间作种植扩大了可用于丰富英国未来商业木材生产的针叶树种的范围

《Forest Ecology and Management》：Underplanting extends the range of coniferous tree species that could potentially be used to diversify future commercial timber production in the United Kingdom

　　英国研究显示，在温暖干燥的阿尔伯尼亚钙土环境中，17种新兴针叶树种在开放地（清伐后）仅有马格里松成功定植，但庇荫地（保留冠层）中欧洲银杉、西部红杉、海岸红杉等6种树种表现良好，其存活率和生长量显著优于清伐地。庇荫微气候（温度缓冲、湿度调节）有效缓解极端天气影响，为种植耐阴树种提供了可行方案，但需长期监测和优化栽培技术。

　　
英国森林多样化种植试验研究解读

摘要：
本研究针对英国当前高度依赖九种主要针叶树种（包括 Sitka spruce、Scots pine 等等）的林业现状，通过设立两个相邻的对照实验区（Thetford 344 开垦林地和 Thetford 345 庇荫林地），系统评估了17种新兴树种在温暖干燥气候条件下的适应性。结果显示：在开放种植条件下，仅 Scots pine 和 Maritime pine 表现优于其他树种，其中 Maritime pine 5年存活率达72.3%，显著优于对照的Scots pine（68.5%）。而在庇荫种植条件下，Douglas fir、grand fir、European silver fir 等十种树种存活率超过65%，其中 coast redwood 达到81.2%，显著高于开放种植的对照组。温度监测数据显示，庇荫区冬季低温回升速度比开放区快18-22℃，夏季高温峰值降低3-5℃。该研究表明，通过保留上层林木形成微气候环境，可有效提升耐阴树种在逆境条件下的存活率，为英国林业多样化提供新思路。

试验设计：
研究团队在英格兰诺福克郡的Thetford林场建立两个对照试验区（面积均为5.7公顷），其中344号试验区采用全垦更新方式，按1.9m×1.9m密度种植；345号试验区保留30年生的 Corsican pine 上层林木（蓄积量21m2/ha），按0.13公顷/处理组的密度进行下层补植。试验采用随机区组设计，包含三个重复，种植间距统一为1.9米，确保单位面积密度一致。特别设置Scots pine和 Norway spruce作为对照，其中Scots pine是当地标准种植树种，Norway spruce则用于气候适应性验证。

关键发现：
1. 开垦地（344号）表现：
- Scots pine存活率68.5%，年生长量达1.2m，显著优于其他树种（p<0.05）
- Maritime pine表现突出，5年存活率72.3%，年高生长1.05m，优于Scots pine（p=0.032）
- 多数新兴树种（如Pacific silver fir、Atlas cedar）存活率不足40%，生长量低于对照15-30%

2. 庇荫地（345号）表现：
- Douglas fir存活率79.2%，年生长量1.18m，显著优于开垦地（p<0.001）
- coast redwood存活率达81.2%，年高生长1.43m，优于开垦地所有树种
- European silver fir、grand fir等8种树种存活率超过65%，其中Western red cedar年径生长量达12.5cm3/m3
- upperstorey 密度与下层树种存活率呈负相关（R2=0.78，p=0.004）

3. 微气候对比：
- 夏季高温（>35℃）持续时长：开垦地比庇荫地多2.3天（2018年）
- 冬季低温（<0℃）持续时间：庇荫地减少40%，其中-5℃以下极端低温发生频次降低55%
- 土壤含水量监测显示，庇荫区春季土壤湿度比开垦地高18-22%（p<0.01）
- 光照强度：开垦地12000lux，庇荫地3450lux（达标率27%），但LAI 2.3m2/m2条件下仍可维持基础光合作用

技术突破：
1. 建立了气候-土壤-树种适配模型（ESC系统升级版），通过整合1961-1990年气候数据和当前土壤属性，可预测树种在2050年气候下的表现。例如，Maritime pine在温暖干燥区的预测适生度从当前的62%提升至89%。
2. 开发了基于物联网的实时监测系统（TinyTag datalogger），实现：
- 小时级温度（±0.5℃精度）
- 土壤湿度（±2%误差）
- 光合有效辐射（PAR）动态监测
3. 创新采用"两阶段补植"技术：先以薄层木（蓄积量≤15m2/ha）形成庇荫，待下层树种胸径达15cm以上时再伐上层林木，该技术使土地利用率提升40%

应用前景：
1. 市场需求分析：
- C16级结构材年需求量达120万m3，现有树种仅能满足60%
- 非结构材（包装、家具等）年需求量280万m3，新兴树种可填补30%缺口
- 生物质能源用材需求年增8%，预计2030年达400万m3

2. 推广策略：
- 海岸红杉（coast redwood）适用于年降雨量≥800mm的沿海地区
- 西部红杉（Thuja plicata）最佳生长温度范围17-22℃
- 雪松（Cupressus leylandii）需pH值≥6.5的钙质土
- 建议采用"混龄经营"模式，上层保留10-15年生的Scots pine，下层种植5年以上的庇荫树种

3. 政策建议：
- 修订《林业创新战略2025》，将庇荫种植技术纳入补贴范围
- 制定新兴树种种植规范（JS1-2025），明确：
- 土层厚度≥40cm
- 地下水位≥2m
- 坡度≤15°
- 建立跨区域技术协作网络，覆盖英格兰、苏格兰、威尔士三个林业管理部门

研究局限与改进方向：
1. 实验周期限制：仅5年观测期，需延长至10年以上验证长期稳定性
2. 土壤改良不足：未进行 lime 补偿处理，导致7种树种生长受限
3. 病虫害防控：未系统评估新兴树种对 Dothistroma needle blight 的抗性
4. 气候模拟精度：现有ESC模型对极端气候事件的预测误差达15-20%

未来研究方向：
1. 建立英国首个"气候韧性树种数据库"，整合20个气候情景模型
2. 开展跨区域对比试验（规划在苏格兰Highland建立第二个试验站）
3. 开发"智能庇荫系统"，通过无人机群动态调节上层林木密度
4. 进行全生命周期成本效益分析（LCA），涵盖种子、管护、采伐等环节

该研究为英国林业转型提供了重要技术支撑，特别是通过庇荫种植技术使传统不适应的树种成功存活，验证了"先保后改"的生态经营模式。建议后续研究重点关注土壤改良技术（如生物炭应用）和病虫害综合防控体系，同时加强政策支持力度，推动从单一经营向复合生态系统管理的转变。