浅析美国中西部植树减灾的技术方案

张 立

(美国佛罗里达海湾大学大沼泽研究园，佛罗里达 那普勤斯 34112，美国)

浅析美国中西部植树减灾的技术方案

张 立

(美国佛罗里达海湾大学大沼泽研究园，佛罗里达 那普勤斯 34112，美国)

森林能够在洪灾及洪泛区发挥减灾的一系列重要作用如固土、控制侵蚀、吸收洪水能量、丰富生物系统多样性和改善水质等，早已获得了中外学术界的公认。

当今全球气候变化，以及人工河道和都市的不断扩建，更增加了洪灾发生的频率和强度。因此洪灾在美国也时有发生, 特别是 1993年密西西比河大洪灾，给广大地区和大片农作物带来了灾难性影响。此次洪灾过后，科研人员发现有林及无林地段受损程度具有极大差别， 有林农田受损程度低于无林农田受损程度的70%。不但如此， 研究还发现森林的地下部分，特别是森林根部在减灾发挥了重要的作用，因为森林的根部不断地在土壤中朝纵、横两方向发育延伸，其累计长度将达到树木高度的2倍以上，一般1 m2的森林表土包含10株不同林木的混杂根。因此上世纪90中期，美国国家农业部提倡在密西西比河岸种植大面积的美洲杨树林，以降低 高流量洪水带来的危害，保护大面积农田， 从而达到减灾目的 (USDA, 1990; USGS 2002)，尽管一些学者认为应避免在河堤上种植乔木林，因为乔木根系会影响河堤安全等。2008年以来美国国家农业部为中西部制定植树减灾的技术方案，包括：(1)泛洪区景观定义 和洪灾参数； (2)适宜泛洪区种植的主要乔、灌木树种； (3)植树的时间和植树方式的选择。

1 泛洪区景观和洪灾参数

泛洪区景观 (见图1)实际展示从高地到泛洪区流域景观， 图中A至D地段为泛洪区，再根据不同的高程(海拔)定义受淹的天数。A地段是受灾最严重，受淹时间最久的地段，受淹时间通常持续15 d以上；B地段受淹时间为7 d左右，受灾也较严重；C地段受淹机会较之上述两地段少， 但受淹时间 有时也会达7 d～15 d；D地段受淹的概率最低，但偶尔也会受淹，受淹时间较短 。台地很少发生洪水，只有 遭受百年未遇的特大降雨事件才会有洪水侵袭发生。美国泛洪区景观高程数据可以从美国国家农业部或美国地质调查局网站上及各地区的地产网站上获得。特别是1987年美国国防部工程部的“湿地划界手册”，具体列出了年生长季节发生50%概率以上、受淹时间从7 d至15 d的高程数据。洪灾参数 (见表1) 定义和量化了洪灾频率度和年发生率及洪水持续时间和洪水天数，如洪灾频率度高表明年洪灾为50%以上，而洪灾频率度低相应年洪灾为0～5%;通常受淹天数达30 d以上，洪水持续时间称为特长; 受淹天数为7 d至30 d，洪水持续时间称为长期；而受淹天数为2 d至7 d，洪水持续时间称为短期，受淹为两天以下，洪水持续时间称为瞬间。洪灾参数也是在洪泛区植树选择物种的重要参照指标。

图1 流域高程景观图：A-D为泛洪区 (原图来源：美国农业部)

表1 洪灾参数

(数据来源：美国农业部)

2 洪泛区物种选择

选择适应洪泛区土壤条件生长的物种是洪泛区植树成功的重要步骤，美国农业部根据不同乔、灌木对洪泛区景观(图1)，洪水参数，抗淹能力及土壤pH 值等适应性，向中西部洪泛区推荐了乔、灌木 树种(见表2): 如乔木美国梧桐 (Platanusoccidentalis) 和落羽杉 (Taxodiumdistichum)适宜整个洪泛区，抗淹能力强，但土壤pH值强弱有差异，美国梧桐的土壤pH值在4.5～7.8之间，落羽杉的土壤pH值在4.5～7.0之间, 而美国东部杨树 (Populusdeltoids)和红枫 (Acerrubrum) 适宜洪泛区B-D地段(图1)，抗淹能力较弱。如灌木白山茱萸 (Cornusracemose), 美洲风箱树 (Cephalanthusoccidentalis), 美洲接骨木(Sambucusnigrassp.canadensis), 细山茱萸(Cornusamomum), 高枝红莓 (Viburnumopulusvar.americanum) 等均具有很强的抗淹能力，适宜在整个洪泛区(A-D)地段种植。考虑到生物的多样性，还需在B-D区种植其它抗淹能力弱的灌木，如黑花楸果 (Photiniamelanocarpa) , 美国梅花(PrunusAmericana), 木瓜 (Asiminatriloba), 风箱果(Physocarpusopulifolius)。

表2 美国农业部在中西部泛洪区推荐的乔木和灌木树种

(数据来源：美国农业部)

3 植树的时间和植树方式的选择

美国中西部植物的生长季节是每年5月至10月，所以植树时间应分别安排在春季和秋季，春季植树日期应安排在6月1日之前完成，如果春季是洪水多发的年份，还应避免在春季植树。

秋季植树，对休眠幼苗(通常在11月1日之后)应种植在不易遭受霜冻的地方。春、秋季植树时还应避免在A-B 地段植树，因为来年的洪水会影响树木的成活率。通常，应选择C-D 地段植树，树木自然演替会延伸到泛洪区的A-B 地段。美国农业部的技术方案还建议泛洪区植树应考虑下列因素：(1)裸根苗种植以减少植树成本，提高成活率。如果考虑到从幼苗到成林，植树的间距最好在1 m左右；(2)在50 hm2泛洪区内，应考虑连续3年植树，以加快成林进程。

[1] Silvics of North America, Volume 2, Hardwoods. USDA, Forest Service, Agriculture Handbook 654, December 1990. http://www.na.fs.fed.us/spfo/pubs/silvics_manual/volum e_2/vol2_Table_of_contents.htm

[2] A Guide to Bottomland Hardwood Restoration, Information and Technology Report, USGS/BRD/ITR-2000-0011, General Technical Report SRS-40, 2002.

2017-07-15

张立(1958-)，女，四川人，研究员，博士，研究方向：湿地生态、流域水文、生态工程及模型。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.06.027

S727.2

A

1003-5508(2017)06-0107-03