全 文 ：第 33 卷 第 2 期
2012 年 4 月
华南农业大学学报
Journal of South China Agricultural University
Vol． 33，No． 2
Apr． 2012
收稿日期:2011-09-16
作者简介:罗柳娟(1985—) ，女，硕士研究生;通信作者:何 斌(1962—) ，男，研究员，硕士;E-mail:hebin8812@ 163． com
基金项目:国家自然科学基金(31160152，40861025) ;广西重大林业科技项目(桂林科字［2010］第 6 号) ;国家林业局中南速
生材繁育重点开放性实验室开放课题基金(ZR［2009］-02) ;广西大学实验室建设与实验教学项目(20111602)．
尾巨桉和厚荚相思人工林水源涵养功能研究
罗柳娟1，韦理电2，何 斌1，蒙春江2，梁丽虹2，刘红英1，刘 莉1，覃祚玉1
(1 广西大学 林学院，广西 南宁 530004;2 广西环江县华山林场，广西 环江 547106)
摘要:为了了解尾巨桉 Eucalyptus urophylla × E． grandis和厚荚相思 Acacia crassicarpa人工林的水源涵养功能，对相
似立地条件下尾巨桉和厚荚相思人工林的林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和林地土壤的贮水性能进行比较分析．
结果表明，尾巨桉和厚荚相思人工林林分不同结构层次的持水量大小顺序均为土壤层(0 ～ 40 cm)＞枯枝落叶层 ＞
林冠层 ＞林下植被层，厚荚相思人工林林冠层、枯枝落叶层和土壤层的持水量及渗透性能均高于巨尾桉，但林下植
被层则呈相反趋势．尾巨桉和厚荚相思人工林的林分总持水量分别为 1 852. 82 和 1 917. 72 t /hm2，林分单位面积水
源涵养总价值分别为 1 241. 39 和 1 284. 87 元 /hm2 ．
关键词:尾巨桉;厚荚相思;人工林;水源涵养功能
中图分类号:S714． 7 文献标志码:A 文章编号:1001-411X(2012)02-0220-05
Water Conservation Effects of Eucalyptus urophylla × E． grandis
and Acacia crassicarpa Plantations
LUO Liu-juan1，WEI Li-dian2，HE Bin1，MENG Chun-jiang2，LIANG Li-hong2，
LIU Hong-ying1，LIU Li1，QIN Zuo-yu1
(1 College of Forestry，Guangxi University，Nanning 530004，China;
2 Huashan Forest Farm of Huanjiang County，Huanjiang 547106，China)
Abstract:In order to investigate the water conservation effects of Eucalyptus urophylla × E． grandis and
Acacia crassicarpa plantations，plots with similar stand conditions were selected，and comparative studies
were made on water-holding capacity of canopy，vegetation layer under canopy，litter layer and soil． Re-
sults showed that water-holding capacity in different layers of two different plantations were in the order of
soil layer ＞ litter layer ＞ canopy ＞ vegetation layer under canopy． The water-holding capacity of canopy，
litter layer，and the water-holding capacity of soil were in the order of A． crasscarpa plantation ＞ E． uro-
phylla × E． grandis plantations，but the water-holding capacity of layer under canopy was just the oppo-
site． The total water-storage capacity both above ground and soil in E． urophylla × E． grandis and A．
crasscarpa plantation were 1 852. 82 and 1 917. 72 t /hm2 respectively，and the total value of water con-
servation for the two plantations were 1 241. 39 and 1 284. 87 yuan /hm2，respectively．
Key words:Eucalyptus urophylla × E． grandis;Acacia crassicarpa;plantation;water conservation effect
森林的水源涵养功能是森林生态系统的重要功
能之一．不同森林类型由于其树种生物学特性与林
分结构的不同，其水源涵养效应存在一定的差
异［1-3］．因此，分析和比较不同森林类型水源涵养功
能及其差异，对于合理经营森林资源，实现人工林的
可持续发展具有重要的现实意义．
桉树 Eucalyptus具有适应能力强、生长迅速、单
产高、生长周期短、树干通直、用途广泛和经济效益
高等特点，已成为世界许多国家引种和推广的速生
树种［1-2］，成为华南地区短周期工业用材林生产基地
的首选树种．尾巨桉 Eucalyptus urophylla × E． grandis
是由尾叶桉 E． urophylla和巨桉 E． grandis杂交获得
的杂交种，具有生长快、干形好、轮伐期短、伐根萌芽
力强、无性繁殖容易、经济效益高等特点，是目前我
国南方实施速生丰产用材林基地建设的主要桉树优
良品种之一，并取得了显著的经济效益［4-6］． 厚荚相
思 Acacia crassicarpa又名粗果相思，属含羞草科金合
欢属常绿乔木，原产澳大利亚、巴布亚新几内亚和印
度尼西亚等地，具有生长迅速、干形较直、耐干旱瘠
薄、抗逆性强等特点，是一种多功能的速生用材树
种［7-8］．本文通过对相似立地条件下尾巨桉和厚荚相
思人工林的林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和林地
土壤持水量和渗透性能进行对比研究，揭示尾巨桉
和厚荚相思人工林水源涵养功能特点及差异，为客
观评价尾巨桉和厚荚相思人工林的水分生态功能，
合理经营和管理这两种人工林提供科学依据．
1 试验地概况
试验地位于广西南宁市北郊，地理位置为东经
108°21，北纬 22°58，地处南宁盆地的北缘，大明山
山脉南伸的西支，林地平均海拔 300 m 以下．属南亚
热带季风气候，年平均温度 21. 8 ℃，极端最高气温
40 ℃，极端最低温 － 2 ℃，≥10 ℃年积温约 7 200
℃，年平均降雨量 1 200 ～ 1 500 mm，降雨多集中在
5—9 月，年蒸发量 1 250 ～ 1 620 mm，年日照 450 ～
1 650 h，相对湿度大约79%［9］．标准地位于山坡中部，
海拔约 200 m，坡度 25° ～ 28°，东南坡，土壤类型为砂
页岩发育形成的赤红壤，土壤厚度在 70 cm以上．
试验地前茬林分均为杉木 Cunninghamia lanceo-
lata人工林，2000 年底采伐后，经炼山和整地，于
2001 年 4 月分别用尾巨桉和厚荚相思组培苗造林，
初始造林密度为 1 140 株 /hm2 ． 2008 年 1 月调查时，
尾巨桉人工林林相整齐，郁闭度为 0. 70，经自然稀疏
和间伐后林分保留密度为 1 320 株 /hm2，林分平均树
高 18. 8 m，平均胸径 13. 2 cm ，林下植被以五节芒
Miscanthus floridulus、蔓生莠竹 Microstegium vegans 等
为优势，还少量分布有木姜子 Litsea pungens、越南悬
钩子 Rubus cochinchinensis、盐肤木 Rhus chinenesis 和
路边青 Clerodendrum bungei 等，枯枝落叶层厚度约
2. 2 cm，其中枯枝占 40%以上．厚荚相思人工林林相
较整齐，郁闭度 0. 75，林分平均树高 14. 8 m，平均胸
径 15. 2 cm，林下植物主要有毛桐 Mallotus barbatus、
桃金娘 Rhodomyrtus tomentosa、潺槁树 Litsea glutino-
sa、越南悬钩子等灌木，以及五节芒和蔓生莠竹等，枯
枝落叶层厚度 3 ～ 4 cm，其中落叶占 85%以上［9］．
2 研究方法
在经过全面实地调查并分析林分状况的基础
上，分别在尾巨桉和厚荚相思人工林中选择邻近分
布，母岩一致，海拔、坡向、坡位等立地条件基本相
同，长势良好且较一致的林分，分别设置面积 20 m ×
20 m的标准样地各 3 块，测定各样地树木的树高和
胸径，分别以林分平均树高和平均胸径选择平均木，
用 Monsi分层切割法测定各林分的树枝及树叶的生
物量［10］，在各样地中设置面积为 1 m ×1 m的样方 5
个，用“样方收获法”测定各林分的林下植被层和枯
枝落叶层的生物量［3］，用“浸水法”测定持水量和持
水率［11］．土壤调查采用剖面法，即在每个标准样地内
中设置 3 个代表性土壤剖面，按 0 ～ 20 和 20 ～ 40 cm
分层采集土壤样品(考虑到两树种林龄仅为 8 年，加
上 75%以上的根系均集中在 0 ～ 40 cm土层中，因此
本文参照文献［3］仅研究 0 ～ 40 cm土层) ，同时用环
刀(体积 100 cm3)采集原状土壤，用环刀法测定土壤
水分物理性质和渗透性能［3］，用硫酸 －重铬酸钾容
量法测定土壤有机质［3］．
3 结果与分析
3． 1 地上部分的持水性能
林分地上部分的持水性能主要由林冠层、林下
植被(灌草)层和枯枝落叶层 3 个层次组成． 降水在
森林中首先被林冠所截留，其截留功能主要取决于
林冠层枝叶生物量和叶面持水能力． 林冠的下木和
活地被物也具有很强的截留降雨能力，是第二作用
层．林地上的枯枝落叶层具有很强的吸水性，能吸收
大量降水，缓冲雨水动能，避免雨水溅击而导致土壤
结构破坏，并有调节和阻滞地表径流的作用．
3． 1． 1 林冠层的持水性能 降雨到达森林时，首先
为庞大的林冠层所截持． 林冠层持水能力的大小除
了受降水特征影响外，还取决于林分特性［12］，主要由
林冠层枝叶生物量、叶面积指数、枝叶分枝角度、枝
叶表面粗糙度及其持水率所决定．由表 1 可见，尾巨
桉和厚荚相思人工林林冠层生物量分别为 19. 77 和
21. 99 t /hm2，二者之间无显著差异，但后者的持水量
7. 40 t /hm2 显著大于前者的 5. 93 t /hm2，表明厚荚相
思人工林林冠层对降雨具有更强的截留能力．
122第 2 期 罗柳娟等:尾巨桉和厚荚相思人工林水源涵养功能研究
表 1 尾巨桉和厚荚相思人工林地上部分持水性能1)
Tab． 1 The water-holding capacity of aboveground part in Eucalyptus urophylla × E． grandis and Acacia crasscarpa planta-
tion t /hm2
林分类型
林冠层(枝叶) 林下植被层 枯枝落叶层
生物量 持水量 生物量 持水量 现存量 持水量
地上部分
总持水量
尾巨桉林 19． 77 ± 0． 96a 5． 93 ± 0． 29a 5． 45 ± 0． 54a 2． 07 ± 0． 20a 4． 65 ± 0． 30a 13． 22 ± 0． 84a 21． 22 ± 0． 77a
厚荚相思林 21． 99 ± 1． 34a 7． 40 ± 0． 28b 2． 03 ± 0． 27b 0． 77 ± 0． 10b 9． 38 ± 0． 65b 22． 15 ± 1． 55b 30． 32 ± 1． 21b
1)表中数据为平均值 ±标准误;同列数据后凡具有一个相同英文字母者，表示差异不显著(F检验，P ＞ 0. 05)．
3． 1． 2 林下植被层的持水性能 不同林分结构影
响了林下植被的种类及数量，使得不同林分林下植
被层的持水能力存在差异． 林下植被层的生物量和
持水率共同决定林下植被层持水量的大小［13］． 由表
1 可见，尾巨桉人工林林下植被生物量和持水量分别
为 5. 45 和 2. 07 t /hm2，分别是厚荚相思人工林(2. 03
和 0. 77 t /hm2)的 2. 68 倍和 2. 69 倍，无论是生物量
还是持水量，两者之间均存在显著差异．这是由于巨
尾桉人工林的郁闭度较厚荚相思人工林小，更利于
林下植被的生长，因而其林下植被的生物量明显大
于厚荚相思人工林，持水量也相应比厚荚相思人工
林高．
3． 1． 3 枯枝落叶层的持水性能 森林凋落物层是
森林生态系统垂直结构上的 3 个主要功能层之
一［14］，是森林涵养水源中的重要环节，既能截持降水
又能使土壤免受雨滴直接打击地面，又能阻滞径流
和地表冲刷，还能通过腐殖质的形成，改良土壤结
构，提高土壤渗透性． 其持水性能与枯落物的组成、
数量及分解速度有关［7］． 由表 1 可见，尾巨桉、厚荚
相思人工林枯枝落叶层现存量分别达 4. 65 和 9. 38
t /hm2，持水量相应为 13. 22 和 22. 15 t /hm2，后者分
别是前者的 2. 02 和 1. 68 倍，两者之间也均存在显著
差异．由此可见，厚荚相思人工林比尾巨桉人工林更
有利于截持降水，避免雨滴溅蚀地表土壤，有利于改
善土壤结构，减少土壤流失．
3． 2 林地土壤的持水性能
森林在其生长过程中，林地土壤逐步形成由大
量腐根所产生的粗大孔隙、动物孔隙和其他非毛管
孔隙，同时由于大量枯枝落叶的分解，使林地土壤
有机质逐步聚积，改善了土壤结构和物理性状，形
成较多水稳性团聚体．因此很多林地土壤特别是表
土层土壤常常属于海绵状的疏松多孔结构，降雨时
大量雨水沿着土壤孔隙下渗，暂时存贮于土壤孔隙
中，其存贮水分的能力要比地上部分的持水能力要
大得多［3］．因此，林地土壤通常是森林涵养水源的
最重要场所，其透水和蓄水能力是反映森林涵养水
源功能的重要指标之一．林地土壤对降雨的调节能
力主要表现在对降雨的渗透能力和贮水能力两
方面．
3． 2． 1 林地土壤的贮水性能 林地土壤是水分贮
蓄的主要场所，林地土壤对水分的蓄持能力与土壤
厚度和土壤孔隙状况密切相关［15］．由表 2 可见，无论
是 0 ～ 20 cm 土层还是 20 ～ 40 cm 土层，尾巨桉人工
林土壤容重均略大于厚荚相思人工林，土壤毛管孔
隙度和非毛管孔隙度则呈现相反的趋势，但 2 种人
工林之间的上述指标均无显著差异．根据文献［3］和
［13］计算出来的厚荚相思人工林 0 ～ 40 cm 土层的
总贮水量(1 887. 4 t /hm2)比尾巨桉人工林(1 831. 6
t /hm2)增加 55. 8 t /hm2，可见与尾巨桉人工林相比，
虽然营造厚荚相思人工林较有利于改善土壤结构，
增强土壤通气透水能力，提高林地的涵养水源和保
持水土能力，但 2 种林分总贮水量间的差异未达到
显著水平．
3 ． 2． 2 林地土壤的渗透性能 土壤渗透性能是林
表 2 尾巨桉和厚荚相思人工林 0 ～ 40 cm土壤层贮水性能1)
Tab． 2 The water-holding capacity in 0 －40 cm depth in Eucalyptus urophylla × E． grandis and Acacia crasscarpa plantation
林分类型 土层厚度 /cm 容重 /(g·cm －3) 毛管孔隙度 /% 非毛管孔隙度 /% 最大持水量 /%
0 ～ 40 cm土层
总贮水量 /(t·hm －2)
尾巨桉林 0 ～ 20 1． 250 ± 0． 05a 40． 64 ± 1． 85a 7． 15 ± 0． 38a 38． 23 ± 2． 72a 1 831． 6 ± 41． 20c
20 ～ 40 1． 426 ± 0． 04A 38． 12 ± 1． 57A 5． 67 ± 0． 62A 30． 71 ± 2． 85A
厚荚相思林 0 ～ 20 1． 138 ± 0． 048a 41． 68 ± 1． 01a 8． 24 ± 0． 37a 43． 87 ± 1． 33a 1 887． 4 ± 20． 04c
20 ～ 40 1． 384 ± 0． 05A 38． 61 ± 1． 79A 5． 84 ± 0． 40A 32． 12 ± 2． 15A
1)表中数据为平均值 ±标准差;相同土层厚度的同列数据后凡具有一个相同大写或小写英文字母者，表示差异不显著(F
检验，P ＞ 0. 05)．
222 华 南 农 业 大 学 学 报 第 33 卷
分水源涵养功能的重要指标之一，它与土壤质地、结
构、孔隙度、有机质含量、湿度和土壤温度有关．森林
通过地上植被和林地土壤层对雨水的涵蓄后，除了
林地蒸发散失外，大部分降水通过林地土壤渗透，以
壤中流或地下水潜流形式汇入江河． 土壤渗透能力
大小一般用 10 ℃时土壤渗透系数(K10)来表示
［13］．
从表 3 可知，无论是初渗值还是终渗值，厚荚相思人
工林 0 ～ 20 cm 土层的渗透速度或渗透系数均比尾
巨桉人工林高，20 ～40 cm土层也有相似的结果，虽然
除 0 ～20 cm土层稳渗值外，两者之间的差异不显著，
但总的来说，与尾巨桉人工林相比，厚荚相思人工林由
于枯落物较丰富且较易分解，有利于提高土壤有机质
含量，改善土壤结构和其他物理性质，从而更提高土壤
的渗透能力，减少因超渗而引起的地表径流的产生．
表 3 尾巨桉和厚荚相思人工林土壤渗透性能1)
Tab． 3 The soil permeation capacity in Eucalyptus urophylla × E． grandis and Acacia crasscarpa plantation
林分类型
土层厚度 /
cm
有机质 /
(g·kg －1)
渗透速度 /(mm·min －1) K10 /(mm·min
－1)
初渗值 稳渗值 初渗值 稳渗值
尾巨桉林 0 ～ 20 22． 18 ± 0． 91a 18． 60 ± 1． 27a 6． 07 ± 0． 53a 6． 63 ± 0． 48 a 2． 28 ± 0． 18a
20 ～ 40 8． 72 ± 0． 93A 11． 28 ± 2． 32A 3． 56 ± 1． 28A 4． 54 ± 0． 87 A 1． 34 ± 0． 33A
厚荚相思林 0 ～ 20 27． 70 ± 0． 62b 21． 58 ± 1． 30a 11． 40 ± 0． 31b 8． 11 ± 0． 49a 4． 29 ± 0． 18b
20 ～ 40 11． 08 ± 0． 57B 12． 25 ± 1． 67A 4． 02 ± 0． 44A 4． 60 ± 0． 60 A 1． 51 ± 0． 23A
1)表中数据为平均值 ±标准差;相同土层厚度的同列数据后凡具有一个相同大写或小写英文字母者，表示差异不显著(F
检验，P ＞ 0. 05)．
3． 3 水源涵养功能及价值评价
林分的总持水量由林分林冠层、林下植被层、枯
枝落叶层和土壤层的涵养水分能力所决定［3］． 林分
总持水量越大，表明林分涵蓄水分能力越强［8］．由表
4 可以看出，厚荚相思人工林 0 ～ 40 cm 土壤层持水
量为 1 887. 4 t /hm2，尾巨桉人工林为 1 831. 6 t /hm2，
林分土壤层持水量均占林分总持水量的 98. 6%以
上，在森林涵养水源中土壤层的作用均远远大于其
他结构层次．森林不同层次的持水量大小顺序是:土
壤层 ＞枯枝落叶层 ＞林冠层 ＞林下植被层． 厚荚相
思人工林林分总持水量(1 917. 72 t /hm2)略大于尾
巨桉人工林林分的总持水量(1 852. 82 t /hm2) ，二者
之间未达到显著水平．
鉴于国内还没有林分水源涵养价值的标准，因
此，本文采用替代工程法，根据我国每建设 1 m3 库容
的成本 0. 67元［16］可计算出尾巨桉和厚荚相思人工林
的林分单位面积水源涵养总价值分别为 1 241. 39 和
1 284. 87 元 /hm2(表 4) ，可见，2种人工林林分的水源
涵养价值是十分可观的，但厚荚相思人工林的水源涵
养价值比巨尾桉人工林略高．
表 4 尾巨桉和厚荚相思人工林林分总持水量1)
Tab． 4 The total water-holding capacity in Eucalyptus urophylla × E． grandis and Acacia crasscarpa plantation
林分类型
地上部分 0 ～ 40 cm土壤层
持水量 /(t·hm －2) 占总比 /% 持水量 /(t·hm －2) 占总比 /%
总持水量 /
(t·hm －2)
水源涵养价值 /
(元·hm －2)
尾巨桉林 21． 22 ± 0． 77a 1． 14 1 831． 6 ± 41． 20a 98． 86 1 852． 82 ± 41． 89a 1 241． 39 ± 28． 07a
厚荚相思林 30． 32 ± 1． 21b 1． 35 1 887． 4 ± 20． 04a 98． 65 1 917． 72 ± 19． 96a 1 284． 87 ± 13． 37a
1)表中数据为平均值 ±标准差;同列数据后凡具有一个相同英文字母者，表示差异不显著(F检验，P ＞ 0. 05)．
4 讨论与结论
由于树种组成与林分结构的不同，尾巨桉和厚
荚相思人工林的林冠层、林下植被层和枯枝落叶层
的生物量和持水量均存在一定的差异． 研究表明，7
年生厚荚相思人工林林冠层、林下植被层、凋落物层
生物量分别为 21. 99、2. 03 和 9. 38 t /hm2，持水量分
别为 7. 40、0. 77 和 22. 15 t /hm2，依次为尾巨桉人工
林相 应 组 分 持 水 量 的 124. 79%、37. 20% 和
167. 55%，林分地上部分持水量(30. 32 t /hm2)明显
高于尾巨桉人工林(21. 22 t /hm2)和相似立地条件下
18 年生杉木人工林(13. 89 t /hm2)［3］和 40 年生马尾
松人工林(16. 10 t /hm2)［13］，表明厚荚相思人工林林
分地上部分具有较高的储水性能．
厚荚相思人工林枯枝落叶丰富，分解较快，对土
壤结构有良好的改善作用． 因此，无论是 0 ～ 20 cm
土层，还是 20 ～ 40 cm 土层，厚荚相思人工林的渗透
速度均比尾巨桉人工林高，土壤的持水性能也大于
尾巨桉人工林，其中厚荚相思人工林土壤(0 ～ 40
cm)持水量(1 887. 4 t /hm2)比尾巨桉人工林
322第 2 期 罗柳娟等:尾巨桉和厚荚相思人工林水源涵养功能研究
(1 831. 6 t /hm2)高 55. 8 t /hm2 ．
尾巨桉和厚荚相思人工林的林分总持水量分别
为1 852. 82和 1 917. 72 t /hm2，林分单位面积水源涵
养总价值分别为 1 241. 39 和 1 284. 87 元 /hm2，表明
2 种人工林的水源涵养价值都比较可观，但由于厚荚
相思人工林的枯枝落叶量较大并主要以落叶为主，
凋落物中含 N 量较高［7］，有利于促进土壤良好结构
的形成，增加土壤的通气透水性能，提高林分尤其是
土壤容蓄能力，因而更有利于改善土壤肥力和提高
林分的水源涵养功能．
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【责任编辑 李晓卉
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顶现象，但生根培养不受影响． 因此，在规模化生产
时，为了有效利用培养空间又能保证芽的质量，继代
芽要及时接转，同时将增殖芽放在培养架下部，生根
培养放在培养架的上部．
黄梁木较好生根培养基为 MS + NAA 0. 1 mg /L，
第 6 天肉眼可见白色的根点，15 d 内生根率达
100%，平均根数 7. 8 条，平均根长 1. 4 cm． 林碧珍
等［7］筛选出 1 /2 MS + IBA 0. 5 mg /L + NAA 0. 1 mg /L
为最好生根培养基，生根率也达到 100%，但平均根
数为 3. 5 条． 可见，低浓度 NAA 有利于黄梁木的生
根培养．
黄梁木组培苗移栽以进口泥炭土或黄心土为基
质，移栽成活率均可达 90%以上．但黄梁木苗期不耐
冻，组培苗冬季户外移栽一定要注意盖膜保温．
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【责任编辑 李晓卉】
422 华 南 农 业 大 学 学 报 第 33 卷