全 文 ：海南东寨港海桑 +无瓣海桑红树林生态系统防风效应研究
楼 坚 1 ,王 旭 1, 2＊ ,周光益 3 ,廖宝文 3 (1.海南大学环境与植物保护学院 ,海南儋州 571737;2.农业部儋州热带农业资源与生态环
境重点野外观测试验站 ,海南儋州 571737;3.中国林业科学院热带林业研究所 ,广州龙洞 510520)
摘要 [目的 ]研究海南东寨港海桑 +无瓣海桑红树林生态系统防风效应。 [方法]采用自动气象站对海南东寨港海桑 +无瓣海桑典型
人工红树林生态系统的防风效应进行定位观测。 [结果]在 5min尺度上 ,平均风速依次为:林后 1H(H为平均树高)<林后 4H<林前
1H<林前 4H,林后风速大幅度削减 ,防风效果明显。旱季和雨季频率最高的风向分别是 NNE、NE, 林后 1H对 NNE、NE风的减弱程度
较大 ,分别为 34.70%、62.99%。林后 1H处不同风速的减弱系数 C0 雨季均远远大于旱季。旱季和雨季半小时平均风速进程均呈“单
峰”变化 ,白昼半小时平均风速远远大于夜晚 ,白昼半小时平均风速变化急剧 , 夜晚变化缓慢。 5min风速尺度上 ,林前 1H风速与林前
4H风速相关性最好。林前 1H处与林后 1H处风速正常情况下消减幅度为 65.35% ～ 77.21%,而热带风暴期间消减幅度为 33.29%～
53.21%。 [结论]为最合理的红树林造林结构和造林位置提供了理论支持和技术指导。
关键词 红树林;风速;减弱系数;防风效能;热带风暴
中图分类号 S759.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)26-12776-06
EffectoftheEcologicalSystemofMangroveS.caseolarisandSonneratiaapetalaontheWind-prevention
LOUJianetal (CollegeofEnvironmentandPlantProtection, HainanUniversity, Danzhou, Hainan571737)
Abstract [ Objective] TheefectoftheecologicalsystemofSonneratiaapetala-S.caseolarisatDongzhaiHarborofHainanIslandonthewind-
preventionwasresearched.[ Method] Thelocationobservationoftheefectofthetypicalartificialmangroveecosystemonthewind-prevention
wasconductedwithautomaticweatherstation.[ Results] Theresultsshowedthatatthescaleof5min, theorderofaveragewindspeedwasas
folows:thebackforestat1H(H:theaveragetreeheight)
NEinrainyseason.Thereducingefectsofthebackforestat1HfortheNNEwindandNEwindreachedahighlevel, with34.70% and
62.99%, respectively.TheC0 , thecoeficientofwindspeed-weakening, inthedifferentwindspeedsatthebackforestat1Hinrainyseasonwasmuchlargerthanindryseason.Therewassinglepeakinthewindspeedofhalfhourinrainyseasonandtheaveragewindspeedandvariation
ofhalfhourindaytimewaslargerandheavierthaninnighttime.Atthescaleof5min, therewasgoodrelationinwindspeedofthefrontforest
betweenat1Hand4Handthereductionofwindspeedinthefrontforestandthebackforestat1Hwas65.35%-77.21%innormalsituation
and33.29%-53.21%intropicalstormtime.[ Conclusion] Thetheoreticsupportingandtechnicalguidanceforthemostoptimalconstruction
oftheecologicalsystemofmangroveforestanditslocationwasprovided.
Keywords Mangroves;Windspeed;Coeficientofwindspeed-weakening;Wind-prevention;Tropicalstorm
基金项目 国家科技部社会公益专项(2005DIB3J137);“十一五 ”国家
科技支撑计划专题(2006BAD03A1402);国家林业局“ 948”引
进项目(2006-4-34);海南大学博士启动基金项目(Rndy0703)。
作者简介 楼坚(1987-), 男 ,浙江诸暨人 ,本科生 ,专业:环境科学。
＊通讯作者 , 博士 , 副教授 , 硕士生导师 , E-mail:wxdick@
scbg.ac.cn。
收稿日期 2009-05-25
红树林(Mangroveforest)是生长在热带 、亚热带低能海
岸潮间带上部 ,受周期性潮水浸淹 ,以红树植物为主体的常
绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落 [ 1] 。海洋沿岸
红树林生态系统是沿海防护林的第一道屏障 ,近年来 ,由于
红树林受到一定程度的破坏 ,沿海遭受到巨大的损失 ,尤其
台风灾害 ,每年约有 10次在中国沿海登陆 ,破坏性极强 ,造
成巨大的人员伤亡和财产损失 [ 2-3] 。国外森林生态功能和
生态效益方面的研究较早 ,并已形成较为完善的系统监测和
研究网络 ,尤其是日 、美 、欧等西方发达国家在森林生态环境
效益方面取得大量的成果 [ 4-7] ,但对于独特的红树林生态系
统结构 、功能定位监测及其效益计量研究比较少 。早期 ,国
外的研究(多为定性研究)初步指出红树林在消波防浪 、减少
潮汐危害和保护沿海海岸方面具有积极作用 [ 8-9] ,但红树林
系统功能方面研究几乎一片空白。 20世纪 80年代以来 ,随
着经济的迅速发展 、人口的不断增长和灾害的不断发生 ,在
森林的环境效能和生态效益方面的研究取得了长足的发
展 [ 10-13] ,国内逐步建立起了生态监测网络 [ 14] ,然而红树林生
态系统的定位研究是个薄弱环节 ,防风效能方面的研究都是
些短期(数天)或数次的观测数据 [ 15-18] ,防风效益的定量研
究更薄弱 ,其动态变化规律尚不清楚;对不同红树林结构(树
种结构 、林带结构)的减灾功能如何更是知之甚少;对红树林
在防御或减轻自然和人为灾害的功能及其效益计量方面更
是罕见报道。因此 ,针对沿海地区生态环境建设中这一十分
重要和迫切需要解决的问题 ,笔者开展了红树林防风功能研
究 ,以期探讨最合理的红树林造林结构和造林位置 ,为实现
优化沿海防护林(尤其红树林)结构 、功能 ,量化其效益的建
设目标提供技术支持与决策参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地设在海南省海口市美兰区东寨港
红树林保护区内 ,位于 110°36′E、19°55′N。试验地属滩涂淤
泥 ,脚踩泥深度约 40cm,潮汐属不正规半日潮 ,平均潮差约 1
m。该地属热带季风区海洋性气候 ,年平均气温 23.3 ～ 23.8
℃,极端高温 38.9℃(7月),极端低温 2.6 ℃(1月),年降雨
量 1 676.4 mm,年均相对湿度 85%。该区土壤基质为玄武
岩 ,地带性土壤为砖红壤性红土 ,土层深厚 ,种植人工林的土
壤为细粉砂质软泥 ,属滩涂淤泥 ,质地黏重 ,呈灰蓝色 ,并带
有腥臭味 ,土壤有机质含量 25.38%,表土 pH值 5.2,呈酸性
反应 ,含盐量 17.97‰[ 19] 。
选取位于东寨港三江河闸门对出潮沟于 1997年造的海
桑 +无瓣海桑(Sonneratiaapetala)人工林(以下称无瓣海桑
林)作为研究林 ,距三江河闸门北面约 880 m,向西延伸长
100m,林宽 30 m,株行距 2m×4 m,海桑 +无瓣海桑林群落
结构见表 1。
责任编辑 张杨林 责任校对 夏蓉安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(26):12776-12781, 12784
表 1 海桑 -无瓣海桑林群落结构
Table1 ThecommunitystructureofSonneratiacaseolarisL-Sonneratiaapetalafroest
层次
Layer
种群
Species
均高Havg∥m
Averageheight 平均胸径DBHavg∥cm
频度∥%
Frequency
乔木层(>2.5m)Arborlayer(>2.5m) 无瓣海桑 Sonneratiaapetala 10.60 15.06 100.00
海桑 SonneratiacaseolarisL. 9.56 12.69 57.14
幼树层(≤2.5m)Youngtreeslayer(≤2.5m) 秋茄 Kandeliacandel 1.44 2.56 100.00
桐花 AegicerascorniculatumL. 0.92 2.07 85.71
海莲 Bruguierasexangula 0.78 1.55 28.57
老鼠勒 AcanthusilicifoliusL. 1.06 1.20 42.86
无瓣海桑 Sonneratiaapetala 2.50 2.00 14.28
1.2 方法
1.2.1 研究方法。该研究使用的数据为 2007年 7月 26日
至 2008年 3月 8日的观测数据。 4个测风气象站布设在海
桑 +无瓣海桑林带走向的中垂线上 ,在北面 2 m高度 4H、1H
处(简称林前 4H、1H)和南面 2 m高度 1H、4H处(简称林后
1H、4H)[ 20] ,其中 H为树木平均高(H=10.23 m)。该试验中
采用的测风气象站为美国 ONSET公司的 ONSETH21-002测
风气象站 ,每 5 min自动记录一次数据(每 5 s观测数据的平
均值)。为了定量评价红树林的生态防风效能 ,以林前 4H处
的风速作为对照 ,采用以下公式 [ 21]计算林前 1H和林后 1H、
4H的风速减弱系数 Cα:
Cα=(Vck-Vx)/Vck×100%
式中 , Vck为林前 4H处的风速;Vx中 x=1、2、3,分别为林前
1H和林后 1H、4H的风速。
风速减弱系数值越大 ,表明海桑 +无瓣海桑林生态防风
效能越好。
1.2.2 数据分析方法 。数据统计分析采用国际通用统计分
析软件 SPSS13.0。
2 结果与分析
2.1 风速在小时间尺度上的变化 由表 2 ～ 3可知 ,各位置
5min平均风速和日均风速平均值大小依次均为:林后 1H<
林后 4H<林前 1H<林前 4H,林后 4H、1H风速的平均值较
林前 1H、4H风速的平均值减弱系数为 59.66%;以林前 4H
为对照 ,林前 1H和林后 1H、4H处风速减弱系数分别为
6.42%、64.44%、57.47%;以林前 1H为对照 ,林后 1H、4H处
风速减弱系数为 62.00%、54.56%;林后 4H较林后 1H风速
减弱系数为 -19.60%,表明海桑 +无瓣海桑林后风速大幅
度削减 ,防风效果明显。变异系数大小依次均为:林前 4H<
林前 1H<林后 4H<林后 1H,林后的变异系数突然增加 ,表
明林分结构对其影响很大。
表 2 5min风速的统计数据
Table2 Statisticaldataof5minwindspeed
位置
Location
平均值
Averagevalue
最大值∥m/s
Maximumvalue
最小值 ∥m/s
Minimumvalue
标准差∥m/s
Standarddeviation
变异系数
Coeficientofvariation
林前 4H(CK)Frontforest4H 4.550 15.770 0 1.620 0.356
林前 1HFrontforest1H 4.258 14.660 0 1.702 0.400
林后 1HBackforest1H 1.618 8.720 0 1.023 0.632
林后 4HBackforest4H 1.935 5.940 0 0.862 0.446
表 3 风速的日均值变化
Table3 Thedailywindspeed
位置
Location
平均值∥m/s
Averagevalue
最大值∥m/s
Maximumvalue
最小值∥m/s
Minimumvalue
标准差∥m/s
Standarddeviation
变异系数
Coeficientofvariation
林前 4H(CK)Frontforest4H 3.333 10.215 1.012 1.607 0.482
林前 1HFrontforest1H 3.064 7.011 0.770 1.622 0.529
林后 1HBackforest1H 1.225 4.010 0.317 0.841 0.687
林后 4HBackforest4H 1.342 2.964 0.461 0.731 0.545
2.2 风速在月尺度上的变化 由表 4可知 ,各位置月均风
速的平均值大小依次均为:林后 4H<林后 1H<林前 1H<林
前 4H;变异系数大小依次均为:林后 4H<林前 4H<林后 1H
<林前 1H;表明靠近林子前后处变异系数较大 ,林子在防风
上具有一定的边缘效应。
表 4 风速的月均值变化
Table4 Themonthlychangesofwindspeed
位置
Location
平均值∥m/s
Averagevalue
最大值∥m/s
Maximumvalue
最小值∥m/s
Minimumvalue
标准差∥m/s
Standarddeviation
变异系数
Coeficientofvariation
林前 4H(CK)Frontforest4H 2.008 3.412 0.913 0.785 0.391
林前 1HFrontforest1H 1.740 3.179 0.733 0.803 0.462
林后 1HBackforest1H 1.032 1.887 0.591 0.423 0.410
林后 4HBackforest4H 1.019 1.215 0.664 0.204 0.200
12777 37卷 26期 楼坚等 海南东寨港海桑 +无瓣海桑红树林生态系统防风效应研究
由图 1可知 ,以林前 4H为对照 ,林后 1H、4H风速减弱系
数远远大于林前 1H,其月均值变化均大致呈单峰趋势 ,雨季
变化较大而旱季(11、12、1、2月)后变化缓慢 ,达最大值的月
份分别为 12月(79.57%)和 11月(66.13%);除 8月外 ,林
前 1H风速减弱系数的月均值变化缓慢 ,呈缓平趋势 ,主要与
林前 4H相差 3H,而且又没有海桑 +无瓣海桑林的影响有
关 。林后 4H相对于林后 1H处出现了负值 ,表明风速加大。
2.3 白昼和夜晚的风速变化 由图 2可知 ,旱季和雨季半
小时平均风速进程均呈 “单峰 ”变化 ,白昼半小时平均风速远
大于夜晚 ,白昼半小时平均风速变化急剧 ,夜晚变化缓慢;旱
季 ,白昼林前 4H、林前 1H、林后 1H、林后 4H半小时平均风速
最大值分别出现在 14:30、15:00、11:30、14:30;雨季 ,白昼林
前 4H、林前 1H、林后 1H、林后 4H半小时平均风速最大值分
别出现在 14:00、11:00、12:30、11:00。雨季半小时平均风速
较旱季达到最大值的时间早 ,与辐射 、蒸散有关。白昼半小
时平均风速变化急剧与辐射有关。
图 1 风速减弱系数的月均值变化
Fig.1 Averagemonthlychangesofattenuationcoefficientofwind
speed
注:A为旱季;B为雨季。
Note:A.Dryseason;B.Rainyseason.
图 2 白昼和夜晚半小时平均风速进程
Fig.2 Theaveragewindofhalfhourofdaylightandnight
2.4 风在不同季节的变化
2.4.1 不同季节风向变化规律。由于 10月风速较大 ,当地
的热带风暴又在 10月左右盛行 ,因此 ,取 10月作为雨季的
代表月;由于 1月风速较小 , 1月在 11月至次年 4月旱季范
围的中间 ,因此 ,取 1月作为旱季的代表月 [ 22] 。由于林后 4H
处数据不完整 ,因此取林前 4H、林前 1H、林后 1H处数据作
对比。由图 3可知 ,海桑 +无瓣海桑林前后雨季主导风向变
化幅度(112.5°)大于旱季(90.0°);雨季 ,主导风向变化:林
前 4H处的 ENE逆时针转化为林前 1H处的 NNE,再顺时针
转化为林后 1H处的 E,而后林后 4H处不变 ,仍然为 E;旱
季 ,主导风向变化:林前 4H处的 NE逆时针转化为林前 1H
处的 N,再顺时针转变为林后 1H处的 NNE,而后顺时针转变
为林后 4H处的 NE。
2.4.2 不同季节同风向不同风速的减弱效应特征 。旱季和
雨季发生频率最高的是 NNE、NE2种风 ,利用风速观测数
据 ,以林前 4H为对照 ,分别研究了旱季和雨季海桑 +无瓣海
桑林对以上 2种风向不同风速的减弱效应特征(图 4)。图
中 V1∶2>V>0m/s表示同一风向上林前 1倍平均树高处和
林后 1倍平均树高处风速在 0m/s到 2m/s之间的平均风速
减弱系数。其他类推。可以看出 ,林后 1H处这 2种风向不
同风速的减弱系数雨季均远远大于旱季 。雨季 ,这 2种风向
的平均风速减弱系数随着风速的增大而减小 ,但当风速达到
9m/s时 ,平均风速减弱系数下降到最小值 ,以后随风速的增
大变化呈平缓趋势;旱季这 2种风向的平均风速减弱系数随
着风速的增大而减小 ,并在风速处于 3 ～ 4 m/s范围时出现
最小值 ,在风速不超过 7m/s时变化呈平缓趋势 ,超过 7 m/s
后 ,随着风速的增大平均风速减弱系数又呈现缓慢上升
趋势。
2.5 各位置风速的相互关系 由图 5可知 ,对各位置 5 min
风速进行回归分析 ,林前 1H与林后 4H的相关性较好 ,其回
归方程为:
y=1.001x-0.296 4 (n=6 195, R2 =0.907 6) (1)
其他位置之间的相关性较差(R2 的范围为 0.013 0 ～
0.206 8)。
由图 6可知 ,各位置 5 min风速减弱系数回归分析结果
表明 ,林后 4H相对林前 1H减弱系数与林后 1H相对林前 1H
减弱系数的相关性较好 ,其回归方程为:
y=1.083 5x-14.938 0 (n=6 195, R2 =0.834 9)(2)
其他位置之间 R2的范围为 0.311～ 0.512。
12778 安徽农业科学 2009年
注:a为林前 4H处雨季;b为林前 4H处旱季;c为林前 1H处雨季;d为林前 1H处旱季;e为林后 1H处雨季;f为林后 1H处旱季;g为林后 4H处
雨季;h为林后 4H处旱季。
Note:a.Frontforest4Hrainyseason;b.Frontforest4Hdryseason;c.Frontforest1Hrainyseason;d.Frontforest1Hdryseason;e.Backforest1H
rainyseason;f.Backforest1Hdryseason;g.Backforest4Hrainyseason;h.Backforest4Hdryseason.
图 3 各位置风向季节变化
Fig.3 TheSeasonalChangesofwinddirectionineverypositions
2.6 热带风暴期间风速的消减情况 2007年第 14号热带
风暴(FRANCISCO)于 9月 24日 6:00 ～ 7:00经过试验群落
区域(途经 110°24′～ 110°36′E, 19°48′N),途经时风速 20 m/s
(8 ～ 9级风力)。
2.6.1 风向的变化。热带风暴期间 6:00和 7:00的风向变
化 ,林前 1H处存在一个明显的主导风向为偏西北风(NW),
主风向频率为 100%;林后 1H处存在一个明显的主导风向为
北风(N),主风向频率为 100%,热带风暴的风向由林前 1H
的 NW转化成林后 1H的 N。
2.6.2 风速的变化。由图 7可知 ,热带风暴期间(24日)林
12779 37卷 26期 楼坚等 海南东寨港海桑 +无瓣海桑红树林生态系统防风效应研究
注:a为雨季 NNE;b为旱季 NNE;c为雨季NE;d为旱季NE。 V1∶2>V>0m/s;V2∶3>V≥2m/s;V3∶4>V≥3m/s;V4∶5>V≥4m/s;V5∶6>V≥
5m/s;V6∶7>V≥6m/s;V7∶8>V≥7m/s;V8∶9>V≥8m/s;V9∶10>V≥9m/s;V10∶11>V≥10m/s;V12∶13>V≥12m/s;V13∶14>V≥13m/
s。
Note:a.RainyseasonNNE;B.DryseasonNNE;C.RainyseasonNE;d.DryseasonNE.V1∶2>V>0m/s;V2∶3>V≥2m/s;V3∶4>V≥3m/s;V4∶5>
V≥4m/s;V5∶6>V≥5m/s;V6∶7>V≥6m/s;V7∶8>V≥7m/s;V8∶9>V≥8m/s;V9∶10>V≥9m/s;V10∶11>V≥10m/s;V12∶13>V≥12m/s;
V13∶14>V≥13m/s。
图 4 不同季节同一风向不同风速的减弱程度比较
Fig.4 Thedecreasedcomparisonofdifferentwindspeedsinthesamewinddirectionofdiferentseasons
图 5 林前 1H与林后 4H处 5min风速的关系
Fig.5 Therelationshipoffiveminuteswindspeedbetweenfront
forest1Handbackforntforest4H
前 1H和林后 1H处风速变化呈 “波浪线 ”形 , 林前 1H处最大
值(9.46 m/s)出现在 7:56,最小值(7.79 m/s)出现在 6:11;
林后 1H处最大值(5.57 m/s)出现在 7:46,最小值(4.08
m/s)出现在 6:01;正常情况下(23日),林前 1H风速变化呈
“波浪线 ”形 ,林后 1H处风速变化呈平缓的趋势 ,林前 1H处
最大值(4.82 m/s)出现在 7:56,最小值(3.34 m/s)出现在
6:21;林后 1H处最大值 (5.57 m/s)出现在 7:56,最小值
(0.93m/s)出现在 6:06。热带风暴期间林前和林后的风速
均大于正常情况下 ,正常情况下林前 1H处风速的平均值为
热带风暴期间林后 1H的 81.08%。
2.6.3 风速减弱系数的变化。由图 8可知 ,热带风暴期间
(24日)的消减总量为 95.02 m/s,消减幅度为 33.29% ～
图 6 林后 4H与林后 1H处 5min风速减弱系数的关系
Fig.6 Therelationshipoffiveminutesatenuationcoeficientof
windspeedBetweenbackforest4Handbackforest1H
53.21%, 7:46为最小 , 6:06达到最大;正常情况(23日)的消
减总量为 66.84m/s,消减幅度为 65.35%～ 77.21%, 7:56为
最小 , 7:31达到最大 。
3 结论与讨论
3.1 红树林对风速的改变 在日尺度上 ,各位置 5 min风速
和日均风速的变化情况基本一致 ,平均值大小依次均为:林
后 1H<林后 4H<林前 1H<林前 4H,表明海桑 +无瓣海桑
林后风速削减明显 ,防风效果显著 ,在月尺度上 ,以林前 4H
为对照 ,林后 1H、4H风速减弱系数远远大于林前 1H,其月均
值变化均呈单峰趋势 , 达最大值的月份分别为 12月
(79.57%)和 11月(66.13%);除 8月外 ,林前 1H风速减弱
12780 安徽农业科学 2009年
图 7 热带风暴期间风速的 6:00和 7:00进程
Fig.7 TneProcessofwindspeed6:00and7:00duringtropical
storms
图 8 热带风暴期间风速减弱系数的变化
Fig.8 Thechangesofatenuationcoefficientofwindspeeddur-
ingtropicalstorms
系数的月均值变化缓慢 ,呈缓平趋势。
白昼和夜晚林后 4H和 1H的风速均远远小于林前 4H
和 1H;旱季 ,白昼和夜晚林后 4H风速均小于林后 1H,各位
置夜晚风速均小于白昼 ,雨季 ,白昼和夜晚林后 4H风速均大
于林后 1H,各位置夜晚风速均小于白昼 ,表明旱季有效防护
距离长。
当气流到达林带边缘时 ,由于受林带的阻挡 ,气流大部
或一部分抬升 ,在越过林带时在林带上方形成高速区 ,而在
林带背风面 ,由于从林带上方越过的气流下沉或部分穿林而
过的气流与越过林带正上方的气流相互作用而产生方向相
反的涡旋 ,通过阻滞气流流动使得风速下降而在林后形成低
速区 ,之后 ,风速逐渐恢复 ,距离林带愈远 ,速度恢复愈
大 [ 23-24] ,这是林后 4H处平均风速大于林后 1H的主要原因。
潮水对红树林防风效应的影响较大且呈规律性变化 ,潮
水高度不同造成林带平均疏透度不同 ,林带疏透度越小 ,林
后沿来流风速衰减越快 ,能达到的最小速度值也越低 ,紧密
结构的防护林沿来流风速衰减最快 ,但其风速恢复得也快 ,
其防护距离最小 ,随着林带总平均疏透度的增加 ,防风效能
显著增大 [ 25] 。红树林防风效应与潮水的具体关系有待进一
步探讨。
3.2 红树林对风向的改变 林后 1H对 NNE、NE风的减弱
程度较大 ,分别为 34.70%、62.99%。海桑 +无瓣海桑林前
后雨季主导风向变化幅度(112.5°)大于旱季(90.0°);雨季
主导风向变化:林前 4H处的 ENE逆时针转化为林前 1H处
的 NNE,再顺时针转化为林后 1H处的 E,而后林后 4H处不
变仍然为 E;旱季主导风向变化:林前 4H处的 NE逆时针转
化为林前 1H处的 N,再顺时针转变为林后 1H处的 NNE,而
后顺时针转变为林后 4H处的 NE。
林后 1H对 N、NNE、NE、ENE、W、WNW、NW风的减弱程
度最大 ,对 SE、SSE、S、SSW、SW风的减弱程度较小;林前 1H
对 N、ESE、SE、SSW、SW、WSW风的减弱程度最大 ,对 ENE、
WNW风的减弱程度较小 ,各位置对不同风向的减弱程度明
显不同 。因此 ,在考虑东寨港盛行害风 、风速特征 、不同风向
上的风速减弱程度的基础上 [ 26-28] ,应营造与 NNE、NE相垂
直的红树林防风林。
旱季和雨季发生频率最高的是 NNE、NE风 ,林后 1H处
这 2种风向不同风速的减弱系数雨季均远远大于旱季 ,这 2
种风向的平均风速减弱系数 ,雨季 ,开始随着风速的增大而
减小 ,但当风速达到 9 m/s后变化呈平缓趋势;旱季 ,开始随
着风速的增大而减小 ,并在风速处于 3 ～ 4 m/s时出现最小
值 ,当风速超过 7 m/s后变化呈现缓慢上升趋势;这与李锋
瑞等的 4月和 5月杨树林发生频率最高的是 N、NNW、NW
风 ,这 3种风向的平均风速减弱系数 , 4月开始随风速的增大
而增大 ,但当风速超过 10 m/s后 ,才明显下降的研究结果不
一样 ,主要原因是近地面的空气动力学粗糙度不同 ,由于杨
树林是高大粗糙元 ,粗糙度较大 ,对风的阻滞力大 [ 29] ;杨树
林的试验区位于科尔沁沙地奈曼旗境内(120°41′E, 42°55′N;
平均海拔 358m),为典型温带半干旱大陆性季风气候 ,而红
树林的试验区位于海口市美兰区东寨港 ,属热带季风区海洋
性气候;在杨树林迎风区和背风区 6倍树高处采用长春气象
仪器研究所研制的风速梯度自动测定系统连续观测 ,数据采
集频率为 1 min,在海桑 -无瓣海桑林带走向的中垂线上 ,前
后 1H、4H上设 4个美国 ONSET公司的 ONSETH21-002测风
气象站 ,数据采集频率为 5min[ 30] 。
3.3 热带风暴期间红树林的防风效应 热带风暴期间风
向由林前 1H处的 NW转变为林后 1H处的 N。热带风暴期
间林前和林后的风速均大于正常情况下 ,正常情况下林前
1H处风速的平均值为热带风暴期间林后 1H的 81.08%。热
带风暴期间的消减总量为 95.02 m/s,减弱系数为 33.29% ～
53.21%;正常情况下的消减总量为 66.84 m/s,减弱系数为
65.35%～ 77.21%。此次热带风暴仅作为一个特例来探讨 ,
不同等级的热带风暴和台风的风向风速减弱系数变化有待
进一步专项研究 。
参考文献
[ 1] 张乔民 ,张叶春.华南红树林海岸生物地貌过程研究 [ J] .第四纪研究,
1997(4):344-353.
[ 2] 陈玉军 ,郑德璋 ,廖宝文.台风对红树林损害及预防的研究[ J].林业科
学研究 , 2000, 13(5):524-529.
[ 3] CAHOONDR, HENSELP, RYBCZYKJ, etal.MasstreemortalityleadstomangrovepeatcolapseatBayIslands, HondurasafterHuricaneMitch
[J].JournalofEcology, 2003, 91(6):1093-1105.
[ 4] IMBERTD, ROUSTEAUA, SCHERRERP.Ecologyofmangrovegrowth
andrecoveryinthelesserantiles:stateofknowledgeandbasisforrestora-
tionprojects[J] .RestorationEcology, 2000, 8(3):230-236.
[ 5] LOVELOCKCE,FELLERIC, MCKEEKL, etal.Theefectofnutrient
enrichmentongrowth, photosynthesisandhydraulicconductanceofdwarf
mangrovesinPanamá[ J].FunctionalEcology, 2004, 18(1):25-33.
(下转第 12784页)
12781 37卷 26期 楼坚等 海南东寨港海桑 +无瓣海桑红树林生态系统防风效应研究
注:每个点代表着所有 9个土壤坡面。
Note:Eachpointsstandsfor9soilslopes.
图 2 不同土壤深度碳浓度(g/kg)和各层累计碳储量
Fig.2 Carbonconcentration(g/kg)andaccumulativeCcontentin
differentsoildepths
2.3 不同演替阶段油松林土壤碳储量 各龄级油松人工林
土壤碳储量见表 2。 12年的油松林土壤碳储量为 10.12
kg/m2 , 20年油松林土壤碳储量为 9.51 kg/m2 , 32年油松林
碳储量为 7.79 kg/m2。说明天然林砍伐后 ,种植油松 ,会导
致土壤碳储量降低。在 0 ～ 20 cm土壤表层 , 12和 20年的油
松林土壤有机碳储量显著高于 33年的油松林 , 20 ～ 40 cm土
壤层也有相似的格局。但各油松林 40 ～ 60cm, 60 ～80cm深
表 2 各龄级油松人工林不同深度碳储量(±SD)。
Table2 SoilOCcontent(kgm-2)ofdifferentdepthsinthreetypes
Pinustabulaeformisplantations kg/m2
年份
Year
土壤深度 Soildepth
0～ 20cm 20～ 40cm 40～ 60cm 60～ 80cm
总计
Total
12年 4.61(0.42)a 1.85(0.27)cd 1.75 (0.15)1.91(0.22) 10.12
20年 3.82(0.11)ab 2.18(0.13)c 1.80 (0.20)1.71(0.14) 9.51
32年 3.49(0.16)b 1.56(0.02)d 1.30 (0.09)1.44(0.05) 7.79
注:同列数字后相同字母或不带字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异
显著。
Note:Thesamelineafterthenumbersorwithnoletersstandsfordiference
notsignificant;diferentletersstrandsfordiferencesignificant.
层土壤有机碳储量差异不显著。如果从不同深度土壤碳储
量看 , 0 ～20cm土层碳储量显著高于其它各层(P<0.05),
其余各层间碳储量差异不显著(P>0.05),且这种趋势在不
同年龄的油松林中表现一致 。
3 结论与讨论
子午林天然次生林砍伐种植油松后开始次生演替 ,油松
人工林地表腐殖质每年以 1190.5g/(m2·a)的速率增长 ,其原
因是随着油松林龄的增加 ,向地表输入的枯枝落叶量可能有
所增加 ,另一方面 ,随林龄的增加地表凋落物的 C/N比显著
增高 ,即地表凋落物的分解速率在显著降低 ,这也是老油松
林地表凋落物现存量高的原因之一。油松林演替尽管地表
凋落物现存量高 ,但由于这些凋落物很难分解 ,实际上进入
土壤的可能并不多 ,另外 ,该群落中灌木和草本覆盖度小 ,地
下根系更新量可能并不大。这些都会影响到土壤中有机物
质的数量 ,进而影响土壤有机碳含量。因此 ,子午林天然次
生林砍伐仅种植单一品种的针叶植物会导致土壤碳储量下
降。表明在进行森林恢复过程中 ,需注意针叶 、阔叶树种(或
者乔灌草)的搭配以及针叶树种对其它树种的排斥。
参考文献
[ 1] 侯庆春 , 韩蕊莲, 李宏平.关于黄土丘陵典型地区植被建设中有关问题的研究I:土壤水分状况及植被建设区划[ J].水土保持研究, 2000,
7(2):102-110.[ 2] 吴钦孝 , 杨文治.黄土高原植被建设与可持续发展 [ M] .北京:科学出版社 , 1998:16.[ 3] LALR, FAUSEYNR, ECKERTDJ.Landuseandsoilmanagement
efectsonemissionsofradiativelyactivegasesfromtwosoilsinOhio[ M] //LALR, KIMBLEJ, LEVINEE.Soilmanagementandgreenhouseefect.BocaRaton:CRCPress, 1995:41-59[ 4] LALR, KIMBLEJ, FOLLETTR.LanduseandsoilCpoolsinterestrialecosystems[ M] //LALR, KIMBLEGM, FOLLETTRF.Managementof
carbonsequestrationinsoil.BocaRaton:CRCPress, 1997:1-10.[ 5] WALIMK.Ecologicalsuccessionandtherehabilitationofdisturbedter-restrialecosystems[ J].PlantandSoil, 1999, 213:195-220.[ 6] 邹厚远 , 刘国彬, 王晗生.子午岭林区北部近 50年植被的变化发展
[ J].西北植物学报 , 2002, 22(1):1-8..[ 7] 刘东生.黄河中游黄土 [ M].北京:科学出版社, 1964:128, 146-149.[ 8] 中国科学院黄土高原综合科学考察队.黄土高原地区自然环境及其演变 [ M].北京:科学出版社, 1991.
(上接第 12781页)
[ 6] MEADESL, RODGERSONL,YORKA, etal.AssessmentofthediversityandbundanceofterrestrialmangrovearthropodsinsouthernNewSouthWales,Australia[J].AustralEcology, 2002, 27(4):451-458.[ 7] ELLISONAM, MUKHERJEEBB,KARIMA.Testingpaternsofzonationinmangroves:scaledependenceandenvironmentalcorrelatesintheSundarbansofBangladesh[J].JournalofEcology, 2000, 88(5):813-824.[ 8] MCKEEKL.Rootproliferationindecayingrootsandoldrootchannels:anutrientconservationmechanisminoligotrophicmangroveforests[J] .Jour-nalofEcology, 2001, 89(5):876-887.[ 9] VERHEYDENA, HELLEG, SCHLESERGH, etal.Annualcyclicityinhigh-resolutionstablecarbonandoxygenisotoperatiosinthewoodofthemangrovetreeRhizophoramucronata[ J].Plant, CelandEnvironment,
2004, 27(12):1525-1536.[ 10] OTHMANMA.Valueofmangrovesincoastprotection[J] .Hydrobiolo-gia, 1994, 285(1/3):277-282.[ 11] 章家昌.防波林的消波性能 [ J].水利学报 , 1966(2):49-52.[ 12] 张乔民 ,温孝胜 ,宋朝景,等.红树林潮滩沉积速率测量与研究 [ J].热带海洋 , 1996, 11(4):57-62.[ 13] 王伯荪 ,廖宝文 ,王勇军,等.深圳湾红树林生态系统及其持续发展[ M] .北京:科学出版社 , 2002:89-120.[ 14] 赵学敏.湿地:人与自然和谐共存的家园 [ M].北京:中国林业出版社 ,
2005:75-93.[ 15] 雷瑞德.中国森林生态系统定位研究 [ M].哈尔滨:东北林业大学出版社 , 1994:110-125.[ 16] 郑德璋 ,廖宝文 ,郑松发,等.红树林主要树种造林与经营技术研究[ M] .北京:科学出版社 , 1999:63-89.
[ 17] 张乔民.红树林防浪护岸机理与效益评价[ C] //第七届全国海岸工程学术讨论会论文集.北京:海洋出版社 , 1993:853-861.[ 18] 张乔民,于红兵 ,陈欣树, 等.红树林海岸潮汐动力学的初步研究[ C] //梁士楚.中国红树林研究与管理.北京:科学出版社 , 1995:813-
820.[ 19] 李玫 ,寥宝文 ,郑松发.无瓣海桑海滩人工林的生态影响 [ J].上海环境科学, 2003, 22(8):540-543.[ 20] 朱廷曜,关德新,吴家兵,等.论林带防风效应结构参数及其应用[ J].林业科学 , 2004, 40(4):9-14.[ 21] 李锋瑞,张华 ,赵丽娅 ,等.科尔沁沙地人工杨树林生态防风效应研究[ J].水土保持学报 , 2003, 17(2):62-66.[ 22] 鹿世瑾.华南气候 [ M].北京:气象出版社, 1990:275-283.[ 23] 吕美仲,侯志明,周毅.动力气象学 [ M].北京:气象出版社, 2004:87-
92.[ 24] 杨婷婷,柴会强,姚国征,等.乌兰布和沙漠绿洲农田防护林防风阻沙效益研究 [ J].林业资源管理 , 2006(6):42-45.[ 25] 张乔民,于红兵,陈欣树 ,等.红树林生长带与潮汐水位关系的研究[ J].生态学报 , 1997, 17(3):258-265.[ 26] 王志列,许以平.台风 [ M].北京:气象出版社, 1983:54-78.[ 27] R·A·安赛斯.热带气旋的发展、结构和影响 [ M].北京:气象出版社, 1984:21-74, 113-145.[ 28] 王鼎祥.西行台风和海南岛的台风灾害[ J] .热带地理, 1985, 5(3):141-148.[ 29] 王汉杰,王信理.生态边界层原理和方法 [ M].北京:气象出版社,
1999:83-87.[ 30] 张霭琛.现代气象观测 [ M].北京:北京大学出版社, 2000:99-114.
12784 安徽农业科学 2009年