張 培，龐圣江，楊保國，劉士玲，賈宏炎,2，陳健波，郭東強(qiáng)

(1 中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心,廣西 憑祥 532600;2 廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站,廣西 憑祥 532600；3 廣西林業(yè)科學(xué)研究院,廣西 南寧 530001)

桉樹(Eucalyptusspp.)為桃金娘科桉屬樹種的統(tǒng)稱，具有生長迅速、經(jīng)營周期短和投資收益快的優(yōu)點(diǎn)，已成為我國南亞熱帶地區(qū)重要的造林樹種[1]。近年來，隨著桉樹種植業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，其造林面積持續(xù)增長，已逾500萬hm2[2]，極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。然而，人們僅關(guān)注桉樹人工林的經(jīng)濟(jì)收益，卻忽視了長期人工純林的種植模式及不合理經(jīng)營造成的林地土壤酸化、生物多樣性銳減和林地生產(chǎn)力下降等問題[3-5]。研究表明，桉樹混交造林不僅有利于增加林木種類組成與林地凋落物，而且可以改善土壤環(huán)境。郭祥泉[6]研究發(fā)現(xiàn)，桉樹與馬尾松(Pinusmassoniana)適宜的混交配比有利于桉樹胸徑、樹高和材積生長以及地力恢復(fù)。Bristow等[7]研究表明，桉樹與金合歡樹(Acaciaperegrina)混交，樹種的種間協(xié)調(diào)和生態(tài)互補(bǔ)性更強(qiáng)，可提高林分穩(wěn)定性。鄧海燕等[8]研究顯示，桉樹與團(tuán)花(Neolamarckiacadamba)混交造林，有利于改善林地的土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分水平。Santos等[9]研究表明，桉樹與馬占相思(Acaciamangium)混交有利于凋落物積累，且凋落物的分解加速，提高了土壤肥力，并可有效防止地力衰退和維持林地生產(chǎn)力。總體而言，目前關(guān)于桉樹混交試驗(yàn)研究較多，而對(duì)于桉樹與鄉(xiāng)土珍貴樹種混交后林分質(zhì)量和產(chǎn)量變化方面的研究卻鮮見報(bào)道。桉樹和鄉(xiāng)土珍貴樹種混交造林可有效利用有限的土地資源、優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)、改善林地土壤肥力、降低病蟲害、提升森林整體質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)桉樹種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展急需解決的重要課題。

本研究在廣西西南部林區(qū)，選取巨尾桉(Eucalyptusgrandis×E.urophylla)純林及其分別與降香黃檀(Dalbergiaodorifera)、望天樹(Parashoreachinensis)、格木(Erythrophleumfordii)和紅椎(Castanopsishystrix)混交的試驗(yàn)林為研究對(duì)象，比較不同混交模式下巨尾桉林分生長狀況、凋落物現(xiàn)存量和土壤養(yǎng)分方面的差異，探討巨尾桉與鄉(xiāng)土珍貴樹種混交的林分穩(wěn)定性、林地質(zhì)量與維持地力的能力，為探尋桉樹種植業(yè)的可持續(xù)經(jīng)營模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站熱林中心林區(qū)(22°04′-22°16′ N，106°41′-106°48′ E)，該地屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季有明顯差異，雨季主要集中于4-10月，年均降雨量1 450 mm，年均氣溫22 ℃；土壤類型以赤紅壤土為主，土層厚度1 m以上。

營林生產(chǎn)資料顯示，造林地為馬尾松采伐跡地，馬尾松皆伐后進(jìn)行采伐跡地清理，采取免煉山處理，將采伐剩余物和雜灌木進(jìn)行帶狀清理，以避免水土流失。2012年3月開始新造林，在種植帶內(nèi)挖種植穴，規(guī)格為50 cm×50 cm×30 cm，帶內(nèi)株行距為2 m×2 m；巨尾桉植穴不施基肥，4種珍貴樹種每個(gè)植穴施復(fù)合肥0.5 kg。采用純林與行狀混交(2行巨尾桉+1行珍貴樹種)造林模式，各設(shè)置3個(gè)重復(fù)。巨尾桉采用3個(gè)月優(yōu)良無性系組培苗，4種珍貴樹種用1年生實(shí)生苗，純林與混交林的初植密度均為2 500株/hm2。造林后1～3年，每年采用塊狀鏟草與割灌除草結(jié)合的方式撫育2次，共撫育6次。2018年10月調(diào)查試驗(yàn)林地的基本情況，樣地信息詳見表1。

表1 不同混交模式桉樹人工林樣地的基本信息Table 1 Basic information of Eucalyptus plantation sample plots with different mixing patterns

1.2 調(diào)查取樣

2018年10-11月，采用典型樣地的調(diào)查方法，在每種混交模式的試驗(yàn)地，各設(shè)置面積為600 m2(20 m×30 m)的重復(fù)樣地6個(gè)，共計(jì)調(diào)查30個(gè)樣地。林木胸徑(D)檢尺采用測(cè)樹鋼圍尺測(cè)量，樹高(H)和枝下高采用超聲波測(cè)高儀(瑞典Vertex IV超聲波測(cè)高儀)測(cè)量，冠幅用皮尺測(cè)量各樹種的南北和東西方向樹冠寬度取平均值。各樹種的單株材積(V)分別采用以下公式[10-14]計(jì)算：

V巨尾桉=0.628 76×10-4D1.821 621H0.964 36；

V降香黃檀=0.587 704 2×10-4D1.969 983 1H0.896 461 57；

V望天樹=0.656 71×10-4D1.694 12H1.069 769；

V格木=0.667 054×10-4D1.847 954 0H0.966 575 09；

V紅椎=0.527 64×10-4D1.882 16H1.009 31。

林分蓄積量=每株平均木蓄積量×單位面積保留株數(shù)。

在每個(gè)樣地內(nèi)再設(shè)置3個(gè)1 m × 1 m小樣方進(jìn)行凋落物取樣，將小樣方內(nèi)所有凋落物按半分解層和未分解層收集標(biāo)記并分別稱質(zhì)量。同時(shí)，采用均勻布點(diǎn)的方法,順坡在樣地上、中、下位置選取3個(gè)樣點(diǎn)，采集0～20 cm表層土壤均勻混合，取1.00 kg土壤樣品裝自封袋編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，用于土壤理化性質(zhì)測(cè)定。土壤樣品分析過程中，土壤pH值采用酸度計(jì)測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用K2Cr2O7氧化-外加熱法測(cè)定，速效N用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效P用HCl-H2SO4浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效K用CH3COONH4浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定，全N采用濃H2SO4-HClO4消化法-自動(dòng)凱氏定氮儀(KDY-9830，KETUO)測(cè)定，全P采用NaOH熔融-鉬銻抗比色-紫外分光光度法測(cè)定，全K采用NaOH熔融-火焰光度計(jì)法測(cè)定，所有的土壤樣品上述指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值[15]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行調(diào)查數(shù)據(jù)初步處理；使用SPSS 20.0軟件對(duì)各樹種生長指標(biāo)、凋落物量和土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行單因素(One-way ANOVA)方差分析。同時(shí)，利用最小顯著性差異法 (least-significant difference，LSD)對(duì)有顯著差異的數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混交模式對(duì)桉樹林木生長的影響

從表2可以看出，混交林中巨尾桉的胸徑、樹高、枝下高、冠幅和單株材積均大于純林中巨尾桉。純林中巨尾桉的胸徑、枝下高、冠幅和單株材積分別僅為14.32 cm、8.58 m、2.89 m和0.123 1 m3，而4種混交林中巨尾桉這4個(gè)生長指標(biāo)的平均值較純林中巨尾桉分別提高了9.28%,5.59%,18.68%和5.28%。由于各樹種生長特性不同，與巨尾桉混交的4種珍貴樹種生長亦存在一定差異，這些混交樹種的胸徑、樹高、枝下高、冠幅和單株材積等生長指標(biāo)大小均表現(xiàn)為紅椎>望天樹>格木>降香黃檀。

表2 不同混交模式桉樹人工林的生長狀況Table 2 Growth of tree species in Eucalyptus plantations with different mixing patterns

方差分析表明，混交林中巨尾桉的胸徑(除巨尾桉+降香黃檀混交林外)、枝下高(除巨尾桉+降香黃檀混交林外)、冠幅和單株材積均顯著高于純林中巨尾桉(P<0.05)，但各林分間樹高生長差異性不顯著(P>0.05)。巨尾桉與4種珍貴樹種混交造林，前者作為速生樹種能夠迅速占據(jù)林冠層上方，后者則處于林冠層下方，這種復(fù)層林分結(jié)構(gòu)既充分利用林地空間和光照資源，林分穩(wěn)定性強(qiáng)，更有利于林木的生長。

2.2 不同混交模式對(duì)桉樹林分蓄積量的影響

由圖1可知，不同混交模式中，巨尾桉蓄積量表現(xiàn)為巨尾桉純林(126.89 m3/hm2)>巨尾桉+紅椎混交林(114.02 m3/hm2)>巨尾桉+格木混交林(111.06 m3/hm2)>巨尾桉+望天樹混交林(109.82 m3/hm2)>巨尾桉+降香黃檀混交林(107.23 m3/hm2)?；旖粯浞N的蓄積量表現(xiàn)為紅椎(25.72 m3/hm2)>望天樹(19.01 m3/hm2)>格木(14.85 m3/hm2)>降香黃檀(9.35 m3/hm2)，這可能與混交樹種生長速度不同有關(guān)。從林分總蓄積量來看，巨尾桉+紅椎混交林最高(139.74 m3/hm2)，比巨尾桉純林多12.85 m3/hm2；巨尾桉+望天樹混交林(128.83 m3/hm2)次之，比巨尾桉純林多1.94 m3/hm2；第三為巨尾桉+格木混交林(125.91 m3/hm2)，比巨尾桉純林多0.98 m3/hm2；巨尾桉+降香黃檀混交林最小，僅116.58 m3/hm2，比巨尾桉純林少10.31 m3/hm2，說明林分總蓄積量受巨尾桉配植比例和混交樹種生長速度的共同影響。

圖1 不同混交模式桉樹人工林的林分蓄積量差異Fig.1 Stand volumes of single and mixed species Eucalyptus plantations with different mixing patterns

綜上所述，混交林巨尾桉配植比例的減少，造成巨尾桉蓄積量和出材量有所下降。但巨尾桉與望天樹、格木和紅椎混交林的林分總蓄積量均高于巨尾桉純林，而巨尾桉與降香黃檀混交林則略低于巨尾桉純林，說明巨尾桉與適量的珍貴樹種混交造林，前期以經(jīng)營桉樹為主，后期培育高價(jià)值的珍貴樹種，巨尾桉與珍貴樹種以及林下植被形成多層次、更穩(wěn)定的混交林，最終會(huì)收獲較大的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 不同混交模式對(duì)桉樹林分凋落物量的影響

表3顯示，混交林地的凋落物總存量顯著高于巨尾桉純林(P<0.05)，其大小表現(xiàn)為巨尾桉+紅椎混交林(7 729.28 kg/hm2)>巨尾桉+望天樹混交林(7 271.21 kg/hm2)>巨尾桉+格木混交林(6 558.35 kg/hm2)>巨尾桉+降香黃檀混交林(6 214.74 kg/hm2)>巨尾桉純林(4 154.91 kg/hm2)。試驗(yàn)林地的凋落物中，半分解層和未分解層所占比例有所差異，其中混交林的半分解層凋落物存量均大于未分解層，而巨尾桉純林的半分解層凋落物存量小于未分解層。

表3 不同混交模式桉樹人工林凋落物的現(xiàn)存量Table 3 Existing litter in Eucalyptus plantations with different mixing patterns

2.4 不同混交模式對(duì)桉樹林分土壤養(yǎng)分的影響

從表4可以看出，混交林地(除Ⅱ號(hào)樣地外)表層(0～20 cm)土壤pH值與巨尾桉純林相比差異顯著；巨尾桉純林的土壤pH值最低，僅為4.77，巨尾桉+降香黃檀、巨尾桉+望天樹、巨尾桉+格木和巨尾桉+紅椎混交林的土壤pH值較巨尾桉純林地分別提高了4.82%，10.27%，9.64%和10.90%。由此可見，桉樹純林的種植模式會(huì)造成林地土壤的酸化，樹種混交有助于減緩?fù)寥浪峄?/p>

從土壤有機(jī)質(zhì)含量來看，巨尾桉混交林的表層土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于巨尾桉純林(P<0.05)，表現(xiàn)為巨尾桉+紅椎混交林(27.58 g/kg)>巨尾桉+望天樹混交林(24.27 g/kg)>巨尾桉+格木混交林(22.81 g/kg)>巨尾桉+降香黃檀混交林(20.24 g/kg)>巨尾桉純林(16.18 g/kg)(表4)。

表4 不同混交模式桉樹人工林的土壤養(yǎng)分特征Table 4 Soil nutrient characteristics of Eucalyptus plantations with different mixing patterns

從土壤養(yǎng)分含量來看，混交林地表層(0～20 cm)土壤速效N、速效P、速效K、全N、全P和全K含量均高于巨尾桉純林。巨尾桉+紅椎混交林表層土壤的速效N和全N含量均最高，巨尾桉+望天樹混交林略低于巨尾桉+格木混交林，而稍高于巨尾桉+降香黃檀混交林。其他土壤養(yǎng)分含量大小均表現(xiàn)為巨尾桉+紅椎混交林>巨尾桉+望天樹混交林>巨尾桉+格木混交林>巨尾桉+降香黃檀混交林>巨尾桉純林。方差分析顯示，各林分間土壤速效P含量差異不顯著，其他養(yǎng)分含量均存在顯著差異(P<0.05)?？傮w來看，巨尾桉純林的種植模式會(huì)造成土壤質(zhì)量下降，樹種混交有利于長期維持土壤質(zhì)量。

3 討 論

本試驗(yàn)研究表明，混交林中巨尾桉的胸徑、枝下高、冠幅以及單株材積均顯著高于純林中巨尾桉，這與前人研究結(jié)果[16-18]相似。巨尾桉屬于速生樹種，與其他樹種混義時(shí)其長期處于林冠層上方，且造林密度降低，個(gè)體間的競爭減弱，加上側(cè)光增強(qiáng)，導(dǎo)致其在資源獲取方面有著巨大優(yōu)勢(shì)，因而長勢(shì)較純林好。各林分間的巨尾桉樹高生長差異不顯著，究其原因：其一，巨尾桉林齡增長到一定階段后，樹體的呼吸消耗增加，樹高生長所需養(yǎng)分供給減少[19]；其二，桉樹林分生長過程中，可利用的土壤養(yǎng)分降低，最終限制了樹高生長。這說明巨尾桉樹高生長受其生物學(xué)特性和林地肥力的共同影響。

盡管混交林中巨尾桉的配植比例減少，其蓄積量有所下降。但從林分總蓄積量來看，巨尾桉+紅椎混交林>巨尾桉+望天樹混交林>巨尾桉+格木混交林>巨尾桉純林>巨尾桉+降香黃檀混交林。巨尾桉與4種珍貴樹種混交造林時(shí)，紅椎生長表現(xiàn)最優(yōu)，這與營造混交林能促進(jìn)紅椎生長的研究結(jié)果[20]一致，是巨尾桉理想的混交樹種。

本研究中，混交林的凋落物總存量顯著高于巨尾桉純林，這與桉樹+紅椿(ToonaciliataRoem)混交林的研究結(jié)論相似，但與桉樹+檫木(Sassafrastzumu)、桉樹+臺(tái)灣榿木(Alnusformosana)混交林的研究結(jié)果[21]不同，這可能與混交樹種生長特性、生境對(duì)林地凋落物的影響較大有關(guān)?；旖涣职敕纸鈱拥蚵湮锎媪烤笥谖捶纸鈱樱尬茶窦兞謩t相反，表明混交林提高了凋落物積累量及其分解速率，而純林的化感作用會(huì)抑制微生物對(duì)凋落物的分解[22]。調(diào)查亦發(fā)現(xiàn)，巨尾桉純林的種植模式在一定程度上會(huì)造成林地土壤酸化，混交林有助于減緩?fù)寥浪峄?，這與其他學(xué)者的研究結(jié)論[20,23]基本一致。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，桉樹的次生代謝產(chǎn)物——酚酸類物質(zhì)是造成土壤酸化的主要原因，使得植物生長受到抑制和土壤微生物多樣性減少[24-25]。

本研究結(jié)果顯示，混交林表層土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于巨尾桉純林，這與桉樹+臺(tái)灣榿木混交林提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量的研究結(jié)論[26]基本一致，即凋落物總存量越大，越有利于提高林地土壤有機(jī)質(zhì)。不同混交模式中，巨尾桉+紅椎混交林的土壤速效N和全N含量最高，土壤pH值和其他土壤養(yǎng)分含量，總體表現(xiàn)為巨尾桉+紅椎混交林>巨尾桉+望天樹混交林>巨尾桉+格木混交林>巨尾桉+降香黃檀混交林>巨尾桉純林，但各林分間土壤速效P含量差異不顯著，這可能與我國南方林區(qū)土壤普遍缺P有關(guān)。可見，巨尾桉+紅椎混交林最有利于提高林地土壤肥力。

4 結(jié) 論

不同混交模式對(duì)桉樹林分生長、凋落物量和土壤養(yǎng)分影響顯著。從林分質(zhì)量和產(chǎn)量的角度考慮，巨尾桉與紅椎混交的造林模式在提高林分穩(wěn)定性、凋落物量和土壤質(zhì)量方面更具優(yōu)勢(shì)，因此建議當(dāng)?shù)亓謽I(yè)生產(chǎn)中，巨尾桉+紅椎混交的種植模式應(yīng)加以推廣應(yīng)用。