強臺風后廈門園林喬木損失與恢復情況調(diào)查研究—以華僑大學廈門校區(qū)為例

周志強 董靚

臺風是熱帶氣旋的一種。氣象學上，臺風專指北太平洋西部（國際日期線以西，包括中國海）洋面上發(fā)生，近中心最大持續(xù)風速達到12級及以上（即32.6m/s以上）的熱帶氣旋。當中心持續(xù)風速達到14～15級（41.5～50.9m/s）時，則稱為強臺風[1]。每年夏季臺風頻繁登陸中國東南沿海城市，給園林植物，特別是喬木造成嚴重破壞。

Ciftci等利用實測數(shù)據(jù)對楓樹進行了有限元建模，并分析了風的隨機性對楓樹倒伏的影響[2]。Baker建立了樹木的風災評估模型，可有效預測樹木的風災破壞[3]。Rudnicki與Vollsinger等進行了風洞實驗，得到樹木的透風系數(shù)隨著風速的增大而減小，樹冠迎風面的投影面積隨著風速的增大而先減小后增大的結(jié)果[4]。以上學者的研究側(cè)重于風力對樹木作用的力學模型的建立和實驗模擬，缺乏對不同樹種抗風能力的研究。王良睦等調(diào)查了1999年的第14號臺風“9914”號臺風對廈門市園林樹木的破壞情況，提出風力大小、樹木本身特性和環(huán)境因素是影響臺風對樹木破壞程度的主要因素[5]。肖潔舒、馮景環(huán)通過分析2012年第8號臺風“韋森特”對深圳市綠化樹木的損害，總結(jié)出了華南地區(qū)100余種抗風能力較強的樹種[6]。吳顯坤分析了樹木在臺風中的受力情況，并提出護樹架的使用可有效降低樹木在風災中的倒伏率[7]。中國學者對不同樹種的抗風能力進行了充分的研究，但較少有人對臺風過后不同樹種的恢復能力進行調(diào)研。

福建（?。B門（市）地處閩南地區(qū)，是中國遭受臺風災害最頻繁的城市之一。研究臺風后樹木的受災情況，把握其規(guī)律，可為園林樹木的規(guī)劃、種植和管理維護提供依據(jù)，減小將來風災造成的損失。

本文以華僑大學廈門校區(qū)受強臺風“莫蘭蒂”影響為案例，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研，綜合分析了臺風對樹木破壞肌理、樹木的抗風性能以及災后恢復能力。

1 案例與調(diào)查方法

1.1 案例概況

2016年9月15日，第14號超強臺風“莫蘭蒂”（Super Typhoon Meranti）攜風裹雨，于凌晨3：05在廈門市翔安區(qū)沿海強勢登陸。登陸時中心附近最大風力15級（48m/s，94.5kPa），中心氣壓強臺風級（注：年鑒上調(diào)至超強臺風級（52m/s，94.0kPa）①。為中華人民共和國成立以來登陸閩南的最強臺風。這次臺風災害給廈門園林綠化造成了毀滅性打擊。據(jù)統(tǒng)計，城市綠地受損面積達90%以上，共有60多萬株樹木受損，其中受損比較嚴重的有40多萬株，包括部分種植了二三十年的景觀樹以及一些古樹[8]。

華僑大學廈門校區(qū)位于廈門市集美區(qū)，校園規(guī)劃區(qū)總用地面積133.33hm2。截至2016年9月，已建成綠地面積達280000m2，擁有喬木196種。校園綠化植物在此次臺風侵襲中受到嚴重破壞，受損喬木超過5000株[9]。臺風過后，校方在第一時間展開樹木的營救工作。

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 樹木受損情況的調(diào)查

在“莫蘭蒂”臺風過后的次日即進行樹木損毀情況的調(diào)查。調(diào)研對象包括校園中的行道樹和部分分布較廣、具有代表性的觀賞類樹種。將受損喬木劃分為倒伏、折干、斷枝、傾斜4種類型。對于斷枝的喬木，斷枝截面直徑小于10cm的不計入斷枝率，棕櫚類樹木保留樹葉低于5片的記入斷枝率。倒伏率=倒伏數(shù)量/調(diào)查總數(shù)×100%；折干率=主干折斷數(shù)量/調(diào)查總數(shù)×100%；斷枝率=斷枝數(shù)量/調(diào)查總數(shù)×100%；傾斜率=傾斜數(shù)量/調(diào)查總數(shù)×100%；損失率=倒伏率+折干率+傾斜率（由于損失嚴重，為便于分級，未將斷枝樹木計入受損率）。

1.2.2 樹木恢復情況的調(diào)查

觀察和記錄對樹木的搶救過程，以及樹木恢復期的生長變化和養(yǎng)護措施，并分別于2017年1月中旬（恢復4個月后）和2017年6月中旬（恢復9個月后）調(diào)查校園中受損喬木的恢復情況。調(diào)查樹木的冠幅大小，并與災前樹木冠幅的平均尺寸進行比較，將樹木恢復進度劃分為良好、一般、較差、死亡4個等級。為使災前各樹種冠幅的平均值有較高參考價值，選取的調(diào)研對象為校園行道樹和災前同種生長狀態(tài)相近的景觀樹（風災中損失較小的樹種不在本次調(diào)查之列）。將冠幅超過該樹種災前冠幅平均值70%的樹木記為恢復良好（大王椰子葉片達到或超過7片記為良好）；將冠幅達到災前冠幅平均值40%～70%的樹木記為恢復一般（大王椰子葉片為4～6片記為一般）；將冠幅不足災前冠幅平均值40%的樹木記為恢復較差（大王椰子葉片少于或等于3片記為恢復較差）；將移出種植池或已沒有生命跡象的樹木記為死亡，死亡率為累計統(tǒng)計數(shù)值。需要說明的是，本次搶救由于時間緊、工作量大，基本上采取了一致的救治與養(yǎng)護措施，因此恢復數(shù)據(jù)具有一定可比性，但如果災后樹木恢復的養(yǎng)護技術(shù)不同，也會影響恢復效果。

1.2.3 分析與整理

整理調(diào)研數(shù)據(jù)和資料，研究樹木受損的特點和規(guī)律，分析影響樹木恢復的因素，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)問題的研究成果，總結(jié)出相應的保護對策。

2 調(diào)研結(jié)果

2.1 樹木在風災中的損失情況

1）種植于綠地的景觀樹損失率總體低于行道樹（圖1，表1）。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，行道樹種植池較?。涑鼐∮?m×1m），土壤環(huán)境較差，根部發(fā)育受到抑制（圖2-1），導致樹木抗風能力不足。許多倒伏樹木根部還包裹著無紡布袋，表明施工時種植操作不規(guī)范，影響了樹木根系發(fā)展。

1 行道樹與景觀樹的受損率區(qū)域分布圖The distribution of the damage rate of street trees and landscape trees1-1 行道樹受損率分布The distribution of the damage rate of street trees1-2 景觀樹受損率分布The distribution of the damage rate of landscape trees

表1 樹木受損情況統(tǒng)計表Tab. 1 Statistics of damaged trees

2）不同樹種的行道樹，受損情況差異很大（表1）。枝干材質(zhì)疏松、根系較淺的樹種，如刺桐、藍花楹、火焰木、紅花羊蹄甲（圖2-2）、桃花心木等樹木損失很大；小葉欖仁、香樟、重陽木等木質(zhì)緊密、枝干柔韌的樹木損失相對較小。盆架樹倒伏比例較低，但斷枝較嚴重（圖2-3）；棕櫚類植物表現(xiàn)出良好的抗風性能，只是大王椰子由于葉柄基部相對脆弱，葉片脫落嚴重（圖2-4）。

3）由實生苗發(fā)育成的樹木抗風能力更強。如種植于鳳凰食堂北側(cè)的鳳凰木，由于采用了實生苗，經(jīng)多年生長，樹木根系發(fā)達粗壯（圖2-5），倒伏率相對較低。

4）樹木損失率受周邊環(huán)境影響。校園密林區(qū)與疏林草地區(qū)的土壤條件相近，但后者樹木損失率明顯高于前者；種植于建筑中庭的樹木，由于得到建筑的保護而在風災中得以幸存（圖1）。

5）風災前的防護措施不足。臺風到來前，學校有關(guān)部門對部分樹木樹冠進行了修剪，并加固了護樹架，但由于時間倉促，大部分樹木沒有得到深度修剪和加固。

2.2 樹木的搶救與恢復情況

2.2.1 搶救與養(yǎng)護概況

1）樹木的搶救工作于臺風過后第3天展開。對于倒伏的樹木，工作人員剪除其大部分枝葉，并涂抹油漆封住傷口；深挖種植穴，用吊車等機械將樹木主干緩緩扶正，然后用支架加固并澆水。對于折損枝干的樹木，剪除大部分分枝，甚至僅保留主干部分（圖3-1），然后涂抹保護劑。由于時間倉促且工作量大，一些偏僻區(qū)域的樹木搶救較晚，部分樹木支架不牢固，樹體扶正后再度出現(xiàn)傾斜、倒伏的現(xiàn)象。

2）臺風后相當長一段時間，廈門氣候仍然潮濕炎熱，校園中部分樹木出現(xiàn)傷口腐爛、枝葉干枯現(xiàn)象。工作人員對恢復期的樹木定期檢查，處理腐爛傷口，剪除枯死枝葉，為樹木注射營養(yǎng)液（圖3-2），促進其快速恢復。部分樹木傷口未得到及時救治，木質(zhì)部被蛀空并最終死亡。一些樹木受害蟲侵蝕嚴重，如宿舍區(qū)數(shù)棵天竺桂樹干被天牛蛀空（圖3-3），濱水區(qū)多棵旱柳受蚜蟲侵蝕嚴重。工作人員對樹勢的調(diào)整修剪不足，許多樹木樹冠不均勻，重心偏移導致樹體出現(xiàn)傾斜。

2.2.2 樹木的恢復情況

對樹木恢復情況的統(tǒng)計（表2）表明，不同樹種的恢復程度與其在臺風中的受損程度具有較高的相關(guān)性。風災中損失較小的樹種，如小葉欖仁、盆架樹、鳳凰木（圖3-4）等，恢復情況也相對較好。刺桐、紅花羊蹄甲（圖3-5）等雖受損嚴重但恢復速度較快，一些折斷主干的樹木重新長出了樹冠。藍花楹（圖3-6）等生長較慢的樹種恢復較差。木棉、南洋杉、銀樺等種植位置較偏的樹種死亡率較高，可能與其搶救不及時、養(yǎng)護不善有關(guān)系。一些樹木的恢復受季節(jié)變化影響較大，如大王椰子，在春夏季恢復速度明顯加快。

3 原因分析

3.1 樹木受損的原因分析

樹木倒伏與否主要由樹木的根系附著力矩與樹冠所受風力決定。如圖4-1，將樹木視為樹干垂直于地面、樹冠關(guān)于樹干中心軸對稱的理想模型。風力對樹木的作用可視為樹木質(zhì)心受力F的作用。假設(shè)樹木質(zhì)心位于距離地面高h處，當根系附著力矩C土＜F?h時，樹木出現(xiàn)倒伏。樹木根系附著力矩C土受多種因素影響，主要由土壤含水量、土壤根系的直徑、土壤根系層的深度等因素決定[7]。土壤含水量低、土壤根系層直徑小、深度淺均會導致樹木根系附著力矩過小，在臺風中更易倒伏。

2 樹木受損情況The damage of trees2-1 倒伏的行道樹的根盤The root plate of a fallen street tree2-2 倒伏的紅花羊蹄甲The fallenBauhinia blakeana2-3 依舊堅挺的盆架樹Alstonia rostrata remaining standing after the typhoon2-4 臺風后的大王椰子Roystonea regia after the typhoon2-5 鳳凰木的根The root ofDelonix regia

表2 各樹種的恢復情況統(tǒng)計表Tab. 2 Statistics of recovery of trees

如圖4-2，樹木在高h’處主干風折的原因是：根系附著力矩C土≥F?h，同時，樹木在高h’處可承受的最大彎曲正應力σmax＜σ（h′）。σ（h′）是樹木在該處截面彎曲正應力，由樹木在質(zhì)心處受到的風力大小F、該截面直徑d、該截面與質(zhì)心的距離（h-h’）決定，與風力大小F成正比，與截面直徑d成反比。σmax值的大小與樹木材質(zhì)相關(guān)，木質(zhì)越緊密、柔韌度越高的樹木可承受的彎曲正應力越大。由于樹木分枝風折與主干風折的影響因素是大體相似的，因此同樣原理也適用于對樹木分枝風折的分析。

基于以上分析，結(jié)合此次調(diào)研結(jié)果，將樹木受損原因總結(jié)為以下幾點：

1）臺風破壞力巨大。

臺風“莫蘭蒂”是中華人民共和國成立以來，閩南地區(qū)所遭遇的最強臺風。在廈門登陸時，其中心附近最大風力15級，而大部分園林樹木難以抵擋9級以上風力[6]。同時，臺風登陸前持續(xù)的降水也導致樹木根部土壤軟化，土壤含水量高會導致樹木根系附著力矩降低，抗風能力進一步減弱。

2）不同樹種抗風能力不同。

棕櫚科植物因其樹冠過風、受風力小、樹葉韌性好等特征而表現(xiàn)出良好的抗風能力。樹木根系較淺、胸徑小、枝干材質(zhì)較疏松、樹冠較大的樹種抗風能力相對較弱。相反，根系深、胸徑較大、木質(zhì)緊密、枝干柔韌度好、分枝點較高的樹種則具有良好的抗風性能。一些木質(zhì)較脆弱但樹形過風的樹木，倒伏率也比較低。

3 樹木恢復情況The recovery of trees3-1 剪枝截頭后扶正的樹木The straightened trees which have been cut branches3-2 注射營養(yǎng)液Injecting nutrient solution3-3 被蛀空主干的天竺桂A Cinnamomum japonicum which the trunk has been eaten hollow by Long-horned beetles3-4 恢復中的鳳凰木Delonix regia in recovery3-5 重新長出樹冠的紅花羊蹄甲Bauhinia blakeana growing up new tops3-6 恢復中的藍花楹Jacaranda mimosifolia in recovery

4 樹木受損分析圖The analysis chart of damaged trees4-1 樹木倒伏分析圖The analysis chart of falling tree4-2 樹木風折分析圖The analysis chart of tree trunk being broken

3）苗木質(zhì)量與種植環(huán)境的影響。

使用扦插苗、高壓苗有利于盡快達成園林景觀效果，但苗木主根不明顯或不發(fā)達。相對而言，由種子發(fā)育形成的實生苗更易長出發(fā)達的根系。種植土壤松緊適中，有利于喬木根系的發(fā)育。行道樹多由于種植穴偏小導致根系發(fā)育受到抑制。喬木的種植操作不規(guī)范、綠地中建筑垃圾未徹底清理等因素，也會阻礙根系發(fā)展。

4）災害前的保護措施。

樹冠濃密繁茂會增大樹木的受風力面積，對樹冠的修剪不夠?qū)е聵涔谕革L率差、風阻大，樹木更易倒伏。為樹木加固護樹架也可有效降低倒伏率。由于時間倉促，保護工作不足，樹木損失依然十分嚴重。

3.2 影響樹木恢復的因素

3.2.1 樹木的受損程度

樹木的受損程度無疑是影響樹木恢復的最主要因素。樹木表皮大面積破損，會加快樹木水分的散失。木質(zhì)部傷口經(jīng)雨水侵蝕和病菌感染，容易腐爛，進而形成樹洞。根部受損較重，會直接影響樹木對水分和養(yǎng)分的吸收能力。受損較重的樹木生命活動微弱，對病蟲害的抵抗力隨之降低。

3.2.2 搶救是否及時

臺風過后，氣溫迅速升高，倒伏的樹木會因水分迅速散失而死亡。一般樹木脫離土壤的極限時間為5～7天。因此，搶救越及時，樹木恢復率越高。搶救方法是否科學也會影響樹木的恢復。

3.2.3 樹木的生長特性

華僑大學廈門校區(qū)的骨干樹種多為閩南當?shù)貥浞N，經(jīng)過風災后的搶救，多數(shù)樹種成活率很高。生長速度快的樹種，可在較短時間內(nèi)恢復正常的生命活動。華僑大學校園中的火焰木、紅花羊蹄甲等樹木，在風災過后9個月時已經(jīng)長出較大樹冠。

3.2.4 季節(jié)因素的影響

臺風季節(jié)過后，廈門進入秋冬季，氣溫仍然較高，但降水已明顯減少，太陽輻射照度也逐漸減小。氣候的變化降低了受災樹木的生命活動強度，影響傷口愈合和新枝發(fā)育，部分樹木恢復速度變緩。待到進入來年春季，樹木恢復速度則明顯提升。此外，不同樹種對季節(jié)變化的敏感程度也不同。

3.2.5 其他養(yǎng)護措施的影響

人工管護措施包括適時調(diào)整或更換護樹架、及時處理喬木傷口、防治病蟲害、定期修剪枝葉、水肥管理等。護樹架松動可導致樹木再度傾斜；樹木枝干受損嚴重，在恢復期易畸形生長，需不斷修剪，使其恢復正常生長勢。對樹木適時噴水保濕、嵌插營養(yǎng)液等措施均可促進樹木的快速恢復。

4 針對強臺風對園林樹木破壞的對策

基于上述強臺風對園林樹木受損情況及原因的實際調(diào)查分析，結(jié)合相關(guān)文獻研究，給出相應的對策。

4.1 預防措施

1）規(guī)劃設(shè)計階段。設(shè)計結(jié)合氣候，系統(tǒng)地考慮風環(huán)境對園林樹木的影響。充分發(fā)揮植物群落整體的抗風能力，多做塊狀綠地，盡量少做點狀綠地，在空曠區(qū)域不做孤植。注意樓群之間的風環(huán)境對園林樹木的影響。行道樹宜選擇根系發(fā)達、枝干韌性良好、材質(zhì)堅實的抗風樹種，或與其他遮陰、觀賞樹種搭配種植[10]?？癸L能力不強，但生長迅速、風災后易恢復的樹木也可以適當考慮。

2）施工階段。選擇胸徑5～6cm的健壯中苗，有利于生長出發(fā)達的根系。盡量少用扦插苗、高壓苗，多用實生苗。盡量減少對大樹、老樹的移植。建議行道樹樹池不小于1.5m×1.5m[5]。樹池周邊盡量采用鏤空鋪裝，鋪裝地磚下的土壤應有良好的滲水性和透氣性。管線的鋪設(shè)應避免對樹木根系造成傷害，盡量一次性鋪設(shè)好，減少挖掘次數(shù)。建議各類管線到行道樹主干的距離不小于1m。

3）管理維護階段。平時應注意防治病蟲害，對已有孔洞的樹干做填土處理，防止樹干進一步病變、腐爛；對樹木定期修剪，增大樹冠的透風率，避免樹木“頭重腳輕”[11]；合理施肥，可適當少澆水，刺激樹木根系向土層更深處尋找水源；臺風多發(fā)季節(jié)應加固或更換護樹設(shè)施，減少樹木風倒率。

4.2 災后恢復措施

1）搶救階段。臺風過后，應當及時搶救受損樹木，避免樹木由于長時間暴曬而缺水枯死。對于輕度傾斜的樹木，可直接扶正。對于倒伏的樹木，扶正前應將枝葉剪除，減少樹木體內(nèi)水分和養(yǎng)分的散失。扶正時先將迎風面樹基下土壤挖出，再將樹體緩緩扶直，注意保持根系舒展。扶正后應將樹木根部土壤砸實，并立即澆水。臺風后樹木枝干劈裂嚴重，應將劈裂處鋸平，在切口處涂抹保護劑。保護劑應具有防腐消毒作用，且不腐蝕樹體。若樹根受損嚴重，則應將根部撕裂部分去除，保持斷面平滑，并進行消毒處理[12]。

2）后續(xù)養(yǎng)護階段。搶救階段樹木損傷往往得不到妥善處理。在恢復期應及時發(fā)現(xiàn)并處理樹木傷口，防止病菌感染。對于已腐爛的樹皮或木質(zhì)部，應及時刮除并涂抹保護劑。填補、修復已出現(xiàn)的樹洞，防止進一步擴大、惡化。已處理的傷口要定期檢查。應及時調(diào)整或更換護樹架，避免主干再度傾斜。對于截斷枝干的樹木，應當做好抹芽、選培主側(cè)枝的工作。待受災樹木發(fā)育出新枝芽后，應及時追加速效肥，為樹木提供足夠養(yǎng)分。合理修剪樹木新枝、調(diào)整樹勢，避免行道樹干擾交通。注意樹干保濕，可采用裹草綁膜或纏繩綁膜的方法強制性保溫保濕。扶正后相當長的時間內(nèi)，樹木生理機能仍然脆弱，應當做好水肥養(yǎng)護工作。

5 結(jié)語

園林樹木的抗風性能與風災后的恢復能力均受多種因素的影響。在臺風高發(fā)地區(qū)，通過以下措施可有效減少樹木的風災損失。1）提高樹木的抗風能力?？茖W地規(guī)劃設(shè)計，選擇抗風能力強的樹種，優(yōu)化種植形式；嚴格施工，為樹木創(chuàng)造良好的立地環(huán)境；做好日常管理維護工作，保證樹形抗風、樹木健康生長。2）增強受災樹木的恢復能力，降低死亡率。風災后及時搶救受災樹木，注意救治方法的科學性；做好受災樹木的養(yǎng)護工作，使樹木恢復正常的生長狀態(tài)。

注釋：

①數(shù)據(jù)出自中國氣象局熱帶氣旋資料中心，網(wǎng)址：tcclata.typhoon.org.cn.

②文中圖片和表格均為作者拍攝或繪制。