石漠化地區(qū)銀合歡、蘇木、車桑子直播造林試驗(yàn)*

侯遠(yuǎn)瑞，申文輝，黃宏珊，黃春妮，龐世龍，何琴飛

(1．廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧530002;2．國家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧530002;3．廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧530002;4．廣西平果縣林業(yè)局，廣西 百色531400)

石漠化已成為我國目前的三大生態(tài)問題之一，嚴(yán)重制約了我國西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展［1］。我國石漠化主要發(fā)生在以云貴高原為中心，北起秦嶺山脈南麓，南至廣西盆地，西至橫斷山脈，東抵羅霄山脈西側(cè)的巖溶地區(qū)［2～6］。涉及湖北、湖南、廣東、廣西、重慶、四川、貴州和云南8個(gè)省 (區(qū)、市)455個(gè)縣5 575個(gè)鄉(xiāng)［7］。廣西是石漠化危害最嚴(yán)重的區(qū)域之一，石漠化土地面積1 926 224．8 hm2，排全國第2位。石漠化導(dǎo)致水土流失加劇，河流水庫泥沙淤積加重，旱災(zāi)、澇災(zāi)等自然災(zāi)害頻繁，嚴(yán)重制約了廣西石漠化地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展［8］，加快石漠化地區(qū)植被恢復(fù)是該區(qū)域一項(xiàng)艱巨而又緊迫的生態(tài)建設(shè)任務(wù)。而直播造林是恢復(fù)石漠化等困難立地植被的簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)、靈活的造林方式［9～12］，開展石漠化治理直播造林樹種選擇及造林技術(shù)研究，為石漠化治理造林選擇適宜的樹種并提供技術(shù)支撐，對(duì)加快石漠化治理具有重要意義。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在廣西平果縣，該縣位于廣西中部偏西南面，位于東經(jīng) 107°21'～107°51'，北緯23°12'～23°51'之間。平果縣全縣地貌分為兩類，一是巖溶地貌 (喀斯特地貌)主要分布在中部、東北部和西南部，平均海拔為280～450 m;二是丘陵地貌，主要分布于西北部和東南部，海拔106～400 m。最高峰為鬼頭山，海拔934．6 m。

平果縣氣候?qū)俣嘤甑膩啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，冬季干冷，夏季炎熱多雨，春秋冷暖適中，全縣地跨北回歸線兩側(cè)，太陽輻射較強(qiáng)，平均總太陽輻射量106千卡/cm2，年日照平均時(shí)數(shù)1 600 h以上，年平均氣溫19～21．5℃，極端最高溫40．9℃，極端最低溫-1．3℃，7月份平均氣溫最高28．2℃，1月份平均氣溫最低12．4℃，全年≥10℃的有280天以上，≥10℃的活動(dòng)積溫為6 500～7 400℃，年無霜期300-350天，年平均降雨量1 200～1 500 mm，年平均蒸發(fā)量1 572 mm，相對(duì)濕度80%以上，雨量多集中在5-9月，春秋干旱，對(duì)造林、育苗、防火等是一個(gè)明顯的障礙因素，但總的來看雨量充沛，雨熱同季，光熱效率高，森林植物幾乎一年四季都能生長(zhǎng)，對(duì)林業(yè)發(fā)展十分有利。試驗(yàn)林營建在平果縣西南面的太平鎮(zhèn)巴樂村，地形為巖溶山地，海拔285～300 m，巖石裸露率約60%，中度石漠化土地。試驗(yàn)地土壤為小塊狀梯地、石窩、石縫等零星分布的棕色和黑色石灰土。原生植被有紅背山麻桿 (Alchornea trewioides)、構(gòu)樹 (Broussonetia papyrifera)、雞屎果 (Psidium guajava)、穿破石(Cudrania cochinchinensis)、飛龍掌血 (Toddalia asiatica)、蜈蚣草 (Pteris vittata)、腎蕨 (Nephrolepis cordifolia)、黃茅 (Heteropogon contortus)等。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)林營建

根據(jù)廣西巖溶地區(qū)的樹種資源現(xiàn)狀并結(jié)合實(shí)地調(diào)查，選擇銀合歡 (Leucaena leucocephala)、蘇木(Caesalpinia sappan)、車桑子 (Dodonaea viscosa)等3個(gè)有可能適合該區(qū)域生長(zhǎng)的樹種進(jìn)行直播造林對(duì)比試驗(yàn)。

造林對(duì)比試驗(yàn)以20 m×20 m為1個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)對(duì)應(yīng)種植1個(gè)樹種，每個(gè)小區(qū)造林約70株，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

2007年春季3個(gè)樹種同時(shí)進(jìn)行直播造林，按2 m×3 m的株行距挖坑，每坑播種3～4粒，然后蓋土約5 cm厚。造林后頭3年加強(qiáng)除草和施肥撫育，第1年除草2次，施肥1次，除草后每穴施復(fù)合肥50 g;第2及第3年每年除草和施肥各1次，每次每穴施復(fù)合肥100 g;第4年及以后加強(qiáng)護(hù)林防火等日常管理。

2.2 試驗(yàn)林調(diào)查測(cè)定方法

2．2．1 試驗(yàn)林造林保存率及生長(zhǎng)量調(diào)查方法

2013年秋季對(duì)試驗(yàn)林造林保存率及林木生長(zhǎng)量進(jìn)行調(diào)查測(cè)定，造林保存率調(diào)查以試驗(yàn)小區(qū)為單位，全面調(diào)查小區(qū)內(nèi)初植穴數(shù)、成活保存穴數(shù)、死亡穴數(shù)，計(jì)算公式為，樹種保存率=成活保存穴數(shù)/初植穴數(shù)×100%

林木生長(zhǎng)量調(diào)查取每穴中最大的植株測(cè)定其胸徑、樹高進(jìn)行對(duì)比分析，采用廣西闊葉樹二元材積表的計(jì)算公式計(jì)算樹木的單株材積，計(jì)算公式為，V=0．667 054 × 10-4× D1．84795450× H0．96857509，式中V為林木單株材積，D為林木胸徑，H為樹高。

2．2．2 林下枯落物采集及持水能力測(cè)定方法

以每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)為1個(gè)樣地，分樹種在每個(gè)樣地的上、中和下部分別取1個(gè)50 cm×50 cm水平面積的枯落物層小樣方，每個(gè)樹種采集3個(gè)小區(qū)，即3次重復(fù)。在每個(gè)小樣方中調(diào)查枯落物層總厚度、未分解層厚度和半分解層厚度，按照未分解層(L層)和半分解層 (F層)分別收集枯枝落葉，分層稱重，測(cè)定自然狀態(tài)下枯落物的質(zhì)量。

對(duì)所收集的枯落物，分樹種取未分解層和半分解層樣品各3份放置在80℃恒溫下烘干 (24 h)后稱量，測(cè)定枯落物未分解層和半分解層的水分換算系數(shù)KL、KF。再根據(jù)KL、KF值計(jì)算枯落物總蓄積量。計(jì)算公式為，M=KLML+KFMF，式中，M為枯落物總蓄積 (t/hm2);ML、MF分別為枯落物未分解層和半分解層的枯落物自然狀態(tài)下的質(zhì)量(t/hm2)。

在常溫條件下，用室內(nèi)浸泡法測(cè)定枯落物的持水量，將烘干稱重后的枯落物裝入尼龍袋中，將其放入盛有清水的容器中浸泡。每個(gè)樣品重復(fù)3次，取其平均值，該值與枯落物干重的差值，即為枯落物浸水不同時(shí)間的持水量;一般認(rèn)為枯落物浸泡24 h時(shí)其含水量趨于飽和，以枯落物含水量達(dá)到飽和時(shí)所得持水量作為枯落物最大持水量，并進(jìn)一步推算枯落物的有效攔蓄量［13～14］，主要計(jì)算公式為，W=(0．85 Rhmax-R0)M;Rm=Rhmax-R0;Rhmax=(M24-M0)/M0×100%;R0=(Md-M0)/M0×100%，式中，W為有效攔蓄量 (t/hm2);Rm為有效攔蓄率 (%);R0為自然含水率 (%);Rhmax為最大持水率 (%);M為枯落物總蓄積量 (t/hm2);Md為自然狀態(tài)下枯落物質(zhì)量 (g);M0為枯落物干質(zhì)量 (g);M24為枯落物吸水飽和質(zhì)量 (g)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種生長(zhǎng)量及保存率差異分析

表1是對(duì)7年生各直播造林樹種生長(zhǎng)量及保存率調(diào)查分析的結(jié)果。由表1可知，各樹種的樹高差異顯著，其中銀合歡與蘇木和車桑子的樹高差異顯著，銀合歡年平均樹高生長(zhǎng)量達(dá)1．2 m以上，高生長(zhǎng)較快;而蘇木與車桑子的樹高差異不顯著，3個(gè)樹種樹高平均生長(zhǎng)量大小順序?yàn)殂y合歡＞車桑子＞蘇木。

多重比較的結(jié)果表明，不同樹種之間的胸徑差異達(dá)到顯著水平，其中銀合歡與蘇木和車桑子的胸徑差異顯著，銀合歡年平均胸徑生長(zhǎng)量達(dá)0．9 cm以上，比較速生;而蘇木與車桑子的胸徑差異不顯著，3個(gè)樹種胸徑平均生長(zhǎng)量大小順序?yàn)殂y合歡＞蘇木＞車桑子。

表1 不同樹種生長(zhǎng)量及保存率多重比較Tab．1 Multiple comparison of growth and survival rate

不同樹種之間的平均單株材積差異達(dá)到顯著水平，其中銀合歡與蘇木和車桑子的平均單株材積差異顯著，而蘇木與車桑子的平均單株材積差異不顯著，3個(gè)樹種平均單株材積大小順序?yàn)殂y合歡＞車桑子＞蘇木。

不同樹種之間直播造林的保存率差異也達(dá)到顯著水平，其中銀合歡與蘇木和車桑子的保存率差異顯著，而蘇木與車桑子的差異不顯著。其中銀合歡保存率最高，為100%，其次是蘇木，為71．8%，車桑子較低，只有52．9%。銀合歡和蘇木為本地的鄉(xiāng)土樹種，種子在本地采收，直播造林的保存率都比較高。而車桑子的種子是從外省引進(jìn)，是否由于種子質(zhì)量不高或是對(duì)試驗(yàn)區(qū)土壤和氣候適應(yīng)性不強(qiáng)等原因有待進(jìn)一步試驗(yàn)探討。

從樹高、胸徑、材積及造林保存率4個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為銀合歡直播造林的效果最好，蘇木和車桑子的直播造林效果稍差。

表2 不同樹種枯落物蓄積量Tab．2 Stocking volume of litters from different tree species

3.2 不同樹種枯落物現(xiàn)存量差異分析

3個(gè)直播造林樹種林下枯落物現(xiàn)存量調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。由表2可知，枯落物層總厚度以銀合歡最厚，其次是車桑子，蘇木最薄。不同樹種之間枯落物的總蓄積量有一定的差異，其中銀合歡的總蓄積量最大，明顯大于其他2個(gè)樹種，是蘇木的3倍多，而車桑子是蘇木的2倍多。3個(gè)樹種林下枯落物總蓄積量與總厚度之間存在正相關(guān)的關(guān)系，厚度增加，總蓄積量也隨之增加。結(jié)合各樹種林木生長(zhǎng)狀況來看，林下枯落物蓄積量大小與林木生長(zhǎng)量大小也有一定的關(guān)聯(lián)，銀合歡的樹高、胸徑、材積等生長(zhǎng)量較大，因此枯落物的蓄積量也較大，相反蘇木與車桑子生長(zhǎng)量較小，其枯落物的蓄積量也較少。

從表2還可發(fā)現(xiàn)，不同樹種枯落物的未分解層和半分解層蓄積量所占的比例不同。3個(gè)樹種的枯落物均為半分解層蓄積量大于未分解層蓄積量，半分解層蓄積量約占總蓄積量的60%，而未分解層蓄積量約占總蓄積量40%。這一測(cè)定結(jié)果與李紅云等對(duì)山東石灰?guī)r山區(qū)4種灌木林枯落物的研究和張峰等對(duì)北京西山6個(gè)主要造林樹種林下枯落物的研究結(jié)果相似［13～14］。

3.3 不同樹種枯落物持水能力差異分析

3個(gè)樹種林下枯落物持水能力各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果見表3。持水率大小可以反映枯落物的持水能力，最大持水率越高，枯落物的持水能力就越強(qiáng)［15～16］?？萋湮镂捶纸鈱雍桶敕纸鈱幼畲蟪炙首罡叩木鶠樘K木，其次是車桑子，銀合歡最低。

依據(jù)枯落物最大持水率及單位面積枯落物蓄積量，可推算出各樹種林下枯落物的最大持水量。由表3可知，最大持水量最高的是銀合歡，最低的是蘇木，最大的是最小的2倍多，車桑子的最大持水量處于中等。最大持水量與最大持水率的變化規(guī)律不一致，因?yàn)樽畲蟪炙砍伺c最大持水率密切相關(guān)外，還與枯落物蓄積量有直接關(guān)系。雖然蘇木最大持水率最高，但其枯落物單位面積的蓄積量較小，因此其單位面積持水量也比較小。而銀合歡最大持水率雖小，但其單位面積枯落物的蓄積量大，故單位面積枯落物持水量大。

最大持水量一般只能反映枯落物層持水能力的大小，但并不代表枯落物的實(shí)際攔儲(chǔ)量，通常用有效攔蓄量來估算枯落物對(duì)降水的實(shí)際攔蓄能力［13～18］。由表3可知，3個(gè)樹種枯落物有效攔蓄率與其對(duì)應(yīng)的最大攔蓄率、最大持水率的大小變化規(guī)律相似，均為蘇木＞車桑子＞銀合歡。不同樹種有效攔蓄量變化范圍為2．08～4．39 t/hm2，其中車桑子的有效攔蓄量最大;銀合歡與車桑子相近，蘇木有效攔蓄量最小，最大是最小的2倍多。

表3 不同樹種林下枯落物持水能力指標(biāo)Tab．3 Litters’water-holding indexes

4 結(jié)語

(1)3個(gè)直播造林樹種的樹高、胸徑、單株材積、保存率差異性均達(dá)到顯著水平，其中銀合歡年平均樹高生長(zhǎng)量達(dá)1．2 m以上，年平均胸徑生長(zhǎng)量達(dá)0．9 cm以上，是蘇木和車桑子生長(zhǎng)量的2倍多;3個(gè)樹種中保存率最高的是銀合歡，達(dá)100%。

(2)試驗(yàn)研究的3個(gè)樹種林下枯落物總蓄積量差異明顯，枯落物總蓄積量變化范圍為1．55～5．07 t/hm2，總蓄積量最大的銀合歡是最小值的蘇木的3倍多，并略大于馬書國等［19］測(cè)定的杉木人工林枯落物現(xiàn)有量和周衛(wèi)衛(wèi)等［20］測(cè)定的3年生桉樹人工林枯落物現(xiàn)有量。

(3)不同樹種枯落物的有效攔蓄量差異較大，3個(gè)樹種有效攔蓄量變化范圍為2．08～4．39 t/hm2，其中車桑子的有效攔蓄量最大，銀合歡與車桑子相近，均為蘇木有效攔蓄量的2倍多。

(4)通過對(duì)3個(gè)直播造林樹種的生長(zhǎng)量、造林保存率及其枯落物持水特性分析評(píng)價(jià)，綜合認(rèn)為銀合歡在石漠化地區(qū)直播造林效果較好，可推廣應(yīng)用。

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