近30年福建泉州紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)氣候變化特征分析及其影響評(píng)估

方愛(ài)花　方笑堃　嚴(yán)韜

摘要：本文采用崇武國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1991—2020年氣象觀測(cè)資料，分析了近30年來(lái)福建泉州灣河口紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)基本氣象要素、極端天氣氣候事件特征及其對(duì)紅樹(shù)林的影響，結(jié)果表明：1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)的平均氣溫、平均最高氣溫與最低氣溫均呈不同程度的升溫趨勢(shì)，以平均最低氣溫的升溫速率最為顯著，為0.477 ℃/10 a，而年平均最高氣溫的升溫趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為0.294 ℃/10 a。而年平均降水量、平均最高與最低降水量均呈不同程度的下降趨勢(shì)，以平均最低降水量的變化速率最為顯著，為﹣0.21 mm/10 a，年平均最高降水量的變化趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為-0.153 mm/10 a。近30年來(lái)福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)極端天氣事件頻發(fā)，其中主要包括大風(fēng)、低溫等。由此對(duì)紅樹(shù)林的影響與危害較為嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：福建泉州；紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)；氣候變化；影響

福建泉州灣位于泉州東部，其北起惠安縣崇武半島，南至石獅市祥芝角，是泉州三灣之一，區(qū)域內(nèi)擁有大面積的紅樹(shù)林。紅樹(shù)林作為熱帶、亞熱帶海濱獨(dú)特的人文與自然景觀，也是物種多樣化的生態(tài)系統(tǒng)之一，其中包含有眾多的生物資源，具有極高的生態(tài)價(jià)值。泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)隸屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，優(yōu)越的地理、氣候等條件使紅樹(shù)林快速繁衍與生長(zhǎng)，還有利于其固碳、固岸護(hù)堤、防風(fēng)消浪、凈化空氣與海水及生物多樣性等生態(tài)功能得到充分發(fā)揮。

近些年來(lái)，隨著全球加速變暖，各地區(qū)氣候異常變化，由此對(duì)植被的影響較為嚴(yán)重。現(xiàn)如今，多項(xiàng)植被生態(tài)系統(tǒng)研究證實(shí)氣候變化會(huì)對(duì)植被產(chǎn)生嚴(yán)重影響。研究表明：氣候變化會(huì)加重83.36%的草原干旱現(xiàn)象，同時(shí)草原植物群落生產(chǎn)力也會(huì)明顯減少；海平面上升耦合氣溫升高，降雨量明顯增加，再加上亞熱帶冬季低溫事件明顯減少，將對(duì)紅樹(shù)林碳埋藏起到一定程度的促進(jìn)作用。另外，溫度升高還導(dǎo)致紅樹(shù)林逐漸北移擴(kuò)展，預(yù)測(cè)當(dāng)氣溫升高2 ℃之后，我國(guó)紅樹(shù)植物的分布區(qū)域?qū)?huì)有所增加，然而氣溫過(guò)高將不利于植物葉的形成及光合作用。氣候變化改變了降水的時(shí)空布局，而且紅樹(shù)林生境土壤和水的鹽度改變對(duì)紅樹(shù)林也有較大影響。

1? ? 資料來(lái)源和研究方法

本文所使用的氣象資料主要來(lái)源于福建省惠安縣氣象局。主要選取泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)1991—2020年的氣溫、降水量等氣象要素觀測(cè)資料及霜凍、干旱、高溫、大風(fēng)等極端天氣事件統(tǒng)計(jì)資料，著重采用線性趨勢(shì)分析法針對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)幾種常規(guī)氣象要素及常見(jiàn)極端天氣事件的變化特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并在此基礎(chǔ)上分析氣候變化特征對(duì)紅樹(shù)林的影響。

2? ? 福建泉州灣河口紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)氣候變化特征

2.1 氣象要素特征分析

結(jié)合表1和圖1可見(jiàn)，1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)的平均氣溫、平均最高氣溫與最低氣溫依次為20.6 ℃、23.2 ℃與18.7 ℃。年平均氣溫的峰值與谷值依次為21.4 ℃與19.5 ℃，分別出現(xiàn)在2020年與1992年；年平均最高氣溫的峰值與谷值依次為24.1 ℃與22.1 ℃，分別出現(xiàn)在2002年與1992年；年平均最低氣溫的峰值與谷值依次為19.7 ℃與17.4 ℃，分別出現(xiàn)在2020年與1992年，見(jiàn)圖1。而且以上三種要素均呈不同程度的升溫趨勢(shì)，以平均最低氣溫的升溫速率最為顯著，為0.477 ℃/10 a，年平均氣溫次之，其升溫速率為0.359 ℃/10 a。而年平均最高氣溫的升溫趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為0.294 ℃/10 a，見(jiàn)表1。

1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)降水量的變化趨勢(shì)并不顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近30年來(lái)研究區(qū)年平均降水量、平均最高與最低降水量分別為1 011.65 mm、1 013.67 mm與1 009.5 mm。年平均降水量的峰值與谷值依次為1 013 mm與1 010.6 mm，分別出現(xiàn)在1995年與2000年；年平均最高降水量的峰值與谷值依次為1 015 mm與1 012.5 mm，分別出現(xiàn)在1995年與2000年；年平均最低降水量的峰值與谷值依次為1 010.9 mm與1 008.4 mm，分別出現(xiàn)在1995年與2012年（見(jiàn)圖2）。而且以上三種要素均呈不同程度的下降趨勢(shì)，以平均最低降水量的變化速率最為顯著，為-0.21 mm/10 a，年平均降水量次之，其變化速率為-0.188 mm/10 a。而年平均最高降水量的變化趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為-0.153 mm/10 a，見(jiàn)表1。

2.2 極端天氣事件分析

1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)極端天氣事件頻發(fā)，由此對(duì)紅樹(shù)林的影響與危害較為嚴(yán)重，其中主要包括大風(fēng)、降雨等。

（1）低溫

1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)僅出現(xiàn)一次結(jié)冰天氣現(xiàn)象，出現(xiàn)在2016年1月25日，且持續(xù)1 d。

（2）高溫、降水

1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)日最高氣溫不小于30 ℃的日數(shù)較多，且以5.2 d/10 a的速率呈顯著增多趨勢(shì)，最高氣溫不小于35 ℃的日數(shù)以0.5 d/10 a的速率也呈一定的增多趨勢(shì)。

福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)出現(xiàn)降雨天氣的頻率也比較高，年平均降雨日數(shù)為141 d。1991—2020年期間研究區(qū)域內(nèi)降雨日數(shù)呈減少趨勢(shì)，其減少速率為-11.106 d/10 a。

（3）大風(fēng)

大風(fēng)是福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)最為常見(jiàn)的極端天氣事件之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近30年間該區(qū)域一共出現(xiàn)978次大風(fēng)天氣現(xiàn)象，并以-17.424次/10 a的速率顯著下降。其中1993年出現(xiàn)大風(fēng)天氣最多，為84次；2012年出現(xiàn)大風(fēng)天氣最少，僅出現(xiàn)3次，兩者差異顯著。

3? ? 紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)氣候變化對(duì)紅樹(shù)林的影響

3.1 氣象要素變化對(duì)紅樹(shù)林的影響

近30年來(lái)，福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)氣溫呈增暖趨勢(shì)。在這一背景下暖冬、暖春、炎夏與熱秋將會(huì)明顯增多，往往會(huì)為紅樹(shù)林木病蟲(chóng)害順利越冬、擴(kuò)展等創(chuàng)造有利條件。冬季天氣寒冷將會(huì)導(dǎo)致蟲(chóng)害與病菌失去生存能力，然而暖冬將會(huì)增加病蟲(chóng)種群增長(zhǎng)力與繁殖世代數(shù)，有利于病蟲(chóng)害順利越冬并快速繁衍。另外，夏秋季節(jié)30℃以上日數(shù)的增加，導(dǎo)致研究區(qū)域內(nèi)病蟲(chóng)害發(fā)生更加頻繁，不僅會(huì)加劇紅樹(shù)林病蟲(chóng)害，還會(huì)導(dǎo)致紅樹(shù)林損毀面積顯著增加。紅樹(shù)植物生長(zhǎng)速度主要與水的利用有關(guān)，而這取決于土壤中水的容量以及土壤的鹽度。在有大量淡水流入且有一定鹽度的環(huán)境中，紅樹(shù)植物在適宜的溫度條件下能繁盛生長(zhǎng)，因此降水量的變化趨勢(shì)，將對(duì)紅樹(shù)植物的生長(zhǎng)范圍產(chǎn)生深刻影響。由于多數(shù)紅樹(shù)植物為周期性的潮水淹沒(méi)，僅在洪水不頻繁且降水很少時(shí)，土壤的水容量才成為問(wèn)題。但是紅樹(shù)植物對(duì)鹽度的要求有一定的生態(tài)幅度，一些紅樹(shù)植物在比較低鹽度下生命力更頑強(qiáng)。如果降水量減少，土壤鹽度增加，紅樹(shù)植物將出現(xiàn)組織內(nèi)鹽水平增加和有效水量減少的問(wèn)題。組織內(nèi)鹽水平的增加可能導(dǎo)致單位葉面積的凈同化速率的減小，結(jié)果生長(zhǎng)減慢。有效水量也能控制生長(zhǎng)，表現(xiàn)在蒸騰速率和每單位水分的減少時(shí)碳的獲取量的變化。1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)降水量的變化趨勢(shì)并不顯著，因此理論上可視為對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)總體影響較小。

3.2 極端天氣事件對(duì)紅樹(shù)林的影響

（1）低溫的影響

在全球變暖的大背景下，福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)氣候也呈增暖趨勢(shì)，然而異常年份冬季也會(huì)出現(xiàn)低溫寒凍天氣現(xiàn)象，由此對(duì)泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)的影響較為嚴(yán)峻。2016年1月泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)維持低溫寒凍天氣現(xiàn)象，且出現(xiàn)結(jié)冰，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)各種紅樹(shù)林不同程度受災(zāi)，無(wú)瓣海桑、紅海欖等出現(xiàn)大面積死亡；另外，部分區(qū)域白骨壤也嚴(yán)重受災(zāi)，有30%左右的紅樹(shù)葉片枯黃，部分人工造林的無(wú)瓣海桑葉片全部落下。部分紅樹(shù)林還出現(xiàn)瀕臨死亡甚至死亡現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的影響及損失相當(dāng)嚴(yán)峻。盡管大多數(shù)紅樹(shù)植株在氣溫回暖后均可以長(zhǎng)出新葉，但是凍害卻嚴(yán)重影響了紅樹(shù)植物的開(kāi)花結(jié)果。而且極端低溫凍害還會(huì)明顯削弱紅樹(shù)植物的繁殖生長(zhǎng)能力，使當(dāng)年結(jié)果率大幅下降。

（2）高溫的影響

氣溫升高、干旱天氣多發(fā)及CO2濃度升高，均會(huì)影響到紅樹(shù)林的生態(tài)結(jié)構(gòu)。紅樹(shù)林在生長(zhǎng)期間對(duì)氣溫的反應(yīng)極為敏感，一旦出現(xiàn)35 ℃的高溫天氣現(xiàn)象，將會(huì)直接影響到紅樹(shù)植物根部結(jié)構(gòu)、苗發(fā)育及其光合作用；福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)年平均相對(duì)濕度高于80%，一旦遭遇高溫少雨引發(fā)的干旱災(zāi)害，再加上空氣濕度過(guò)大，往往會(huì)為紅樹(shù)林病蟲(chóng)害滋生與蔓延創(chuàng)造有利條件。另外，CO2濃度增加將會(huì)導(dǎo)致紅樹(shù)林樹(shù)葉營(yíng)養(yǎng)成分顯著下降，與此同時(shí)病蟲(chóng)生存所需的樹(shù)葉量較多，進(jìn)而導(dǎo)致病蟲(chóng)害快速蔓延，并使紅樹(shù)林損毀面積顯著增加。

紅樹(shù)林病蟲(chóng)害在夏季與秋季發(fā)生頻率較高。溫度與昆蟲(chóng)的生活世代密切相關(guān)，在單位時(shí)間之內(nèi)，當(dāng)有效積溫越高時(shí)，昆蟲(chóng)完成一個(gè)世代所需的時(shí)間會(huì)越短，因此在這一時(shí)間段內(nèi)繁衍出的世代數(shù)就越多。1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)病蟲(chóng)害頻發(fā)，分析病蟲(chóng)害多發(fā)時(shí)間段的氣候條件發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重病蟲(chóng)害多發(fā)生在高溫、干旱等氣象條件下。

（3）大風(fēng)的影響

大風(fēng)天氣對(duì)紅樹(shù)林的危害也不容忽視。尤其是強(qiáng)烈的熱帶氣旋引發(fā)的強(qiáng)大風(fēng)暴將會(huì)嚴(yán)重危害紅樹(shù)林的群落結(jié)構(gòu)，使紅樹(shù)林當(dāng)中的多樣性指數(shù)顯著下降。另外，隨著風(fēng)暴潮、巨浪等強(qiáng)度與次數(shù)的增加，還會(huì)沖走紅樹(shù)林根系附近的有機(jī)物，使其促淤固灘功能顯著下降。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析1991—2020年福建泉州灣氣候變化特征及其對(duì)紅樹(shù)林的影響，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）1991—2020年福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)的平均氣溫、平均最高氣溫與最低氣溫均呈不同程度的升溫趨勢(shì)，以平均最低氣溫的升溫速率最為顯著，為0.477 ℃/10 a，而年平均最高氣溫的升溫趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為0.294 ℃/10 a。而年平均降水量、平均最高與最低降水量均呈不同程度的下降趨勢(shì)，以平均最低降水量的變化速率最為顯著，為-0.21 mm/10 a，年平均最高降水量的變化趨勢(shì)最為平緩，其變化速率為-0.153 mm/10 a。

（2）近30年來(lái)福建泉州灣紅樹(shù)林生態(tài)區(qū)極端天氣事件頻發(fā)，其中主要包括大風(fēng)、低溫等。由此對(duì)紅樹(shù)林的影響與危害較為嚴(yán)重。氣溫升高往往會(huì)為紅樹(shù)林木病蟲(chóng)害順利越冬、擴(kuò)展等創(chuàng)造有利條件。結(jié)冰、凍害將會(huì)導(dǎo)致紅樹(shù)葉片枯黃，葉片落下，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響紅樹(shù)植物的開(kāi)花結(jié)果。而且極端低溫凍害還會(huì)明顯削弱紅樹(shù)植物的繁殖生長(zhǎng)能力，使當(dāng)年結(jié)果率大幅下降。氣溫升高、干旱天氣多發(fā)及CO2濃度升高，均會(huì)影響到紅樹(shù)林的生態(tài)結(jié)構(gòu)；高溫將會(huì)導(dǎo)致紅樹(shù)林病蟲(chóng)害滋生；大風(fēng)天氣尤其是強(qiáng)烈的熱帶氣旋引發(fā)的強(qiáng)大風(fēng)暴將會(huì)嚴(yán)重危害紅樹(shù)林的群落結(jié)構(gòu)，使紅樹(shù)林的多樣性指數(shù)顯著下降。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)沖走紅樹(shù)林根系附近的有機(jī)物，使其促淤固灘功能顯著下降。

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