不同桉树抚育方式的差异性与优劣

王翠萍 杨明武 吕金凤

(1.广西壮族自治区国有黄冕林场,广西 柳州 545600；2.广西林茂药业有限公司，广西 南宁 530022)

1.桉树幼林的抚育措施

在热带地区，混交林已经成为替代传统造林方式的一种方式，它把生态效益与生产、木材质量、养分循环和水分利用效率联系在一起。这类系统适应性强，综合效益高，与碳库等生态系统服务的稳定性密切相关，但只有在生产率比单一种植更高时才受欢迎。将固氮树(如金合欢)和用于木材生产的非豆科树木结合起来，可以使混合物获得更高的营养含量。在一些地区，水源是决定桉树人工林生产力的重要因素。在气温上升、降水量减少、土壤水分干燥地区，树木和种植园的水力学性能可能受到不利影响，最终会影响木材生产，增加这些森林死亡的可能性。在林分发育初期，桉树能从深层土壤中获取水分，但深层干枯的土壤在轮伐后期，可能依赖于表层土壤的降水和水分。其它种类有不同的生态策略，需要较少的水。所以，增加人工林的物种多样性，可以减少树木对资源的补充使用，减少森林引水的需求，减轻气候变化造成的干旱的脆弱性，促进更可持续的木材生产。

为探讨桉树混交或热带乡土树种高度多样性对乡土树种水分利用及生理特性的影响，本文探讨了桉树间作与乡土树种高度多样性混交林对土壤水分的影响？这些混合料如何影响当地树木的水分利用生理？试验了两个关于热带地区树木用水策略的假说，对森林管理和恢复有一定的启示。第一，通过测定土壤水分的时间动态，验证了相对于原生树种多样性高的林分而言，桉树混交林耗水量较低的假设。本研究预测，将混合体土壤含水量的中值分为桉树单作(干土)和本地树种林(湿土)。第二，通过对模式树种叶片水势和气孔导度的测定，研究了桉树与速生树种混交对速生和缓生树种水力学性能的影响。本研究预计当地树木的水力特性有所下降。目前，社会普遍关注桉树单一种植对水资源保护的影响，认为生长缓慢的天然森林影响较小。但是，通过对照试验获得的有关本地和外来树木水分利用的可靠信息有限。首次对桉树人工林、土著树种混交林和桉树与土著树种混交林在不同立地、年龄、土壤类型、地形和气候条件下对土壤水分动态的影响进行了大规模试验。

2.材料和方法

2.1 研究地点

研究地区属于热带气候，冬季干燥(Aw)，夏季炎热潮湿，年平均气温为23.4℃，年平均降雨量为1,412毫米。从历史上看，该地区从2月到9月经历了水资源短缺 。

2.2 森林的实验设计和特点

该试验采用随机分组设计，共分3个处理，5个区组(15个区组)。每一个单元由10行24棵树组成，以两条线为边界。每一有效样地测量18 m×60 m(1080m2),6行20株。三种处理方式包括：桉树单一栽培(以下简称 EUC)、桉树间作与30种土著树种交替单行混交林(以下称单行混交林)，以及土著树种由10种土著先锋树种(以下简称 NAT)组成，它们是交替单行的土著树种(以下简称NAT)。其中一半幼苗为桉树或10种乡土树种，另一半为30种乡土树种，另一半为30种乡土树种(多样性群落)。这个地方是在2011年7月种植的，密度是1,111棵树，密度为3 m×3 m。选择的桉树为巨桉无性系。全部苗木同时栽植，采用本地区桉树林常用的造林技术(根据桉树对当地土壤的营养需要施肥，用草甘膦除草和杀虫剂毒饵控制蚂蚁)。每条行距和行距都是一样的。为抑制邻域效应的变异，将每个本地物种都种植在所有样地上。表1提供了每一处理方法使用的种类清单。利用库存数据估算地上木本生物量作为生产代理。结果表明，在1.3 m的胸径和总高下，均能达到造林后57个月。对单茎多茎树，本文测得最大五株。对于桉树生物量，单种桉树的生物量最大(93.2 Mg ha-1)，其次是混种(85.2 Mg ha-1,81.6 Mg ha-1,3.6 Mg ha-1)和混种(9.3 Mg ha-1,5.6 Mg ha-1,3.7 Mg ha-1)。

2.3. 统计分析

通过模拟土壤体积含水量随处理和深度变化的函数关系，以时间(年、月、日)和位置(块、地块、管)为嵌套随机因子，采用自相关结构，研究了桉树与多样性乡土树种混交林的耗水量是否低于桉树单作林。

3. 结果分析

第一，密度随深度增加，桉树单作栽培最低，混合林最低，乡土树种最小；这一现象在干旱月份更为严重，并在整个土壤剖面(0-130厘米)和一年中的大部分时间都出现。

第二，混合桉树的当地树木比混种当地拓荒者的树长得更少。这一效应在快速生长的物种中有统计意义，但在缓慢生长的物种中则没有。不同处理方法处理桉树混交林的成活率均为100%。而混合林的存活率是100%，乡土林是90%。

第三，不同处理间气孔导度差异显著(p<0.0001)，不同处理间气孔导度差异不显著(p=0.4608)。慢生棘球绦虫的气孔导度在测定时差别很大，白天变化很小，测定期内和不同测定期之间差异最大。研究发现，与桉树间作的气孔调节相似，气孔导度呈高趋势。

研究结果表明，生长速度越快的本地物种，负混合效应越大。这些树种可能相应地比生长缓慢的树种对水分有更高的需求，这使得生长较快的本地树种更受到来自桉树的水分或其他资源竞争的限制。生长减少是根据观察到的水分利用生理的变化，本文的模型本土物种，有较低的叶水势的混合物。在一个极端情况下，生长缓慢的紫锥菊的生长没有受到桉树的显著影响，在两种处理中表现相当，符合保守的水平衡策略，以避免水分损失，而不影响生长。 桉树与相思树混合可以增加土壤深层中相思树细根的垂直分离和密度 。尽管在本文的实验中也可能出现类似的生态位分离，但所观察到的生理变化可能也与桉树上生长的本地物种所经历的水分限制有关。尽管土壤水分和叶片水势存在显著差异，但气孔导度的高度变异只导致混合物的低值趋势不显著。

此外，采用耗水量较小的林业系统对流域产水量有直接影响，可能比单一种植桉树比例高的集水区产量高。从流域尺度来看，森林对水分的影响主要表现为：林地面积比例、种种的生长速率和水分利用效率。所以，像桉树这样的速生树种通常具有较高的水分利用效率，可用于生产更多的木材，同时使用较少的水和土地，相对于生长缓慢、水分利用效率较低的树种。这一高水分利用效率加上本地物种对水分的利用率较低，可以通过混合使用结合起来。除上述特点外，采用混交林还能降低种植园对干旱的脆弱性，因为至少在幼林，土壤含水量较高。一个新的林业体系的设计，必须考虑不同树种的生长速度和用水策略，如在旱季落叶，避免水分竞争的能力。另外，在设计人工林时需要考虑的其他重要特征是与物种的水力特性有关，因为具有较强抗栓性的水力系统的树木可能造成更多的抗栓塞森林群落。

总结

综合来看，间作桉树混交林比单作桉树耗水少，但降低了速生乡土树种的水力学性能，限制了速生乡土树种的生长。这对热带地区的森林管理和生态恢复具有重要意义。这些措施可帮助进一步制定适应气候变化的造林方法，利用混合种植园提高人工林水平，用于生产和恢复退化土地。更深入的研究需要在其他地区测试相似的系统，同时根据当地物种的自然分布调整设计和物种组成。另外，一项包括深层土壤测量、直接测量树木蒸腾和蓄水等完整的水文研究将更全面地了解混交森林如何影响水分生产。