海風(fēng)降雪對(duì)黑松沿海防護(hù)林危害分析

周繼磊 ，李偉波 ，張鵬遠(yuǎn) ，李 興 ，孫 浩 ，李 輝 ，張祖君 ，張祖龍 ，邢世巖

（1.山東省林木種苗和花卉站，山東 濟(jì)南250014；2.山東省新泰市林業(yè)局；3.棲霞牙山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理處；4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)）

災(zāi)害天氣是森林經(jīng)營與管理的重要非生物干擾因子,近年來眾多學(xué)者從林分立地和樹種生物學(xué)特性等方面，對(duì)造成風(fēng)雪災(zāi)害的影響因子做了大量研究。邢世巖等對(duì)膠東沙質(zhì)海岸防護(hù)林樹種受海風(fēng)侵害情況進(jìn)行了調(diào)查分析，制定了風(fēng)害分級(jí)表，得出黑松等常綠樹種受害程度高于麻櫟等落葉樹種[1]。李國旗等從力學(xué)角度解釋了樹種的抗風(fēng)性能，得出樹冠形狀是造成風(fēng)害的最主要因子[2]。曼興興等對(duì)古田山常綠闊葉林群落結(jié)構(gòu)雪災(zāi)情況分析得出，低海拔山谷受損最嚴(yán)重，樹木倒伏、折斷的幾率最大，高海拔山脊受損最輕[3]。何茜等通過對(duì)人工杉木林冰雪災(zāi)害研究，發(fā)現(xiàn)密度是造成杉木林倒伏的重要因素[4]。蘇志堯等對(duì)廣東車八嶺地區(qū)常綠闊葉林雪災(zāi)受損情況進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)坡度、坡位和坡向等地形因素對(duì)林木受損狀況有顯著影響[5]。

黑松（Pinus thunbergii），原產(chǎn)日本及朝鮮半島東部沿海地區(qū)，山東省沿海防護(hù)林基干林帶主要組成樹種和先鋒樹種，在抵御風(fēng)暴潮、海蝕和海嘯等自然災(zāi)害，維護(hù)沿海區(qū)域生態(tài)安全等方面都發(fā)揮重要作用。目前山東省沿海黑松防護(hù)林面積約7萬 hm2，占沿海防護(hù)林總面積的70%以上，是沙質(zhì)海岸不可替代的重要防護(hù)樹種[6]。山東半島三面環(huán)海，風(fēng)雪災(zāi)害頻繁，一直是影響黑松沿海防護(hù)林健康生長的重要因子。本文以受災(zāi)較為嚴(yán)重的煙臺(tái)市牟平區(qū)黑松沿海防護(hù)林為研究對(duì)象，重點(diǎn)探討防護(hù)林帶距離海岸線縱向深度與受害程度的關(guān)系，以期為沿海黑松防護(hù)林建設(shè)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

本研究試驗(yàn)地選自煙臺(tái)市牟平區(qū)沿海防護(hù)林地帶，位于東經(jīng) 119°34′－121°57′，北緯 36°16′－38°23′之間，沙質(zhì)海岸，屬暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，四季變化和季風(fēng)進(jìn)退都比較明顯，雨熱同季，大風(fēng)、暴雨、臺(tái)風(fēng)、海潮、降雪等自然災(zāi)害瀕繁，秋季大風(fēng)較多，冬季大風(fēng)強(qiáng)盛，大風(fēng)日數(shù)占全年的30%，年平均風(fēng)速為4.6m/s，最大為40m/s。

2 調(diào)查方法

試驗(yàn)地林帶前緣距離海岸線200m，后緣距離海岸線1300m，林帶縱向深度1100m。在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，本研究制定距離海岸線200m、300m、500m、800m、1100m、1300m六個(gè)梯度，在每個(gè)梯度內(nèi)選取3處標(biāo)準(zhǔn)地（20×30 m），對(duì)風(fēng)斜角（樹干與垂直線的夾角）、風(fēng)斜株數(shù)（風(fēng)斜角大于5°的株數(shù)）、干折率（主干折斷比率）、枝折率（一級(jí)側(cè)枝折斷比率）、雪壓率（干折率和枝折率之和）進(jìn)行每木檢尺。為避免立地、密度等因素影響，標(biāo)準(zhǔn)地選擇地勢平坦、密度基本一致地段開展調(diào)查。

3 結(jié)果與分析

3.1 風(fēng)害距海岸線遠(yuǎn)近變化趨勢分析

圖1 風(fēng)斜率變化趨勢圖Fig.1 The change trend of windlean rate

圖2 風(fēng)斜角變化趨勢圖Fig.2 The change trend of windlean angle

圖1表明，在典型受風(fēng)害影響的黑松純林中，風(fēng)斜率隨距海岸線由近及遠(yuǎn)逐漸降低，說明了防護(hù)林體系的降風(fēng)減風(fēng)效果明顯。具體來看，整個(gè)黑松林分的平均風(fēng)斜率為35.48%，從200m到500m，風(fēng)斜率降低較快，從85.07%急劇降至27.14%，表明該段林分的降風(fēng)效果最為明顯，500m后風(fēng)斜率降速變慢，到1100m逐漸穩(wěn)定，風(fēng)斜率為15%，直到林分外邊緣1300m處時(shí)已降至13.89%的風(fēng)斜率。同時(shí)，可以看到，在距海岸線400m左右時(shí)，風(fēng)斜率接近平均值，在800m時(shí)降至20%，基本對(duì)林分的健康生長不產(chǎn)生影響。

圖2與圖1結(jié)論基本一致，隨距海岸線由近及遠(yuǎn)的變化，黑松單株風(fēng)斜角度也逐漸降低。從200m到800m，風(fēng)斜角度降低較快，從12.04°急劇降至5.15°，從800m直至黑松林分1300m外邊緣處風(fēng)斜角一直保持在5°左右，對(duì)林分的生長基本沒有影響。同時(shí)，可以看到，整個(gè)黑松林分的平均風(fēng)斜角為7.55°，在距海岸線600m左右時(shí)，風(fēng)斜角度接近這一平均值。

3.2 雪害距海岸線遠(yuǎn)近變化趨勢分析

雪壓對(duì)林木的危害主要分為干折和枝折兩種危害，雪壓率為兩者危害之和所占的比率。圖3表明，在典型受風(fēng)害影響的黑松純林中，雪壓率、枝折率和干折率隨距海岸線由近及遠(yuǎn)呈單峰曲線變化。降雪對(duì)林木造成的災(zāi)害存在于整個(gè)林分中，雪壓率從200m處的1.49%急劇升至500m處的42.86%，直至1100m處雪壓率仍達(dá)到25%，高于整個(gè)林分的雪壓率平均值24.32%。同時(shí)，圖3表明，在400m至900m處雪壓率一直維持在較高的狀態(tài)，雪壓率一直維持在35%以上。枝折率與雪壓率變化趨勢一致，在400m至900m處一直維持了較高的枝折率，在500m處達(dá)到了34.29%，800m處時(shí)仍然高達(dá)32.31%；干折率隨海岸線距離遠(yuǎn)近變化不大，在500m處達(dá)到最高，為8.57%，雖然干折率不高，但干折災(zāi)害對(duì)林木生長影響較大，林木一旦發(fā)生干折現(xiàn)象，就會(huì)停止生長，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使林木死亡。

圖3 雪壓率變化趨勢圖Fig 3 The change trend of injury rate by snow pressure

3.3 風(fēng)斜率、雪壓率變化趨勢綜合分析

圖4表明，在黑松防護(hù)林中，在距離海岸線縱向900m范圍內(nèi)，風(fēng)斜率與雪壓率隨海岸線距離遠(yuǎn)近變化趨勢相反，風(fēng)斜率逐漸變小，而雪壓率卻逐漸變大。對(duì)于整個(gè)林分來講，降雪量一致，單株林木所承載的雪壓量應(yīng)該一致，但圖3表明200m處雪壓造成的災(zāi)害只存在枝折現(xiàn)象，且雪壓率僅為1.49%，分析其原因，200m處時(shí)風(fēng)斜率為85.07%，受海風(fēng)影響較大，因此積壓在樹冠上的積雪還未對(duì)樹干或樹冠造成壓力，就已經(jīng)被海風(fēng)吹離樹冠，在林帶外邊緣也存在此種現(xiàn)象，雪壓率降低至16%左右。隨著海岸線距離的變化，風(fēng)斜率與雪壓率發(fā)生相應(yīng)的變化，圖中可以看到在400m處時(shí)曲線相交，400m以前風(fēng)斜率高于雪壓率，受風(fēng)害較為嚴(yán)重，400m以后雪壓率高于風(fēng)斜率，雪災(zāi)較為嚴(yán)重，因此我們可將海岸線距離400m（即林帶縱向?qū)挾?00m）處為風(fēng)害和雪害的臨界點(diǎn)。

圖4 風(fēng)斜率、雪壓率綜合分析Fig 4 The comprehensive analysis of the windlean rate and the injury rate by snow pressure

4 結(jié)論與討論

本文通過實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，探討了黑松沿海防護(hù)林帶距離海岸線縱向深度與受害程度的關(guān)系，得到幾點(diǎn)主要結(jié)論，并結(jié)合結(jié)論對(duì)今后黑松沿海防護(hù)林營建設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)建議。

（1）黑松沿海防護(hù)林作為我省沿海防護(hù)林體系的重要組成部分，降風(fēng)減風(fēng)作用明顯，在距海岸線800m處時(shí)，風(fēng)斜率降至20%，且風(fēng)斜角度降至5.15°，海風(fēng)對(duì)林木正常生長基本不再產(chǎn)生影響。在此，筆者建議沿海風(fēng)縱向營造600m寬的黑松防護(hù)林帶，就可將海風(fēng)對(duì)林木或農(nóng)作物的影響降至很低，甚至消除。

（2）在黑松沿海防護(hù)林中，雪壓造成的災(zāi)害呈現(xiàn)單峰拋物線趨勢變化，在林分兩側(cè)雪壓率較低，在林帶縱向方向上，從距海岸線400m至900m處（即林帶縱向?qū)挾?00m至700m處）時(shí)雪壓率一直較高，仍維持在35%以上。在此，建議在今后黑松沿海防護(hù)林營建過程中，在林帶縱向?qū)挾?00m以外，要適當(dāng)降低造林密度或其他措施，以期達(dá)到降低雪災(zāi)的效果。

（3）綜合分析得出，在海岸線距離800m處（黑松防護(hù)林帶縱向?qū)?00m）時(shí)，抗風(fēng)、減風(fēng)效果已經(jīng)達(dá)到了對(duì)林木甚至農(nóng)作物不產(chǎn)生危害的水平，但雪壓率仍為32.31%，仍然維持在較高的受害狀態(tài)。因此我們得出，黑松沿海防護(hù)林最佳營造寬度為600m，600m后可定植部分觀賞林或經(jīng)濟(jì)林，甚至栽種農(nóng)作物。