黄土高原地区，树木生长对水分的反应，要比对其他任何自然因素的反应更为强烈。对于集约经营的人工林，灌水的增产效益是明显的，然而关于灌水的技术指标研究却很少，仅有的研究主要集中于杨树的灌溉水平上(刘奉觉等，1987; 1988; 1991;王明庥等，1979；王葆芳等，1997; 郑世锴等，1988)，而对黄土高原主要造林树种的合理灌水量的研究则很少。本研究通过不同水平的灌水处理，分析油松(Pinus tabulaeformis)、侧柏(Platycladus orientalis)的合理灌水量，为这一地区人工林的培育，发展径流林业，进而确定适宜的集流面积，提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在西北农林科技大学西林校区内，年均温12.9 ℃，1月均温-1.2 ℃，7月均温26.0 ℃，年干燥度1.1，年降水量631.0 mm，且集中于7—9月，土壤为垆土，土层深厚，田间持水量为210 g·kg^-1。

2 材料与方法 2.1 材料

供试树种为油松、侧柏，树龄约20年，平均胸径分别为11.3和5.5 cm，平均树高分别为5.5和5.1 m。林分均已郁闭，生长良好。

2.2 处理方法

根据树冠投影大小，在各树干周围划定区域，于3—10月份分别在降水后15~20 d补充0.5倍(0.5×)、1.0倍(1.0×)、1.5倍(1.5×)降水量(表 1)。各树种灌水面积：油松为2m×2m，侧柏为1.5m×1.5 m，并设有对照(CK)。各树种每处理重复2次(包括对照)。

2.3 测定方法 2.3.1 降水量

采用雨量筒测定，时间为每年的3—10月份。

2.3.2 土壤含水量

从地面向下每20 cm取一土样，深度0~1.2 m。每隔20~30 d左右用烘干法测定1次土壤水分含量。

2.3.3 树高、胸径年生长量

分别于1998、1999和2000年的11月份对各树种进行实际测定。

2.3.4 枝长

用标准枝法测定。

3 结果与分析 3.1 各处理土壤水分的年际变化规律

各树种测定结果以年际间时间较为一致时汇总比较(表 2、3)，可以看出，1998、1999年均为平水年，3—10月降水量分别为455.5和535.4 mm，土壤贮水量年际变化不大。2000年为歉水年，7月份降雨量仅25.0 mm。油松在1.5、1.0，0.5倍和对照情况下，土壤贮水量分别较上年减少1.9%、7.3%、14.4%、9.0%，但这种差距随灌水量的增加而缩小，1.5倍灌水时，土壤贮水量与正常年份基本相同。

侧柏的测定结果(表 3)表明，1998、1999年在降雨量正常情况下，各灌水水平在年际间土壤贮水量基本稳定，而在2000年，1.5、1.0、0.5倍灌水和对照分别比1999年降低0.4%、5.5%、10.5%、13.2%。表明虽然夏季严重干旱，但经秋季降水及灌水补充后，土壤贮水量大幅度提高，1.5和1.0倍灌水已基本接近正常年份的贮水水平。

比较表 2、3可以看出，侧柏林地土壤平均含水量、贮水量均大于油松林地，反映了油松、侧柏耗水特性的不同，即相同情况下，侧柏耗水量小于油松。

3.2 灌水对树木生长的影响 3.2.1 树高生长

从表 4可以看出，油松、侧柏不同水平灌水处理，1.5，1.0、0.5倍处理的树高年生长量分别比对照增加了38.7%、80.6%、25.8%和68.0%、76.0%、12.0%，F检验差异显著(P=0.95)。这种结果表明，补充水分可促进油松、侧柏树高生长，其中1.0倍灌水生长量最大。

3.2.2 胸径生长

不同水平灌水后，油松1.0倍灌水时胸径生长量最大，增幅为65.4%；而侧柏在1.5倍处理时最大，增幅为72.4%。对照条件下，侧柏较油松生长快，分别为0.58和0.52 cm。

3.2.3 材积生长

不同水平灌水对各树种材积生长的影响与胸径相同，即油松在1.0倍、侧柏在1.5倍灌水时材积生长量最大，分别比对照增加120.0%、142.8%, 增产效果明显。方差分析表明，各水平间差异显著。

3.2.4 灌水对树木枝长的影响

刘奉觉等(1988)、王葆芳等(1997)对杨树的研究表明，材积增产效应主要是通过灌水使树冠叶数、单叶面积和叶面积指数的增加，扩大了受光面积。试验表明，对于油松和侧柏，灌水使其新枝长度和标准枝叶干质量增加(表 5)。枝长、叶干质量的变化与光合速率的变化相一致(刘淑明等，2002)，表明适量的灌水可有效地促进光合器官的生长。

3.3 各树种合理灌溉定额的确定 3.3.1 树木耗水量的确定

各树种的耗水量可根据下式求得(朱德兰，2000)：ET=(W₀-W_e)+M+P₀+K-D。式中：ET为树木耗水量(mm)；W₀、W_e为某一阶段初、阶段末1 m土层的土壤贮水量(mm)；M为灌水量(mm)；P₀为有效降水量(mm)；K为地下水供给量(mm)；D为深层渗漏量(mm)。

黄土区地下水埋藏在100 m以上，K可忽略；根据各处理的土壤含水量与对照土壤含水量的变化，计算土壤水分的渗漏量(D)。因此，可计算出各树种的耗水量(包括地面蒸发和树木蒸腾)(表 6)。可以看出，各树种耗水量与灌水量呈正相关，在土壤灌水能力、树木蒸腾的影响下，呈现出灌水越多，蒸散量越大。

3.3.2 各树种的水分利用效率

林木的产量取其材积生长量(m³)。由表 7可知，油松水分利用效率的最大值为1998年的1.0倍处理，其次为1999年的1.0倍处理；侧柏水分利用效率的排序为1998年1.0倍、1999年1.5倍处理。根据降水量的测定，1999年为平水年，1998年降水量稍低，而侧柏在1998年1.5倍降水处理时，水分利用效率并不大，主要原因是7月4、5日的降水量达125 mm，此后又补充该雨量的1.5倍，造成无效水增多，水分利用效率较低。可以看出，侧柏对于均匀而充足的土壤水分能完全适应。

上述结果表明，各树种的灌水量每次不宜偏大，应多次适量灌溉。从高效节水的角度出发，油松在0.5~1.0倍灌水处理时，生长量大，水分利用效率高；侧柏灌水量应为降水量的1.0~1.5倍时较为适宜。

3.3.3 适宜灌水定额的确定

根据各处理水分生理反应及水分利用效率，可以确定出平水年油松和侧柏的适宜灌溉定额，即油松为5 250~6 000 m³·hm^-2，侧柏为5 330~9 330 m³·hm^-2。

树木的生理需水与影响耗水量的气候条件基本相同，即5—8月为树木生长代谢旺盛时期，温度高，常出现水分亏缺，因而应补充水分。根据已有的研究(王克勤等，1998; 余新晓等，1996)，土壤水分达到150~160 g·kg^-1之后，再增高则造成蒸腾的无效消耗，对植物体有机物的形成影响较小，因而补充水分时，土壤含水量处于150~160 g·kg^-1(田间持水量的72%~77%)应作为适宜的土壤湿度。根据3年的试验，生长季灌水3次为宜(表 8)。

关于灌水时间和灌水定额，原则上应根据土壤的墒情确定。黄土高原地区，油松、侧柏一般于3月长出新叶，由于冬春季干旱，土壤水分低(3月份土壤含水量在10%以下，不足田间持水量的50%)，因此，各树种应在发芽至展叶时进行首灌，灌水量应以冬季降水量(40 mm)的1.0倍(油松)或1.0~1.5倍(侧柏)作为标准；5月份和7—8月份分别进行第2、3次灌水，平水年，灌水量应分别以春季和夏季的降水量1.0倍(油松)或1.0~1.5(侧柏)作为灌水定额(表 8)，可根据当年的降水情况进行调整。

4 结论与讨论

油松、侧柏人工林在降水正常年份，各灌水水平在年际间土壤贮水量基本稳定。1.2 m土层内，3—10月份，1.5、1.0、0.5倍灌水和对照条件下，油松林地土壤贮水量分别为2 977.5、2 719.2、2 541.8和2 063.1 m³·hm^-2，侧柏分别为3 141.1、2 809.9、2 617.9、2 391.9 m³·hm^-2。

生长季中侧柏林土壤含水量在1.5、1.0、0.5倍和对照情况下，分别比油松高9.8%、13.1%、21.2%、19.4%。

灌水促进了树高和胸径的生长，增幅随灌水定额不同而有差异。油松在1.0倍处理时树高、胸径增加最大，侧柏在1.0倍和1.5倍处理时分别对树高和胸径影响最大。研究表明，1.5倍处理下，侧柏材积增幅最大，而油松在1.0倍处理时，效果最显著。各树种方差分析表明，各水分处理间，材积差异显著。

油松、侧柏的耗水量与灌水定额呈正相关。平水年，1.5、1.0、0.5倍和对照条件下，5—10月份，油松耗水量为10358.5、8290.5、6455.5、4337.0 m³·hm^-2，侧柏为9 547.5、7 980.0、6 471.0、4 195.0 m³·hm^-2。

油松在1.0倍灌水处理时，水分利用率最高，侧柏灌水量应为降水量的1.0~1.5倍为宜。3—10月份，油松和侧柏的灌水定额分别为5 250~6 000 m³·hm^-2和5 330~9 330 m³·hm^-2，分3次进行灌溉。

本文的研究结果是在单株定量灌水的条件下得出的，其目的在于掌握成年树木的耗水特性及需水规律。在漫灌、喷灌等条件下，成年树木的灌水效果及其灌水定额有待于进一步研究。