全 文 ：植物生态学报 2010, 34 (2): 195–203 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.02.011
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2009-04-14 接受日期Accepted: 2009-06-12
* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: ljyymy@vip.sina.com)
2008年初特大冰雪灾害对粤北地区杉木人工林树
木损害的类型及程度
何 茜1 李吉跃1* 陈晓阳1 陈红跃1 彭华贵2 樊顺江1
1华南农业大学林学院, 广州 510642; 2广东省天井山林场, 广东韶关 512726
摘 要 2008年8月, 采用典型取样法, 设置20 m × 30 m (或15 m × 30 m)的方形样地13个, 对广东省天井山林场杉木
(Cunninghamia lanceolata)人工林冰雪灾害进行调查。结果表明: 1)粤北地区杉木人工林受损严重, 样地内受害杉木比例高于
80%, 主要集中在海拔500–900 m的地区; 2)杉木人工林受损类型主要划分为3种, 以折断类型为主(65.09%), 其次为倒伏(或
翻蔸, 18.37%)和弯曲(3.20%)。其中, 根据不同程度将折断划分为5个级别: 轻微受损, 即断稍(占折断总数的12.28 %); 轻度受
损, 即树冠顶端至中部断裂(38.49%); 中度受损, 即树冠中部至下部断裂, 受到较严重损伤(31.15%); 严重受损, 即树冠全部
受损(15.97%); 极严重受损, 即树冠近根部断裂或折断后枯死(2.11%), 树冠受损为杉木受灾的主要特征; 3)林分密度过高(>
3 500株·hm–2)或过低(< 1 500株·hm–2)都易造成杉木折断, 坡向与坡位对其影响较小, 合理的密度调控至关重要; 4)杉木胸径
对受损类型及程度的敏感性较高, 表现为粗壮杉木易发生断稍和较轻微的树冠受损, 细弱杉木虽不易折断, 但一经折断则受
损严重。适宜的尖削度对有效预防和减轻杉木受损十分重要。
关键词 杉木, 受损类型, 粤北地区, 人工林, 冰雪灾害
Types and extent of damage to Cunninghamia lanceolata plantations due to unusually heavy
snow and ice in southern China
HE Qian1, LI Ji-Yue1*, CHEN Xiao-Yang1, CHEN Hong-Yue1, PENG Hua-Gui2, and FAN Shun-Jiang1
1College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; and 2Tianjingshan Forest Farm of Guangdong, Shaoguan, Guangdong
512726, China
Abstract
Aims Forest ecosystems were seriously damaged by unusually heavy snow and ice in early 2008 in southern
China. Chinese fir (Cunninghamia lanceolata), the main timber tree in southern China, was one of the most se-
verely affected species. Our objective was to investigate and assess types and extent of damage to this tree species
in plantation stands in northern Guangdong, analyze relationships among site condition, forest structure and dam-
age, and provide a theoretical basis and technical guidance for protecting existing forest resources and restoring
damaged forests.
Methods The study was conducted in Chinese fir plantation in Tianjingshan forest farm of Guangdong, which
was damaged by this snow and ice event. Thirteen plots 20 m × 30 m (or 15 m × 30 m) were placed in typical
damaged areas in August 2008. Site factors such as altitude, aspect, slope position and slope steepness were re-
corded, and forest structure factors such as trunk diameter at breast height (DBH), tree height, crown size, lowest
height of living branches, trunk taper (diameter/height) and stand density were measured.
Important findings Over 80% of the Chinese fir trees at 500–900 m elevation were damaged. There were three
types of damage: crown broken (65.09%), uprooted (18.37%) and trunk bent (3.20%). The crown broken category
was divided into five grades corresponding to extent of damage: top broken, crown fracture from the top to the
central part, crown fracture from the top to the lower part with serious injury, entire crown broken, trunk broken
off near the base or tree death after trunk broken. Plantation density was very important for the resistance of Chi-
nese fir to the snow and ice storms, because trees were more severely broken where stand density was > 3 500 per
hm2 or < 1 500 per hm2. DBH was a sensitive index of the type and extent of damage. Stunted trees tended to
show mild damage. Trunk taper was an important factor for Chinese fir in the prevention and mitigation of snow
and ice damage.
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Key words Cunninghamia lanceolata, damage type, northern Guangdong, plantation, snow and ice disaster
灾害天气是森林经营与管理的重要非生物干
扰因子, 对林业的正常生产和可持续发展具有重大
影响(Nyknen, 1997)。2008年初, 我国南方地区遭遇
历史罕见的低温雨雪冰冻灾害袭击。据统计, 广东
省重灾地区韶关、清远、河源、梅州和肇庆等5市
和省属林场、自然保护区森林受灾面积79.50 hm2,
重灾区受灾森林面积占全省森林总面积的8.2%, 受
灾林木蓄积量2 802.9万m3, 直接经济损失达74.06
亿元(南方日报官方网站)。粤北山区是广东省最大
的森林资源库和天然屏障, 冰雪灾害的突然来临对
其森林生态系统造成了严重破坏。杉木(Cun-
ninghamia lanceolata)作为粤北地区的重要造林和
用材树种, 成为此次灾害中受灾最严重的树种之
一。杉木人工林植被的恢复与重建, 已成为当前亟
待解决的问题。
国外对森林冰雪灾害的研究较多, 主要集中在
冰雪灾害的危害类型与灾害评估等方面(李秀芬等,
2005)。Bruederle和Stearns (1985)以及Melacon和
Lechowicz (1986)研究了冰雪对南威斯康星中湿森
林的影响, 建立了树木损害的多分类logistic回归模
型, 并提出树冠损害很有可能发生在平缓的山坡;
de Steven等(1991)报道了冰雪灾害后Fagus-Acer (山
毛榉-槭树)森林植被的组成变化, 提出不同的风向
对树冠的影响较大; Seischab等(1993)和Rebertus等
(1997)调查了冰雪灾害对不同森林的损害程度, 提
出损害最严重的是谷底和毗邻东南亚的斜坡; Mou
和Warrillow (2000)报道了冰雪灾害对森林更新的
影响; Smolnik等(2006)对美国东部几种树种的生长
受冰雪灾害影响的情况作了研究, 划分了受害等
级。我国对森林冰雪灾害的研究还很少, 主要集中
在经常发生雪灾的东北地区, 如辽东地区天然次生
林雪灾成因及其与树种、林型的关系(李秀芬等,
2004, 2006), 东北山地次生林雪灾的影响因子等
(Zhu等, 2006)。在我国南方地区遭遇特大冰雪灾害
以后, 相关研究迅速开展起来, 由于时间上的局限,
多数研究还只是一些初步的调查和宏观的报告(徐
建明等, 2008), 而对粤北地区尤其是杉木人工林冰
雪灾害的危害状况(包括林木受损特征、分级等)还
很少进行详细研究(陈华荣和王世春, 2008; 薛立等,
2008; 颜绍馗等, 2009)。据此, 本研究通过对冰雪灾
害后天井山林场杉木人工林的受损类型和受损程
度进行全面调查和评估, 探讨杉木受损类型和受损
程度与立地条件、林分结构的关系, 以期为粤北地
区杉木人工林现存资源的保护和受害林分恢复重
建提供理论依据和技术指导。
1 研究区概况
广东省天井山林场位于五岭之南, 属南岭支
脉, 处于112°30′′–113°15′′ E, 24°32′′–24°46′′ N之间。
林场山脉系的走向是由西北到东南, 地势西高东
低, 最低海拔200 m, 一般海拔800–1 200 m, 最高
海拔1 697 m, 场部所在地海拔700 m。相对高度一
般300–400 m, 属山岳地形。气候特点为冬暖夏凉,
雨量充沛, 湿度大, 年降雨量2 100–3 200 mm, 平
均在2 800 mm左右。在海拔为700 m的林场场部, 年
平均气温l7.1 , ℃ 月最高平均温度29.9 ℃ (7月), 月
最低平均温度9.4 ℃ (1月), 日最高温度34 , ℃ 最低
–l0 ; ℃ 年平均相对湿度80%–90%, 雨量70%集中
在4–6月。土壤湿润肥沃, 地势较低的地区为红壤,
黄壤分布在地势较高的地区, 少冲刷崩塌。林场总
面积为25 415.5 hm2, 林业用地为25 293.6 hm2, 有
林地23 405.7 hm2, 其中杉木林34 547 hm2, 广东松
(Pinus kwangtungensis)和马尾松(P. massoniana)林
l 402.9 hm2, 阔叶树林15 655 hm2。
2 研究方法
2008年8月选择不同海拔、坡位、坡向和坡度
的杉木样地13块, 其中4、8和9号样地为现场能直观
判断出未受到冰雪灾害危害的样地, 其余为受到不
同程度冰雪灾害危害的样地。根据所选样地的实际
情况, 确定20 m × 30 m或15 m × 30 m的标准样地
进行调查, 记录标准样地的海拔、坡向、坡位、坡
度、经度和纬度, 以及杉木林的生物学参数, 包括
平均胸径(diameter at breast height, DBH)、平均树高
(通过竹竿法测定, 具体为在10 m长的竹竿上标明
刻度)、枝下高、南北和东西冠幅、尖削度(DBH/树
高)和密度。各样地及杉木情况见表1。
杉木受损类型用数字表示, 其中0、1、2、3分
别表示未受损、弯曲、倒伏(或翻蔸)、折断。由于
折断杉木无法测量全树高, 因此通过对受损样地内
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表1 调查标准样地情况
Table 1 The site and stand characteristics of the surveyed plots
样地号
Plot
No.
海拔
Alt.
(m)
坡向
Asp.
坡位
SP
坡度
Grad
(°)
经度
Long.(E)
纬度
Lat.(N)
林分密度
SD
(株·hm–2)
胸径
DBH
(cm)
树高
TH
(m)
枝下高
FB
(m)
冠幅
CS
(m)
1 575 南坡
Southern slope
上坡
Uphill
8 113°1′22′′ 24°41′15′′ 3 517 8.1 5.4 3.0 2.0
2 563 北偏西20°
North-west 20°
上坡
Uphill
32 113°4′15′′ 24°44′29′′ 3 700 10.6 6.4 4.7 2.4
3 573 西偏南10°
West-south 10°
山脊
Ridge
– 113°14′19′′ 24°44′28′′ 2 633 9.9 5.8 3.5 2.4
4 472 西坡
Western slope
下坡
Downhill
32 113°4′9′′ 24°44′44′′ 2 533 9.0 7.1 4.3 2.5
5 668 北偏西55°
North-west 20°
上坡
Uphill
23 113°9′50′′ 24°44′49′′ 1 467 11.4 8.5 4.3 2.3
6 700 东偏南13°
Eest-south 13°
下坡
Downhill
36 113°4′27′′ 24°44′52′′ 1 717 11.1 6.6 3.9 2.3
7 715 南偏西20°
South-west 20°
中坡
Middlehill
6 113°4′56′′ 24°44′59′′ 3 533 6.1 3.6 1.9 1.7
8 900 西偏南10°
West-south 10°
下坡
Downhill
21 112°56′56′′ 24°41′49′′ 3 311 12.3 9.9 6.7 2.3
9 936 南坡
Southern slope
下坡
Downhill
27 113°4′55′′ 24°41′25′′ 1 883 13.2 9.4 6.6 1.9
10 840 南坡
Southern slope
下坡
Downhill
5 113°1′18′′ 24°41′5′′ 4 867 11.3 9.1 5.8 2.4
11 688 南坡
Southern slope
中坡
Middlehill
21 113°1′58′′ 24°41′35′′ 2 367 11.5 6.6 4.0 2.4
12 511 东坡
Eastern slope
下坡
Downhill
37 113°4′7′′ 24°44′52′′ 1 917 11.0 6.2 3.7 2.2
13 531 南偏西35°
South-west 35°
中坡
Middlehill
36 113°4′12′′ 24°44′59′′ 2 917 12.0 6.2 4.4 1.8
Alt., altitude; Asp, slope aspect; CS, Crown dimension; DBH, diameter at dreast height; FB, height of the lowest living branch; Grad, slope gradient;
Lat., latitude; Long., longitude; SD, stand density; SP, slope position; TH, tree height.
未折断杉木的DBH和树高进行回归分析, 找出被调
查样地内杉木DBH和树高的相关关系, 从而通过
DBH值计算出杉木全树高, 进而得出断干高与全树
高的比例, 评估杉木的折断程度。尖削度通过DBH
与树高的比值求得, 分级按照被研究杉木的具体情
况以0.2为1级进行。
杉木折断等级参照林业寒害联合调查组(2000)
和张建国等(2008)得出的杉木受害类型, 并结合当
地灾情和杉木的林学与生物学特征及遭受冰雪灾
害的具体情况而制定。具体如下:
I级: 断梢。主干上部折断10%以下, 树冠受到
轻微损伤或主干上部轻微开裂, 能迅速恢复生长,
定义为轻微受损;
II级: 主干折断10%–30%, 树冠顶端至中部断
裂, 能较快恢复生长, 定义为轻度受损;
III级: 主干折断30%–50%, 树冠中部至下部断
裂, 受到较严重的损伤, 但能恢复生长, 定义为中
度受损;
IV级: 主干折断50%–80%, 树冠全部受损, 仅
保留枝下部分, 较难恢复生长, 定义为严重受损;
V级: 主干折断80%以上, 树冠近根部断裂仅
基部未受到影响, 或折断后枯死, 不能恢复生长,
定义为极严重受损。
3 结果
3.1 杉木人工林受损类型
从表2可以看出: 在未受损的4、8和9号样地中,
除4号样地内有折断杉木4株外(仅占杉木总数的
2.63%), 未受损杉木比例达97.37%, 8和9号样地内
的杉木没有1株受损, 未损杉木比例均达100.00%。
受损样地内杉木的受害类型较为多样, 但主要分为
3类: 即弯曲、倒伏(或翻蔸)和折断, 但各种类型的
比例则有所不同。总的来说, 各受损样地中受损杉
木比例都高于80%, 其中折断杉木的比例最高, 为
52.83%–82.39% (平均为70.67%), 如2号样地和11号
样地的折断杉木最多, 折断比例分别高达82.06%和
82.39%; 倒伏(或翻蔸)杉木的比例较低, 为2.27%–
37.26% (平均为20.41%), 弯曲杉木的比例最低, 仅
为0.87%–8.74% (平均为3.36%), 这表明粤北地区杉
木受损类型以折断为主。较为特别的是, 10号样地
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表2 杉木人工林林木受损类型(株数/百分比(%))
Table 2 Damage types of Cunninghamia lanceolata plantations (number/percentage)
受损类型
Damage type
样地类型
Plot
type
样地号
Plot
No.
未损
Undamage
弯曲
Bending
倒伏
Lodging
折断
Broken
总计
Total
4 148 / 97.37 0 / 0 0 / 0 4 / 2.63 4 / 2.63
8 149 / 100.00 0 / 0 0 / 0 0 / 0 0 / 0
未受损
Undamaged
9 113 / 100.00 0 / 0 0 / 0 0 / 0 0 / 0
轻微受损
Slightly damaged
10 182 / 81.98 4 / 1.8 0 / 0 33 / 14.86 37 / 16.67
1 4 / 1.89 17 / 8.02 79 / 37.26 111 / 52.36 207 / 97.64
2 14 / 6.28 3 / 1.35 22 / 9.87 183 / 82.06 208 / 93.27
3 5 / 3.14 7 / 4.4 22 / 13.84 124 / 77.99 153 / 96.23
5 16 / 18.18 1 / 1.14 2 / 2.27 69 / 78.41 72 / 81.82
受损
Damaged
6 0 / 0.00 9 / 8.74 27 / 26.21 67 / 65.05 103 / 100
7 15 / 9.43 5 / 3.14 38 / 23.9 101 / 63.52 144 / 90.57
11 6 / 4.23 2 / 1.41 17 / 11.97 117 / 82.39 136 / 95.77
12 6 / 5.22 1 / 0.87 31 / 26.96 77 / 66.96 109 / 94.78
13 1 / 0.57 2 / 1.14 55 / 31.43 117 / 66.86 174 / 99.43
总数/平均值
Total/average
67 / 4.88 47 / 3.42 293 / 21.34 966 / 70.36 1 306 / 95.12
中仅有33株杉木折断(占总株数的14.86%), 4株杉木
弯曲(占总株数的1.80%), 而81.98%的杉木未受到
任何损伤。因此在下面的分析中我们将其视为受损
轻微的样地。
3.2 杉木人工林受损特征
在杉木受损的弯曲、倒伏(翻蔸)和折断3种类型
中, 折断所占比例最高, 是本次冰雪灾害的主要受
损类型。但是由于杉木折断后, 研究者仅能获得折
断后保留树干的长度, 而难以测量全树高, 因此目
前还没有人对杉木折断的具体程度进行量化。在本
研究中, 为了对杉木人工林受损特征进行更为准
确、有效的评估, 我们分析了研究样地中所有未折
断杉木的树高和DBH的相关关系, 以期通过DBH来
模拟杉木的全树高。我们的结果证明, 这种方法是
行之有效的。
从图1可以看出, 受损样地内未折断杉木的树
高和DBH呈很好的乘幂关系, 符合y = 1.4561x0.711
(r = 0.85, p < 0.01, n = 524), 充分说明通过杉木的
DBH值模拟树高在本研究中是可行的。我们根据实
测DBH模拟的树高计算得出了杉木折断部分占全
树高的比例(表3)。根据本次调查杉木折断受损的情
况, 把折断受损的程度分为5级, 即I级(轻微受损)、
II级(轻度受损)、III级(中度受损)、IV级(严重受损)
图1 受损样地内未折断杉木胸径与树高的相关性。
Fig. 1 Correlation between diameter at breast height and tree
height of non-broken trees in the damaged plots.
和V级(极严重受损), 通过折断受损程度的分析, 可
以准确掌握这次冰雪灾害杉木人工林的受害特征,
为其更新恢复提供科学依据。
从表3可以看出, 在杉木人工林折断受损中,
主要表现为II级的轻度受损(占折断总数的38.46%)
和III级的中度受损(占折断总数的31.13%), 其次是
IV级的严重受损(仅保留枝下部分, 占折断总数的
15.94%)和I级的轻微受损(占折断总数的12.26%),
最严重的V级受损是最少的 (仅占折断总数的
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表3 杉木人工林林木折断等级划分
Table 3 Grades of broken trees in the Cunninghamia lanceolata plantations
折断等级(株数/百分比(%))
Grades of broken trees (number/percentage)
样地号
Plot No.
I 轻微受损
Slightly damaged
II 轻度受损
Mild damaged
III 中度受损
Moderate damaged
IV 严重受损
Severe damaged
V 极严重受损
Very serious damaged
1 12 / 10.81 35 / 31.53 26 / 23.42 34 / 30.63 4 / 3.60
2 56 / 30.60 75 / 40.98 37 / 20.22 13 / 7.10 2 / 1.09
3 12 / 9.68 50 / 40.32 30 / 24.19 28 / 22.58 4 / 3.23
5 6 / 8.70 32 / 46.38 23 / 33.33 6 / 8.70 2 / 2.90
6 4 / 6.06 26 / 39.39 20 / 30.30 14 / 20.9 2 / 2.99
7 0 / 0.00 21 / 20.79 52 / 51.49 28 / 27.72 0 / 0.00
11 34 / 29.06 41 / 35.04 26 / 22.22 11 / 9.40 5 / 4.27
12 10 / 12.99 35 / 45.45 28 / 36.36 4 / 5.19 0 / 0.00
13 3 / 2.59 54 / 46.55 45 / 38.79 13 / 11.11 1 / 0.85
平均值 Mean 12.28 38.49 31.15 15.97 2.11
2.21%)。这充分表明, 本次冰雪灾害以林木树冠折
断受损为其主要受害特征。
3.3 杉木人工林受损类型及程度与立地因子及林
分结构的关系
3.3.1 与立地因子(海拔、坡向、坡位、坡度)的关
系
从表1–3可以看出, 在本次冰雪灾害中, 调查
地区杉木人工林受灾的海拔范围集中在500–900 m,
海拔低于500 m或高于900 m的杉木人工林都基本
没有受到损害。比如, 海拔较低的4号样地(海拔472
m), 样地内仅有 4株折断 , 未受损杉木比例达
97.37%, 属于基本未受害, 而在高海拔的8号样地
(海拔900 m)和9号样地(海拔936 m), 杉木没有受到
任何损害, 未损杉木比例均达100.00% (表1和表2)。
当海拔高于500 m或低于900 m时, 杉木人工林出现
受灾情况, 如在低海拨的12号样地(海拔511 m), 受
损杉木比例已高达94.78%, 而在高海拔的10号样地
(海拨840 m), 受损杉木比例达18.02%, 随着海拔的
下降, 受损愈加严重, 如在海拨700 m的6号样地和
海拔715 m的7号样地, 受损杉木比例已分别达到
81.20%和100.00%。这充分说明, 这次冰雪灾害对森
林的危害是发生在一定海拔范围内的, 这对不同地
区有所不同。但就总体趋势而言, 较严重的III–V级
折断容易发生在海拔较高的地区(表4), 折断程度与
海拔呈较显著的正相关。
从坡向、坡位和坡度来看, 这次冰雪灾害与坡
度关系较为密切。在坡度较陡(36°–37°)的下坡地区
和坡度较缓(8°)的上坡地区, 倒伏(或翻蔸)杉木较
多(26.21%–37.26%), 坡度较陡(21°–23°)的上坡地
区, 折断杉木较多(78.41%–82.06%), 尤其是严重的
IV级折断容易发生在山脊和坡度较小(< 10°)的地
区, 而在其他地区则易发生较轻的I、II、III级折断。
3.3.2 与林分结构(密度、DBH、树高)的关系
林分密度对杉木人工林受损的影响较为复杂,
因为密度不同(从1 467–3 700株·hm–2)的地区, 杉木
都受到了损害(受损比例为80.82%–100.00%)。有所
不同的是, 密度最小的地区(1 467株·hm–2)和密度最
大的地区(3 700株·hm–2), 折断杉木的比例非常高,
分别占受损总数的78.41%和82.06%, 特别是在高密
度地区(> 3 500株·hm–2), 杉木易发生严重的IV级折
断。说明由这次冰雪灾害造成的杉木大面积受损具
有普遍性和广泛性, 并非受林分密度的直接影响,
但是, 林分密度会直接影响林分的生长状况, 因此,
合理的密度配置对抵御和减轻灾害的发生也至关
重要。
为了研究杉木DBH对冰雪灾害的敏感性, 将杉
木DBH从2 cm开始, 每增加2 cm作为1个DBH范围,
依D1 (2 cm≤DBH＜4 cm)、D2 (4 cm≤DBH＜6
cm)、 D3 (6 cm≤DBH＜8 cm)的次序将DBH划分为
不同的等级(Di表示以2 cm为间隔的树木DBH等
级), 并作为横坐标, 而不同DBH等级中的各受损类
型和折断程度的总株数及所占百分比分别作为纵
坐标(图2A–D)。从图中可以看出, 弯曲受损类型主
要发生于DBH为2–8 cm的杉木(占弯曲杉木总数的
200 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (2): 195–203
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表4 杉木受损程度及折断等级与立地及林分结构因子的相关系数(r)
Table 4 Correlation coefficient (r) between damage types, grades for damaged trees and factors of site and stand structure
海拔
Alt.
密度
SD
胸径
DBH
树高
TH
弯曲
Bending
倒伏
Loding
折断
Broken
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
海拔 Alt. 1.00 –0.21 –0.28 –0.05 0.26 –0.30 0.10 –0.18 0.05 0.58* –0.38* –0.45*
密度 SD 1.00 –0.61 –0.70* 0.06 0.31 –0.24 –0.02 0.55* –0.37* –0.12 0.31
胸径 DBH 1.00 0.82 –0.35 –0.31 0.51* 0.56* 0.45* –0.27 0.03 0.05
树高 TH 1.00 –0.24 –0.55* 0.51* 0.09 –0.74* 0.23 0.33 –0.14
弯曲
Bending
1.00 0.49 –0.61 –0.24 0.50 0.22 –0.35 –0.23
倒伏
Loding
1.00 –0.90 0.19 0.45 –0.39 –0.20 0.00
折断
Broken
1.00 0.18 –0.29 –0.01 0.02 0.23
I 1.00 0.14 –0.74 –0.51 0.29
II 1.00 –0.30 –0.72 0.01
III 1.00 0.16 –0.69
IV 1.00 0.22
V 1.00
I, 轻微受损; II, 轻度受损; III, 中度受损; IV, 严重受损; V, 极严重受损。*表示在0.05水平上差异显著; Alt., DBH, SD和TH见表1。
I, Slightly damaged; II, Mild damaged; III, Moderate damaged; IV, Severe damaged; V, Very serious damaged. * indicates difference is significant
at the 0.05 level; Alt., DBH, SD, and TH see Table 1.
图2 不同受损类型和折断程度的胸径分布。D1–D12表示以2 cm为间隔的树木DBH等级。I–V同表4。
Fig. 2 Diameter at breast height (DBH) distribution of different types of damage and level of broken of Cunninghamia lanceolata
trees. D1, 2 cm≤DBH＜4 cm; D2, 4 cm≤DBH＜6 cm; D3, 6 cm≤DBH＜8 cm; … ; D12, 24 cm≤DBH＜26 cm. I–V see Table 4.
何茜等: 2008年初特大冰雪灾害对粤北地区杉木人工林树木损害的类型及程度 201
doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.02.011
88.10%), 倒伏(或翻蔸)受损类型主要发生于DBH为
4–14 cm的杉木(占倒伏杉木总数的90.38%), 折断
受损类型主要发生于DBH为6–14 cm的杉木(占折断
杉木总数的74.10%), 由此说明粗壮杉木易折断和
倒伏, 细弱杉木不易受损或趋向被压弯, 表4也显
示了DBH和树高较大的杉木被折断的可能性较大。
对于折断杉木, 不同径级受损的程度也不相
同。图2C和图2D显示, 折断主要发生于DBH为8–14
cm的杉木, 其中, 杉木发生I、II、III级折断的高峰
出现在D5径级, 即DBH为10–12 cm的杉木, 分别为
41、100和77株 , 分别占各折断级别的总数的
28.28%、26.11%和26.92%, 除此以外, II级折断在D6
径级(DBH为12–14 cm)的也很多(25.33%)。有所不
同的是, IV级折断的高峰发生在D3和D4径级(DBH
为6–10 cm, 75株, 占该折断级别总数的48.70%)。尽
管V级折断也多发生在D5径级, 但因为总数很少
(24株), 所以不作为判断的依据。以上结果说明粗壮
矮小的杉木易发生断梢和较轻微的树冠受损, 细弱
杉木虽不易折断, 但一经折断则受损严重。表4中显
示出的I、II级折断与杉木DBH呈显著的正相关就是
这一结果的有力证明。
4 讨论
4.1 立地因子对杉木人工林受损类型及程度的影
响
多因素环境因子的影响体现了冰雪灾害的复
杂性(Lopez & Nognes-Bravo, 2005)。杉木人工林受
到冰雪灾害后不仅在受损类型上有所差异, 在受损
程度上也有所不同。杉木受损类型多样, 以折断为
主, 其次为倒伏(或翻蔸)和弯曲。这与冰雪灾害造成
的其他树种和其他地区杉木的受损类型较一致(李
伟成等, 2008; 徐建民等, 2008; 张建国等, 2008),
符合冰雪灾害的危害特点。然而, 本研究得出的陡
坡地区倒伏和折断杉木较多, 缓坡地区则较少, 坡
向、坡位对杉木受害影响较小, 这与很多学者得出
的结果不一致。有学者认为林木受灾区主要位于海
拔高(800 m以上)、坡度大(大于15°)、易受风作用的
林地(李秀芬等, 2004); 也有学者认为杉木中龄林
受灾林分主要位于海拔800 m以上的山坡, 坡度在
25°以上且为山脊附近、北坡、土层浅薄的人工林分
(陈华荣和王世春 , 2008); 还有学者提出桉树
(Eucalyptus globulus)人工林受灾海拔因地区不同而
异, 粤、桂、赣3省受灾区海拔在300–600 m之间, 而
西南受灾区在800–1 700 m之间(徐建明等, 2008)。
大多数研究也认为树木受到的冰雪灾害与海拔呈
正比, 海拔越高、受害越严重, 且陡坡地区, 杉木易
翻蔸(蔡子良等, 2008)。这是由于在高海拔地区树冠
上积雪量多, 积雪时间长(Megahan & Steele, 1987;
Valinger & Lundqvist, 1992)。本次调查结果的不同,
一方面是由于本次冰雪灾害为气候变化引起的极
端天气事件, 具有百年不遇的偶然性和突发性, 因
此树木受到的灾害也非同寻常, 这就使得不论在哪
个坡向和坡位, 不论缓坡和陡坡, 杉木受压的应力
都远远超过物种自身能够承受的范围, 从而出现大
面积受灾。另一方面也说明在不同地域, 对不同树
种, 树木受到冰雪灾害都有其自身的特点, 不仅受
立体条件的影响, 也受当地气象、土壤等多种条件
的制约。正如华南植物园(2008)调查所得: 井冈山
受影响海拔范围在500–1 100 m, 猫儿山在600–
1 200 m, 天井山则在700–900 m之间。这说明, 只有
在实地调查研究的基础上因地制宜, 对症下药, 才
能对该地区的植被恢复和重建提供充分的理论依
据和实践方法。
4.2 林分结构对杉木人工林受损类型及程度的影
响
林分结构是树木遭受冰雪灾害的重要因素, 林
分密度过大或过低均会使林木受灾程度加重(汤景
明等, 2008), 这解释了本研究所得出的在林分密度
最大和最小的样地中杉木折断比例都很高的结论。
另外, 林木DBH与冰雪灾害程度也存在一定的关联
(李伟成等, 2008), 一般来说, 随着林木单株径阶的
增大, 林木抵御冰雪灾害的能力增强, 受害程度明
显减少(张建国等, 2008), 因此, DBH在18 cm的杉
木很少受到损害。但是在DBH为2–18 cm的范围内,
径阶较小(2–8 cm)的杉木更趋向于被压弯, 径阶较
大(6–14 cm)的则趋向于折断, 这不仅与林木DBH
有关, 也与冠幅、尖削度等因素有关。林木生长茂
盛, 冠幅和树冠开度大, 在受到冰雪灾害后, 树冠
往往经受不起巨大的重力, 因此发生折断。很多研
究证明尖削度小的林木易发生断裂(侯向阳和韩进
轩, 1996), 尤其是尖削度小于1 : 90或1 : 100的林木
特别容易遭受雪灾的伤害(Petty & Worrell, 1981;
Paatalo et al., 1999)。本研究中, 折断主要集中在尖
削度为1.2–1.4的杉木(约占50%) (图3), 倒伏则广泛
202 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2010, 34 (2): 195–203
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图3 不同受损类型和折断程度的尖削度分布。B1–B12表示以0.2 cm·m–1为间隔的尖削度分级。I–V同表4。
Fig. 3 Trunk taper distribution of different types of damage and level of broken of Cunninghamia lanceolata trees. B1, 0.6–0.8
cm·m–1; B2, 0.6–0.8 cm·m–1; B3, 0.8–1.0 cm·m–1; …; B12, 2.6–2.8 cm·m–1. I–V see Table 4.
地分布于尖削度为0.8–2.0的杉木, 弯曲杉木趋向于
更小的尖削度 (0.8–1.0), 近似于毛竹 (李伟成等 ,
2008)。
总的来说, 树木在受到冰雪灾害后产生的多种
表现, 与自身结构和外部环境因子均有关系, 因此
在对树木进行受损评估时, 应结合林分自身特点,
在实地调查的基础上综合多种因子分析, 才能取得
较为准确的结果。
致谢 广东省部产学研合作专项“粤北森林冰雪灾
害 评 估 及 灾 后 复 产 技 术 研 究 与 示 范 ”
(2008A020100013)、华南农业大学校长人才引进项
目“粤北山区冰雪灾害植被恢复技术集成与示范研
究”(4400-208014)。参加本次冰雪灾害调查的人员
还有华南农业大学的李建华老师, 吴钟亲、程思勇、
苏茂和李志华同学, 北京林业大学的王冉、刘新宇
同学, 感谢他们在调查中付出的辛勤工作。广东省
天井山林场的梁东城场长、黄春华科长、高华业科
长和其他工作人员给予了大力的支持和热情的帮
助, 华南农业大学的陈世清、谢正生老师给予了悉
心的指导和良好的建议, 在此深表感谢。
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责任编委: 曹坤芳 实习编辑: 黄祥忠