桉樹人工林引種的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展

杜虹蓉，易 琦，趙筱青

(云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650091)

0 引言

從20世紀(jì)初開始，桉樹以速生和適應(yīng)多種環(huán)境的特性被許多國家大規(guī)模引種，以滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對木材的需求。中國的桉樹人工林主要分布在長江以南地區(qū)，如廣東、廣西、海南、福建、云南、貴州、湖南、江西等省區(qū)；桉樹在云南省主要被引種于金沙江干熱河谷的元謀盆地，西雙版納州、普洱市、文山州、德宏州、臨滄市，以及陸良縣、綠山縣與富民縣等縣。國內(nèi)外對桉樹人工林引種帶來的生態(tài)環(huán)境問題，至今爭論不斷。一些研究者認(rèn)為引種桉樹有利于改善生態(tài)環(huán)境，對生態(tài)系統(tǒng)有正面的影響[1，2]；也有研究者指出，桉樹人工林不僅不會給引種地區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)收益，反而對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。

因此，了解桉樹引種對生態(tài)環(huán)境影響研究現(xiàn)狀，不僅為桉樹人工林的科學(xué)種植、經(jīng)營管理提供理論依據(jù)，而且為進(jìn)一步研究桉樹對生態(tài)環(huán)境影響的內(nèi)部機(jī)理有重要的參考價值。

1 桉樹引種的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究

土地利用/覆蓋變化改變了地球表面的物理特性(如粗糙度、反照率、土壤含水量等)，影響生物地球化學(xué)的循環(huán)過程、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及功能。桉樹人工林引種使土地覆蓋發(fā)生變化，進(jìn)而對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響；其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究大致可歸納為單因子生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、多因子生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)兩方面內(nèi)容。

1.1 單因子生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究

單因子生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究主要包括桉樹引種的生物多樣性、土壤侵蝕、土壤質(zhì)量、植被指數(shù)(VI)、植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)5個方面。

1.1.1 桉樹引種與生物多樣性的研究

生物多樣性的改變是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化的集中表現(xiàn)。近年來國內(nèi)外學(xué)者已開展不少關(guān)于桉樹林及其混交林的林下生物、土壤生物多樣性的研究。有的學(xué)者指出引種桉樹人工林對生物多樣性有負(fù)面影響，桉樹引種造成的生物多樣性減少是其引起生態(tài)退化的重要特征。如FaraiTererait等運(yùn)用多元統(tǒng)計的方法比較了赤桉不同層次蓬蓋下的生物豐富度，多樣性和均勻度，發(fā)現(xiàn)本地物種的豐富度、多樣性沿著赤桉入侵的路線呈現(xiàn)梯度變化，未被赤桉蓬蓋的地方其物種多樣性更豐富。國內(nèi)學(xué)者指出連栽尾巨桉人工林林下植物多樣性隨連栽代次的增加而減少，物種生態(tài)優(yōu)勢度增加[4]。桉樹人工林下本地物種數(shù)量一般不高于天然林(鄉(xiāng)土樹種)，其草本層生物量比重大于天然林地下草本層生物量比重，說明桉樹人工林引種使植物多樣性下降。有的學(xué)者則認(rèn)為引種桉樹人工林能夠為動物提供棲息地，有助于生物多樣性的保護(hù)。如李偉等人指出，桉樹造林后隨著林木快速成長，林下植被也隨著恢復(fù)，物種豐富度和多樣性開始呈現(xiàn)增長的趨勢，3～4年達(dá)到最高值，此后將有所下降[5]；有的研究表明，桉樹人工林下脊椎動物物種多樣性隨其樹齡增加而增加，桉樹速生、強(qiáng)適應(yīng)能力及化感作用[6]，人類不合理的規(guī)劃和砍伐等是導(dǎo)致引種區(qū)生物多樣性降低的主要原因，其中的人為因素起主導(dǎo)作用[7]。

綜上可知，氣候暖濕，土層深厚且排水良好的立地條件適宜引種桉樹人工林，桉樹人工林不會對引種區(qū)的生物多樣性產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響；人類的經(jīng)營、管理方式是影響生物多樣性變化的關(guān)鍵。桉樹人工林生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是未來研究的熱點，目前關(guān)于此方面的研究尚少。

1.1.2 桉樹引種與土壤侵蝕的研究

土壤侵蝕是生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的熱點問題之一。國內(nèi)外學(xué)者對土壤侵蝕規(guī)律已進(jìn)行了大量研究，從研究方法上大致可分為3類：基于模型運(yùn)用的研究，基于同位素示蹤法的土壤侵蝕研究，結(jié)合GIS、RS技術(shù)的土壤侵蝕研究(表1)。

表1 土壤侵蝕研究方法

桉樹引種對土壤侵蝕的研究較多，一些研究表明，引種桉樹人工林對控制土壤侵蝕，防治水土流失有著積極的影響，具有強(qiáng)健及發(fā)達(dá)根系的桉樹人工林能夠有效減少土壤的水侵蝕量[16]。旱坡地上，同齡的桉樹林土壤流失量大于龍眼樹、混交林[17]。對比分析海南熱帶天然林、桉樹林和橡膠林對土壤的侵蝕量發(fā)現(xiàn)，桉樹人工林平均每年減少的土壤侵蝕量雖低于天然林，卻高于橡膠林[18]；有些研究則認(rèn)為桉樹人工林對土壤侵蝕的控制作用較弱。Rajendra等運(yùn)用137Cs示蹤技術(shù)及USLE/RUSLE方程，對桉樹林的土壤侵蝕情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，處于生長期的桉樹林其土壤侵蝕量較大[19]。楊吉山等采用種類、蓋度、重要值、香農(nóng)-維納指數(shù)等指標(biāo)，分析了桉樹、黑荊、銀合歡及云南松4種人工純林的喬木層、次生灌木層、次生草本層植物群落特征變化分析討論得出，云南松林及桉樹林冠層蓋度增長較緩慢，可見桉樹人工林控制坡面侵蝕的能力較弱[20]。進(jìn)一步的研究指出，降水是土壤侵蝕的主要影響因子，同一立地條件下，不同植被類型的桉樹人工林地表徑流差異明顯但土壤侵蝕量的差異不大。

大量研究證明，桉樹人工林引種初期，根系不夠強(qiáng)健、植被覆蓋度不高，再加上引種前人為的整地、伐林，是處于生長期的桉樹人工林并不能有效控制土壤侵蝕量的主要原因。經(jīng)過科學(xué)培植后的桉樹人工林能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增加水分入滲能力；同時，其莖葉對降雨的截留作用，枯枝落葉能對地表徑流的減緩作用，根系的固土作用可防止引種區(qū)的水土流失。從研究尺度上看，現(xiàn)有研究大多是基于樣地的小尺度區(qū)域范圍的研究。

1.1.3 桉樹引種與土壤質(zhì)量的研究

土壤質(zhì)量指標(biāo)包括物理指標(biāo)(土壤排水性、土壤持水特征、土壤含水量、土壤容重和緊實度、容重等)、化學(xué)指標(biāo)(pH值、陽離子交換容量、有機(jī)碳、總無機(jī)氮、速效鉀、鈣、鎂、磷含量，總Cd，Cr，Cu，Pb，Zn等)和生物(微生物，真菌菌絲體，土壤呼吸和潛在的可礦化氮等)指標(biāo)。已有不少國內(nèi)外學(xué)者針對桉樹林與其它林地、樹齡不同的桉樹林、不同桉樹種類間、不同立地條件下同種桉樹間的土壤性質(zhì)進(jìn)行了研究。有的通過采樣實驗、時空序列觀測，運(yùn)用生態(tài)指數(shù)法等分別分析了林下土壤的物理、化學(xué)、生物特性，有的運(yùn)用對比、統(tǒng)計學(xué)方法研究土壤的綜合特性，探討桉樹人工林對引種區(qū)土壤質(zhì)量的正負(fù)影響。

(1)土壤物理性質(zhì)的影響研究。有的研究者認(rèn)為桉樹引種對土壤物理性質(zhì)的負(fù)面影響較大。隨桉樹人工林連栽代次增加，其林下土壤容重增大[21]，張鳳梅等人發(fā)現(xiàn)馬尾松林改植桉樹林后會導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤孔隙度及通氣度下降，以及持水性能降低[14]。桉樹林土壤表層含水量較低，變化較大；次表層土壤含水量相對較為穩(wěn)定；深層含水量較多，也較穩(wěn)定；樹齡對土壤水分的影響大于連載代次對土壤水分的影響，桉樹樹齡愈長，土壤水分含量愈少[15]。一些學(xué)者指出桉樹對貧瘠土地的正面影響(提高土壤質(zhì)量)大于負(fù)面影響；SheunesuRuwanza采用水滴滲透時間(WDPT)和臨界表面張力(CST)法對赤桉入侵后的伯格河畔土壤的斥水性進(jìn)行試驗測定，表明土壤斥水性對土壤入滲率無影響，且赤桉入侵能使原具有斥水性的土壤恢復(fù)其非排斥潛力[22]。不同種類桉樹間對土壤持水性、孔隙度等存在不同程度的影響，但差異并不顯著。

(2)土壤化學(xué)性質(zhì)的研究。陶玉華對柳州市杉木、馬尾松和桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的土壤有機(jī)碳含量和有機(jī)碳儲量及其分配進(jìn)行取樣分析發(fā)現(xiàn)，馬尾松、杉木和桉樹人工林土壤有機(jī)碳含量為3.2～12.6g/kg，杉木人工林土壤有機(jī)碳含量最高，而桉樹人工林最小[23]。桉樹人工林生長快、密度大、吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)多而造成土壤肥力下降，但是通過科學(xué)管理補(bǔ)充營養(yǎng)是可以解決這個問題的[24]。ShiferawAlem等人的研究也有新的發(fā)現(xiàn)，他們通過對比桉樹人工林與其鄰區(qū)森林土壤中的總氮、速效磷、可交換的鉀、鈣、鎂、pH值和總碳，發(fā)現(xiàn)桉樹人工林土壤中的總碳升高，土壤養(yǎng)分得到改善[25]。坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榫掼窳趾箅S著栽種時間的增長，土壤養(yǎng)分含量將逐步提高。

(3)土壤生物的研究。張仕艷等對瀾滄江上游山區(qū)不同植被類型云南松林、桉樹純林、生態(tài)混交林(榿木、圣誕樹)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌3大類微生物的數(shù)量及總量進(jìn)行研究，結(jié)果表明：不同植被類型土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量變化趨勢均為旱冬瓜林>生態(tài)混交林>桉樹林>云南松林，不同植被類型土壤微生物總數(shù)變化趨勢為旱冬瓜林>生態(tài)混交林>桉樹林>云南松林[26]。有的研究者對比分析了桉樹人工林地與尚未開發(fā)的原生灌木叢地，其土壤動物生態(tài)地理類群的Jaccard相似性系數(shù)為0.375，土壤動物類群與個體數(shù)量分別減少了53.33%、62.74%，土壤動物群落復(fù)雜性指數(shù)(Cj)、土壤動物群落密度-類群指數(shù)(DG)分別下降了1.056、4.620，說明桉樹人工林土壤動物多樣性的減少，損傷了土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物分解者的生態(tài)功能，使土壤生態(tài)系統(tǒng)日趨惡化[27]。桉樹純林的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一，易造成土壤生物多樣缺失，不利于維持生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定；桉樹與其他樹種混交后(如與厚莢相思、杉木、木荷、馬尾松等)，能有效防止生物多樣性減少，有利于地力維護(hù)。

(4)土壤綜合質(zhì)量的影響研究。包括肥力質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量、健康質(zhì)量三方面。有的研究指出桉樹人工林的栽種使得土壤肥力和水分被大量消耗，導(dǎo)致土壤板結(jié)，使土壤質(zhì)量下降。如王世紅采用土壤綜合指數(shù)(QI)，并結(jié)合土壤退化指數(shù)(DI)對不同尾巨桉林齡土壤綜合土壤肥力指數(shù)(QI)的變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明尾巨桉的生長降低了土壤理化性質(zhì)，土壤逐漸退化，肥力降低[28]。夏體淵等采用灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)分析方法對滇中桉樹人工林與鄰近區(qū)域群落土壤肥力變化進(jìn)行研究，表明桉樹人工林群落比鄰近區(qū)域群落更容易造成生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分貧瘠化[29]。有的研究運(yùn)用主成分分析法從12項土壤指標(biāo)(分別為容重和土壤水分含量，pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量、氮、磷、鉀，微生物生物量、微生物數(shù)量、過氧化氫酶、蛋白酶活性、脲酶)中指標(biāo)中選取五項參數(shù)(pH值，有機(jī)質(zhì)，微生物生物量N，全鉀和蛋白酶活性)構(gòu)建土壤質(zhì)量指數(shù)(SQI)，研究赤桉林及合歡林對干熱河谷區(qū)土壤的綜合影響，發(fā)現(xiàn)赤桉林會導(dǎo)致河谷區(qū)土壤質(zhì)量下降[30]。但是，有的研究指出，桉樹人工林能夠增加林地產(chǎn)值，改善環(huán)境、防止水土流失。如王紀(jì)杰采用可持續(xù)性指數(shù)個法(SI)、灰色關(guān)聯(lián)度法、多指標(biāo)綜合評價法(主成分分析法)研究了桉樹人工林不同代次、不同林齡土壤質(zhì)量總體的變化趨勢，結(jié)論表明桉樹人工林在非集約化經(jīng)營條件下也能顯著發(fā)揮其保水保土的作用，因此桉樹本身并不是“吸水器”、“吸肥機(jī)”[31]。由于桉樹的生長比較快，單位時間內(nèi)對于養(yǎng)分的需求量也比較大，所以桉樹才給人一種“抽肥機(jī)”的錯覺[32]。

總之，國內(nèi)外關(guān)于桉樹引種對引種區(qū)土壤影響的研究主要集中在土壤物理、化學(xué)、生物的單一性質(zhì)的影響研究，土壤質(zhì)量綜合評價的研究較少。有別于土壤單一性質(zhì)的研究，土壤質(zhì)量綜合評價是土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的一些重要過程的綜合體現(xiàn)，目前對土壤質(zhì)量的綜合評價方法及評價指標(biāo)國際上尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，常見的土壤質(zhì)量的綜合評價法有綜合指數(shù)法、多指標(biāo)綜合評價法、相對質(zhì)量法等。

1.1.4 桉樹引種與植被指數(shù)(VI)的研究

植被指數(shù)(VI)是指利用衛(wèi)星不同波段探測數(shù)據(jù)組合而成的，能反映植物生長狀況的指數(shù)(表2)，可用來診斷植被一系列生物物理參量，如葉面積指數(shù)(LAI)、植被覆蓋率、生物量、光合有效輻射吸收系數(shù)(APAR)等；分析植被生長過程，如凈初級生產(chǎn)力(NPP)和蒸散(蒸騰)等。常見的植被指數(shù)有基于波段的簡單線性組合或原始比值的比值植被指數(shù)(RVI)、著重于消除土壤影響的垂直植被指數(shù)(PVI)、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(SAVI)、修正的土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(MSAVI)，著重于消除大氣影響的全球環(huán)境監(jiān)測植被指數(shù)(GEMI)、抗大氣植被指數(shù)(ARVI)，著重于消除綜合影響因子的歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)、增強(qiáng)型植被指數(shù)(EVI)，及基于高光譜遙感的植被指數(shù)(VI)等。

桉樹人工林的碳儲量和葉面積指數(shù)(LAI)，LAI與近紅外、RVI、NDVI，生物量與RVI、NDVI、DVI、PVI、SAVI、MSAVI皆存在顯著相關(guān)性[33]。Viana.Helder利用TM、MODIS、SPOTVEGETATION影像圖獲取南歐海松林與藍(lán)桉林的NDVI值，將NDVI與實測植被變量(地上凈初級生產(chǎn)力)進(jìn)行回歸分析，論證了利用植被光譜響應(yīng)模式估算地上凈初級生產(chǎn)力的實用性[34]。相關(guān)研究表明，在桉樹種植的頭兩年中，其光合作用吸收的有效輻射(APAR)與桉樹干木材生產(chǎn)效率具有顯著相關(guān)性(R2 = 0.78)，NDVI是估算APAR的關(guān)鍵指數(shù)，說明桉樹人工林早期的生長狀況能由NDVI的變化反映出來[35]。

總之，利用遙感技術(shù)，通過植被指數(shù)獲取桉樹人工林覆蓋、生長狀況的相關(guān)參數(shù)，是從不同區(qū)域尺度分析桉樹人工林對生態(tài)環(huán)境的影響的有效途徑。

1.1.5 桉樹引種與NPP的研究

NPP能直接反映植被在自然環(huán)境氣候條件下的生態(tài)功能以及陸地生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況[36]，判定生態(tài)系統(tǒng)碳源、匯效應(yīng)和調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)自身過程。因此，NPP被認(rèn)為是評價生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)性的重要指標(biāo)。NPP的估算以模型方法為主，大致分為傳統(tǒng)模型及基于遙感應(yīng)用的模型，基于遙感應(yīng)用的模型NPP的估算模型又可分為統(tǒng)計模型(表2)、光能模型(表3)、過程模型(表4)三大類。

表2 部分統(tǒng)計模型列舉

表3 部分光能模型列舉

表4 部分過程模型列舉

近年來，一些學(xué)者將植被生產(chǎn)力的估測范圍擴(kuò)展到區(qū)域水平，對生態(tài)系統(tǒng)過程與遙感光能利用模型進(jìn)行了耦合，如NPP-PEM模型(生態(tài)-遙感光能利用率模型)、GLOPEM-CEVSA模型等。已有研究表明，桉樹具有強(qiáng)固氮釋氧功能，有利于減緩氣候變化。因此，可以通過估算桉樹的NPP對其固氮釋養(yǎng)能力進(jìn)行研究。目前，運(yùn)用模型對桉樹人工林的NPP進(jìn)行估算的研究并不多。如DomigosM.等利用FOREST-BGC模型及MODISNPP影像對葡萄牙的藍(lán)桉樹林及海松林的凈初級生產(chǎn)力進(jìn)行了估測，發(fā)現(xiàn)MODISNPP相對更能體現(xiàn)NPP的均值，F(xiàn)OREST-BGC模型相對能較好反映桉樹人工林NPP的極值[45]。Campoe等通過對巴西東南部的巨桉人工林每年的地上凈初級生產(chǎn)(ANPP)、總地下碳通量(TBCF)及總生產(chǎn)力(GPP)的評估得出：地形和土壤屬性的空間異質(zhì)性被認(rèn)為是產(chǎn)生肥力梯度的原因，并指出總地下的碳通量的變化范圍與ANPP及GPP并無直接聯(lián)系[49]。M.MercedesVassallo通過建立非線性回歸方程獲得綠色植被吸收的入射光合有效輻射(FPAR)，進(jìn)而估算了森林生產(chǎn)力，發(fā)現(xiàn)速生巨桉林取代草地后，地上凈初級生產(chǎn)力的年均量幾乎是未種植巨桉林前的4倍，說明巨桉林種植使該區(qū)地上凈生產(chǎn)力升高[50]。NiHuang利用光能利用(LUE)模型對桉樹林NPP進(jìn)行估算，并使用森林調(diào)查數(shù)據(jù)(FID)計算生物量進(jìn)而換算出凈生產(chǎn)力(FID-NPP)，發(fā)現(xiàn)桉樹林的林分年齡不同，其平均生物量不同，處于生長期的桉樹林與成年期的桉樹林的生物量分別呈現(xiàn)出指數(shù)和對數(shù)形式，說明處于生長期的桉樹其林下生物量小[51]。

綜上可知，不同的模型適用的區(qū)域及環(huán)境條件不同，估測的NPP值也存在差異；其原因在于研究對象格局與過程的發(fā)生、時空分布、及時空相互耦合等尺度特征與模型模擬的最小單元、時間步長之間的匹配程度，即尺度問題。

1.2 多因子生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)的研究

多因子生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)研究包括桉樹引種對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)的影響研究。

1.2.1 桉樹引種與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究現(xiàn)狀

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)功能中獲得的收益，千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MA)對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定義基本上采用了Costallza的觀點，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人們從自然系統(tǒng)獲得的收益。Costallza在其文中提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)的評價模式，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究拉開序幕。不少研究者對桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也進(jìn)行了研究。

E.H.Ditt等利用情景分析法對巴西森林區(qū)的牧場、桉樹林、原始林、城鎮(zhèn)用地(包括裸露土壤)4種土地利用類型的土壤肥力維持能力、水庫的輸沙能力、固碳能力及水的自凈能力4方面對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行估測，得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力由小到大排序為：城鎮(zhèn)用地(包括裸露土壤)、牧場、裸露土壤、桉樹人工林和天然林[52]，桉樹人工林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不如天然林。牛香等人利用分布式測算方法評估了福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，不同林分類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量由大到小依次為馬尾松、闊葉林、杉木、竹林、經(jīng)濟(jì)林、灌木林、桉樹、木麻黃，說明桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)對福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總價值的貢獻(xiàn)并不大[53]。一些學(xué)者指出，桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)為引種區(qū)提供了的巨大經(jīng)濟(jì)價值。杜阿朋等從森林的涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳制氧、生物多樣性保護(hù)等幾個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能來對深圳市現(xiàn)有桉樹人工林的生態(tài)效益進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價值的量化核算結(jié)果表明：現(xiàn)存桉樹人工林的生態(tài)效益遠(yuǎn)超過其木材利用的直接物質(zhì)效益。P.Vihervaara從公眾及專家的視角對烏拉圭地區(qū)土地利用變化(從草原迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殍駱?、及松樹種植園)下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能改變進(jìn)行了研究，指出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的調(diào)節(jié)方式則主要取決于當(dāng)?shù)氐奈幕瘍r值和特定的環(huán)境壓力，因地制宜的規(guī)劃某些特定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的配置，可以提高種植園的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力。

總之，關(guān)于桉樹引種下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究，以靜態(tài)的評估為主。國內(nèi)在時空變化上的研究大多采用對比分析法，國外研究則將預(yù)測的方法與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化分析相結(jié)合，探討未來的發(fā)展變化。研究內(nèi)容上，國外專家更加重視生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分析與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會及人們生活視角等人文因子的結(jié)合。

1.2.2 桉樹引種與生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)評價的研究

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價，是評價生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能動態(tài)變化中，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度[54]，是生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)研究的重要內(nèi)容之一。研究方法主要有指數(shù)評價法，綜合評估法，模糊評價法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法。其中，運(yùn)用最廣泛的是指數(shù)評價法及運(yùn)用綜合評估法。鐘慕堯等以森林的面積及布局合理性、物種多樣性、生物量3個指標(biāo)，構(gòu)建馬尾松、馬占相思及桉樹人工林生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系，并根據(jù)實際情況賦予權(quán)重值，然后以實際數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后計算得分，綜合評價以尾巨桉生態(tài)環(huán)境最好(0.91)，馬尾松與馬占相思生態(tài)環(huán)境均不如尾巨桉[55]。

生態(tài)風(fēng)險分析與生態(tài)效應(yīng)密切相關(guān)，生態(tài)風(fēng)險評價能夠揭示人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的綜合性生態(tài)影響程度。評價主要是通過選取不同的指標(biāo)構(gòu)建風(fēng)險指數(shù)，或運(yùn)用模型及地方、行業(yè)確定的評價體系進(jìn)行風(fēng)險評估。Cancela指出外來物種的傳播取決于物種本身的特性(物種侵襲)與宿主群落(群落可入侵性)，并運(yùn)用隨機(jī)模型估測藍(lán)桉、灌木、松樹、原生樹種的出苗率和生存率，對比分析發(fā)現(xiàn)藍(lán)桉對灌木林、松樹種植園、原生林有較強(qiáng)的入侵能力[56]。Gordon使用澳大利亞雜草風(fēng)險評估測試(WRA)，對38種不同類型群落的桉樹入侵風(fēng)險進(jìn)行了評估，結(jié)論表明，桉樹對其中15類群存在風(fēng)險，14個類群為高風(fēng)險，9個類群有待進(jìn)一步分析[57]?？梢?，桉樹對大多數(shù)引種區(qū)有著較高風(fēng)險性。關(guān)于規(guī)避桉樹人工林的生態(tài)風(fēng)險研究，主要從引種管理、科學(xué)培育等方面論述如何降低或避免桉樹人工林帶來的生態(tài)風(fēng)險。如制定能夠提高桉樹人工林生態(tài)穩(wěn)定性的科學(xué)合理栽培制度，以緩解桉樹人工林存在的生態(tài)問題；有的研究指出，紫金澤蘭對桉樹人工林的土壤水分有季節(jié)性調(diào)節(jié)作用，有利于增強(qiáng)桉樹林的水土保持功能。風(fēng)險評價的結(jié)果服務(wù)于風(fēng)險管理，現(xiàn)有的風(fēng)險評估結(jié)論大多不能有效的與風(fēng)險管理過程對接。

2 結(jié)論與討論

單因子生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究中，生物多樣性方面主要采用指標(biāo)分析法；土壤侵蝕方面以模型方法、同位素示蹤法以及GIS、RS技術(shù)運(yùn)用為主；土壤質(zhì)量方面，通過測算桉樹人工林土壤的物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)分析土壤性質(zhì)。上述三方面的研究進(jìn)行得較早，研究成果豐富，運(yùn)用的方法也較為成熟。桉樹人工林的土壤綜合質(zhì)量評價、植被指數(shù)、NPP估測的研究開展得較晚，土壤質(zhì)量綜合評價的研究不夠深入，評價方法不夠健全；結(jié)合應(yīng)用GIS、RS技術(shù)的模型方法，獲取植被指數(shù)，精確估測桉樹人工林NPP的研究相對較少。

多因子生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)研究方面，目前主要集中在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量兩方面。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究，通過測算桉樹人工林森林涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳制氧等方面綜合評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究主要采用綜合評估法；生態(tài)風(fēng)險評價以構(gòu)建風(fēng)險指數(shù)，或運(yùn)用模型及地方、行業(yè)確定的評價體系為主。不同桉樹樹種對不同區(qū)域的影響各異，已有的生態(tài)風(fēng)險評價、生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)研究都還不夠全面。

關(guān)于桉樹人工林對生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究，有以下幾點建議：

(1)科學(xué)引種、合理經(jīng)營桉樹人工林，對引種區(qū)生態(tài)環(huán)境有著積極影響。國內(nèi)的桉屬樹種全部為外來引進(jìn)樹種，引種前進(jìn)行桉樹人工林的生態(tài)風(fēng)險評價，預(yù)測桉樹人工林引種導(dǎo)致引種區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的可能性，有利于科學(xué)引種和管理措施的制定。綜合體現(xiàn)土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)重要過程的土壤質(zhì)量綜合評價研究、全面反映桉樹人工林生物多樣性、土壤質(zhì)量等變化的發(fā)生條件、過程、影響因素及其作用機(jī)理的生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)研究還有待加強(qiáng)。

(2)植被指數(shù)能夠從空間反映桉樹人工林覆蓋、生長狀況，通過植被指數(shù)獲取地表生態(tài)系統(tǒng)的重要參數(shù)，是從不同區(qū)域尺度分析桉樹人工林對生態(tài)環(huán)境影響的有效途徑。RS技術(shù)能夠快速獲取桉樹的光譜信息，通過對光譜反射率做一些數(shù)學(xué)變化得到不同的植被指數(shù)；不同的遙感數(shù)據(jù)源提供的植被指數(shù)類型不一。植被指數(shù)具有地域性和時效性，在不同植被類型、區(qū)域間存在差異。實際運(yùn)用中，須分析不同植被指數(shù)在不同區(qū)域的桉樹人工林中的適用性，并實時修正植被指數(shù)。RS技術(shù)日新月異，應(yīng)充分發(fā)揮RS的優(yōu)勢，不斷探索適用于桉樹人工林的植被指數(shù)。

(3)NPP是反映桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況，判定生態(tài)系統(tǒng)碳源、匯的重要指標(biāo)。國內(nèi)有關(guān)桉樹人工林NPP的研究，其估算方法以經(jīng)驗公式、農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)模型為主，涉及光能利用模型、過程模型的研究很少。光能模型利用RS技術(shù)獲取陸面的全覆蓋信息，模擬過程易于操作；過程模型能夠模擬植被的生長活動，預(yù)測氣候影響下的植被NPP變化；光能、過程模型均可以結(jié)合應(yīng)用GIS技術(shù)，實現(xiàn)植被NPP時空變化的模擬，是NPP模型方法研究的熱點。因此，今后的研究中應(yīng)多開展運(yùn)用光能利用模型、過程模型分析桉樹人工林NPP時空變化的研究，結(jié)合RS、GIS技術(shù)從時空尺度上分析桉樹人工林對生態(tài)環(huán)境的影響。

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