王翠萍 楊明武 呂金鳳

(1.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有黃冕林場(chǎng),廣西 柳州 545600；2.廣西林茂藥業(yè)有限公司，廣西 南寧 530022)

1.桉樹幼林的撫育措施

在熱帶地區(qū)，混交林已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)造林方式的一種方式，它把生態(tài)效益與生產(chǎn)、木材質(zhì)量、養(yǎng)分循環(huán)和水分利用效率聯(lián)系在一起。這類系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，綜合效益高，與碳庫(kù)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的穩(wěn)定性密切相關(guān)，但只有在生產(chǎn)率比單一種植更高時(shí)才受歡迎。將固氮樹(如金合歡)和用于木材生產(chǎn)的非豆科樹木結(jié)合起來(lái)，可以使混合物獲得更高的營(yíng)養(yǎng)含量。在一些地區(qū)，水源是決定桉樹人工林生產(chǎn)力的重要因素。在氣溫上升、降水量減少、土壤水分干燥地區(qū)，樹木和種植園的水力學(xué)性能可能受到不利影響，最終會(huì)影響木材生產(chǎn)，增加這些森林死亡的可能性。在林分發(fā)育初期，桉樹能從深層土壤中獲取水分，但深層干枯的土壤在輪伐后期，可能依賴于表層土壤的降水和水分。其它種類有不同的生態(tài)策略，需要較少的水。所以，增加人工林的物種多樣性，可以減少樹木對(duì)資源的補(bǔ)充使用，減少森林引水的需求，減輕氣候變化造成的干旱的脆弱性，促進(jìn)更可持續(xù)的木材生產(chǎn)。

為探討桉樹混交或熱帶鄉(xiāng)土樹種高度多樣性對(duì)鄉(xiāng)土樹種水分利用及生理特性的影響，本文探討了桉樹間作與鄉(xiāng)土樹種高度多樣性混交林對(duì)土壤水分的影響？這些混合料如何影響當(dāng)?shù)貥淠镜乃掷蒙?？試?yàn)了兩個(gè)關(guān)于熱帶地區(qū)樹木用水策略的假說(shuō)，對(duì)森林管理和恢復(fù)有一定的啟示。第一，通過測(cè)定土壤水分的時(shí)間動(dòng)態(tài)，驗(yàn)證了相對(duì)于原生樹種多樣性高的林分而言，桉樹混交林耗水量較低的假設(shè)。本研究預(yù)測(cè)，將混合體土壤含水量的中值分為桉樹單作(干土)和本地樹種林(濕土)。第二，通過對(duì)模式樹種葉片水勢(shì)和氣孔導(dǎo)度的測(cè)定，研究了桉樹與速生樹種混交對(duì)速生和緩生樹種水力學(xué)性能的影響。本研究預(yù)計(jì)當(dāng)?shù)貥淠镜乃μ匦杂兴陆怠Ｄ壳?，社?huì)普遍關(guān)注桉樹單一種植對(duì)水資源保護(hù)的影響，認(rèn)為生長(zhǎng)緩慢的天然森林影響較小。但是，通過對(duì)照試驗(yàn)獲得的有關(guān)本地和外來(lái)樹木水分利用的可靠信息有限。首次對(duì)桉樹人工林、土著樹種混交林和桉樹與土著樹種混交林在不同立地、年齡、土壤類型、地形和氣候條件下對(duì)土壤水分動(dòng)態(tài)的影響進(jìn)行了大規(guī)模試驗(yàn)。

2.材料和方法

2.1 研究地點(diǎn)

研究地區(qū)屬于熱帶氣候，冬季干燥(Aw)，夏季炎熱潮濕，年平均氣溫為23.4℃，年平均降雨量為1,412毫米。從歷史上看，該地區(qū)從2月到9月經(jīng)歷了水資源短缺 。

2.2 森林的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和特點(diǎn)

該試驗(yàn)采用隨機(jī)分組設(shè)計(jì)，共分3個(gè)處理，5個(gè)區(qū)組(15個(gè)區(qū)組)。每一個(gè)單元由10行24棵樹組成，以兩條線為邊界。每一有效樣地測(cè)量18 m×60 m(1080m2),6行20株。三種處理方式包括：桉樹單一栽培(以下簡(jiǎn)稱 EUC)、桉樹間作與30種土著樹種交替單行混交林(以下稱單行混交林)，以及土著樹種由10種土著先鋒樹種(以下簡(jiǎn)稱 NAT)組成，它們是交替單行的土著樹種(以下簡(jiǎn)稱NAT)。其中一半幼苗為桉樹或10種鄉(xiāng)土樹種，另一半為30種鄉(xiāng)土樹種，另一半為30種鄉(xiāng)土樹種(多樣性群落)。這個(gè)地方是在2011年7月種植的，密度是1,111棵樹，密度為3 m×3 m。選擇的桉樹為巨桉無(wú)性系。全部苗木同時(shí)栽植，采用本地區(qū)桉樹林常用的造林技術(shù)(根據(jù)桉樹對(duì)當(dāng)?shù)赝寥赖臓I(yíng)養(yǎng)需要施肥，用草甘膦除草和殺蟲劑毒餌控制螞蟻)。每條行距和行距都是一樣的。為抑制鄰域效應(yīng)的變異，將每個(gè)本地物種都種植在所有樣地上。表1提供了每一處理方法使用的種類清單。利用庫(kù)存數(shù)據(jù)估算地上木本生物量作為生產(chǎn)代理。結(jié)果表明，在1.3 m的胸徑和總高下，均能達(dá)到造林后57個(gè)月。對(duì)單莖多莖樹，本文測(cè)得最大五株。對(duì)于桉樹生物量，單種桉樹的生物量最大(93.2 Mg ha-1)，其次是混種(85.2 Mg ha-1,81.6 Mg ha-1,3.6 Mg ha-1)和混種(9.3 Mg ha-1,5.6 Mg ha-1,3.7 Mg ha-1)。

2.3. 統(tǒng)計(jì)分析

通過模擬土壤體積含水量隨處理和深度變化的函數(shù)關(guān)系，以時(shí)間(年、月、日)和位置(塊、地塊、管)為嵌套隨機(jī)因子，采用自相關(guān)結(jié)構(gòu)，研究了桉樹與多樣性鄉(xiāng)土樹種混交林的耗水量是否低于桉樹單作林。

3. 結(jié)果分析

第一，密度隨深度增加，桉樹單作栽培最低，混合林最低，鄉(xiāng)土樹種最?。贿@一現(xiàn)象在干旱月份更為嚴(yán)重，并在整個(gè)土壤剖面(0-130厘米)和一年中的大部分時(shí)間都出現(xiàn)。

第二，混合桉樹的當(dāng)?shù)貥淠颈然旆N當(dāng)?shù)赝鼗恼叩臉溟L(zhǎng)得更少。這一效應(yīng)在快速生長(zhǎng)的物種中有統(tǒng)計(jì)意義，但在緩慢生長(zhǎng)的物種中則沒有。不同處理方法處理桉樹混交林的成活率均為100%。而混合林的存活率是100%，鄉(xiāng)土林是90%。

第三，不同處理間氣孔導(dǎo)度差異顯著(p<0.0001)，不同處理間氣孔導(dǎo)度差異不顯著(p=0.4608)。慢生棘球絳蟲的氣孔導(dǎo)度在測(cè)定時(shí)差別很大，白天變化很小，測(cè)定期內(nèi)和不同測(cè)定期之間差異最大。研究發(fā)現(xiàn)，與桉樹間作的氣孔調(diào)節(jié)相似，氣孔導(dǎo)度呈高趨勢(shì)。

研究結(jié)果表明，生長(zhǎng)速度越快的本地物種，負(fù)混合效應(yīng)越大。這些樹種可能相應(yīng)地比生長(zhǎng)緩慢的樹種對(duì)水分有更高的需求，這使得生長(zhǎng)較快的本地樹種更受到來(lái)自桉樹的水分或其他資源競(jìng)爭(zhēng)的限制。生長(zhǎng)減少是根據(jù)觀察到的水分利用生理的變化，本文的模型本土物種，有較低的葉水勢(shì)的混合物。在一個(gè)極端情況下，生長(zhǎng)緩慢的紫錐菊的生長(zhǎng)沒有受到桉樹的顯著影響，在兩種處理中表現(xiàn)相當(dāng)，符合保守的水平衡策略，以避免水分損失，而不影響生長(zhǎng)。 桉樹與相思樹混合可以增加土壤深層中相思樹細(xì)根的垂直分離和密度 。盡管在本文的實(shí)驗(yàn)中也可能出現(xiàn)類似的生態(tài)位分離，但所觀察到的生理變化可能也與桉樹上生長(zhǎng)的本地物種所經(jīng)歷的水分限制有關(guān)。盡管土壤水分和葉片水勢(shì)存在顯著差異，但氣孔導(dǎo)度的高度變異只導(dǎo)致混合物的低值趨勢(shì)不顯著。

此外，采用耗水量較小的林業(yè)系統(tǒng)對(duì)流域產(chǎn)水量有直接影響，可能比單一種植桉樹比例高的集水區(qū)產(chǎn)量高。從流域尺度來(lái)看，森林對(duì)水分的影響主要表現(xiàn)為：林地面積比例、種種的生長(zhǎng)速率和水分利用效率。所以，像桉樹這樣的速生樹種通常具有較高的水分利用效率，可用于生產(chǎn)更多的木材，同時(shí)使用較少的水和土地，相對(duì)于生長(zhǎng)緩慢、水分利用效率較低的樹種。這一高水分利用效率加上本地物種對(duì)水分的利用率較低，可以通過混合使用結(jié)合起來(lái)。除上述特點(diǎn)外，采用混交林還能降低種植園對(duì)干旱的脆弱性，因?yàn)橹辽僭谟琢?，土壤含水量較高。一個(gè)新的林業(yè)體系的設(shè)計(jì)，必須考慮不同樹種的生長(zhǎng)速度和用水策略，如在旱季落葉，避免水分競(jìng)爭(zhēng)的能力。另外，在設(shè)計(jì)人工林時(shí)需要考慮的其他重要特征是與物種的水力特性有關(guān)，因?yàn)榫哂休^強(qiáng)抗栓性的水力系統(tǒng)的樹木可能造成更多的抗栓塞森林群落。

總結(jié)

綜合來(lái)看，間作桉樹混交林比單作桉樹耗水少，但降低了速生鄉(xiāng)土樹種的水力學(xué)性能，限制了速生鄉(xiāng)土樹種的生長(zhǎng)。這對(duì)熱帶地區(qū)的森林管理和生態(tài)恢復(fù)具有重要意義。這些措施可幫助進(jìn)一步制定適應(yīng)氣候變化的造林方法，利用混合種植園提高人工林水平，用于生產(chǎn)和恢復(fù)退化土地。更深入的研究需要在其他地區(qū)測(cè)試相似的系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)匚锓N的自然分布調(diào)整設(shè)計(jì)和物種組成。另外，一項(xiàng)包括深層土壤測(cè)量、直接測(cè)量樹木蒸騰和蓄水等完整的水文研究將更全面地了解混交森林如何影響水分生產(chǎn)。