深圳市水源保护林的树种选择
2020-05-19

摘要:本文总结了近20年来华南地区的生态公益林树种筛选试验和天然次生林群落优势树种调查的研究结果,筛选出适应深圳气候的以及经多次造林试验表明造林效果较好的阔叶树种共122种,作为深圳市生态公益林造林的候选树种库。并结合对这些树种的生态功能和景观特性的分析,为深圳市水源保护林改造提升工程的树种选择提供建议。

 

关键词:水源保护林;树种选择;造林试验;群落优势种;林分改造 

 

水源保护林是以保护水资源为目的,以调节水量、控制土壤侵蚀和改善水质为目标的综合防护林体系,它包括水源保护区域范围内的人工林和天然林及其他植被资源,是一种十分重要的生态公益林,在促进社会、经济和环境的协调可持续发展中起着举足轻重的作用[1]。深圳是人口密集的特大城市,水资源紧缺,且污染严重,人均拥有水资源量不足200m3,约为全国平均水平的1/11[2]。除节约用水和从市外引水外,全面提升水源保护林的质量,也是解决深圳市水资源紧缺的重要手段。改革开放以来,随着城市的不断拓展,水源保护区内市民无序、违章开发,曾使得深圳市水源保护区内的原生植被遭到严重破坏;2008年,深圳市对全市30座水库水源保护林建设项目进行了全面规划,取得初步成效。但水源保护林仍存在树种组成简单、龄组结构幼林化、自然度等级低等问题。深圳市国家森林城市建设总体规划(2016-2025年)提出,要加强水源保护区的林分改造和林种改造,逐步建成具有保水保土和改善区域小气候功能的优质高效生态公益林和景观优美的乡土阔叶混交林[2]。本文通过总结近20年来华南地区的生态公益林树种筛选试验和天然次生林群落优势树种调查的科研成果,筛选出经过造林试验验证的以及适应深圳气候环境的优良阔叶树种,并结合对这些物种的生态功能和景观特性的分析,以期为深圳市未来几年的水源保护林改造提升工程的树种选择提供依据。

 

1 深圳市水源保护区自然概况

深圳市位于广东省南部,东临大鹏湾和大亚湾,西靠珠江口,北接东莞、惠州两市,南与香港一河之隔,东经113°4544″至114°3721″,北纬22°2149″至22°2659″。深圳市属亚热带海洋性季风气候,光照充足,年均气温22.4℃;年降雨量1933.3mm,主要集中在每年4-9月,约占全年雨量的85%,降雨强度大、暴雨多,其他月份为枯水期。

深圳境内无大江大河,流域面积大于100km2的河流仅5条,即深圳河、观澜河、茅洲河、龙岗河和坪山河。截至2017年底,全市共有水库161座,其中大型水库2宗,中型水库14宗,小型水库145宗,总控制集雨面积580.62km2,总库容9.50亿m3,划定省级水源保护区31个,面积393.75 km2,其中一级保护区面积141.69km2 ,二级保护区面积212.56km2,准保护区面积39.47km2[3]。水源保护区地形起伏变化较大,按地貌类型分布,低山面积约占总面积的8.2%,丘陵占46.5%,台地占26.4%,阶地占9.8%,平原占2.2% 水域占6.9%。水源保护区内土壤类型主要为黄壤、红壤、赤红壤3 个土类[4]

 

2 研究方法    

2.1 数据来源

本文在中国知网(http://www.cnki.net/)的学术期刊和博硕论文数据库,以“阔叶树种” 或者“乡土树种”,“早期生长”或者“造林效果”,和“广东”为关键词,筛选出1999年至2018年共20年间涉及生态公益林物种选择的文章;以“天然次生林”或者“风水林”,“广东” 或者“珠三角”为关键词,筛选出珠三角地区天然次生林群落调查的结果。

 

2.2 分析方法

从涉及生态公益林物种选择的文章中筛选出总试验次数≥4的树种,从珠三角地区天然次生林群落调查的结果中筛选出群落中重要值较高的群落优势种,一并构成深圳市生态公益林造林的候选树种库。

 

3 结果

本文筛选出近20年来涉及生态公益林物种选择的文章共38篇,以及珠三角地区的天然次生林群落调查结果22篇。

38篇涉及生态公益林物种选择的文章对众多树种进行了初筛,挑选出在华南地区的造林实践中生长表现较好的树种,再选取其幼苗在林地进行生长对照试验。这些文章共对黧蒴锥(Castanopsis fissa)、醉香含笑(火力楠)(Michelia macclurei)等204种植物进行了种植试验,包括乡土阔叶树种和适应华南气候的优良外来树种。这38篇文章中,只有1篇的试验地位于深圳市[5],而在广州市进行试验的文章最多[6-11],达6篇;有20篇的试验地属于亚热带海洋性气候,另外18篇的试验地属于亚热带大陆性气候。经过试验的204个树种中,有33个树种的试验次数不少于4次(表1)。多地的试验结果表明,醉香含笑、灰木莲(Manglietia chevalieri)等13个树种的树高、胸径和冠幅的综合生长速度快,木荷(Schima superba)、樟树(Cinnamomum camphora)等5个树种的综合生长速度较快,乐昌含笑(Michelia chapensis)、海南红豆(Ormosia pinnata)等4个树种综合生长速度中等,观光木(Tsoongiodendron odorum)、闽楠(Phoebe bournei)等6个物种综合生长速度慢。深山含笑(Michelia maudiae)、人面子(Dracontomelon duperreanum)等5个物种在不同的试验地生长情况差异很大,如深山含笑在河源东江林场[12]和深圳羊台山森林公园的新造林与阔叶林改造的表现较好[5],生长速度快,在乐昌龙山林场的杉木林改造等表现中等[13],但在增城的阔叶林改造[11]、肇庆北岭山的松树纯林火烧迹地[14]等的生长速度慢。

本文从22篇珠三角地区的天然次生林群落调查结果中,筛选出广泛分布于珠三角地区且在天然次生林群落中占有重要地位的树种有139种。乔木层有阔叶植物96种,包括黧蒴锥、红锥(Castanopsis hystrix)、枫香(Liquidambar formosana)、白桂木(Artocarpus hypargyreu)、华润楠(Machilus chinensis)、黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)、鸭脚木(Schefflera octophylla)、土沉香(Aquilaria sinensis)、大头茶(Polyspora axillaris)等。灌木41种,包括假鹰爪(Desmos chinensis)、豺皮樟(Litsea rotundifolia)、毛棉杜鹃(Rhododendron moulmainense)、三桠苦(Evodia lepta)、龙船花(Clerodendrum paiculatum)、亮叶冬青(Ilex viridis)等。由于大部分灌木都是鸟播型植物,可天然侵入人工林,造林时可不必考虑,因此本文只关注乔木层树种。96种优势乔木中,有43种已经有过种植试验,大部分的优势乔木树种未进行过生长监测研究(表1)。

 

4 讨论

4.1 从种植试验研究和珠三角天然次生林群落调查结果中筛选水源保护林造林树种库

树种选择是水源保护林建设的重要环节。同一树种的生长情况会受到立地条件、混交方式、苗木质量和抚育措施等的影响,使得不同的试验往往得出不同甚至相反的结果。在我们的统计中,试验次数 4时树种的生长情况可大致反映其生物学和生态学特性。深山含笑等5个树种的生长差异大,表明这些物种的生长速度易受生长环境的影响,如深山含笑土壤深厚的山谷林地及水肥条件较好的公园生长较快,但在干旱瘠薄的山地表现欠佳。其他的28个树种的生长速度较稳定,适应性强,推荐在生态公益林造林时合理配置使用。在我们的文献搜索结果中,只有一例生态公益林的种植试验研究地点位于深圳市,与同样是经济发达地区的广州相比,深圳的生态公益林研究相对落后。面对深圳市建设优质高效生态公益林的需求,今后需大力推进不同立地条件下的树种筛选试验、树种配置试验和中长期人工林林木生长的监测研究,摸清物种的生态特性,探索出最优的树种配置方案,为今后的生态公益林林分改造提供技术支持。

渊源于古代风水意识而受到较好保护的风水林以及天然次生阔叶林,是稀少的极具地域特色的植被景观和物种储存库,是造林上“师法自然”的理想参照群落[41]。从天然次生林中筛选出来的优势阔叶乔木和从试验林中筛选出来阔叶乔木,除去寿命较短的桉树类和相思类植物,共122种植物,可作为深圳市生态公益林造林的物种库,同时也是水源保护林造林的物种库,这些物种有:白锥(Castanopsis fabri)、臭椿(Ailanthus altissima)、倒吊笔(Wrightia pubescens)、枫香、橄榄(Canarium album)、构树(Broussonetia papyrifera)、桂木(Artocarpus nitidus)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)、红锥、猴耳环(Pithecellobium clypearia)、黄牛木(Cratoxylum ligustrinum)、黄叶树(Xanthophyllum hainanense)、黄樟(Cinnamomum porrectum)、幌伞枫(Heteropanax fragrans)、簕欓花椒(Zanthoxylum avicennae)、亮叶猴耳环(Pithecellobium lucidum)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia)、龙眼(Dimocarpus longan)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、米槠(Castanopsis carlesii)、朴树(Celtis sinensis)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、软皮桂(Cinnamomum liangii)、蕊木(Kopsia arborea)、山杜英、山乌桕、铁冬青(Irex rotunda)、臀形果(Homalium cochinchinense)、香蒲桃(Syzygium odoratum)、肖蒲桃(Syzygium acuminatissimum)、羊舌树(Symplocos glauca)、阳桃(Averrhoa carambola)、野漆树(Toxicodendron succedaneum)、银桦(Grevillea robusta)、竹叶青冈(Cyclobalanopsis bambusifolia)、白桂木、翻白叶树(Pterospermum heterophyllum)、格木(Erythrophleum fordii)、红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、华南皂荚(Gleditsia fera)、华润楠、黄果厚壳桂、黄桐(Endospermum chinense)、假柿木姜子(Litsea monopetala)、金叶树(Chrysophyllum lanceolatum var.stellatocarpon)、木荷、南洋楹(Albizia falcataria)、榕树(Ficus microcarpa)、山蒲桃(Syzygium levinei)、糖胶树(Alstonia scholaris)、土蜜树(Bridelia tomentosa)、乌榄(Canarium pimela)、西南木荷(Sciima wallichii)、小果山龙眼(Helicia cochinchinensis)、小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia)、银柴(Aporusa dioica)、樟树、浙江润楠(Machilus chekiangensis)、枝花李榄(Chionanthus ramiflorus)、锥(Castanopsis chinensis)、白颜树(Gironniera subaequalis)、大头茶、短序润楠(Machilus breviflora)、对叶榕(Ficus hispida)、二色波萝蜜(Artocarpus styracifolius)、狗骨柴(Diplospora dubia)、光叶山矾(Symplocos lancifolia)、广东润楠(Machilus kwangtungensis)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、华杜英(Elaeocarpus chinensi)、黄杞(Engelhardia roxburghiana)、假苹婆(Sterculia lanceolata)、黧蒴锥、荔枝(Litchi chinensis)、楝叶吴茱萸、密花树(Myrsine seguinii)、牛矢果(Osmanthus matsumuranus)、破布叶(Microcos paniculata)、蒲桃(Syzygium jambos)、山黄麻(Trema tomentosa)、鼠刺(Itea chinensis)、水团花(Adina pilulifera)、天料木(Homalium cochinchinense)、革叶铁榄(Sinosideroxylon wightianum)、土沉香、五月茶(Antidesma bunius)、香楠(Aidia canthioides)、小盘木(Microdesmis caseariifolia)、斜叶榕(Ficus tinctoria)、鸭脚木、杨桐(Adinandra millettii)、阴香、鱼骨木(Canthium dicoccum)、细齿叶柃(Eurya nitida)、醉香含笑、灰木莲、西南桦、壳菜果、仪花、西南木荷、红花荷、降香黄檀、乐昌含笑、海南红豆、水翁、观光木、闽楠、长芒杜英(尖叶杜英)。

 

4.2 从生态功能层次选择水源保护林的树种

水源保护林造林时适当引入浆果或核果类植物,可提高水源林生态系统的生态效益,并促进其自然演替[42]。目前深圳的水源林大多为松树类、桉树类和相思类人工林,其果实大都为干果类,不能成为当地动物的食物,适当引入浆果或核果类植物,可以吸引鸟类及其他野生动物的栖息、觅食,提高生物多样性,并控制害虫种群的数量,维护水源林的生态平衡。鸟类食用果实的同时可为植物传播种子,使得这些植物可在人工林内自然更新,促进其自然演替。庄雪影[42]对香港三种人工林的植物调查表明,鸟类等野生动物的活动时促进人工林自然演替的重要途径。我们筛选的122种乔木中,鸟播类植物有黄桐、臀形果、金叶树、铁冬青、银柴、土密树、鱼骨木、厚壳桂、罗浮柿、小果柿、细齿叶柃、对叶榕、榕树、斜叶榕、天料木、短序润楠、华润楠、浙江润楠、广东润楠、破布叶、野漆树、鸭脚木、木荷等,可在水源林造林时适当配置。

水源保护林的树种选择要求在适应性乡土树种的基础上需更多关注植物的持水、净水、保土的功能。森林从林冠层、林下植被层、凋落物层和土壤层截持和储蓄大气降水,发挥着涵养水源、净化水质、保持水土等水文生态功能[43]。不同的林分类型由于其组成树种的生物学特性、林分结构与质量不同,其相应的涵养水源效应存在一定的差异。谭宗健等人[44]对中山市7种林分类型的土壤涵养水源效能的研究表明,大叶相思林和阔叶林的土壤持水能力最大,针阔混交林和竹林林居中,杉木、湿地松和马尾松等针叶林最小。多位学者[45-47]的研究表明,杉木、马尾松等针叶林与阔叶树种混交后,林地的土壤物理性质和养分状况与纯林地相比得到明显改善,林分涵养水源能力得到明显提高。林观土[48]等对华南典型人工林凋落物的持水特性研究表明,落叶植物的凋落物持水量较常绿植物的大。薛立等[49]、朱彩丽[50]对多个阔叶树种的土壤特性研究表明,黧蒴林地的土壤保水性、通气性和肥力均较好,是用于低效林改造的理想树种。水源涵养林深圳市未来仍需加强水源保护林的生态功能研究,可在在流域集水区域内选取有代表性的小流域, 在其内不同类型的地域开展各种类型的水源林水文生态功能的比较试验等,为营造高效优质水源保护林提供理论支撑。

 

4.3 从景观功能层次选择水源保护林的树种

为响应深圳打造“世界著名花城”的号召,水源保护林的树种选择还应兼顾植物的景观功能,使用观赏效果好的彩叶植物和观花植物。根据陈勇[51]等人对深圳市生态公益林彩叶植物资源的系统调查,122种植物中有春季红色嫩叶植物阴香、黄樟、厚壳桂、黄果厚壳桂、短序润楠、华润楠、浙江润楠、红枝蒲桃、水蒲桃、山蒲桃、肖蒲桃、香蒲桃、蒲桃、红锥、米槠、麻楝、荔枝等,有春季黄色嫩叶植物樟树,有新叶红色(新叶的发生不限于春季,可在夏、秋季)植物木荷、西南木荷、红鳞蒲桃、黄牛木、海南红豆、黄杞等,有秋季红叶植物华杜英、长芒杜英、山杜英、山乌桕、枫香、朴树、楝叶吴茱萸、罗浮柿等。根据廖绍波等人[52]对深圳市城市森林的观花植物的调查,122种植物中有红花植物红花荷、黄牛木等,黄花植物黧蒴锥、米槠、黄杞、厚壳桂、黄果厚壳桂、樟、黄樟、乐昌含笑、小果山龙眼、银桦等,白花植物有醉香含笑、深山含笑、大头茶、水团花、长芒杜英、灰木莲、山蒲桃、红鳞蒲桃、香蒲桃、红枝蒲桃、肖蒲桃、蒲桃、杨桐、羊舌树等。现有的水源保护林建设中,彩叶植物、观花植物使用较少,且大多和常绿树种随机混交,色彩不突出,难以形成显著的色彩景观,在今后进行水源保护林造林时,花期叶期叶色或花色相近的植物可一起种植形成规模,以营造壮观的景观效果。

 

5 结论

文章从造林试验研究和珠三角天然次生林群落调查结果中筛选出适应深圳气候条件的,以及经多次造林试验表明造林效果较好的阔叶树种共122种,作为深圳市水源保护林的候选树种库。为了营造优质高效的林分,水源保护林改造提升工程的树种选择应兼顾树种的生态功能和景观功能。在生态功能层面,选择水源保护林树种时应引入浆果或核果类植物,以提高水源林生态系统的生态效益,并促进其自然演替,如黄桐、臀形果、金叶树等;应选择具有良好持水、净水和保土功能的树种,如黧蒴锥等。在景观功能层面,选择水源保护林树种时应考虑具有较佳观赏价值的彩叶植物和观花植物,并选择物候、颜色相近的物种成规模种植,以营造壮观的景观效果。

 

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