淺析美國(guó)中西部植樹減災(zāi)的技術(shù)方案

張 立

(美國(guó)佛羅里達(dá)海灣大學(xué)大沼澤研究園，佛羅里達(dá) 那普勤斯 34112，美國(guó))

淺析美國(guó)中西部植樹減災(zāi)的技術(shù)方案

張 立

(美國(guó)佛羅里達(dá)海灣大學(xué)大沼澤研究園，佛羅里達(dá) 那普勤斯 34112，美國(guó))

森林能夠在洪災(zāi)及洪泛區(qū)發(fā)揮減災(zāi)的一系列重要作用如固土、控制侵蝕、吸收洪水能量、豐富生物系統(tǒng)多樣性和改善水質(zhì)等，早已獲得了中外學(xué)術(shù)界的公認(rèn)。

當(dāng)今全球氣候變化，以及人工河道和都市的不斷擴(kuò)建，更增加了洪災(zāi)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。因此洪災(zāi)在美國(guó)也時(shí)有發(fā)生, 特別是 1993年密西西比河大洪災(zāi)，給廣大地區(qū)和大片農(nóng)作物帶來(lái)了災(zāi)難性影響。此次洪災(zāi)過(guò)后，科研人員發(fā)現(xiàn)有林及無(wú)林地段受損程度具有極大差別， 有林農(nóng)田受損程度低于無(wú)林農(nóng)田受損程度的70%。不但如此， 研究還發(fā)現(xiàn)森林的地下部分，特別是森林根部在減災(zāi)發(fā)揮了重要的作用，因?yàn)樯值母坎粩嗟卦谕寥乐谐v、橫兩方向發(fā)育延伸，其累計(jì)長(zhǎng)度將達(dá)到樹木高度的2倍以上，一般1 m2的森林表土包含10株不同林木的混雜根。因此上世紀(jì)90中期，美國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)部提倡在密西西比河岸種植大面積的美洲楊樹林，以降低 高流量洪水帶來(lái)的危害，保護(hù)大面積農(nóng)田， 從而達(dá)到減災(zāi)目的 (USDA, 1990; USGS 2002)，盡管一些學(xué)者認(rèn)為應(yīng)避免在河堤上種植喬木林，因?yàn)閱棠靖禃?huì)影響河堤安全等。2008年以來(lái)美國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)部為中西部制定植樹減災(zāi)的技術(shù)方案，包括：(1)泛洪區(qū)景觀定義 和洪災(zāi)參數(shù)； (2)適宜泛洪區(qū)種植的主要喬、灌木樹種； (3)植樹的時(shí)間和植樹方式的選擇。

1 泛洪區(qū)景觀和洪災(zāi)參數(shù)

泛洪區(qū)景觀 (見(jiàn)圖1)實(shí)際展示從高地到泛洪區(qū)流域景觀， 圖中A至D地段為泛洪區(qū)，再根據(jù)不同的高程(海拔)定義受淹的天數(shù)。A地段是受災(zāi)最嚴(yán)重，受淹時(shí)間最久的地段，受淹時(shí)間通常持續(xù)15 d以上；B地段受淹時(shí)間為7 d左右，受災(zāi)也較嚴(yán)重；C地段受淹機(jī)會(huì)較之上述兩地段少， 但受淹時(shí)間 有時(shí)也會(huì)達(dá)7 d～15 d；D地段受淹的概率最低，但偶爾也會(huì)受淹，受淹時(shí)間較短 。臺(tái)地很少發(fā)生洪水，只有 遭受百年未遇的特大降雨事件才會(huì)有洪水侵襲發(fā)生。美國(guó)泛洪區(qū)景觀高程數(shù)據(jù)可以從美國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)部或美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站上及各地區(qū)的地產(chǎn)網(wǎng)站上獲得。特別是1987年美國(guó)國(guó)防部工程部的“濕地劃界手冊(cè)”，具體列出了年生長(zhǎng)季節(jié)發(fā)生50%概率以上、受淹時(shí)間從7 d至15 d的高程數(shù)據(jù)。洪災(zāi)參數(shù) (見(jiàn)表1) 定義和量化了洪災(zāi)頻率度和年發(fā)生率及洪水持續(xù)時(shí)間和洪水天數(shù)，如洪災(zāi)頻率度高表明年洪災(zāi)為50%以上，而洪災(zāi)頻率度低相應(yīng)年洪災(zāi)為0～5%;通常受淹天數(shù)達(dá)30 d以上，洪水持續(xù)時(shí)間稱為特長(zhǎng); 受淹天數(shù)為7 d至30 d，洪水持續(xù)時(shí)間稱為長(zhǎng)期；而受淹天數(shù)為2 d至7 d，洪水持續(xù)時(shí)間稱為短期，受淹為兩天以下，洪水持續(xù)時(shí)間稱為瞬間。洪災(zāi)參數(shù)也是在洪泛區(qū)植樹選擇物種的重要參照指標(biāo)。

圖1 流域高程景觀圖：A-D為泛洪區(qū) (原圖來(lái)源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部)

表1 洪災(zāi)參數(shù)

(數(shù)據(jù)來(lái)源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部)

2 洪泛區(qū)物種選擇

選擇適應(yīng)洪泛區(qū)土壤條件生長(zhǎng)的物種是洪泛區(qū)植樹成功的重要步驟，美國(guó)農(nóng)業(yè)部根據(jù)不同喬、灌木對(duì)洪泛區(qū)景觀(圖1)，洪水參數(shù)，抗淹能力及土壤pH 值等適應(yīng)性，向中西部洪泛區(qū)推薦了喬、灌木 樹種(見(jiàn)表2): 如喬木美國(guó)梧桐 (Platanusoccidentalis) 和落羽杉 (Taxodiumdistichum)適宜整個(gè)洪泛區(qū)，抗淹能力強(qiáng)，但土壤pH值強(qiáng)弱有差異，美國(guó)梧桐的土壤pH值在4.5～7.8之間，落羽杉的土壤pH值在4.5～7.0之間, 而美國(guó)東部楊樹 (Populusdeltoids)和紅楓 (Acerrubrum) 適宜洪泛區(qū)B-D地段(圖1)，抗淹能力較弱。如灌木白山茱萸 (Cornusracemose), 美洲風(fēng)箱樹 (Cephalanthusoccidentalis), 美洲接骨木(Sambucusnigrassp.canadensis), 細(xì)山茱萸(Cornusamomum), 高枝紅莓 (Viburnumopulusvar.americanum) 等均具有很強(qiáng)的抗淹能力，適宜在整個(gè)洪泛區(qū)(A-D)地段種植。考慮到生物的多樣性，還需在B-D區(qū)種植其它抗淹能力弱的灌木，如黑花楸果 (Photiniamelanocarpa) , 美國(guó)梅花(PrunusAmericana), 木瓜 (Asiminatriloba), 風(fēng)箱果(Physocarpusopulifolius)。

表2 美國(guó)農(nóng)業(yè)部在中西部泛洪區(qū)推薦的喬木和灌木樹種

(數(shù)據(jù)來(lái)源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部)

3 植樹的時(shí)間和植樹方式的選擇

美國(guó)中西部植物的生長(zhǎng)季節(jié)是每年5月至10月，所以植樹時(shí)間應(yīng)分別安排在春季和秋季，春季植樹日期應(yīng)安排在6月1日之前完成，如果春季是洪水多發(fā)的年份，還應(yīng)避免在春季植樹。

秋季植樹，對(duì)休眠幼苗(通常在11月1日之后)應(yīng)種植在不易遭受霜凍的地方。春、秋季植樹時(shí)還應(yīng)避免在A-B 地段植樹，因?yàn)閬?lái)年的洪水會(huì)影響樹木的成活率。通常，應(yīng)選擇C-D 地段植樹，樹木自然演替會(huì)延伸到泛洪區(qū)的A-B 地段。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的技術(shù)方案還建議泛洪區(qū)植樹應(yīng)考慮下列因素：(1)裸根苗種植以減少植樹成本，提高成活率。如果考慮到從幼苗到成林，植樹的間距最好在1 m左右；(2)在50 hm2泛洪區(qū)內(nèi)，應(yīng)考慮連續(xù)3年植樹，以加快成林進(jìn)程。

[1] Silvics of North America, Volume 2, Hardwoods. USDA, Forest Service, Agriculture Handbook 654, December 1990. http://www.na.fs.fed.us/spfo/pubs/silvics_manual/volum e_2/vol2_Table_of_contents.htm

[2] A Guide to Bottomland Hardwood Restoration, Information and Technology Report, USGS/BRD/ITR-2000-0011, General Technical Report SRS-40, 2002.

2017-07-15

張立(1958-)，女，四川人，研究員，博士，研究方向：濕地生態(tài)、流域水文、生態(tài)工程及模型。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.06.027

S727.2

A

1003-5508(2017)06-0107-03