石漠化地区银合欢、苏木、车桑子直播造林试验*

侯远瑞，申文辉，黄宏珊，黄春妮，庞世龙，何琴飞

(1．广西林业科学研究院，广西 南宁530002;2．国家林业局中南速生材繁育实验室，广西 南宁530002;3．广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁530002;4．广西平果县林业局，广西 百色531400)

石漠化已成为我国目前的三大生态问题之一，严重制约了我国西南地区经济社会的可持续发展［1］。我国石漠化主要发生在以云贵高原为中心，北起秦岭山脉南麓，南至广西盆地，西至横断山脉，东抵罗霄山脉西侧的岩溶地区［2～6］。涉及湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州和云南8个省 (区、市)455个县5 575个乡［7］。广西是石漠化危害最严重的区域之一，石漠化土地面积1 926 224．8 hm2，排全国第2位。石漠化导致水土流失加剧，河流水库泥沙淤积加重，旱灾、涝灾等自然灾害频繁，严重制约了广西石漠化地区经济社会的可持续发展［8］，加快石漠化地区植被恢复是该区域一项艰巨而又紧迫的生态建设任务。而直播造林是恢复石漠化等困难立地植被的简单、快速、经济、灵活的造林方式［9～12］，开展石漠化治理直播造林树种选择及造林技术研究，为石漠化治理造林选择适宜的树种并提供技术支撑，对加快石漠化治理具有重要意义。

1 试验地概况

试验地点设置在广西平果县，该县位于广西中部偏西南面，位于东经 107°21'～107°51'，北纬23°12'～23°51'之间。平果县全县地貌分为两类，一是岩溶地貌 (喀斯特地貌)主要分布在中部、东北部和西南部，平均海拔为280～450 m;二是丘陵地貌，主要分布于西北部和东南部，海拔106～400 m。最高峰为鬼头山，海拔934．6 m。

平果县气候属多雨的亚热带季风气候，冬季干冷，夏季炎热多雨，春秋冷暖适中，全县地跨北回归线两侧，太阳辐射较强，平均总太阳辐射量106千卡/cm2，年日照平均时数1 600 h以上，年平均气温19～21．5℃，极端最高温40．9℃，极端最低温-1．3℃，7月份平均气温最高28．2℃，1月份平均气温最低12．4℃，全年≥10℃的有280天以上，≥10℃的活动积温为6 500～7 400℃，年无霜期300-350天，年平均降雨量1 200～1 500 mm，年平均蒸发量1 572 mm，相对湿度80%以上，雨量多集中在5-9月，春秋干旱，对造林、育苗、防火等是一个明显的障碍因素，但总的来看雨量充沛，雨热同季，光热效率高，森林植物几乎一年四季都能生长，对林业发展十分有利。试验林营建在平果县西南面的太平镇巴乐村，地形为岩溶山地，海拔285～300 m，岩石裸露率约60%，中度石漠化土地。试验地土壤为小块状梯地、石窝、石缝等零星分布的棕色和黑色石灰土。原生植被有红背山麻杆 (Alchornea trewioides)、构树 (Broussonetia papyrifera)、鸡屎果 (Psidium guajava)、穿破石(Cudrania cochinchinensis)、飞龙掌血 (Toddalia asiatica)、蜈蚣草 (Pteris vittata)、肾蕨 (Nephrolepis cordifolia)、黄茅 (Heteropogon contortus)等。

2 材料与方法

2.1 试验材料及试验林营建

根据广西岩溶地区的树种资源现状并结合实地调查，选择银合欢 (Leucaena leucocephala)、苏木(Caesalpinia sappan)、车桑子 (Dodonaea viscosa)等3个有可能适合该区域生长的树种进行直播造林对比试验。

造林对比试验以20 m×20 m为1个试验小区，每个试验小区对应种植1个树种，每个小区造林约70株，采用随机区组排列，3次重复。

2007年春季3个树种同时进行直播造林，按2 m×3 m的株行距挖坑，每坑播种3～4粒，然后盖土约5 cm厚。造林后头3年加强除草和施肥抚育，第1年除草2次，施肥1次，除草后每穴施复合肥50 g;第2及第3年每年除草和施肥各1次，每次每穴施复合肥100 g;第4年及以后加强护林防火等日常管理。

2.2 试验林调查测定方法

2．2．1 试验林造林保存率及生长量调查方法

2013年秋季对试验林造林保存率及林木生长量进行调查测定，造林保存率调查以试验小区为单位，全面调查小区内初植穴数、成活保存穴数、死亡穴数，计算公式为，树种保存率=成活保存穴数/初植穴数×100%

林木生长量调查取每穴中最大的植株测定其胸径、树高进行对比分析，采用广西阔叶树二元材积表的计算公式计算树木的单株材积，计算公式为，V=0．667 054 × 10-4× D1．84795450× H0．96857509，式中V为林木单株材积，D为林木胸径，H为树高。

2．2．2 林下枯落物采集及持水能力测定方法

以每个试验小区为1个样地，分树种在每个样地的上、中和下部分别取1个50 cm×50 cm水平面积的枯落物层小样方，每个树种采集3个小区，即3次重复。在每个小样方中调查枯落物层总厚度、未分解层厚度和半分解层厚度，按照未分解层(L层)和半分解层 (F层)分别收集枯枝落叶，分层称重，测定自然状态下枯落物的质量。

对所收集的枯落物，分树种取未分解层和半分解层样品各3份放置在80℃恒温下烘干 (24 h)后称量，测定枯落物未分解层和半分解层的水分换算系数KL、KF。再根据KL、KF值计算枯落物总蓄积量。计算公式为，M=KLML+KFMF，式中，M为枯落物总蓄积 (t/hm2);ML、MF分别为枯落物未分解层和半分解层的枯落物自然状态下的质量(t/hm2)。

在常温条件下，用室内浸泡法测定枯落物的持水量，将烘干称重后的枯落物装入尼龙袋中，将其放入盛有清水的容器中浸泡。每个样品重复3次，取其平均值，该值与枯落物干重的差值，即为枯落物浸水不同时间的持水量;一般认为枯落物浸泡24 h时其含水量趋于饱和，以枯落物含水量达到饱和时所得持水量作为枯落物最大持水量，并进一步推算枯落物的有效拦蓄量［13～14］，主要计算公式为，W=(0．85 Rhmax-R0)M;Rm=Rhmax-R0;Rhmax=(M24-M0)/M0×100%;R0=(Md-M0)/M0×100%，式中，W为有效拦蓄量 (t/hm2);Rm为有效拦蓄率 (%);R0为自然含水率 (%);Rhmax为最大持水率 (%);M为枯落物总蓄积量 (t/hm2);Md为自然状态下枯落物质量 (g);M0为枯落物干质量 (g);M24为枯落物吸水饱和质量 (g)。

3 结果与分析

3.1 不同树种生长量及保存率差异分析

表1是对7年生各直播造林树种生长量及保存率调查分析的结果。由表1可知，各树种的树高差异显著，其中银合欢与苏木和车桑子的树高差异显著，银合欢年平均树高生长量达1．2 m以上，高生长较快;而苏木与车桑子的树高差异不显著，3个树种树高平均生长量大小顺序为银合欢＞车桑子＞苏木。

多重比较的结果表明，不同树种之间的胸径差异达到显著水平，其中银合欢与苏木和车桑子的胸径差异显著，银合欢年平均胸径生长量达0．9 cm以上，比较速生;而苏木与车桑子的胸径差异不显著，3个树种胸径平均生长量大小顺序为银合欢＞苏木＞车桑子。

表1 不同树种生长量及保存率多重比较Tab．1 Multiple comparison of growth and survival rate

不同树种之间的平均单株材积差异达到显著水平，其中银合欢与苏木和车桑子的平均单株材积差异显著，而苏木与车桑子的平均单株材积差异不显著，3个树种平均单株材积大小顺序为银合欢＞车桑子＞苏木。

不同树种之间直播造林的保存率差异也达到显著水平，其中银合欢与苏木和车桑子的保存率差异显著，而苏木与车桑子的差异不显著。其中银合欢保存率最高，为100%，其次是苏木，为71．8%，车桑子较低，只有52．9%。银合欢和苏木为本地的乡土树种，种子在本地采收，直播造林的保存率都比较高。而车桑子的种子是从外省引进，是否由于种子质量不高或是对试验区土壤和气候适应性不强等原因有待进一步试验探讨。

从树高、胸径、材积及造林保存率4个指标综合评价认为银合欢直播造林的效果最好，苏木和车桑子的直播造林效果稍差。

表2 不同树种枯落物蓄积量Tab．2 Stocking volume of litters from different tree species

3.2 不同树种枯落物现存量差异分析

3个直播造林树种林下枯落物现存量调查统计结果见表2。由表2可知，枯落物层总厚度以银合欢最厚，其次是车桑子，苏木最薄。不同树种之间枯落物的总蓄积量有一定的差异，其中银合欢的总蓄积量最大，明显大于其他2个树种，是苏木的3倍多，而车桑子是苏木的2倍多。3个树种林下枯落物总蓄积量与总厚度之间存在正相关的关系，厚度增加，总蓄积量也随之增加。结合各树种林木生长状况来看，林下枯落物蓄积量大小与林木生长量大小也有一定的关联，银合欢的树高、胸径、材积等生长量较大，因此枯落物的蓄积量也较大，相反苏木与车桑子生长量较小，其枯落物的蓄积量也较少。

从表2还可发现，不同树种枯落物的未分解层和半分解层蓄积量所占的比例不同。3个树种的枯落物均为半分解层蓄积量大于未分解层蓄积量，半分解层蓄积量约占总蓄积量的60%，而未分解层蓄积量约占总蓄积量40%。这一测定结果与李红云等对山东石灰岩山区4种灌木林枯落物的研究和张峰等对北京西山6个主要造林树种林下枯落物的研究结果相似［13～14］。

3.3 不同树种枯落物持水能力差异分析

3个树种林下枯落物持水能力各项指标的测定结果见表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强［15～16］。枯落物未分解层和半分解层最大持水率最高的均为苏木，其次是车桑子，银合欢最低。

依据枯落物最大持水率及单位面积枯落物蓄积量，可推算出各树种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银合欢，最低的是苏木，最大的是最小的2倍多，车桑子的最大持水量处于中等。最大持水量与最大持水率的变化规律不一致，因为最大持水量除了与最大持水率密切相关外，还与枯落物蓄积量有直接关系。虽然苏木最大持水率最高，但其枯落物单位面积的蓄积量较小，因此其单位面积持水量也比较小。而银合欢最大持水率虽小，但其单位面积枯落物的蓄积量大，故单位面积枯落物持水量大。

最大持水量一般只能反映枯落物层持水能力的大小，但并不代表枯落物的实际拦储量，通常用有效拦蓄量来估算枯落物对降水的实际拦蓄能力［13～18］。由表3可知，3个树种枯落物有效拦蓄率与其对应的最大拦蓄率、最大持水率的大小变化规律相似，均为苏木＞车桑子＞银合欢。不同树种有效拦蓄量变化范围为2．08～4．39 t/hm2，其中车桑子的有效拦蓄量最大;银合欢与车桑子相近，苏木有效拦蓄量最小，最大是最小的2倍多。

表3 不同树种林下枯落物持水能力指标Tab．3 Litters’water-holding indexes

4 结语

(1)3个直播造林树种的树高、胸径、单株材积、保存率差异性均达到显著水平，其中银合欢年平均树高生长量达1．2 m以上，年平均胸径生长量达0．9 cm以上，是苏木和车桑子生长量的2倍多;3个树种中保存率最高的是银合欢，达100%。

(2)试验研究的3个树种林下枯落物总蓄积量差异明显，枯落物总蓄积量变化范围为1．55～5．07 t/hm2，总蓄积量最大的银合欢是最小值的苏木的3倍多，并略大于马书国等［19］测定的杉木人工林枯落物现有量和周卫卫等［20］测定的3年生桉树人工林枯落物现有量。

(3)不同树种枯落物的有效拦蓄量差异较大，3个树种有效拦蓄量变化范围为2．08～4．39 t/hm2，其中车桑子的有效拦蓄量最大，银合欢与车桑子相近，均为苏木有效拦蓄量的2倍多。

(4)通过对3个直播造林树种的生长量、造林保存率及其枯落物持水特性分析评价，综合认为银合欢在石漠化地区直播造林效果较好，可推广应用。

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