南亞熱帶不同人工林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

周笛軒 ，林永標(biāo) ，汪雁佳 ，劉占鋒 ，周麗霞 *

1.中國(guó)科學(xué)院華南植物園/中國(guó)科學(xué)院退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 5106502；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.廣東省應(yīng)用植物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在滿足人類生產(chǎn)生活需要、改善人類居住環(huán)境、維護(hù)全球生態(tài)平衡、保障國(guó)土生態(tài)安全中發(fā)揮著不可替代的作用。上世紀(jì)六七十年代，中國(guó)森林資源遭到嚴(yán)重破壞，森林覆蓋率一度下降到12%，水旱風(fēng)沙災(zāi)害頻發(fā)。改革開(kāi)放以來(lái)，為提高森林覆蓋率和木材供應(yīng)能力，中國(guó)采取了人工造林、促進(jìn)天然植被更新等森林景觀恢復(fù)措施，其中大力發(fā)展人工林最為有效便捷（陳超然等，2018）。經(jīng)過(guò)50多年的持續(xù)投入，中國(guó)的人工林面積已達(dá)6933×104hm2，居世界首位（張興國(guó)，2019）。在全國(guó)綠化委員會(huì)發(fā)布的《2019中國(guó)國(guó)土綠化狀況公報(bào)》（2020）中，2019年全國(guó)完成造林706.7×104hm2、森林撫育 773.3×104hm2。

但目前在人工林經(jīng)營(yíng)管理方面，人們?nèi)云毡樽⒅仄浣?jīng)濟(jì)價(jià)值和短期收益而忽略其生態(tài)價(jià)值，種植規(guī)模粗放擴(kuò)張，且忽視林工結(jié)合，對(duì)林木樹(shù)種結(jié)構(gòu)的合理搭配重視度不夠（王永忠等，2018），造成的人工林結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和功能單一等問(wèn)題隨著其種植面積的不斷擴(kuò)大而逐漸顯現(xiàn)出來(lái)（陳幸良等，2014）。為解決這些問(wèn)題，學(xué)者們?cè)谌斯ち种幸M(jìn)更多的植物種類進(jìn)行林分改造，發(fā)現(xiàn)林分改造后對(duì)土壤的養(yǎng)分含量、質(zhì)量指數(shù)、蓄水量、土壤酶活性等都有積極影響（劉飛鵬等，2013；郭雄飛等，2015；黃鈺輝等，2016），然而這些研究大多只是針對(duì)某一數(shù)據(jù)指標(biāo)，如植被群落生物量（曾小平等，2008）、土壤微生物群落（易桂田等，2018）、凋落物（鄒碧等，2006；盧立華等，2008）、土壤動(dòng)物群落（Xu et al.，2016）以及碳氮積累（湯松波等，2018）等方面，對(duì)不同人工林進(jìn)行整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估的研究較少，尤其缺乏對(duì)不同配置人工林生態(tài)恢復(fù)水平的定量評(píng)價(jià)（張佩霞，2011；李振等，2013）。

國(guó)家林業(yè)局在 2008年頒布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》中指出：森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，主要包括涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、森林防護(hù)、生物多樣性保護(hù)和森林游憩等方面，采用森林生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期連續(xù)定位觀測(cè)數(shù)據(jù)、森林資源清查數(shù)據(jù)及社會(huì)公共數(shù)據(jù)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能開(kāi)展的實(shí)物量與價(jià)值量來(lái)進(jìn)行評(píng)估。本研究以廣東鶴山10樹(shù)種混交林（10 species mixed plantation，10NS）、16樹(shù)種混交林（16 species mixed plantation，16NS）（種植初期為30樹(shù)種，后自然淘汰剩16樹(shù)種，故本文統(tǒng)一作16樹(shù)種混交林）2種人工混交林，尾葉桉純林（Eucalypyus urophylla monoculture，EU）、紅錐純林（Castanopsis hystrix monoculture，CM）、厚莢相思純林（Acacia crassicaipa monoculture，AC）3種人工純林和自然恢復(fù)的灌草坡（Shrub and herb land，SH）為研究對(duì)象，對(duì)其涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估，以闡明和量化退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中不同配置人工林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，為南亞熱帶地區(qū)人工林的合理種植和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究樣地設(shè)在廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站暨中國(guó)科學(xué)院鶴山丘陵綜合開(kāi)放試驗(yàn)站（鶴山站）的共和樣地，該樣地位于廣東省中部，為典型的丘陵地貌，海拔10—60 m，年平均氣溫21.7 ℃，年均降雨量1700 mm，雨量充沛，但分布不均，集中分布于4—10月的雨季，有明顯的干、濕季之分，屬典型南亞熱帶季風(fēng)氣候，地帶性土壤為赤紅壤。

本研究選擇 2005年種植的尾葉桉純林、厚莢相思純林、紅錐純林、10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林及自然恢復(fù)的灌草坡為研究對(duì)象，每種植被類型均設(shè)有3個(gè)重復(fù)樣地，每個(gè)樣地面積約1 hm2，并在樹(shù)種種植前均進(jìn)行過(guò)統(tǒng)一處理（除雜、煉山和施基肥）。不同人工林的基本情況見(jiàn)表1。

表1 不同人工林的基本情況Table 1 The information of different forest types

2 研究方法

2.1 野外植被調(diào)查與生物多樣性分析

野外植被調(diào)查時(shí)間為2018年12月（13林齡）。主要調(diào)查樣地的植物群落數(shù)據(jù)，調(diào)查方法為相鄰格子法。在每個(gè)樣地設(shè)置 1個(gè) 30 m×30 m的固定樣方，調(diào)查樣方內(nèi)所有喬木層所有喬木，調(diào)查指標(biāo)為植物的種名、樹(shù)高、胸徑、冠幅；灌木層調(diào)查是在固定樣方內(nèi)選擇9個(gè)5 m×5 m的小樣方，調(diào)查每個(gè)樣方內(nèi)灌木層所有灌木，調(diào)查指標(biāo)為的植物種名、樹(shù)高、地徑、冠幅、叢株數(shù)；草本層調(diào)查是在固定樣方內(nèi)選擇9個(gè)1 m×1 m的小樣方，調(diào)查小樣方內(nèi)所有草本，調(diào)查指標(biāo)為植物種名、高度、地徑、冠幅、蓋度等。

Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)、Evenness指數(shù)以及Richness指數(shù)是用于評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的常用指標(biāo)。Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)可以反映群落的生物多樣性；Evenness指數(shù)可以反映一個(gè)群落中各個(gè)物種個(gè)體數(shù)分配的均勻程度，Richness指數(shù)表示一個(gè)群落中物種豐富度。因厚莢相思純林在2018年臺(tái)風(fēng)中遭到破壞，影響到植被數(shù)據(jù)的可靠性，因此群落多樣性分析中不包含厚莢相思純林。

2.2 土壤采樣與分析

野外植被調(diào)查的同時(shí)，在與植被調(diào)查每個(gè)相對(duì)應(yīng)的樣地的坡上、坡中、坡下，分別采集3個(gè)土壤混合土樣，采集深度為0—10 cm，采集方法為五點(diǎn)法，采到的所有土樣均過(guò)2 mm篩后，裝入自封袋存儲(chǔ)，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。土壤理化特性主要測(cè)定指標(biāo)包括土壤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、有機(jī)碳（SOC）、總氮（TN）、總磷（TP）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，土壤微生物特性主要測(cè)定微生物生物量碳（Cmic）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和微生物群落組成等指標(biāo)。其中土壤含水量用烘干法測(cè)定；pH值用pH計(jì)測(cè)定，土水比為1∶2.5；土壤總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用半微量凱氏法測(cè)定；土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定；土壤總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用堿熔-鉬銻分光光度法（劉光崧，1996）；土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用氯仿熏蒸法測(cè)定（Vance et al.，1987）；磷脂脂肪酸（PLFAs）是活體微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，土壤中微生物的群落組成及其生物量采用磷脂脂肪酸（PLFAs）方法測(cè)定（周麗霞等，2007；Bossio et al.，1998）。

2.3 水文數(shù)據(jù)

水文數(shù)據(jù)通過(guò)在每個(gè)樣地設(shè)置了一個(gè)面積為15 m×20 m的小徑流場(chǎng)獲取，采用水位計(jì)測(cè)定徑流場(chǎng)中地表徑流，16樹(shù)種混交林和紅錐純林樣地中使用Solinst Water Leve logger水位計(jì)，其他樣地采用HOBO Water Leve logger水位計(jì)，兩種水位計(jì)均采用壓力測(cè)量原理測(cè)取凈水位壓力；同時(shí)在灌草坡和紅錐純林徑流場(chǎng)設(shè)置旁各設(shè)置1個(gè)HOBO RG3-M自記雨量計(jì)用于進(jìn)行雨量數(shù)據(jù)收集。水文數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2018年12月—2020年1月。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要根據(jù)中國(guó)國(guó)家林業(yè)局在 2008年發(fā)布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T 1721—2008）進(jìn)行評(píng)估，公式均來(lái)自于規(guī)范中，本研究的評(píng)估公式分為實(shí)物量評(píng)估和價(jià)值量評(píng)估（表2）。

表2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能實(shí)物量評(píng)估公式及參數(shù)設(shè)置Table 2 The formulas and parameters set for the assessment of forest ecosystem services

根據(jù)植被調(diào)查結(jié)果，喬木、灌木的生物量通過(guò)各物種的異速生長(zhǎng)方程模擬計(jì)算（附表 1），模型引用自中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)與研究數(shù)據(jù)集森林生態(tài)系統(tǒng)卷：傅聲雷等（2012）、張倩媚（2011）、鄧曉保等（2010）、孫鴻烈等（2012）；陳遠(yuǎn)其（2015）以及陳富強(qiáng)等（2013），草本生物量采用全株收獲法測(cè)定。喬木層、灌木層、草本層生物量之和為總生物量。在本研究中積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能使用每種樣地生物量來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

2.5 數(shù)據(jù)處理

植被調(diào)查數(shù)據(jù)、土壤理化指標(biāo)數(shù)據(jù)均通過(guò)Excel 2013進(jìn)行輸入整理分析，植物多樣性通過(guò)R語(yǔ)言編程計(jì)算。水文數(shù)據(jù)通過(guò)與HOBO Water Leve logger和Solinst Water Leve logger相適配的軟件導(dǎo)出Excel獲得，而后使用Excel 2013整理分析數(shù)據(jù)。3部分?jǐn)?shù)據(jù)在本研究均采用單因素方差分析（ANOVA）與Duncan比較，用于表征分析各林型植被群落與土壤微生物群落以及土壤理化性質(zhì)樣地間的差異是否存在顯著性，分析軟件選用為SPSS 26.0中方差分析及Duncan比較，顯著性水平設(shè)定為P<0.05；作圖軟件選用為GraphPad Prism 8.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制分析，圖中數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

3 結(jié)果與分析

3.1 調(diào)查數(shù)據(jù)分析

3.1.1 植被生物多樣性

由圖 1可以看出，兩種混交林的 Shannon-Wiener指數(shù)與 Simpson指數(shù)顯著高于尾葉桉純林（EU）和灌草坡（SH）（P<0.05），略高于紅錐純林（CM），灌草坡（SH）的Shannon-Wiener指數(shù)最低（圖1a、圖1b）；10樹(shù)種混交林（10NS）的Evenness指數(shù)顯著高于兩種純林與灌草坡（SH），但與16樹(shù)種混交林（16NS）無(wú)顯著性差異（圖1c）；圖1d表明16樹(shù)種混交林（16NS）的物種豐富度最高，顯著高于尾葉桉純林（EU）與灌草坡（SH），但與10樹(shù)種混交林（10NS）與紅錐（CM）無(wú)顯著性差異。兩種混交林與兩種純林間的物種多樣性差異均不顯著。

圖1 不同樣地生物多樣性Fig.1 Biodiversity in different forest types

3.1.2 土壤理化性質(zhì)

10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林、尾葉桉純林、紅錐純林、厚莢相思純林以及灌草坡6種樣地的土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果表明，6種樣地的土壤含水量差異不顯著（P<0.05）；pH在16樹(shù)種混交林最高，其次為10樹(shù)種混交林，厚莢相思純林最低；土壤全總氮、土壤全總磷含量表現(xiàn)為10樹(shù)種混交林顯著高于其余樣地，紅錐純林最低（P<0.05）；土壤有機(jī)碳含量上 10樹(shù)種混交林顯著高于紅錐純林，而與其余樣地差異不顯著（P<0.05）。

圖2 不同樣地土壤理化性質(zhì)Fig.2 Soil physicochemical properties in different forest types

3.1.3 土壤微生物特征

由圖3可見(jiàn)，土壤微生物生物量碳含量在10樹(shù)種混交林最高，略高于16樹(shù)種混交林、紅錐林與厚莢相思林，顯著高于尾葉桉純林和灌草坡（P<0.05）。

圖3 不同樣地土壤微生物生物量碳含量Fig.3 Soil microbial carbon in different forest types

由圖4可見(jiàn)，除放線菌外，10樹(shù)種混交林的土壤微生物PLFAs總量、細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性菌PLFAs含量均顯著高于其余樣地；10樹(shù)種混交林真菌與叢枝菌根真菌 PLFAs含量最高，顯著高于尾葉桉純林、厚莢相思純林與灌草坡；10樹(shù)種混交林的真菌/細(xì)菌比顯著高于尾葉桉純林。16樹(shù)種混交林與紅錐純林土壤微生物PLFAs總量和細(xì)菌PLFAs含量顯著高于厚莢相思純林，兩者的革蘭氏陰性菌PLFAs顯著高于尾葉桉純林和厚莢相思純林（P<0.05）。放線菌PLFAs含量以灌草坡最高，顯著高于16樹(shù)種混交林（P<0.05）。

圖4 不同樣地土壤微生物群落特征Fig.4 The character of soil microbial communities in different forest types

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

3.2.1 涵養(yǎng)水源實(shí)物量評(píng)估

厚莢相思純林徑流場(chǎng)在2018年臺(tái)風(fēng)中被破壞，因此本節(jié)根據(jù)10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林、尾葉桉純林、紅錐純林和灌草坡5種樣地中一年的地表徑流監(jiān)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，徑流量受到林下植被豐富度及芒萁相對(duì)蓋度的影響；涵養(yǎng)水源能力由強(qiáng)到弱依次為：灌草坡>10樹(shù)種混交林>16樹(shù)種混交林>紅錐純林>尾葉桉純林；灌草坡的調(diào)節(jié)水量功能最強(qiáng)，為12948.478 m3·a?1；尾葉桉純林的調(diào)節(jié)水量功能最弱，為7907.579 m3·a?1（表 3）。

表3 不同樣地林分調(diào)節(jié)水量功能Table 3 Water conservation capacity in different forest types

3.2.2 保育土壤實(shí)物量評(píng)估

由圖5可見(jiàn)，10樹(shù)種混交林的保育土壤能力最高（P<0.05），紅錐純林的保育土壤能力最低（P<0.05）。在土壤固氮能力上：16樹(shù)種混交林低于10樹(shù)種混交林（P<0.05），尾葉桉純林、厚莢相思純林以及灌草坡處于同一水平；在土壤固磷能力上：尾葉桉純林低于16樹(shù)種混交林、厚莢相思純林以及灌草坡（P<0.05）。

圖5 不同樣地保育土壤能力Fig.5 Soil conservation in different forest types

3.2.3 積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)實(shí)物量評(píng)估

不同樣地中，喬木層生物量、草本層生物量和總生物量存在顯著性差異（P<0.05）（表4），其中尾葉桉屬于速生物種，喬木高大，樹(shù)高均值為8.04 m、胸徑均值為13.64 cm、冠幅為7.74 m2，其樣地喬木層、草本層和總生物量顯著高于其他樣地；10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林、紅錐純林間的上述生物量不存在顯著性差異。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，灌木層生物量、植被數(shù)量和種類在各樣地間差異不顯著（圖1、表4）。

表4 不同樣地喬木層生物量、灌木層生物量、草本層生物量以及總生物量Table 4 Biomass in different levels and total Biomass in different forest types

3.2.4 固碳釋氧實(shí)物量評(píng)估

植被固碳和林分釋氧量與各樣地的生物量有關(guān)，所以各樣地間植被固碳和林分釋氧量的差異與各樣地生物量相同。由表5可見(jiàn)，10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林和尾葉桉純林 3種林型間的植被固碳和林分釋氧量無(wú)明顯差異，但顯著高于紅錐純林和灌草坡（P<0.05），紅錐純林雖低于其余林型，但高于灌草坡。

土壤固碳能力和各樣地的碳含量有關(guān)，10樹(shù)種混交林的固碳能力顯著高于其余樣地（P<0.05），紅錐純林的固碳能力最低，16樹(shù)種混交林、尾葉桉純林、厚莢相思純林和灌草坡間均無(wú)明顯差異（表5）。

表5 不同樣地固碳釋氧能力Table 5 Capability of carbon fixation and oxygen releasing in different forest types

3.2.5 物種保育價(jià)值量評(píng)估

由表6可見(jiàn)，10樹(shù)種混交林、16樹(shù)種混交林和紅錐純林的物種保育價(jià)值均為 5000 yuan·hm?2·a?1；尾葉桉純林和灌草坡的物種保育價(jià)值僅為 3000 yuan·hm?2·a?1。

表6 不同樣地物種保育價(jià)值Table 6 Species conservation in different forest types

4 討論

本研究通過(guò)對(duì) 2種配置的鄉(xiāng)土樹(shù)種混交林、3種配置的人工純林和自然恢復(fù)的灌草坡進(jìn)行植被-土壤-水文3部分調(diào)查數(shù)據(jù)的綜合分析，發(fā)現(xiàn)在種植13年后3種人工純林和10樹(shù)種混交林的喬木層物種數(shù)量都有所增加，且每種植被類型因地上植被生長(zhǎng)情況及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的不同而具有其各自的優(yōu)勢(shì)（圖6）。

圖6 不同樣地13林齡生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估Fig.6 Ecosystem services in different forest types at 13 years later

在本研究中，尾葉桉純林喬木高大，樹(shù)高均值為10.64 m、胸徑均值為13.64 cm且生長(zhǎng)迅速，豐富的林下植被和相對(duì)較高的草本層蓋度與密度（表1、表3），也反過(guò)來(lái)促進(jìn)了喬木層生長(zhǎng)（Wan et al.，2014），使其喬木層生物量最高，積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也高；由于該林型具有較高的碳匯功能（Chen et al.，2015），其植被固碳和林分釋氧量生態(tài)服務(wù)功能較強(qiáng)（表5），因此，適合作為用材林和碳匯林種植。

厚莢相思純林生長(zhǎng)迅速（表 1），且作為豆科植物，具有較好的固氮能力，可有效進(jìn)行土壤改良，提高土壤肥力（黃碧峰，2017），同時(shí)厚莢相思純林也具有較高的碳匯功能（Chen et al.，2011），但由于其冠幅較大，抗風(fēng)能力弱，在2018年9月的“山竹”臺(tái)風(fēng)侵襲后大部分的樹(shù)木倒伏甚至死亡，因此厚莢相思樹(shù)種不適宜在臺(tái)風(fēng)多發(fā)地種植。

紅錐純林相對(duì)其他幾種植被恢復(fù)模式，在土壤養(yǎng)分各項(xiàng)指標(biāo)中均無(wú)顯著優(yōu)勢(shì)，其保肥方面的生態(tài)服務(wù)功能也相對(duì)較弱（圖2、圖5），但作為珍貴鄉(xiāng)土用材樹(shù)種，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高（潘國(guó)英，2018），種植前需做好科學(xué)的經(jīng)營(yíng)規(guī)劃，以近自然經(jīng)營(yíng)方式培育大徑材。

林下灌草是南亞熱帶人工林的重要組成部分，它們顯著影響凋落物的分解過(guò)程（Liu et al.，2012），以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能（Wu et al.，2011），其缺失會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的流失和供氮能力的下降（王曉玲，2011)。本研究中，灌草坡的喬木層生物量明顯低于人工林（表 4），但草本層中的優(yōu)勢(shì)種芒萁蓋度較高且具有強(qiáng)大的根系（表 3），有利于維持水土保持功能（張靜等，2017；Zhao et al.，2012），因此灌草坡的調(diào)節(jié)水量能力最強(qiáng)（表3），在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中進(jìn)行林下植被處理時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待。

研究表明，植被通過(guò)根系分泌物和凋落物向土壤提供養(yǎng)分，進(jìn)而影響土壤有機(jī)質(zhì)的輸入和土壤性質(zhì)（劉占鋒等，2007）。植被種類越多，凋落物種類也越多，為土壤微生物提供的營(yíng)養(yǎng)元素越豐富，越有利于土壤微生物的繁殖及其多樣性的形成（圖3、圖4）（Fang et al.，2016；王春陽(yáng)等，2011）。因此，營(yíng)造多樹(shù)種的混交林可以增加人工林的生物多樣性，優(yōu)化林地群落結(jié)構(gòu)，提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗逆能力。

本研究發(fā)現(xiàn)，10樹(shù)種混交林在土壤保育、水土涵養(yǎng)方面能力最強(qiáng)（圖5、表3），且該樣地的物種存活率高，生物多樣性穩(wěn)定，但是其植被固碳釋氧和積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)功能相對(duì)較弱，因此不建議做用材林種植，可用作水土保持林、水源涵養(yǎng)林等，以有效保持水土和恢復(fù)土壤肥力。樣地建設(shè)初期種植30樹(shù)種的混交林因物種密度過(guò)大，導(dǎo)致物種存活率降低，經(jīng)過(guò)10多年生態(tài)恢復(fù)和自然選擇后，其物種數(shù)下降為16種，而生態(tài)功能與10樹(shù)種混交林差異不大。說(shuō)明混交林的物種數(shù)過(guò)多會(huì)造成種間競(jìng)爭(zhēng)，種間關(guān)系也會(huì)隨著樹(shù)種種類、結(jié)構(gòu)配置的變化而改變（Kelty，2006；Getzin et al.，2006），因此適當(dāng)?shù)奈锓N數(shù)混交有利于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，但樹(shù)種配置并不是越多越好，需綜合考慮樹(shù)種的生理生態(tài)特性、適應(yīng)能力，土壤條件等，即適地適樹(shù)適種。

綜合而言，經(jīng)過(guò)13年的植被恢復(fù)，本研究的2種混交林和3種純林中，混交林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)于純林，10樹(shù)種混交林的生態(tài)恢復(fù)能力強(qiáng)于16樹(shù)種混交林。灌草坡相對(duì)于人工林而言，雖然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值不高，但其優(yōu)勢(shì)種芒萁在維持森林生態(tài)系統(tǒng)土壤微環(huán)境和水土保持方面發(fā)揮的重要作用不容忽視。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

綜合本研究的調(diào)查數(shù)據(jù)分析和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估結(jié)果來(lái)看，尾葉桉純林的土壤固碳作用較強(qiáng)，且生長(zhǎng)迅速，不加砍雜等人為干擾，林下植被豐富度和草本層蓋度及密度相對(duì)較高，積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力較強(qiáng)，作為用材林和碳匯林經(jīng)營(yíng)具有一定優(yōu)勢(shì)；厚莢相思純林樹(shù)木高大，生長(zhǎng)快，而且是豆科固氮植物，可提高土壤氮含量，但抗風(fēng)能力較弱，不適宜沿海或臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)規(guī)模化種植；紅錐等珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種，前期生長(zhǎng)緩慢，在保肥和水源涵養(yǎng)等方面的生態(tài)服務(wù)功能相對(duì)較弱，但經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，種植經(jīng)營(yíng)時(shí)需做好長(zhǎng)期營(yíng)林規(guī)劃，以培育大徑材高價(jià)值為經(jīng)營(yíng)目標(biāo)；混交林的土壤微生物含量和土壤養(yǎng)分含量最高，地表徑流最小，林分調(diào)節(jié)水量功能和保育土壤功能最強(qiáng)，在植被恢復(fù)中即可保證物種多樣性又利于改善土壤肥力，可用作構(gòu)建水土保持林、水源涵養(yǎng)林等，但需考慮合理的樹(shù)種選擇與配置。灌草坡因地表芒箕覆蓋率較高而具有較強(qiáng)的水土保持功能，其長(zhǎng)期封育具有一定的水土保持效益，但作為植被恢復(fù)的總體效益并不高，需人為干預(yù)以促進(jìn)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升。

5.2 展望

面對(duì)日益破壞的生態(tài)環(huán)境、減少的森林面積和極端氣候的出現(xiàn)，生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)刻不容緩，其中人工林的發(fā)展是迅速、有效的解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵措施之一。各地在進(jìn)行人工林種植時(shí)，需要因地制宜，合理掌握物種配比，盡量避免純林和同齡林的種植，這就需要科學(xué)的營(yíng)林指導(dǎo)。此研究只對(duì)南亞熱帶幾種主要的人工林種類進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估，涉及的林分和評(píng)估指標(biāo)還不全面，而且各林型生長(zhǎng)時(shí)間較短，對(duì)此樣地進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，將會(huì)取得更好的研究結(jié)果并為人工林的科學(xué)種植提出更為行之有效的方法。