不同桉樹撫育方式的差異性與優劣

王翠萍 楊明武 呂金鳳

(1.廣西壯族自治區國有黃冕林場,廣西 柳州 545600；2.廣西林茂藥業有限公司，廣西 南寧 530022)

1.桉樹幼林的撫育措施

在熱帶地區，混交林已經成為替代傳統造林方式的一種方式，它把生態效益與生產、木材質量、養分循環和水分利用效率聯系在一起。這類系統適應性強，綜合效益高，與碳庫等生態系統服務的穩定性密切相關，但只有在生產率比單一種植更高時才受歡迎。將固氮樹(如金合歡)和用于木材生產的非豆科樹木結合起來，可以使混合物獲得更高的營養含量。在一些地區，水源是決定桉樹人工林生產力的重要因素。在氣溫上升、降水量減少、土壤水分干燥地區，樹木和種植園的水力學性能可能受到不利影響，最終會影響木材生產，增加這些森林死亡的可能性。在林分發育初期，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，可以減少樹木對資源的補充使用，減少森林引水的需求，減輕氣候變化造成的干旱的脆弱性，促進更可持續的木材生產。

為探討桉樹混交或熱帶鄉土樹種高度多樣性對鄉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土樹種高度多樣性混交林對土壤水分的影響？這些混合料如何影響當地樹木的水分利用生理？試驗了兩個關于熱帶地區樹木用水策略的假說，對森林管理和恢復有一定的啟示。第一，通過測定土壤水分的時間動態，驗證了相對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。本研究預測，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，通過對模式樹種葉片水勢和氣孔導度的測定，研究了桉樹與速生樹種混交對速生和緩生樹種水力學性能的影響。本研究預計當地樹木的水力特性有所下降。目前，社會普遍關注桉樹單一種植對水資源保護的影響，認為生長緩慢的天然森林影響較小。但是，通過對照試驗獲得的有關本地和外來樹木水分利用的可靠信息有限。首次對桉樹人工林、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土壤水分動態的影響進行了大規模試驗。

2.材料和方法

2.1 研究地點

研究地區屬于熱帶氣候，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，該地區從2月到9月經歷了水資源短缺 。

2.2 森林的實驗設計和特點

該試驗采用隨機分組設計，共分3個處理，5個區組(15個區組)。每一個單元由10行24棵樹組成，以兩條線為邊界。每一有效樣地測量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(以下簡稱 NAT)組成，它們是交替單行的土著樹種(以下簡稱NAT)。其中一半幼苗為桉樹或10種鄉土樹種，另一半為30種鄉土樹種，另一半為30種鄉土樹種(多樣性群落)。這個地方是在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性系。全部苗木同時栽植，采用本地區桉樹林常用的造林技術(根據桉樹對當地土壤的營養需要施肥，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。為抑制鄰域效應的變異，將每個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。利用庫存數據估算地上木本生物量作為生產代理。結果表明，在1.3 m的胸徑和總高下，均能達到造林后57個月。對單莖多莖樹，本文測得最大五株。對于桉樹生物量，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. 統計分析

通過模擬土壤體積含水量隨處理和深度變化的函數關系，以時間(年、月、日)和位置(塊、地塊、管)為嵌套隨機因子，采用自相關結構，研究了桉樹與多樣性鄉土樹種混交林的耗水量是否低于桉樹單作林。

3. 結果分析

第一，密度隨深度增加，桉樹單作栽培最低，混合林最低，鄉土樹種最小；這一現象在干旱月份更為嚴重，并在整個土壤剖面(0-130厘米)和一年中的大部分時間都出現。

第二，混合桉樹的當地樹木比混種當地拓荒者的樹長得更少。這一效應在快速生長的物種中有統計意義，但在緩慢生長的物種中則沒有。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%，鄉土林是90%。

第三，不同處理間氣孔導度差異顯著(p<0.0001)，不同處理間氣孔導度差異不顯著(p=0.4608)。慢生棘球絳蟲的氣孔導度在測定時差別很大，白天變化很小，測定期內和不同測定期之間差異最大。研究發現，與桉樹間作的氣孔調節相似，氣孔導度呈高趨勢。

研究結果表明，生長速度越快的本地物種，負混合效應越大。這些樹種可能相應地比生長緩慢的樹種對水分有更高的需求，這使得生長較快的本地樹種更受到來自桉樹的水分或其他資源競爭的限制。生長減少是根據觀察到的水分利用生理的變化，本文的模型本土物種，有較低的葉水勢的混合物。在一個極端情況下，生長緩慢的紫錐菊的生長沒有受到桉樹的顯著影響，在兩種處理中表現相當，符合保守的水平衡策略，以避免水分損失，而不影響生長。 桉樹與相思樹混合可以增加土壤深層中相思樹細根的垂直分離和密度 。盡管在本文的實驗中也可能出現類似的生態位分離，但所觀察到的生理變化可能也與桉樹上生長的本地物種所經歷的水分限制有關。盡管土壤水分和葉片水勢存在顯著差異，但氣孔導度的高度變異只導致混合物的低值趨勢不顯著。

此外，采用耗水量較小的林業系統對流域產水量有直接影響，可能比單一種植桉樹比例高的集水區產量高。從流域尺度來看，森林對水分的影響主要表現為：林地面積比例、種種的生長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，可用于生產更多的木材，同時使用較少的水和土地，相對于生長緩慢、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水分的利用率較低，可以通過混合使用結合起來。除上述特點外，采用混交林還能降低種植園對干旱的脆弱性，因為至少在幼林，土壤含水量較高。一個新的林業體系的設計，必須考慮不同樹種的生長速度和用水策略，如在旱季落葉，避免水分競爭的能力。另外，在設計人工林時需要考慮的其他重要特征是與物種的水力特性有關，因為具有較強抗栓性的水力系統的樹木可能造成更多的抗栓塞森林群落。

總結

綜合來看，間作桉樹混交林比單作桉樹耗水少，但降低了速生鄉土樹種的水力學性能，限制了速生鄉土樹種的生長。這對熱帶地區的森林管理和生態恢復具有重要意義。這些措施可幫助進一步制定適應氣候變化的造林方法，利用混合種植園提高人工林水平，用于生產和恢復退化土地。更深入的研究需要在其他地區測試相似的系統，同時根據當地物種的自然分布調整設計和物種組成。另外，一項包括深層土壤測量、直接測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。