台风“威马逊”对东寨港红树林灾害程度影响因子分析

邱明红, 王荣丽, 丁冬静, 毛静, 廖宝文

中国林业科学研究院热带林业研究所, 广州 510520

台风“威马逊”对东寨港红树林灾害程度影响因子分析

邱明红, 王荣丽, 丁冬静, 毛静, 廖宝文*

中国林业科学研究院热带林业研究所, 广州 510520

邱明红, 王荣丽, 丁冬静, 等. 台风“威马逊”对东寨港红树林灾害程度影响因子分析[J]. 生态科学, 2016, 35(2): 118-122.

QIU Minghong, WANG Rongli, DING Dongjing, et al. Impact of “Rammasun” on mangrove communities in Dongzhaigang, Hainan[J]. Ecological Science, 2016, 35(2): 118-122.

2014年7月18日, 一场自1973年以来登陆华南沿海的最强台风“威马逊”袭击海南, 台风造成重大的人员伤亡和经济损失, 同时也对海岸带红树林生态系统造成极大破坏。台风后在海南东寨港红树林保护区选取样地, 利用样方法对风灾给红树林不同群落造成的影响进行调查, 了解红树林群落受灾程度的影响因子。调查结果表明, 木麻黄较红树林群落受灾严重; 而红树林群落中, 海莲、无瓣海桑折树与倒树比例较大, 而秋茄、桐花树、白骨壤较小; 通过相关分析发现, 红树林群落枝叶损失率与其株高、冠幅存在一定的正相关。此外, 红树林群落在本次台风中受灾害的程度还与林分密度, 群落结构等存在显著的关系。

红树林群落; 台风; 灾害; 影响因子

1 前言

热带风暴(台风)是影响我国沿海地区乃至部分内陆地区重要的天气系统, 是极具破坏力的热带气旋[1–2], 对人类生命财产、自然生态系统均产生较为严重的影响。而生长于热带亚热带海岸潮间带的红树林植被可以减弱海岸带侵蚀和台风的影响等生态功能, 是海洋向陆地的最后一道“生态屏障”[3–4]。目前, 有关红树林对自然灾害的防御作用, 近年来新闻也屡见报道。以印尼海啸为例, 在泰国拉廊红树林保护区红树林保护之下, 岸边房屋完好无损。但是相距仅70公里外无红树林保护的地区, 村庄民宅受损严重, 约 70%的居民遇难, 给人类的生命财产造成了巨大损失。在国内, 2003年7月24日, 台风横扫了广东省台山市, 堤坝被冲垮, 海水倒灌村庄,导致700多亿元损失。而由于存在红树林保护的 4 650 m堤坝却安然无恙, 没有红树林保护的堤坝被冲毁[5]。可见, 红树林具有强大的抵御风浪、保护堤坝的作用。2014年7月18、19日, 41年一遇的超强台风“威马逊”先后在海南(东北部)、广东(南部)、广西(南部)三次登录, 登录海南时的最大风力达到18.4级, 掀起浪高14米。其破坏性极大, 是1973年以来登录华南的最强。本次台风共造成 46人死亡, 26人失踪, 742万人次受灾。直接经济损失达350亿元人以上。

海南省东寨港红树林自然保护区地处海南岛东北部, 是超强台风“威马逊”正面袭击的重灾区。2014 年7月30日, 中国林业科学研究院热带林业研究所组织专门人员在东寨港保护区对红树林台风受害情况进行调研, 以了解风灾对红树林产生的影响及红树林受风灾程度的影响因素。

2 研究方法

2.1 研究区域概况

东寨港红树林保护区位于海口市美兰区东部,地理位置为东经 110°30′—110°37′, 北纬 19°51′—20°01′, 是我国建立的第一个红树林保护区, 并与1992年被列入《国际重要湿地名录》。海南省东寨港国家级红树林保护区内生长着面积较大、生长良好红树林。保护区内主要群落类型有: 白骨壤(Aricenia marina)与桐花树(Aegiceras corniculatum)群落, 桐花树(A. corniculatum)群落, 白骨壤(A. marina)群落, 木榄(Bruguiera gymnorrhiza)群落, 秋茄(Kandelia candel)群落, 海莲(Bruguiera.sexangula)群落, 角果木(Ceriops tagal)群落, 红海榄(Rhizophora stylosa)群落, 海漆(Excoecaria agallocha)群落以及小面积的海桑(Sonneratia caseolaris)与榄李(Lumnitzera racemosa)群落[6]。

2.2 样地选择与研究内容

利用样方法在东寨港保护区内选取 8个样地, 24个面积为10 m×10 m的样方。样地均位于受灾较严重的保护区区域内。低潮带均为迎风面, 高潮带均为背风面。调查的群落分别为海莲群落、木榄群落、海莲与木榄群落、秋茄群落、无瓣海桑群落、桐花树群落、无瓣海桑与桐花树群落、白骨壤群落、拉关木群落、红海榄群落、黄槿群落以及非红树林木麻黄群落12个群落类型。地点分别在保护区管理局(110.6134° E, 19.9544°N)、山尾村(110.5599°E, 19.9567°N)、塔市(110.5437°E, 19.9979°N)、道学(110.5765°E, 19.9280°N)、三江(110.6109°E, 19.9222°N)、罗豆(110.6203°E, 19.9452°N)、河港(110.5597°E, 19.9616°N)、宫后村(110.5876°E, 19.9770°N)。

对所有样方内所有树种进行受灾情况调查并拍照, 调查指标主要包括: 立树、倒树、主干折断树(以下称: 折树)的胸径、株高、冠幅、叶损失量、枝干折断量、树木倒伏数、呼吸根类型、样方群落组成、样方潮间带等指标进行调查。

3 结果与分析

3.1 树种受灾率比较

通过调查对比各个树种折树与倒树占总调查量的比发现, 本次台风对海莲(31.1%)造成的折、倒树木占较大比例, 其次为无瓣海桑(26.6%)。而秋茄(15.1%)、白骨壤(0%)和桐花树(0%)较小(图1)。相比陆地海防林树种木麻黄(100%), 红树林树种的受灾程度较轻。说明红树林较陆地树种有较好的防风抗灾能力。折树与倒树占总调查量的比大小依次为:木麻黄＞海莲＞黄槿＞无瓣海桑＞木榄＞拉关木＞红海榄＞白骨壤=桐花树。本结论除秋茄外, 关于无瓣海桑具有良好防风效果的结论与前人研究存在差异[4–5]。

3.2 立树枝叶损失率比较及其与株高冠幅的关系

通过调查发现(图2), 叶损失率较大的是拉关木,而白骨壤和桐花树较小, 叶损失率大小为: 拉关木＞无瓣海桑＞木榄＞黄槿＞红海榄＞海莲＞秋茄＞白骨壤=桐花树; 枝干损失率较大的是木榄, 而桐花树较小,枝干损失率大小为: 木榄＞无瓣海桑＞拉关木＞红海榄＞海莲＞黄槿＞秋茄＞白骨壤=桐花树。通过 SPSS16.0 的Correlations对枝叶损失率与树木株高、冠幅的相关性分析发现, 红海榄株高与叶损失率、冠幅与枝干损失量、株高与枝干损失率均呈极显著正相关(P＜0.01), 而冠幅与枝干损失率呈显著正相关(P＜0.05)。拉关木枝、叶损失量均与株高极显著正相关(P＜0.01),枝、叶损失率与冠幅均相关性不显著(P＞0.05)。秋茄叶损失率与株高相关性不显著(P＞0.05), 但是叶损失率与冠幅极显著正相关(P＜0.01)。秋茄枝干损失率与株高极显著正相关(P＜0.01), 与冠幅显著正相关(P＜0.05)。无瓣海桑叶损失率与株高呈极显著正相关(P＜0.01), 与冠幅呈显著正相关(P＜0.05)。枝干损失率与无瓣海桑冠幅相关性不显著, 但是与株高呈极显著正相关(P＜0.01)。此外, 黄槿、白骨壤、桐花树的枝叶损失率均与它们的株高、冠幅相关性不显著(P＞0.05)。

图1 树木受灾情况比较Fig. 1 Trees disaster situation contrasting

图2 立树受灾情况与株高冠幅关系Fig. 2 Relation between disaster situation of standing trees and its height and crown

3.3 红树林人工林群落与天然林群落受灾情况差异比较

通过图 3可知, 天然林和人工林中折树、倒树的株高、胸径以及冠幅均较立树大。方差分析发现,多数立树与倒树、立树与折树的株高、胸径、冠幅存在显著(P＜0.05)或极显著差异(P＜0.01),但折树与倒树的株高、胸径、冠幅差异不显著(P＞0.05)。人工林中, 拉关木的株高、胸径的大小与折断、倒伏树的关系与天然林中的红海榄、海莲一致。而冠幅大小与折断、倒伏树关系与天然林中的秋茄一致。人工林中的无瓣海桑倒伏树株高冠幅较立树高, 但折树株高、冠幅则较立树低。

图 3 人工林与天然林受灾情况比较(其中红海榄、海莲、秋茄为天然林, 拉关木、无瓣海桑为人工林;n=10)注: 英文字母相同表示差异不显著(P＞0.05), 英文字母不同表示差异显著(P＜0.05)。Fig. 3 The disaster situation contrast between artificial and natural mangrove forests (R. stylosa, B. sexangulaandK. candelare natural forests;Laguncularia racemosaandSonnoratia apetalaare artificial forests;n=10)

3.4 其他因素对红树林受灾情况的影响

3.4.1 林分密度及潮间带与树木折倒率的关系分析

通过调查发现, 红树林的受灾情况不仅与红树林自身的生长有关, 还与其他的生物因素、地理因素有关。由图 4可知, 红树林在高、低潮带林分密度大小与树木折倒率关系相同, 即均表现为林分密度越大, 树木折倒率越低。反之折倒率越高。此外,虽然高、低潮间树木折倒率与林分密度关系表现出一致性, 但是高潮间带红树林群落平均折倒率仍然较低潮间带高出10.2%。

3.4.2 呼吸根类型及群落结构与树木折倒率的关系分析

红树林是具有特殊呼吸根的植物, 如笋状呼吸根、膝状根、板状根、支柱根、指状根等。但调查发现不同的呼吸根类型表现出不同的抗风能力。不同呼吸根受灾折倒率大小为: 膝状根＞笋状根＞板状根＞支柱根＞指状根。即膝状根的海莲和笋状根的无瓣海桑的折断和倒伏较为严重。而支柱根类型的红海榄较轻(指状根的白骨壤由于多为低矮的灌木, 叶稀疏、冠幅小, 受灾较轻可能与呼吸根无关, 所以在此不做比较讨论)。调查过程中还发现, 对于相同样地的不同群落结构样方, 单一群落结构(纯乔木)的折倒率是多种群分层群落结构(乔木与灌木混合)的3倍多。

4 讨论与结论

4.1 树木受灾情况比较以及立树枝叶损失率与其株高、冠幅的关系讨论

通过调查结果分析, 从陆地海防林树种木麻黄与红树林群落抗风作用比较来看, 红树林群落抵御风灾能力较木麻黄好。相关研究已经得出, 秋茄、无瓣海桑、海桑具有较好的防风效果[7–9]。但是, 在本次风灾中海莲、无瓣海桑的折断、倒伏树量较高,秋茄、桐花树以及白骨壤较低。

此外, 树木的株高、冠幅与树木的受灾程度存在一定相关性, 树高、冠幅较大的树木更容易受到台风影响[10]。从立树枝叶损失率对比来看, 木榄、拉关木以及无瓣海桑的枝干损失率较高, 而桐花树和白骨壤的较低; 拉关木和无瓣海桑叶损失率较高, 秋茄、桐花树以及白骨壤较低。黄槿、白骨壤、桐花树的枝叶损失率均与它们的株高、冠幅、胸径相关性不显著(P＞0.05)。其他树种枝叶损失率与树木株高、胸径以及冠幅均存在显著(P＜0.05)或极显著正相关(P＜0.01)。

4.2 红树林人工林群落与天然林群落受灾情况差异讨论

图4 树木受灾情况与其他因素的关系Fig. 4 The relations between disaster trees and other factors

天然林和人工林受灾情况对比发现, 本次风灾中受灾的红树林与群落类型(天然林或人工林)关系不大, 而与树木自身生物特性更密切。结果分析得到, 红树林的株高、胸径、冠幅越大、则受到台风影响越严重。天然林中红海榄、海莲折树株高、胸径以及冠幅均较倒伏树大, 说明该两种树种株高、胸径以及冠幅越大, 在风灾中折断的可能性越大于倒伏的可能性, 而秋茄则发生倒伏的可能性大于折断。海莲树种中, 其分布于河港村位置的海莲群落由于树木高大且树龄达到几十甚至上百年, 树体较大导致其单位面积上接受的风面广而更容易倒伏, 所以位于河港村树龄较大的海莲群落在本次台风中几乎全部倒折。人工林中的无瓣海桑倒伏树株高冠幅均较立树高, 但折树株高、冠幅则较立树低。说明该树种的受灾情况在各种规格树木间均存在, 且折树的冠幅较大, 其次为倒伏树。从总体来看, 人工林受到的破坏程度较天然林大。这可能是由于天然林的红海榄、秋茄均为慢生小乔木(海莲由于树龄均明显大于其他4个树种, 所以在此不做讨论), 茎干材质密度大, 韧性较好, 所以具有较好的抗风能力。而人工林拉关木和无瓣海桑均为速生高大乔木, 茎干材质疏松, 木材虽然柔软但韧性不足等导致在本次风灾中受到的影响较大, 这与陈玉军等人的研究结论一致[11]。

4.3 林分密度及潮间带与树木折倒率的关系讨论

陈玉军等人在关于红树林林分密度与受风灾程度的研究中指出, 林分密度大的红树林群落较林分密度小的受灾程度低[11]。结果分析得出, 红树林在高、低潮带林分密度与树木折损率关系相同, 即均表现为林分密度越大, 树木折损率越低, 反之折损率越高。这可能是由于林分密度较小对于一般台风而言虽然可以使风迅速通过。但是在较大风速情况下, 单凭风速快速通过可能难于达到防风效果, 可能需要树木之间的相互依靠和缓冲来得到较好抗风效果, 这与陈玉军等人的研究结论一致。此外, 相关学者对红树林抗风能力的研究得出, 红树林背风面的保护面积为迎风面的3倍左右[12]。但是, 通过调查发现虽然高低潮间带红树林群落受灾情况与林分密度关系一致, 但是背风面的高潮间带红树林倒伏率仍然较低潮间带高10.2%。这可能是由于高潮带红树林群落容易受到人为干扰, 导致群落结构单一、林分密度小、林木质量差等的影响, 导致处于背风面的高潮间带红树林受灾程度较处于迎风面的低潮间带红树林高。

4.4 呼吸根类型及群落结构与树木折倒率的影响讨论

对不同呼吸根对受灾情况的影响分析得出, 膝状根的海莲和笋状根的无瓣海桑的折断和倒伏较为严重, 而支柱根类型的红海榄较轻。虽然已有相关研究指出无瓣海桑、海桑具有良好的防风效果。但在调查中发现, 无瓣海桑的笋状呼吸根虽然分布面积较广, 但其根系入土较浅, 加之其株高较大, 容易造成倒折。而红海榄具有独特的支柱根保证其树木较稳的固定在土壤中有较大关系。此外, 通过单一种群结构与多种群群落结构的受灾情况对比得出,单一群落结构(纯乔木)的折倒占比高于多种群分层群落结构(乔木与灌木混合)。这可能是由于多种群分层群落结构的林地其群落上存在垂直分层现象可以逐渐减小风速, 达到逐步缓冲的作用。

5 建议

通过本次台风后对红树林的调查, 笔者提出以下建议, 以对今后进行红树林恢复和保护提供依据。

第一、在本次风灾中, 小乔木和灌木较高大乔木防风效果好。建议在今后进行红树林恢复时主要选择乔木与灌木混交种植以提高群落抗风能力。

第二、在红树林恢复时, 建议适当密植(尤其在人类活动频繁区域)以提高防风能力。而对于恢复的群落结构设计上, 建议以混交林结构种植。这样不仅提高群落的防风能力, 还可以增强群落结构的稳定性。

第三、建议在风灾后设定固定样地连续监测灾后红树林的自然恢复能力。以得到系统的红树林恢复和演替科学理论。

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Impact of “Rammasun” on mangrove communities in Dongzhaigang, Hainan

QIU Minghong, WANG Rongli, DING Dongjing, MAO Jing, LIAO Baowen*
Research Institute of Tropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Guangzhou510000,China

On 18th of July, 2014, the strongest typhoon of “Rammasun” (ever since 1973) has landed on the coastal areas of southern China and attacked Hainan Province. It has caused massive casualties and economic losses, as well as a great damage to the mangroves ecosystem of coastal zone. After it ended, we chose sampling sites at Dongzhaigang National and Natural Reserve of Hainan Island to investigate the effects of “Rammasun” on different mangrove communities in order to find out the impact factors of typhoon for the mangrove communities. Our results suggested that theCasuarinas equisetifoliacommunities were much more serious than mangrove communities in this disaster. In mangrove communities, the ratio of broken trees and laid trees was higher forBruguiera sexangulaandSonneratia pagatpat,while lower forKandelia candel,Aegiceras corniculatumandAvicennia marina. Based on the correlation analysis, we found that the ratio of losing branches and leaves had a positive correlation with height and crown size of trees, respectively. In addition, the disaster degree of mangrove communities was significantly correlated with stand density and stand structure.

mangrove communities; typhoon; disaster; impact factor

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.02.018

S761.2

A

1008-8873(2016)02-118-05

2015-03-16;

2015-12-10

科技部林业行业公益科研专项(编号：201504413); 国家自然科学基金项目(编号: 41176084)

邱明红(1989—), 男, 海南省昌江县, 硕士, 林业助理工程师, 主要从事恢复生态学方面研究, E-mail: 121415702@qq.com

*通信作者:廖宝文(1963—), 男, 广东省兴宁市, 博导, 研究员, 主要从事红树林湿地生态系统恢复、湿地环境监测、沿海防护林体系构建, E-mail: baowenliao@ritf.ac.cn