桉树-药材复合经营模式生态经济效益研究

韦铄星 ，刘晓蔚 ，张 烨 ，黄荣林 ，刘 菲 ，蒋 燚

（广西林业科学研究院 a.国家林业局中南速生材繁育实验室；b.广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002）

桉树-药材复合经营模式生态经济效益研究

韦铄星a,b，刘晓蔚a,b，张 烨a,b，黄荣林a,b，刘 菲a,b，蒋 燚a,b

（广西林业科学研究院 a.国家林业局中南速生材繁育实验室；b.广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002）

为了解桉树复合经营林-药模式的生态经济效益，并筛选出同时具备较好生态效益和经济效益的优良模式，以桉树纯林为对照，连续5年对桉树人工林间种药材(扶芳藤、金银花和鸡骨草)的6种模式进行对比和观测研究。结果表明：(1)6种模式中A1和A3模式具有较好的生态效益。对比CK模式，A1和A3的枯落物量分别增加了19.5%和30%；蓄积量分别增加了25.18 m3/hm2和36.39 m3/hm2；林分空气和土壤温度明显下降，湿度有所提升；土壤孔隙度和最大含水量明显提高，有机质和速效N、P、K含量提高3.5%以上；地表径流降低9.2%以上。(2)A3和B3模式具有较好的经济效益，药材净收益率分别为94.10%和185.16%；总净收益率分别是CK模式的102.2%和86.5%。(3)A3模式同时具备良好的生态效益和经济效益，适宜推广应用。

生态经济效益；林-药模式；对比分析；复合经营；桉树

桉树Eucalyptusspp.为桃金娘科Myrtaceae桉属Eucalyptus树种，在速生、丰产和适应性等方面具有独特优势[1]，目前已广泛栽植于我国南方的广西、广东、云南等16个省(区)，带来了巨大的社会经济效益。然而桉树人工林的大量发展也带来许多生态环境问题，包括过度消耗养分和水分、土地退化、生物多样性减少、群落结构简单、河川径流减少等[2-5]。因此，以开展桉树人工林复合经营模式的研究，来解决大面积桉树纯林凸现的负面效应，一直是桉树人工林科学发展的重要课题[6]。本研究针对桉树纯林种植引起的土壤肥力衰退、水土流失和经济效益下降等热点问题，以桉树纯林为对照，对比分析评价桉树人工林间种药材不同经营模式的生态效益和经济效益，并筛选出同时具备较好生态效益和经济效益的优良模式，为桉树人工林大面积发展的科学造林、生态经营及其合理发展提供理论指导和科学依据。

1 试验地概况与经营模式

1.1 试验地概况

贵港市平天山林场位于广西贵港市郊，地处南亚带季风气候区，热量丰富，雨量充沛。年平均气温21℃，最热月7～8月，平均气温28～33℃，极端最高温 39.5℃；最冷月1月平均气温12～14℃；日平均气温≥10℃的持续天数为208 d，年活动积温7278.8℃，年平均日照1 703 h，年降雨量1 450～1 500 mm，平均相对湿度80%，适宜种植桉树。

1.2 6种林-药经营模式

2009年4月营造试验林，桉树品种为广林9号，在行间离桉树1m的地块套种中草药（见图1）。试验地设有桉树+扶芳藤、桉树+金银花、桉树+鸡骨草三种药材，每种药材均设计2 m×3 m和2 m×6 m两种密度模式（见表1），每种模式设3次重复。各栽培种植技术等同于常规管理。

表1 林-药种植模式†Table 1 Eucalyptus and medical plant intercropping mode

金银花Lonicera japonica为忍冬科半常绿缠绕藤本植物，又名银花双花、二宝花。金银花适宜石山区生长，不与粮食作物争地，对治理水土流失和石漠化蔓延有着良好的功效。它是传统的中药材，药用部分为其未开的花蕾和花，有清热解毒、止血消肿作用。又可用作食品、饲料等原料,具有较高的经济价值[7]。

鸡骨草又称广州相思子Abrus cantoniensis别名红母鸡草、猪腰草、黄食草、土甘草。全株入药，性凉，味甘淡，有清热利湿、解毒、疏肝止痛、活血化瘀等功效。鸡骨草是华南地区常用药，主要产于广东、广西、海南等省区[7]。

2 试验内容与方法

2009年4月完成试验林造林工作；5月完成对照样地、A1、A2和A3模式中的径流场建设工作，并在试验地附近空旷地完成降雨筒的安装工作。定期对各经营模式的桉树生长指标、间作药材的收获量进行跟踪调查。

2.1 生长指标的测定

每个模式固定调查桉树样木30株，3次重复，分别测定其胸径、树高、枝下高、冠幅、保存率，推算材积。在每个模式的种植带上，每距离4 m取1×1 m2的样方做作物产量调查，重复3次，统计药材产量，并以此推算不同模式单位面积药材收获量。枯枝落叶量采用样方法进行测定，样方面积1×1 m2；树冠投影法测量林分郁闭度，样点法测量盖度。由于试验林已到砍伐期，2013年9月进行最后一次生长指标调查，2013年10月砍伐。

2.2 生态效益指标的测定

2.2.1 林分小气候指标

2013年9月，选择3天晴朗天气于9:00、12:00及17:00分别测定各模式下林分空气湿度、气温及土壤温度，求平均值。指标观测仪器为便携式Li-8100。

2.2.2 土壤理化性质

在对照样地、A1、A2和A3模式试验样地中，各选取具代表性的3处采样点，挖掘土壤剖面，采集0～20，20～40 cm深度的土壤样品带回实验室分析。分析测定方法为：环刀法测土壤容重；烘干法测定土壤含水量；外加热重铬酸钾氧化—容量法测定土壤有机质；碱解—扩散法测定土壤水解N；氟化铵-盐酸-钼锑抗比色法测定土壤速效P；中性乙酸铵浸提—火焰光度计法测定土壤速效K。本文数据来源于2013年10月最后一次的土壤采样，12月完成实验室测定分析。

2.2.3 地表径流和土壤侵蚀量

2009年6月至2013年10月期间，持续测定对照样地、A1、A2和A3模式中径流场的集水池中水量、水样含沙量和池底淤泥重量，计算出各经营模式的地表径流量和土壤侵蚀量。径流场建设：面积100 m2(20 m×5 m)，三面水泥浆覆盖，长边与等高线垂直，短边沿等高线水平，上坡边和两长边用砖砌有高出地表15 cm的挡水墙，下坡边筑集水池，容积为1.5 m3[8]。

2.3 经济效益指标的测定

跟踪调查各经营模式的投资收益情况。包括人工、种苗、肥料投入和现金收益等，再通过一系列的计算公式计算出各模式单位面积的净收益和投入产出比等指标，评价各经营模式经济效益的优劣。主要计算公式如下[6]：

3 结果与分析

3.1 生态效益评价

3.1.1 生长量及其相关指标

生物量的增长情况可以反应出林地生产力[9]，植物生长指标能直接反应出各种经营模式中生物量的差异。对比不同经营模式的林木蓄积量和枯枝落叶量（表2）可知，种植密度为2 m×3 m的A模式的林木蓄积量和地表枯枝落叶量均高于CK模式，并且相应高于间作相同药材的B1、B2、B3模式；其中A3模式蓄积量最大，为194.94 m3/hm2，是CK模式的1.23倍，枯落物量为174.98 t/hm2，是CK模式的1.30倍。在桉树密度为2 m×6 m的B模式中，B3模式最优，蓄积量为135.74 m3/hm2。

表2 不同模式生长量及相关指标比较Table 2 Comparison between biomass and related indexes of different models

各试验林林分郁闭度在相同密度模式中基本一致，各模式的总盖度受间作药材种类的影响较大。2013年9月对5年生试验林进行林分调查发现(表1)，桉树种植密度相同的林分郁闭度相差不大，2 m×3 m密度的A模式林分郁闭度在82.6%～87.8%之间，2 m×6 m密度的B模式林分郁闭度在76.8%～79.4%之间。各模式林分总盖度相差较大，大小顺序表现为A3(B3)＞A1＞B1＞A2＞CK＞B2，A3和B3模式下的鸡骨草生长良好，林地覆盖率高，林地总盖度均达到100%；A21和B1模式下的扶芳藤生长状况不佳，现存率较低，其林分盖度分别为93.7%和88.2%；而A2和B2模式的金银花后期仅有少量剩余，其林地总盖度分别为85.2%和77.9%，与CK模式较为接近。

3.1.2 小气候效应

森林小气候是在森林植被影响下形成的特殊小气候，是植物群落与环境相互作用的结果，与林分植被的生长指标密切相关[10]。

表3 不同模式局地小气候比较Table 3 Comparison of local microclimate among different models

调查发现，按树人工林下间作药材有助于降低林分空气温度和土壤温度，提高林分空气湿度，改善林分小气候。从2013年9月调查数据可知（表3），各模式林内空气温度比林外都有所下降，其中A3模式下降幅度最大，比空旷地减少2.7℃，比CK减少1.2℃；各模式林分内空气湿度均有所提高，其中A3和B3模式的空气湿度较大，为85.9%和85.8%，比CK模式分别提高了4.4%和4.3%；在深度为0～5 cm和6～10 cm的土壤中，各复合经营模式的土壤温度均小于CK模式，而深度为11～15 cm的土壤温度相差不大，保持在26.1～26.3℃之间。结合表1分析可知，各经营模式下药材的现存率影响林地总盖度的高低，而总盖度高的经营模式林分植物生长茂盛，更能降低林分内空气和土壤温度，提高林分空气湿度，改善林分小气候。

3.1.3 土壤改良效应

林木的根系可以改善土壤结构、孔隙度和通透性等物理形状，有助于土壤形成团粒结构[11]。土壤的孔隙度及土壤含水量反映了土壤持水量和供水能力，是土壤结构的重要指标，其值越大，土壤的涵养水源和保持水土的能力越强[12]。由表4可知，3种林-药模式的土壤含水量和孔隙度均大于桉树纯林模式，其大小顺序为A3＞A1＞A2＞CK，这说明桉树人工林间种药材后，土壤较为疏松，具有较大的涵养水源能力。土壤容重的大小主要受土壤有机质含量、土壤结构等影响。3种林-药模式中，A3模式的鸡骨草存活率高，林地总盖度达100%，土壤最大含水量和孔隙度最大，土壤容重最小，上下层均值分别为53.25%、52.75%和1.41 g/cm3，这说明A3模式林下植物茂盛，根系发达，改善了土壤结构，林分涵养水源及水土保持能力较强。

土壤有机质含量主要受到枯落物生物量的影响，森林土壤的有机质主要来自枯枝落叶的氧化分解[13-16]。由表4可以看出，各模式的土壤均呈弱酸性，模式间PH值相差不大，在4.42～4.54之间。不同模式上下层土壤速效N、P、K和有机质含量的排列顺序一致，均表现为A3＞A1＞A2＞CK，与各模式林分枯落物含量的排列顺序（见表2）一致。A3模式0～20 cm深度土壤速效N、P、K和有机质含量为146.1 mg/kg、1.24 mg/kg、35.7 mg/kg、31.54 mg/kg，为3种模式中最大值，分别是CK模式的1.44倍、1.43倍、1.17倍和1.35倍。这可能与A3模式中鸡骨草为藤本植物且存活率高有关，桉树人工林下间种鸡骨草，林地总盖度高，其枯落物产量大于其它模式，大量的枯枝落叶回归是土壤有机质富集的直接结果，枯落物还原土壤还能增大土壤孔隙度及养分含量。

表4 不同模式土壤理化性状比较Table 4 Comparison of soil physical and chemical properties among different models

3.1.4 水土保持效应

以桉树纯林为对照，通过连续5年的定位监测，结果表明，桉树人工林间作药材后，地表径流量和土壤侵蚀量比桉树纯林均有明显降低，具有较好的水土保持效应。

表5 不同模式水土保持性状比较†Table 5 Comparison of soil and water conservation characters among different models

研究区降雨量和地表径流量见表5，2009、2010和2011年各经营模式地表径流量变化范围分别是8 569～1 033 m3/hm2、2 986～4387 m3/hm2和19.8～60.1 m3/hm2，2012和2013年各模式均未产生地表径流。与桉树纯林相比，A1模式前3年地表径流量分别降低了14.59%、19.44%、11.48%，呈先增加后减少趋势，A2和A3模式前3年地表径流量分别降低了8.96%、31.94%、67.05%和1.51%、26.15%、57.90%，呈持续下降趋势。这表明，桉树人工林套种药材的复合经营模式能有效增加雨水的渗透和截流，减少地表径流量，随着种植年限水土保持效果更加明显。

由表5可见，2009年A1、A2和A3模式分别为59.4、32.7和25.3 t/hm2，桉树纯林模式CK土壤侵蚀量为23.0 t/hm2，A1、A2和A3模式分别比CK模式提高158.26%、42.17%和10.0%。2010年CK土壤侵蚀量为5.3 t/hm2，A1、A2和A3模式分别为1.3 t/hm2、0.8 t/hm2和1.6 t/hm2，分别比CK模式减少了75.47%、84.91%和69.81%。2011、2012和2013年各模式均未产生土壤侵蚀，这可能是因为桉树的速生特性，造林后第3年，林分郁闭度提高，树冠截留增加，雨水对地表的冲刷减少。

3.2 经济效益评价

造林后连续5年对林分和间种物产量进行跟踪调查，结合市场行情，运用科学公式对各模式的经济效益进行统计分析，其中投入按实际发生计。调查发现，间种扶芳藤的每公顷产量在逐年减少，与其常规产量（4 500 kg/hm2）相比有很大差距；间种金银花的产量更少，其植株前期不断生长，但开花较难，后期逐渐枯死，其总产量不到常规产量的1%；而间种的鸡骨草2年收获1次，2010、2012和2013年试验林采伐前各收获一次，其产量较为合适。各模式间种药材的产量（见表6）大小排列顺序B3＞A3＞B1＞A1＞B2＞A2，分别为 4 681、2 653、1 343、917、57 和 0 kg/hm2。

表6 不同模式经济效益比较Table 6 Comparison of ecological benefit among different models

复合模式的建立，集约高效地利用温、光、水、土等自然资源，实现资源的充分合理利用和经济全面发展，同时考虑了时空结构利用及物种多样性的原则。由表5可知，7种经营模式净收益率桉树部分大小排列顺序为A3＞A1＞A2＞B3＞CK＞B1＞B2，桉树种植密度同为2 m×3 m的A1、A2和A3模式桉树净收益率均明显大于CK模式，分别是CK模式的1.21、1.19和1.3倍，这说明桉树人工林林-药模式可以促进桉树生长，蓄积量明显增多，获得更多的经济效益。6种林-药模式药材的净收益率相差较大，仅有A3和B3模式出现正值，分别为94.10%和185.16%，其他模式均为负值，其中A2模式药材产量为0，净收益率为-100%。说明桉树人工林下间种鸡骨草，生长良好，具有较好的经济效益；桉树人工林下不利于间种金银花和扶芳藤，产出较少或者没有。从总净收益率对比分析来看（见表5），只有A3模式大于CK，其次为B3模式的288.13%与CK模式的333.30%较为接近，这再一次证明了桉树人工林下间种鸡骨草经济效益比较良好。

4 结论与讨论

(1)桉树密度为2 m×3 m的CK和A模式林分郁闭度相差不大，集中在82.6%～87.8%之间，而密度为2 m×6 m的B模式的林分郁闭集中在76.8%～79.4%之间；林地总盖度、枯落物量和林木蓄积量与间种药材的种类正相关，大小顺序均表现为鸡骨草＞扶芳藤＞金银花＞桉树纯林。这说明在6种林-药模式中，5年生桉树林林分郁闭程度受林下药材影响较小，主要影响来自桉树自身的种植密度。林地总盖度、枯落物量和林木蓄积量大小顺序均表现为鸡骨草模式＞扶芳藤模式＞金银花模式＞桉树纯林模式，这说明桉树人工林下间种药材可以增加林下植物多样性，林地总盖度提高；可以增加林地枯枝落叶总量和种类，促进养分归还；可以增加桉树单位蓄积量，提高林地生产力；可以降低林分空气温度和土壤温度，提高湿度，改善林分小气候。但不同模式的影响效果有所不同，这与间种的药材种类有关，6种复合经营模式中，间种鸡骨草模式最优，这与蒋燚[6]等对18种桉树人工林复合经营模式的投入及产出评价研究结果一致。

(2)不同模式上下层土壤最大含水量、孔隙度、速效N、P、K和有机质含量的排列顺序一致，均表现为A3＞A1＞A2＞CK；且各模式间种药材的存活率和生长状况存在明显区别，地上枯落物含量与药材的种类直接相关，其大小顺序亦为A3＞A1＞A2＞CK。这表明A3模式下鸡骨草生长状况良好，土壤根系发达，土壤孔隙度大，含水量高。而土壤速效N、P、K和有机质含量随林地枯枝落叶物含量增加而增加，这表明地表枯落物的含量是土壤速效N、P、K和有机质含量主要影响因子，这与王忠诚[11]的研究成果相似。

(3)2009年A1、A2和A3模式土壤侵蚀量比CK模式分别提高158.26%、42.17和10.0%，而2010年减少了75.47%、84.91和69.81%，2011、2012和2013年各模式均未产生土壤侵蚀。由于药材种植初期需要经常进行除草、施肥和松土等抚育工作，破坏地表结构，土壤侵蚀量比CK模式明显增多；随着林下药材的生长，林地盖度提高，2010年林-药模式土壤侵蚀量明显减少；2011年为造林后的第3年，随着桉树的生长，林分郁闭度提高，产生有效树冠截流，阻止雨水对土壤的直接冲刷，所以2011年地表径流量明显减少，在19.8 m3/hm2～ 60.1 m3/hm2之 间，2011、2012和2013年未产生土壤侵蚀，这与王会利[8]的研究结果相一致。

(4)各模式桉树净收益率大小排列顺序为A3＞A1＞A2＞B3＞CK＞B1＞B2，其中A3模式最大，为CK模式的1.3倍；药材净收益率仅A3和B3模式出现正值，分别为94.10%和185.16%。这说明林-药经营模式可以促进桉树生长，提高单位面积蓄积量；同时桉树对林下药材产量也有负面影响，导致A1、A2、B1和B2模式药材净收益率出现负值，且A2模式金银花出现无产量，处于完全亏损状态。从总净收益率分析来看，A3和B3模式净收益率高于或较接近桉树纯林CK模式的333.30%，分别为340.65%和288.13%，这说明桉树人工下种植鸡骨草具有良好的经济效益，这与蒋燚[6]等的研究结果相一致。

综上所述，6种林-药复合经营模式具有良好的生态效益和经济效益，但不同药材种类间各有差异；其中，种植鸡骨草的A3和B3模式为较优模式，值得推广。

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Study on ecology and economy benef i t ofEucalyptusand medical plant intercropping models ofEucalyptusplantation

WEI Shuo-xinga,b, LIU Xiao-weia,b, ZHANG Yea,b, HUANG Rong-lina,b, LIU Feia,b, JIANG Yia,b
(a. Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China; b. Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Guangxi Forestry Research Institute, Nanning, 530002, China)

To study the ecological and economic benefits onEucalyptusand medical plant intercropping mode, and choose a good pattern both have good ecological benef i ts and economic benef i ts. This paper studied on tree and medical plant intercropping mode(includingEuonymus fortuneiandLonicera japonicaandAbrus cantoniensis) ofEucalyptusplantation for 5 years, which compared with pure forest of eucalyptus mode. The results showed: (1) Compared with CK patterns, A1 and A3 of the six kinds of models had good ecological benef i ts. The amount of litterfall increased by 19.5 percent and 30percent, The volum increased by 25.18m3/hm2 and.36.39m3/hm2, Forest air and soil temperature decreased obviously, the humidity was improved, soil porosity and the maximum water content increased Obviously, the organic matter and available N, P, K content increased by more than 3.5 percent, the Surface runoff reduced by more than 9.2 percent. (2) The A3 and B3 model has good economic benef i ts, the net yield of medicine was 94.1 percent and 185.16 percent, It’s total net yield is 102.2 percent and 86.5 percent of the CK mode. (3)the A3 mode both have good ecological benef i t and economic benef i t,and it is suitable for popularization and application.

Ecological and economic benefit;Eucalyptusand medical plant intercropping mode; comparative analysis; complex planting;Eucalyptus

S792.39

A

1673-923X(2014)11-0084-06

2014-01-12

广西科学研究与技术开发计划项目（主席科技资金2012217-1；桂科文1299001-1）

韦铄星（1984-），男，广西宾阳人，工程师，硕士，主要从事森林生态研究

蒋 燚（1968-），男，广西灌阳人，教授，博士，主要从事森林生态研究；E-mail：jy68@163.com

[本文编校：吴 毅]