海風降雪對黑松沿海防護林危害分析

周繼磊 ，李偉波 ，張鵬遠 ，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 濟南250014；2.山東省新泰市林業局；3.棲霞牙山省級自然保護區管理處；4.山東農業大學）

災害天氣是森林經營與管理的重要非生物干擾因子,近年來眾多學者從林分立地和樹種生物學特性等方面，對造成風雪災害的影響因子做了大量研究。邢世巖等對膠東沙質海岸防護林樹種受海風侵害情況進行了調查分析，制定了風害分級表，得出黑松等常綠樹種受害程度高于麻櫟等落葉樹種[1]。李國旗等從力學角度解釋了樹種的抗風性能，得出樹冠形狀是造成風害的最主要因子[2]。曼興興等對古田山常綠闊葉林群落結構雪災情況分析得出，低海拔山谷受損最嚴重，樹木倒伏、折斷的幾率最大，高海拔山脊受損最輕[3]。何茜等通過對人工杉木林冰雪災害研究，發現密度是造成杉木林倒伏的重要因素[4]。蘇志堯等對廣東車八嶺地區常綠闊葉林雪災受損情況進行評估，發現坡度、坡位和坡向等地形因素對林木受損狀況有顯著影響[5]。

黑松（Pinus thunbergii），原產日本及朝鮮半島東部沿海地區，山東省沿海防護林基干林帶主要組成樹種和先鋒樹種，在抵御風暴潮、海蝕和海嘯等自然災害，維護沿海區域生態安全等方面都發揮重要作用。目前山東省沿海黑松防護林面積約7萬 hm2，占沿海防護林總面積的70%以上，是沙質海岸不可替代的重要防護樹種[6]。山東半島三面環海，風雪災害頻繁，一直是影響黑松沿海防護林健康生長的重要因子。本文以受災較為嚴重的煙臺市牟平區黑松沿海防護林為研究對象，重點探討防護林帶距離海岸線縱向深度與受害程度的關系，以期為沿海黑松防護林建設提供理論與實踐依據。

1 試驗地概況

本研究試驗地選自煙臺市牟平區沿海防護林地帶，位于東經 119°34′－121°57′，北緯 36°16′－38°23′之間，沙質海岸，屬暖溫帶季風型大陸性氣候，四季變化和季風進退都比較明顯，雨熱同季，大風、暴雨、臺風、海潮、降雪等自然災害瀕繁，秋季大風較多，冬季大風強盛，大風日數占全年的30%，年平均風速為4.6m/s，最大為40m/s。

2 調查方法

試驗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。在全面調查的基礎上，本研究制定距離海岸線200m、300m、500m、800m、1100m、1300m六個梯度，在每個梯度內選取3處標準地（20×30 m），對風斜角（樹干與垂直線的夾角）、風斜株數（風斜角大于5°的株數）、干折率（主干折斷比率）、枝折率（一級側枝折斷比率）、雪壓率（干折率和枝折率之和）進行每木檢尺。為避免立地、密度等因素影響，標準地選擇地勢平坦、密度基本一致地段開展調查。

3 結果與分析

3.1 風害距海岸線遠近變化趨勢分析

圖1 風斜率變化趨勢圖Fig.1 The change trend of windlean rate

圖2 風斜角變化趨勢圖Fig.2 The change trend of windlean angle

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

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

3.2 雪害距海岸線遠近變化趨勢分析

雪壓對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呈單峰曲線變化。降雪對林木造成的災害存在于整個林分中，雪壓率從200m處的1.49%急劇升至500m處的42.86%，直至1100m處雪壓率仍達到25%，高于整個林分的雪壓率平均值24.32%。同時，圖3表明，在400m至900m處雪壓率一直維持在較高的狀態，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處達到了34.29%，800m處時仍然高達32.31%；干折率隨海岸線距離遠近變化不大，在500m處達到最高，為8.57%，雖然干折率不高，但干折災害對林木生長影響較大，林木一旦發生干折現象，就會停止生長，嚴重時會使林木死亡。

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

3.3 風斜率、雪壓率變化趨勢綜合分析

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

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

4 結論與討論

本文通過實地調查數據，探討了黑松沿海防護林帶距離海岸線縱向深度與受害程度的關系，得到幾點主要結論，并結合結論對今后黑松沿海防護林營建設計提出幾點建議。

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

（2）在黑松沿海防護林中，雪壓造成的災害呈現單峰拋物線趨勢變化，在林分兩側雪壓率較低，在林帶縱向方向上，從距海岸線400m至900m處（即林帶縱向寬度200m至700m處）時雪壓率一直較高，仍維持在35%以上。在此，建議在今后黑松沿海防護林營建過程中，在林帶縱向寬度200m以外，要適當降低造林密度或其他措施，以期達到降低雪災的效果。

（3）綜合分析得出，在海岸線距離800m處（黑松防護林帶縱向寬600m）時，抗風、減風效果已經達到了對林木甚至農作物不產生危害的水平，但雪壓率仍為32.31%，仍然維持在較高的受害狀態。因此我們得出，黑松沿海防護林最佳營造寬度為600m，600m后可定植部分觀賞林或經濟林，甚至栽種農作物。