海风降雪对黑松沿海防护林危害分析

周继磊 ，李伟波 ，张鹏远 ，李 兴 ，孙 浩 ，李 辉 ，张祖君 ，张祖龙 ，邢世岩

（1.山东省林木种苗和花卉站，山东 济南250014；2.山东省新泰市林业局；3.栖霞牙山省级自然保护区管理处；4.山东农业大学）

灾害天气是森林经营与管理的重要非生物干扰因子,近年来众多学者从林分立地和树种生物学特性等方面，对造成风雪灾害的影响因子做了大量研究。邢世岩等对胶东沙质海岸防护林树种受海风侵害情况进行了调查分析，制定了风害分级表，得出黑松等常绿树种受害程度高于麻栎等落叶树种[1]。李国旗等从力学角度解释了树种的抗风性能，得出树冠形状是造成风害的最主要因子[2]。曼兴兴等对古田山常绿阔叶林群落结构雪灾情况分析得出，低海拔山谷受损最严重，树木倒伏、折断的几率最大，高海拔山脊受损最轻[3]。何茜等通过对人工杉木林冰雪灾害研究，发现密度是造成杉木林倒伏的重要因素[4]。苏志尧等对广东车八岭地区常绿阔叶林雪灾受损情况进行评估，发现坡度、坡位和坡向等地形因素对林木受损状况有显著影响[5]。

黑松（Pinus thunbergii），原产日本及朝鲜半岛东部沿海地区，山东省沿海防护林基干林带主要组成树种和先锋树种，在抵御风暴潮、海蚀和海啸等自然灾害，维护沿海区域生态安全等方面都发挥重要作用。目前山东省沿海黑松防护林面积约7万 hm2，占沿海防护林总面积的70%以上，是沙质海岸不可替代的重要防护树种[6]。山东半岛三面环海，风雪灾害频繁，一直是影响黑松沿海防护林健康生长的重要因子。本文以受灾较为严重的烟台市牟平区黑松沿海防护林为研究对象，重点探讨防护林带距离海岸线纵向深度与受害程度的关系，以期为沿海黑松防护林建设提供理论与实践依据。

1 试验地概况

本研究试验地选自烟台市牟平区沿海防护林地带，位于东经 119°34′－121°57′，北纬 36°16′－38°23′之间，沙质海岸，属暖温带季风型大陆性气候，四季变化和季风进退都比较明显，雨热同季，大风、暴雨、台风、海潮、降雪等自然灾害濒繁，秋季大风较多，冬季大风强盛，大风日数占全年的30%，年平均风速为4.6m/s，最大为40m/s。

2 调查方法

试验地林带前缘距离海岸线200m，后缘距离海岸线1300m，林带纵向深度1100m。在全面调查的基础上，本研究制定距离海岸线200m、300m、500m、800m、1100m、1300m六个梯度，在每个梯度内选取3处标准地（20×30 m），对风斜角（树干与垂直线的夹角）、风斜株数（风斜角大于5°的株数）、干折率（主干折断比率）、枝折率（一级侧枝折断比率）、雪压率（干折率和枝折率之和）进行每木检尺。为避免立地、密度等因素影响，标准地选择地势平坦、密度基本一致地段开展调查。

3 结果与分析

3.1 风害距海岸线远近变化趋势分析

图1 风斜率变化趋势图Fig.1 The change trend of windlean rate

图2 风斜角变化趋势图Fig.2 The change trend of windlean angle

图1表明，在典型受风害影响的黑松纯林中，风斜率随距海岸线由近及远逐渐降低，说明了防护林体系的降风减风效果明显。具体来看，整个黑松林分的平均风斜率为35.48%，从200m到500m，风斜率降低较快，从85.07%急剧降至27.14%，表明该段林分的降风效果最为明显，500m后风斜率降速变慢，到1100m逐渐稳定，风斜率为15%，直到林分外边缘1300m处时已降至13.89%的风斜率。同时，可以看到，在距海岸线400m左右时，风斜率接近平均值，在800m时降至20%，基本对林分的健康生长不产生影响。

图2与图1结论基本一致，随距海岸线由近及远的变化，黑松单株风斜角度也逐渐降低。从200m到800m，风斜角度降低较快，从12.04°急剧降至5.15°，从800m直至黑松林分1300m外边缘处风斜角一直保持在5°左右，对林分的生长基本没有影响。同时，可以看到，整个黑松林分的平均风斜角为7.55°，在距海岸线600m左右时，风斜角度接近这一平均值。

3.2 雪害距海岸线远近变化趋势分析

雪压对林木的危害主要分为干折和枝折两种危害，雪压率为两者危害之和所占的比率。图3表明，在典型受风害影响的黑松纯林中，雪压率、枝折率和干折率随距海岸线由近及远呈单峰曲线变化。降雪对林木造成的灾害存在于整个林分中，雪压率从200m处的1.49%急剧升至500m处的42.86%，直至1100m处雪压率仍达到25%，高于整个林分的雪压率平均值24.32%。同时，图3表明，在400m至900m处雪压率一直维持在较高的状态，雪压率一直维持在35%以上。枝折率与雪压率变化趋势一致，在400m至900m处一直维持了较高的枝折率，在500m处达到了34.29%，800m处时仍然高达32.31%；干折率随海岸线距离远近变化不大，在500m处达到最高，为8.57%，虽然干折率不高，但干折灾害对林木生长影响较大，林木一旦发生干折现象，就会停止生长，严重时会使林木死亡。

图3 雪压率变化趋势图Fig 3 The change trend of injury rate by snow pressure

3.3 风斜率、雪压率变化趋势综合分析

图4表明，在黑松防护林中，在距离海岸线纵向900m范围内，风斜率与雪压率随海岸线距离远近变化趋势相反，风斜率逐渐变小，而雪压率却逐渐变大。对于整个林分来讲，降雪量一致，单株林木所承载的雪压量应该一致，但图3表明200m处雪压造成的灾害只存在枝折现象，且雪压率仅为1.49%，分析其原因，200m处时风斜率为85.07%，受海风影响较大，因此积压在树冠上的积雪还未对树干或树冠造成压力，就已经被海风吹离树冠，在林带外边缘也存在此种现象，雪压率降低至16%左右。随着海岸线距离的变化，风斜率与雪压率发生相应的变化，图中可以看到在400m处时曲线相交，400m以前风斜率高于雪压率，受风害较为严重，400m以后雪压率高于风斜率，雪灾较为严重，因此我们可将海岸线距离400m（即林带纵向宽度200m）处为风害和雪害的临界点。

图4 风斜率、雪压率综合分析Fig 4 The comprehensive analysis of the windlean rate and the injury rate by snow pressure

4 结论与讨论

本文通过实地调查数据，探讨了黑松沿海防护林带距离海岸线纵向深度与受害程度的关系，得到几点主要结论，并结合结论对今后黑松沿海防护林营建设计提出几点建议。

（1）黑松沿海防护林作为我省沿海防护林体系的重要组成部分，降风减风作用明显，在距海岸线800m处时，风斜率降至20%，且风斜角度降至5.15°，海风对林木正常生长基本不再产生影响。在此，笔者建议沿海风纵向营造600m宽的黑松防护林带，就可将海风对林木或农作物的影响降至很低，甚至消除。

（2）在黑松沿海防护林中，雪压造成的灾害呈现单峰抛物线趋势变化，在林分两侧雪压率较低，在林带纵向方向上，从距海岸线400m至900m处（即林带纵向宽度200m至700m处）时雪压率一直较高，仍维持在35%以上。在此，建议在今后黑松沿海防护林营建过程中，在林带纵向宽度200m以外，要适当降低造林密度或其他措施，以期达到降低雪灾的效果。

（3）综合分析得出，在海岸线距离800m处（黑松防护林带纵向宽600m）时，抗风、减风效果已经达到了对林木甚至农作物不产生危害的水平，但雪压率仍为32.31%，仍然维持在较高的受害状态。因此我们得出，黑松沿海防护林最佳营造宽度为600m，600m后可定植部分观赏林或经济林，甚至栽种农作物。