余姚市杭州灣沿岸基干林帶生長現(xiàn)狀及土壤改良效應(yīng)

王利平 ，岳春雷，王 珺，李賀鵬，楊 樂，房瑤瑤，陳艷敏，陳榮鋒，沈 穎，章旭日

（1.余姚市林業(yè)技術(shù)推廣站，浙江 寧波 315400，2.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

余姚市位于杭州灣南岸，地處海陸交替、氣候突變地帶，受臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害影響十分嚴(yán)重?；闪謳茄睾＜昂撤雷o(hù)林體系的重要組成部分，是沿海居民生產(chǎn)生活的生態(tài)屏障，對于防范臺(tái)風(fēng)、海浪、海岸侵蝕等自然災(zāi)害具有不可替代的作用[1-2]。自2006 年以來，余姚市大力營建杭州灣沿岸基干林帶，累計(jì)建設(shè)長度60 km，建設(shè)面積280 hm2。為了解十余年來的基干林帶建設(shè)情況，2018 年在資料收集、野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，對余姚市杭州灣沿岸基干林帶的生長狀況及其土壤改良、防災(zāi)減災(zāi)等功能進(jìn)行調(diào)查和研究，以期為后續(xù)基干林帶建設(shè)和管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

余姚市（120～121°E，29～30°N）的海岸屬浙江省杭州灣岸段，為泥質(zhì)海岸，東起小曹娥鎮(zhèn)的泗門三號(hào)水庫與慈溪市的西三農(nóng)場交界，西至黃家埠鎮(zhèn)的橫塘指揮部八塘，與上虞謝塘鎮(zhèn)交界，全長23.1 km。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，陽光充沛，四季分明。年平均氣溫16.3℃，最熱月（7 月）平均氣溫28.3℃，最冷月（1 月）平均氣溫4.2℃。年平均降水量1 783 mm，雨水主要集中在4-9 月。年無霜期約230 d。一年中，由于季風(fēng)交替，常有春秋季的低溫陰雨，梅汛期暴雨洪澇，夏季干旱、高溫、臺(tái)風(fēng)、冰雹、大風(fēng)和冬季的霜（冰）凍、寒潮、大雪等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)[3]。余姚市基干林帶位于余姚市近海的杭州灣沿岸平原海涂大堤內(nèi)側(cè)（圖1）。土壤多為濱海鹽土，土壤空隙度小，有機(jī)質(zhì)含量低，土壤鹽含量高。原生植被少，以鹽蒿Artemisia halodendron，蘆葦Phragmites australis，檉柳Tamarix chinensis等植物為主。

圖1 余姚市杭州灣沿岸基干林帶造林地段及時(shí)間Figure 1 Afforestation area and time of coastal backbone shelterbelt in Yuyao city

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

2018 年10-11 月對2007-2015 年?duì)I建的余姚市杭州灣沿岸基干林帶（共9 片），每片林帶中分別選取2～4 個(gè)具有代表性的樣地進(jìn)行常規(guī)群落學(xué)調(diào)查，共計(jì)27 個(gè)樣地（圖1），每個(gè)樣地面積為400 m2，記錄樣地中的造林保存率，林分郁閉度，林木種類、株數(shù)、高度、胸徑、冠幅等，同時(shí)記錄樣地的環(huán)境因子，如坐標(biāo)、海拔、坡度等。林木胸徑用徑圍尺測量（單位：cm）；林木高度用測高儀測量（單位：m）；造林保存率（%）、林分郁閉度、林木冠幅（單位：m×m）用目測法。林木高度和胸徑以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，冠幅以平均值表示。

造林當(dāng)年的林分相關(guān)數(shù)據(jù)由余姚市林業(yè)局提供。2007-2015 年造林的具體地點(diǎn)、長度、面積、株數(shù)見表1。造林樹種主要有竹柳Salix fragilis，女貞Ligustrum lucidum，黃連木Pistacia chinensis，臭椿Ailanthus altissima，夾竹桃Nerium indicum，35 楊Populussp.，紅葉石楠Photinia×fraseri，木麻黃Casuarina equisetifolia，無患子Sapindus mukorossi，海濱木槿Hibiscus syriacus，烏桕Sapium sebiferum，水杉Metasequoia glyptostroboides，中山杉Taxodium‘Zhongshanshan’，落羽杉T.distichum，樸樹Celtis sinensis，楝Melia azedarach，濕地松Pinus elliottii等，各樹種相關(guān)參數(shù)見表2。整個(gè)基干林帶造林模式主要以多樹種混交、常綠落葉相混交、喬灌草相結(jié)合，以帶狀混交、梅花狀配置為主。喬木樹種種植密度為2.5 m×2.0 m，灌木樹種密度為1 m×1 m。造林前均做好翻耕排鹽等工作，造林后定期進(jìn)行殺蟲、修枝、施肥、排水、土壤翻新等撫育管理。

林木材積按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4814-84《原木材積表》的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。胸徑4～ 14 cm 的林木材積由公式（1）計(jì)算獲得，胸徑>14 cm 的林木材積由公式（2）計(jì)算獲得。

式中，V為材積（m3），H為樹高（m），DBH為胸徑（cm）。

樹種蓄積量（M）（單位：m3·hm-2）：該樹種單株材積（V）乘以每公頃該樹種的株樹。年材積生長量（單位：m3·a-1）：每年該樹種的材積變化。年蓄積生長量（單位：m3·hm-2·a-1）：每年該樹種的蓄積量變化。生物量（B）（單位：t·hm-2）由蓄積量（M）乘以換算系數(shù)0.95 獲得[4]。生物量年增長量（單位：t·hm-2·a-1）：每年該樹種的生物量變化。上述計(jì)算結(jié)果均以平均值表示。

表1 余姚市杭州灣沿岸基干林帶建設(shè)歷年造林工程量Table 1 Details of coastal backbone forest in Yuyao city from 2007 to 2015

2.2 土壤理化性質(zhì)測定及分析

每個(gè)林帶樣地采用5 點(diǎn)取樣法，分3 個(gè)土層（0～ 20 cm，>20～ 40 cm，>40～ 60 cm）采集土樣，每層取鮮土0.1 kg，將取回的土樣混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，進(jìn)行土壤理化分析。土壤全氮（TN）、全磷（TP）、有機(jī)質(zhì)含量、含鹽量分別按照《森林土壤全氮的測定》（林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：LY/T1228-1999）、《森林土壤全磷的測定》（林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：LY/T1232-1999）、《森林土壤有機(jī)質(zhì)的測定及碳氮化的計(jì)算》（林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：LY/T1237-1999）及《森林土壤水溶性鹽分分析》（林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：LY/T1251-1999）進(jìn)行測定。此外，選取造林株數(shù)多、生物量大的樹種，分析其根際土壤的理化性質(zhì)。根際土壤采樣按照離樹根部1～ 2 m 的位置在四周取4 個(gè)采樣點(diǎn)，采樣方法、樣品處理及理化性質(zhì)的測定按上述方法進(jìn)行。無種植區(qū)為林帶邊緣沒有種樹的區(qū)域。以上測定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，若數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，則使用單因素方差分析（one-way ANOVA）檢驗(yàn)組間差異，若不符合則先將數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)P<0.05 時(shí)，表示組間差異顯著；當(dāng)P<0.01 時(shí)，表示組間差異極顯著。以上所有數(shù)據(jù)均在SPSS 20.0 和Excel 中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 基干林帶質(zhì)量

3.1.1 造林保存率及林帶長勢 整個(gè)杭州灣沿岸基干林造林保存率達(dá)85%，林分平均郁閉度大于0.65，造林林帶總體質(zhì)量良好，其中2008-2010 年的造林保存率最高，均為90%（圖2）。除竹柳、木麻黃以及部分臭椿和35 楊長勢較差、保存率偏低外，其他樹種保存率較高。綜合各林分指標(biāo)（表2），2011 年、2012 年和2014 年?duì)I建的林帶生長狀況較差，2014 年的林帶甚至出現(xiàn)了“小老頭林”現(xiàn)象，由于該地段東面地勢低受地下水位影響大，因此土壤立地條件較差，進(jìn)而影響林木生長。

3.1.2 不同造林時(shí)間各基干林帶生長狀況 由表2可知，2010 年造林林帶的平均蓄積量和平均生物量最高（263.016 m3·hm-2，252.337 t·hm-2），其次為2013 年造林林帶，說明這兩年?duì)I建的林帶對抗自然災(zāi)害（臺(tái)風(fēng)）的能力最強(qiáng)。2007-2009 年林帶的平均蓄積量和平均生物量較為接近，并且要明顯高于2011 年、2012 年和2015 年，由于2014 年所造林帶出現(xiàn)了“小老頭林”，因而最低。林帶的生長狀況一般和造林時(shí)間、林木生長情況、造林技術(shù)以及撫育管理等有關(guān)，造林時(shí)間越長、林木生長越好、管理撫育越到位，其蓄積量和生物量也越大。若排除造林時(shí)間差異，2010 年和2013 年林帶的年平均蓄積生長量和生物量年平均增長量最高，說明這兩個(gè)年份營建的林帶生長速度最快。盡管2015 年的林帶生長較快，但其造林時(shí)間短，再加上部分樹種受到蟲害和凍害影響，因而該林帶的平均蓄積量和平均生物量并不是很高。

圖2 2018 年調(diào)查時(shí)不同造林時(shí)間林木保存率Figure 2 Conservation rate in 2018 of shelterbelt planted from 2007 to 2015

表2 余姚市杭州灣沿岸基干林帶主要樹種生長狀況Table 2 Growth of main planted tree species of coastal backbone shelterbelt in Yuyao

表2(續(xù))

3.1.3 基干林帶主要樹種的生長狀況 年平均材積生長量是某一樹種平均每株一年內(nèi)材積的生長量。通過比較不同樹種的年平均材積生長量可以反應(yīng)出各樹種的生長狀況，為造林樹種的選擇提供參考依據(jù)。從圖3 中可以看出，35 楊生長最快，達(dá)0.039 3 m3·a-1，其次為竹柳、水杉、黃連木和楝，中山杉（0.000 6 m3·a-1）和紅葉石楠（0.000 3 m3·a-1）最低。不同樹種的生長速率與其本身的遺傳性狀、生理特征、適應(yīng)能力、抗害能力以及立地條件等有關(guān)，因此在選擇樹種時(shí)應(yīng)綜合考慮這些因素。

圖3 整個(gè)基干林帶主要造林樹種的年平均材積生長量Figure 3 Annual average volume growth of the main tree species among the whole backbone forest

3.2 土壤改良情況

3.2.1 不同造林時(shí)間各基干林帶土壤改良情況

從圖4 和圖5 中可以看出，不同造林時(shí)間的基干林帶土壤化學(xué)性質(zhì)存在一定差異。通過選定造林地段相似的林帶（2007 年、2008 年、2010 年、2013 年、2015 年）（圖4），以2015 年的基干林帶作為條件對照組，對比結(jié)果顯示各林帶的土壤總氮及有機(jī)質(zhì)含量顯著增加（P＜0.01），土壤含鹽量顯著下降（P＜0.01），并且這種變化程度隨著造林時(shí)間的延長而越顯著。2010 年基干林帶的土壤總磷含量較2015 年顯著增加（P＜0.05），其余年份未見顯著差異，這可能與造林時(shí)間、植物配置及植物生長狀況有關(guān)。從圖5 中可以看出，所有基干林帶土壤含鹽量都遠(yuǎn)低于0.3%，對植物生長已經(jīng)沒有限制作用。

圖4 不同造林時(shí)間基干林帶土壤總氮和總磷含量Figure 4 Total nitrogen and total phosphorus content in soil of backbone shelter belt with different planted year

圖5 不同造林時(shí)間基干林帶土壤有機(jī)質(zhì)含量和含鹽量Figure 5 Organic matter content and salinity in soil of backbone shelter belt with different planted year

3.2.2 不同樹種根際土壤改良效果 由表3 可以看出，與對照（無種植區(qū)）相比，不同樹種根際土壤的總氮及有機(jī)質(zhì)含量明顯增加（P＜0.01），烏桕根際土壤的總磷含量明顯增加（P＜0.01）、其余樹種未見明顯變化。其中35 楊和烏桕根際土壤總氮含量最高（分別為1.50‰ ± 0.28‰和1.49‰ ± 0.20‰），其次為竹柳（1.17‰ ± 0.12‰）；烏桕根際土壤總磷含量最高（0.80‰ ± 0.10‰）；竹柳、烏桕、夾竹桃根際土壤有機(jī)質(zhì)含量較高（分別為23.17‰± 0.99‰，22.35‰ ± 1.15‰和22.29 ‰± 1.89‰）。各造林樹種對土壤含鹽量的改良均有極顯著效果（P<0.01），其中竹柳和木麻黃的效果最好，均降低了0.19%。土壤改良的程度可能與造林樹種本身的生理狀況、根際土壤微生物、造林時(shí)間和立地條件等有關(guān)。

表3 不同樹種根際土壤化學(xué)指標(biāo)差異Table 3 Chemical index in rhizosphere soil under different tree species

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

余姚市杭州灣沿岸基干林帶總體質(zhì)量良好，對自然災(zāi)害具有較好的抵御能力。其中，2010 年造林林帶質(zhì)量最佳，2010 年和2013 年造林林帶生長速度最快，2004 年造林林帶出現(xiàn)了“小老頭林”。在不同造林樹種中，35 楊、竹柳和水杉生長最快。除竹柳、木麻黃以及部分臭椿和35 楊長勢較差，其他樹種長勢良好。造林可提高土壤總氮及有機(jī)質(zhì)水平，并可有效降低土壤含鹽量。不同造林樹種均可有效提高根際土壤總氮和有機(jī)質(zhì)含量，并可顯著降低土壤含鹽量；烏桕可有效提高根際土壤總磷水平。總體來看，35 楊、烏桕、黃連木、夾竹桃等可作為余姚市杭州灣沿岸基干林帶的適宜樹種優(yōu)先選用。

4.2 建議

4.2.1 加強(qiáng)適生樹種選擇，豐富物種多樣性 造林樹種宜選擇本土樹種，適當(dāng)搭配其他優(yōu)質(zhì)樹種[5]。堅(jiān)持喬灌草相結(jié)合，增加基干林帶生物多樣性，提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)注重速生與慢生樹種的合理搭配，從而保障其抗干擾和生態(tài)防護(hù)功能[6]。

4.2.2 開展低效林帶改造 對于低效林帶應(yīng)通過樹種優(yōu)化、人工促進(jìn)天然更新等手段，淘汰防護(hù)功能低下、生長不良的樹種，逐漸替換為生態(tài)效益高的樹種；對于死亡植株，應(yīng)及時(shí)清理和補(bǔ)植。

4.2.3 加強(qiáng)病蟲害監(jiān)測與防治 加強(qiáng)病蟲害監(jiān)測力度，綜合應(yīng)用農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)及物理方法對病蟲害進(jìn)行治理[7]。

4.2.4 拓寬資金渠道，加強(qiáng)科研投入 建立多元投資機(jī)制，形成地方政府和社會(huì)成員共同參與沿?；闪謳ЫㄔO(shè)的良好氛圍[8]。在生態(tài)功能優(yōu)先的前提下，用經(jīng)濟(jì)的理念管理、經(jīng)營基干林帶，適當(dāng)兼顧經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。同時(shí)，加強(qiáng)林業(yè)科研與實(shí)際需要的緊密結(jié)合，加大科技投入，設(shè)立專項(xiàng)沿?；闪謳Э萍脊リP(guān)課題[9]。