大幅度的提高，表明通过种植尾巨桉无性系能提高林分的土壤养分和促进生长。原因可能在于通过林下植被和林分落叶枯枝增加了腐殖质，同时林分还减少淋溶作用等，都表明林分尽管在快速生长中消耗了较多养分，同时也在郁闭生境的生长中促进了立地的改善。微量元素在基肥中加入钙镁磷（施肥处理2）和泥炭土（施肥处理4）的林分以及密度5，其有效Zn 含量较高，表明添加该类养分和该种密度下的扰动促进了土壤微量元素的释放，也同时提高了林分的生长水平。

表11 不同施肥措施前后的尾巨桉无性系林分土壤化学性质Table 11 Effect of soil analysis at different fertilizer and spacing treament

2.6 不同施肥、密度类型下的效益分析

在4 种施肥、5 种密度模式下，通过比较林分单位面积蓄积及保存率的差异，以及在差异下的产值和产出投入比，分析和提出适宜的组合和推广模式。目前由于林分未达到轮伐期，因此预测试验林1 个轮伐期（研究区域纸浆林6 a 为1 个轮伐期）的生长及其经济效益还不现实。目前可以通过林分超过半个纸浆林轮伐期（4.5 a）的生长水平来预估或评价不同模式的优劣及效益差异。在出材率按75%计下，4.5 a 期间的单位面积蓄积量投入和产出结果见表12。

表12 尾巨桉无性系试验林4.5 a 预估收入、利润率和产出投入比Table 12 The operating cost and economic benefit assessment of plantation at 4.5 years old

3 结论与讨论

不同施肥及密度措施对尾巨桉无性系林分生长的影响差异显著，显示出施肥及密度等措施对林分立地、适应性及抗逆性水平等因素的改变，由此改变了林分生长水平和保存率，因此这种影响关系较为复杂且难以概括[22]，但适宜的营林抚育措施多数效应则有利于林分的生长[15−16,18,23−24]。从本研究结果看，相比对照合理的处理都提高了林分的生长，9 种不同施肥及密度的单位面积蓄积增量排序以施肥4施肥2施肥1施肥3密度5密度1密度2密度3密度4，效益排序以密度5施肥4施肥1施肥2施肥3密度4密度2密度3密度1，因为不同施肥和密度模式投入费用差异，造成其蓄积与效益排序上的变化，除密度5 处理外，生长水平和效益均以施肥处理高于密度处理；全部效益比较，以密度处理5 的效益最高，而施肥处理4 的单位面积蓄积最高，效益仅次于密度5。

在基肥和追肥条件相同的条件下，合理的添加辅助肥料能显著增加桉树人工林的产量，此结论与文献[17−18,23,25]内的结论一致，但不同添加对产量的影响存在显著差异。不同的土壤条件以及桉树品种对添加肥料类型的需求都有着较大差异，酸性土壤由于缺磷而往往需要添加较多的磷肥，也需要通过添加能降低林分酸碱性的材料，从而提高林分对养分的满足[26]。本研究发现，在滇南中山区土壤养分含量较好、但因呈酸性到强酸性[27]而缺磷，添加具缓冲作用泥炭土和增施磷肥对种植尾巨桉人工林具有明显的增产作用，目前看，直接添施石灰并未能对生长产生较明显的作用，因此石灰在施用中的作用机理需要持续关注和研究。

密度处于中等水平的密度2、5 和3 其单株蓄积和单位面积蓄积排序未发生变化，表明中等密度的生长较为稳定，在试验的5 种密度中最大和最小密度都不太合适于该无性系，尽管当前密度1 的单位面积蓄积排名第2，但很难保证1 个轮伐期或大径级培育时的持续增长水平，在密度较小，林分个体间出现竞争条件下，密度1 的单位面积蓄积必然会受到较大影响。在尾巨桉无性系2.5～4.5 a，单位面积连年增长量的排序仍然以处理5 和处理1 为最佳，表明林分仍然处于较高的增长水平阶段，林分个体间的生长仍然以促进为主，但处理5 的密度最值得关注。从两次调查后的单位面积蓄积连年增长量上看，处理2 在1.5～2.5 a 内对增长最高，处理4 在2.5～4.5 a 内增长最高，表明肥效的持续影响时间不同，处理2 钙镁磷的持续影响在2.5 a 内，泥炭土对土壤养分的吸收及促进作用延续到4.5 a。

以尾巨桉无性系行距为3 m 的4 个密度中，有随着密度增加单株蓄积增长的趋势，而行距为4 m 的单株蓄积远大于3 m 的原因，今后要继续设计更高行距的试验，找到行距和株距的最佳组合。以行距为3 m 的4 个密度中，有随着密度增加而单位面积蓄积下降的趋势，而行距为4 m 的单位面积蓄积比行距3 m 的提高较高的原因，也是有必要设计更高行距试验，力求找到密度影响生长在行距方面变化的规律。除处理5 值得关注外，今后还需要继续持续研究更大林龄条件下的单位面积蓄积的变化，找到单位面积蓄积在1 个轮伐期的密度变化规律和林分最适密度才是林分培育的最终目标。

由于滇南地区台风少且光照充足，很适宜尾巨桉无性系生长，目前值得推广的最优模式为密度5 和施肥4 的组合，即2.5 m×4 m 和基肥中添加泥炭土，二者单独处理时对生长和效益的促进作用远高于其他处理，由于试验可能存在交互作用，二者联合形成的模式是否真正最优，还需今后试验进一步验证。比较密度2 和施肥1，二者涉及的研究林分密度均为2.5 m×3 m，基肥中均无添加，但二者的生长及效益差异十分显著，以施肥1 好于密度2，可能原因与立地差异有关，即施肥1 处于立地的中坡位，而密度2 处于立地的上坡位。要验证此假设，今后需对2 处试验立地分别取土样分析比较。

由于当前木材价格和经济形势处在一个较低的水平，随着经济形势的好转、木材价格的升高、税收的减免以及大径级木材的培育[28]等，净收入等效益势必将会逐年增加。从目前每公顷收益看，林分已经产生一定的经济效益。尾巨桉无性系示范林在4.5 a 时除密度1 的利润率低于0.10外，其他处理利润率在0.10～0.49，而全部处理的产出投入均超过1，最高达到1.5 左右。从桉树生长规律看，随着纸浆林半个轮伐期到1 个轮伐期时近3 a 生长旺盛期到来，其利润率会逐渐增高，优良杂种尾巨桉无性系的产出投入比会逐年增加。因此在优良无性系种植、合理人工林栽培和抚育管理措施、良好立地条件下，发展尾巨桉无性系速生丰产林的经济效益将非常显著。