全 文 ：第 35 卷第 11 期
2015年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.11
Jun.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家“十二五冶科技支撑计划课题(2012BAD22B02)
收稿日期:2013鄄08鄄04; 摇 摇 修订日期:2014鄄03鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xdlei@ caf.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201308042021
姚丹丹, 余黎, 雷相东, 卢军, 符利勇, 张晓红, 耿少波, 赵忠林, 张会儒, 汪兆阳.台风“布拉万冶对东北近天然落叶松云冷杉试验林的影响.生
态学报,2015,35(11):3674鄄3683.
Yao D D, Yu L, Lei X D, Lu J, Fu L Y, Zhang X H, Geng S B, Zhao Z L, Zhang H R, Wang Z Y.The influence of typhoon Bolaven to semi鄄natural
larch鄄spruce鄄fir forests in northeast China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(11):3674鄄3683.
台风“布拉万冶对东北近天然落叶松云冷杉试验林的
影响
姚丹丹1, 余摇 黎1, 雷相东1,*, 卢摇 军1, 符利勇1, 张晓红1, 耿少波2, 赵忠林2,
张会儒1, 汪兆阳2
1 中国林业科学研究院资源信息研究所, 北京摇 100091
2 吉林省林业勘察设计研究院, 长春摇 130022
摘要:台风是重要的森林干扰因子之一,会对森林生态系统的结构和功能产生较大的影响。 2012 年的台风“布拉万冶对我国东
北地区局部森林造成了严重的破坏。 以受灾最重的吉林省汪清林业局的近天然落叶松云冷杉林为对象,采用方差分析和相关
分析方法,研究林分结构和地形条件对林木株数损伤率的影响。 结果表明:(1)林木损伤类型可分为折断、连根拔起、搭挂、压
弯 4种,其中连根拔起为最主要的损伤类型,占总损伤株数的 52%,台风灾害造成的林木株数损伤率平均为 14.09%。 (2)径级
大小对林木株数损伤率的影响显著。 损伤主要发生于径级较小林分处,径级越大,其株数损伤率越小。 (3)林木株数损伤率随
林分密度的增加有减小的趋势,但在统计学上它们的关系不显著。 (4)不同树种间的林木株数损伤率差异显著,落叶松、冷杉
等针叶树种损伤株数最多。 (5)林分的树种多样性指数与林木株数损伤率无显著的相关性。 (6)海拔、坡度和坡位对林木株数
损伤率的影响不显著,但坡向的影响显著,东北坡向林分的林木株数损伤率最大。 研究结果可以为灾后森林恢复和减少风灾影
响的森林培育措施提供依据。
关键词:近天然落叶松云冷杉林; 台风灾害; 林分结构; 地形
The influence of typhoon Bolaven to semi鄄natural larch鄄spruce鄄fir forests in
northeast China
YAO Dandan1, YU Li1, LEI Xiangdong1,*, LU Jun1, FU Liyong1, ZHANG Xiaohong1, GENG Shaobo2, ZHAO
Zhonglin2, ZHANG Huiru1, WANG Zhaoyang2
1 Institute of Forest Resource Information Techniques, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China
2 Forest Survey and Design Institute of Jilin Province, Changchun 130022, China
Abstract: Typhoons are one of the most important natural disturbances, which directly or indirectly have effects on forest
stand structure and function. Typhoons disturbance events occur in nearly all forest ecosystems and have profound impacts on
forest structure, species diversity and ecosystem functions. Such ecological effects are often complex, subtle, and at small
scale relatively unpredictable. Many factors such as tree size, stand density, tree species, stand structure, altitude,
gradient, slope location and aspect, affect wind resistances of tree species and the extent of forest damage. The typhoon
rarely arrives in temperate regions close to the coastline and in the temperate regions of the interior land. So there is little
known about the influence of typhoon on forest in the temperate regions of the interior and even in northeast China. Typhoon
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“Bolaven冶 has caused serious damage on forests in northeast China in 2012. In this paper, Typhoon鄄induced damage has
been analyzed at stand level for semi鄄natural larch鄄spruce鄄fir forests of Wangqing Forestry Bureau in Jilin Province. Analysis
of variance and correlation analysis are used for examining effects of stand structure and topography on damage severity of
trees. Results showed that:(1) Typhoon caused massive damage to semi鄄natural larch鄄spruce鄄fir forests, in some cases
reaching over 30% of all trees in the stands. The average percentage of the damaged trees was 14.05%. Major tree damaged
types were uprooted, broken, hooked and bending. Among these types, the type of uprooted was the dominant one with a
rate of 52%. (2) Tree diameter class had significant effects on the extent of tree damage. The medium and small鄄class trees
were more vulnerable to typhoon damage than the bigger ones. (3) There was no significant correlation relationship between
the density and the extent of tree damage. However, the extent of tree damage weakly decreased with increasing stand
density. (4) Trees damaged differed significantly among tree species. Broad鄄leaved tree species were easier to be hurt by
typhoon. (5) No significant correlation relationship was found between tree species diversity index and the proportion of
damaged trees. (6)The altitude, gradient and slope location had no significant impacts on the extent of the tree damage,
while the aspect had, especially the northeast aspect which was more vulnerable with a high damage rate of 18. 35%.
Therefore, tree size, tree species and aspect were important factors affecting the tree damage of typhoon in this study, and
the impact was complicated. We suggested that improving tree quality and mixing tree species enhance stand resistance to
wind. The findings presented in this study provide information that can be used to implement silvicultural practices to
minimize the risk of those forests and to resist wind damages.
Key Words: semi鄄natural larch鄄spruce鄄fir forests; typhoon disaster; stand structure; topography
台风是沿海森林经营管理中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[1]。
台风往往损伤大量林木,影响林分的生长,降低木材质量和产量,危害森林生态系统。 国外对台风等自然灾害
对森林的影响和恢复开展了大量研究,如台风对成熟阔叶林干扰的研究[2],台风对亚热带林的损害[3],自然
灾害对林分结构的影响[4鄄7],灾害后补救措施实施的影响以及森林恢复[7鄄9]等方面。 国内在台风对林业危害
这方面的研究比较薄弱,起步较晚。 近年来的研究集中反映在风灾后林分的空间优化配置、树种选择以及群
落结构配置等灾后林分结构的变化及其恢复等方面[10鄄13]。 台风偶尔会到达温带地区接近海岸线的陆地,一
般不会到达温带地区的内陆腹地[14鄄16]。 2012年 8月 29日,超强台风“布拉万冶从朝鲜北部到达东北内陆地区
进入吉林省东南部地区,给东北农林业带来了较严重的灾害。 局部地区受到的灾害非常罕见,称之为“百年
不遇冶。 鉴于此,本文以这次受灾严重的吉林省汪清林业局金沟岭林场为研究对象,基于灾后实验样地调查
数据,重点分析林分结构和地形条件与林木受损类型及林木株数损伤率的关系,以期为灾害损失评估、科学实
施灾后森林恢复及抗风灾林分的培育提供依据。
1摇 研究地点概况
研究地区为吉林省汪清林业局金沟岭林场,位于吉林省汪清县境内东北部,所处的地理坐标为 130毅05忆—
130毅19忆 E,43毅17忆—43毅25忆 N。 属长白山系老爷岭山脉雪岭支脉,地貌属低山丘陵,海拔 300—1200 m,坡度一
般在 5毅—25毅,个别陡坡在 35毅以上。 研究区属季风型气候,年均气温为 3.9益左右,年均降水量 600—700 mm,
且集中在 5—9月份,占全年总降水量的 80%。 土壤主要是玄武岩中低山灰化土灰棕壤类型,平均厚度在 40
cm左右,该区植被属长白山植物区系[17]。
2摇 数据和方法
2.1摇 台风“布拉万冶情况
2012年第 15号台风“布拉万冶于 8月 20日上午在关岛西北方洋面上形成,以 10 km / h 左右的速度向西
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北方向移动。 28日 22:50在朝鲜西北部的平安北道南部沿海登陆,中心最大风力达 10 级,向北偏东方向移
动。 29日凌晨,“布拉万冶从朝鲜北部进入吉林省东南部地区,根据位于吉林省汪清林业局金沟岭林场的吉林
省林业生态定位观测研究站的测定结果,8月 29日最大风速为 19.08 m / s,出现时间为 02:27。
2.2摇 样地调查
本次调查样地为金沟岭林场的 20块长期固定样地,其起源为 1964—1967年间营造的有部分保留树种的
人工长白落叶松林,经过多年的演变,大部分已成为落叶松云冷杉针阔混交林,具有天然林的部分特征,称为
近天然林。 以长白落叶松(Larix olgensis)、鱼鳞云杉(Picea jazensis var. microsperma)、冷杉(Abies nephrolepis)为
优势树种,其他树种有红松(Pinus koraiensis)、色木(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、白桦(Betula
platyphylla)、黑桦(Betula dahurica)、黄菠萝(Phellodendron amurense)、榆树(Ulmus pumila)、杨树(Populus)、紫
椴(Tilia tuan)、枫桦(Betula costata)等。 样地面积在 0.08—0.25 hm2之间。 主要调查因子包括:海拔、坡度、坡
向、坡位等地形因子;测量样地内胸径在 5 cm以上样木的胸径、树高、冠幅及枝下高,并按以下 4 种类型记录
样木损伤情况[18鄄19]:(1)折断(风折木)。 从树木的主干处折断,损伤较为严重,很可能直接导致树木死亡。
(2)连根拔起(风倒木)。 危害最为严重,几乎没有生还的可能。 (3)搭挂(搭挂木)。 是同邻近树木相互依靠
而未完全倒地的林木,是损伤程度最小的一种损伤类型,如果进行及时扶植、管理,这类损伤木最有可能恢复
重生。 (4)压弯(压弯木)。 主要是受外力施压导致林木产生相对微弱的机械损伤,由强风、邻近倒木或断枝
引起,这类损伤木可以自我恢复而重生,而重生的能力主要看树种自身抗逆性能和压弯的程度。 以上 4 种损
伤样木统称为损伤木。 调查时间为 2012年 8月,样地基本概况如表 1示。
表 1摇 样地基本情况(风灾前)
Table 1摇 General information of the sample plots (before Bolaven damage)
海拔
Altitude / m
坡向
Slope
aspect
坡度
Gradient / (毅)
坡位
Slope
location
株数
Number
of trees /
(株 / hm2)
平方平均胸径
Mean DBH
Diameter atbreast
height / cm
断面积
Basal area /
(m2 / hm2)
蓄积
Stand volume /
(m3 / hm2)
树种组成(按材积)
Tree species composition
(According to
the volume)
760 东北 10 下 819 23.17 34.52 309.25 7落 1红 1冷 1云-色-桦
760 东北 10 下 1079 20.30 34.94 296.83 5落 1桦 2冷 2云+色+红+椴
760 东北 10 下 907 22.02 34.53 294.54 5落 3冷 1红 1桦+色+云
760 东北 10 下 728 22.99 30.22 266.88 7落 1红 1桦 2冷+云
780 西 18 下 745 19.73 22.78 190.97 6落 1红 1枫桦 1冷+椴+榆-色
780 东北 7 中 710 19.69 21.62 181.79 6落 1椴 1枫 1冷 1云+红+色+水
780 西 18 下 580 21.18 20.43 179.83 9落+黄+桦-木-树-树
780 东北 10 中 713 19.71 21.79 194.40 8落 1冷+红+桦+椴-水-杨
660 西北 6 下 1280 19.15 36.85 316.51 6落 1冷+红+色+椴+桦+云+水
670 西北 10 中 796 23.98 35.94 323.94 5落 1红 1水 1冷 2云+榆-红-桦
670 西北 6 下 632 23.95 28.48 259.47 7落 1冷 1云+桦+水-红-色-杨
680 西北 10 下 856 22.55 34.20 301.93 6落 1红 1冷 1云+水+桦+杨-椴
630 北 7 下 775 22.26 30.18 272.81 8落 1冷+桦+云
640 北 7 下 716 24.31 33.23 302.41 6落 2冷 2云+红+杨-色
660 北 7 下 1076 21.74 39.92 349.61 7落 2冷 1红+桦+云-色
645 北 7 下 950 22.11 36.48 314.72 7落 2冷 1云+红+色+枫
615 东北 7 下 933 21.86 35.03 305.82 7落 1冷 1云+红+桦
610 东北 7 下 542 23.87 24.26 217.85 8落 1冷+云+红+桦+椴
605 东北 9 下 690 24.47 32.46 295.95 10落-桦
600 东北 9 下 939 22.22 36.43 314.76 7落 1冷 1云+色+水+桦+杨+榆
摇 摇 落: 落叶松,冷: 冷杉,云: 鱼鳞云杉,红: 红松,色: 色木,水: 水曲柳,桦: 白桦和黑桦,枫: 枫桦,黄: 黄菠萝,椴: 紫椴,榆: 榆树,杨: 杨树; +: 树种组成系数
在 0.2—0.5之间,-: 树种组成系数小于 0.2
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2.3摇 统计分析
为了研究林分和地形因子对台风造成林分损伤的影响,首先确定这些因子和量化损伤。 这些因子可分为
离散型(包括径级、树种、海拔、坡度、坡向、坡位)和连续性(林分密度和树种多样性指数)2 类。 离散型因子
进行以下分级(水平):径级以 5 cm为径级距,划分为 5—10 cm,10—15 cm, …,>55 cm,共 10个水平;海拔划
分为 3个水平,600—650 m、650—700 m、750—800 m(以上分级按上限排外法取值);树种有落叶松、云杉、冷
杉等 14个水平;坡向有东北、北、西北、西 4个水平;坡度有 5个水平(6毅、7毅、9毅、10毅、18毅)。
本文用林木株数损伤率 Y(公式(1))来表示台风对林木的破坏程度:
Y = n
N
(1)
计算林分的林木株数损伤率时,n是林分损伤株数,N是林分总株数;计算不同因子各水平的林木株数损
伤率时,n是不同因子各水平的损伤株数,N是不同因子各水平的总株数。
分别用方差分析和相关分析来研究离散型因子和连续性因子对林木株数损伤率的影响。
计算的其它林分因子,包括林分密度(株 / hm2)、林分断面积(m2 / hm2)、蓄积(m3 / hm2)、平均胸径(cm)、
树种组成(10分法)和树种多样性指数(公式(2))。
H =- 移
n
i
P i 伊 lnP i (2)
式中,H是树种多样性指数;P i是第 i种树种的材积占林分总蓄积的比例。
3摇 结果与分析
图 1摇 近天然落叶松云冷杉林不同损伤类型分布
摇 Fig.1 摇 Distribution of different damaged types for semi鄄natural
larch鄄spruce鄄fir forests
3.1摇 台风造成的林木损伤类型和数量
调查结果显示,在台风“布拉万冶的影响下,近天然
落叶松云冷杉林 4 种损伤类型中,连根拔起损伤最严
重,占损伤总株数的 52%,其次是压弯木,占总损伤株
数的 36%,搭挂木和风折木各占总损伤株数的 6%(图
1)。
从表 2 可以看出,各样地株数损伤率在 1.05%—
33.10%之间,平均为 14.09%。 风倒木的林木株数损伤
率在 0.00%—26.06%之间,平均为 7.60%。 4 种损伤类
型的林木株数损伤率的变异系数都在 0.70 以上,其中
风折木和搭挂木的变异系数甚至大于 1.00,说明 20 块
样地的林木株数损伤率变化很大,各样地均不同程度的
受到台风的破坏。
3.2摇 影响林木损伤的林分因子分析
3.2.1摇 径级大小对林木损伤的影响
不同损伤类型林木的径级分布呈不规则曲线(图 2)。 林分在径级 12.5 cm 处林木株数损伤率首次达到
峰值 20.00%,之后随着径级增大,呈波动式的下降趋势,表明损伤主要发生在径级较小林分内,径级越大,其
林木株数损伤率越小。 4种损伤类型的径级分布呈多峰曲线,不同径级林木的损伤类型有较大差异。 风折、
风倒、搭挂等 3种损伤类型主要发生在大、中径级林分内,风折木和搭挂木的株数损伤率都在径级 12.5 cm、
32.5 cm和 42.5 cm处出现了 3次峰值;风倒木的株数损伤率在 27.5 cm和 47.5 cm径级处,出现了 2 次峰值。
压弯木的株数损伤率在径级 12.5 cm处首次达到峰值后,随着径级增大有递减趋势,但在 27.5 cm 径级处,又
出现 1个小峰值,37.5 cm径级以上的林木没有出现压弯损伤(图 2)。 方差分析表明,径级对林木株数损伤率
的影响显著(P<0.05),多重比较显示,12.5 cm径级林分的株数损伤率显著大于12.5 cm径级以上的林分(P<
7763摇 11期 摇 摇 摇 姚丹丹摇 等:台风“布拉万冶对东北近天然落叶松云冷杉试验林的影响 摇
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0.05)。
表 2摇 20块样地不同损伤类型的林木株数损伤率
Table 2摇 Proportion of trees by different damage types in the twenty plots
样地号
Plot number
林分密度
Stand density /
(株 / hm2)
林木株数损伤率 Proportion of trees damaged / %
风折木
Broken
风倒木
Uprooted
搭挂木
Hooked
压弯木
Bending
合计
Total
1 819 0.00 10.62 0.00 6.11 16.73
2 1079 1.11 11.49 1.11 13.81 27.52
3 907 0.77 7.83 0.00 3.97 12.57
4 728 0.00 4.26 0.00 0.00 4.26
5 745 0.67 2.01 0.00 2.68 5.36
6 710 3.52 26.06 0.00 3.52 33.10
7 580 1.72 6.90 0.86 3.45 12.93
8 713 0.84 5.05 0.84 0.84 7.57
9 1280 1.56 3.13 0.63 8.13 13.45
10 796 0.00 0.00 5.03 4.52 9.55
11 632 1.27 18.35 0.00 4.43 24.05
12 856 0.00 8.88 0.93 2.80 12.61
13 775 0.00 3.23 0.65 1.29 5.17
14 716 0.00 0.70 0.00 2.09 2.79
15 1076 0.00 0.84 0.00 3.35 4.19
16 950 0.00 0.00 0.00 1.05 1.05
17 933 2.89 6.65 0.00 6.65 16.19
18 542 1.66 19.74 0.00 11.44 32.84
19 690 0.00 13.04 0.00 8.70 21.74
20 939 0.00 3.19 1.06 13.95 18.20
平均 Average 823 0.80 7.60 0.55 5.14 14.09
变异系数
Coefficient of variation 0.22 1.27 0.92 2.00 0.78 0.67
图 2摇 不同损伤类型林木的径级分布
Fig.2摇 The distribution of the ratio of damaged trees of different damage types by diameter class
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3.2.2摇 林分密度对林木损伤的影响
林分密度是森林经营的最重要的可控因子之一。 20块样地的林木株数损伤率随林分密度的增加有下降
的趋势(图 3),但相关分析表明,林分密度与林木株数损伤率的相关性统计上不显著(P>0.05)。
图 3摇 林分密度对林木损伤率的影响
Fig.3摇 Effects of stand density on the ratio of damaged trees
分析 4种损伤类型的株数损伤率的密度分布(图 3)可知,风折木和风倒木的株数损伤率随林分密度增加
有减小的趋势;搭挂木的最大株数损伤率是 5.03%,其样地密度为 796株 / hm2,其相近密度 819株 / hm2的样地
却没有搭挂损伤,而高密度样地(1280株 / hm2)的搭挂木株损伤率仅为 0.63%,表明搭挂木株数损伤率的密度
分布没有规律;压弯木株数损伤率随林分密度增加有增加的趋势。 相关分析表明,林分密度与风折木、风倒
木、搭挂木、压弯木的株数损伤率的相关性都是不显著的(P>0.05)。
图 4摇 树种对林木损伤率的影响
Fig.4摇 Effects of tree species on the ratio of damaged trees
3.2.3摇 树种对林木损伤的影响
由图 4可以看出,不同树种的林木株数损伤率(各树种的损伤株数与其总株数的比例)及不同损伤类型
的林木株数损伤率并不相同。 白桦、枫桦、榆树等阔叶树种的株数损伤率较大,在 19.00%以上,落叶松、冷杉、
云杉等针叶树种的株数损伤率相对较小,在 9.00%—17.00%之间。 只有色木、落叶松、云杉、红松、冷杉有不同
程度的折断损伤,其株数损伤率都在 2.50%以下。 色木、黄菠萝、杂木、榆树、黑桦等阔叶树没有风倒损伤,而
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红松、落叶松、冷杉、云杉等针叶树种有不同程度的风倒损伤,株数损伤率在 0.83%—9.43%之间)。 搭挂木的
株数损伤率在 5.00%以下,搭挂损伤最严重的是黄菠萝。 压弯木的株数损伤率在 0.00%—21.21%之间,压弯
损伤较严重的树种是白桦、枫桦和榆树等阔叶树种。 另外,对各树种损伤株数与总损伤株数的比例分析发现
(图 4),落叶松损伤株数最多,占总损伤株数的 48.83%,其次是冷杉,占总损伤株数的 14.06%,其它数树种的
损伤比例在 10.00%以内。 以上分析表明,针叶树种的株数损伤率比阔叶树种小,但其损伤株数多,这与落叶
松等针叶树种是研究区中的优势树种有关,且主要有风折和风倒两种损伤类型。
方差分析表明,树种对林木株数损伤率的影响极显著(P<0.01),多重比较显示,冷杉的株数损伤率比白
桦、枫桦、榆树等阔叶树种大,且有极显著的差异(P<0.01)。
3.2.4摇 树种多样性对林木损伤的影响
树种多样性对抵抗干扰和维持生态系统的稳定具有重要意义。 从图 5 可以看出,林木株数损伤率
20.00%以上的 5块样地中,树种多样性指数既有最小的 0.06,又有较大的 1.43;树种多样性指数较大的 3块样
地中(树种多样性指数分别为 1.51、1.50、1.49),其林木株数损伤率分别为 12.62%、5.37%、9.55%。 说明林木
株数损伤率随树种多样性指数的变化没有规律。 相关分析表明,树种多样性指数与林木株数损伤率无显著的
相关关系(P>0.05)。
3.3摇 影响林木损伤的地形因子分析
3.3.1摇 不同海拔高度对林木损伤的影响
从图 6可看出,3个海拔水平的林木株数损伤率分别为 12.77%、14.91%、15.01%,有微弱递增的趋势。 方
差分析表明,海拔对林木株数损伤率的影响不显著(P>0.05)。
图 5摇 树种多样性对林木损伤率的影响
摇 Fig. 5 摇 Effects of tree species diversity index on the ratio of
damaged trees
图 6摇 海拔对林木损伤率的影响
Fig.6摇 Effect of different altitudes on the ratio of damaged trees
3.3.2摇 坡向、坡位与坡度对林木损伤的影响
图 7显示,东北坡向林木的株数损伤率达 18.97%,大于其它坡向的林木株数损伤率,这可能是因为东北
坡向是其迎风面,林分受台风危害最为严重。 方差分析表明,坡向对林木株数损伤率的影响显著(P<0.05),
多重比较显示,东北坡向的林木株数损伤率比其它 3 个坡向的林木株数损伤率大,且有极显著的差异(P<
0郾 01)。
为使分析更具有可比性,选取处于同一海拔级、坡度、坡向的样地,分析不同坡位的林木损伤情况。 由表
3可知,位于下坡位的 1 号样地的林木株数损伤率(16.73%),高于位于中坡位的 8 号样地(7.57%)。 选取 10
号和 12号样地,也发现下坡位林分的株数损伤率高于中坡位林分。 这表明,下坡位林分的林木株数损伤率大
于中坡位林分。 方差分析表明,坡位对林木株数损伤率的影响不显著(P>0.05)。
林木株数损伤率随坡度没有明显规律 (图 8)。 最小坡度 (6毅)的样地中,林木株数损伤率较大,为
18.75%;在坡度为 9毅时,损伤最为严重,株数损伤率达 19.97%,但位于最大坡度(18毅)样地的林木株数损伤率
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却最小,为 9.15%。 方差分析表明,坡度对林木株数损伤率的影响不显著(P>0.05)。
表 3摇 坡位对林木损伤率的影响
Table 3摇 Effects of different slope location on the ratio of damaged trees
样地号
Plot
number
海拔级
Altitude
class / m
坡向
Slope
aspect
坡度
Gradient / (毅)
坡位
Slope
location
株数损伤率 Percentage of trees damaged / %
风折木
Broken
风倒木
Uprooted
搭挂木
Hooked
压弯木
Bending
合计
Total
1 750—800 东北 10 下 0.00 10.62 0.00 6.11 16.73
8 750—800 东北 10 中 0.84 5.05 0.84 0.84 7.57
10 650—700 西北 10 中 0.00 0.00 5.03 4.52 9.55
12 650—700 西北 10 下 0.00 8.88 0.93 2.80 12.61
图 7摇 坡向对林木损伤率的影响
Fig.7摇 Effect of different aspect on the ratio of damaged trees
图 8摇 坡度对林木损伤率的影响
Fig.8摇 Effects of gradient on the ratio of damaged trees
3.4摇 影响林木损伤因子的交互作用分析
根据以上分析,发现径级、树种和坡向对林木株数损伤率的影响是显著的。 在此基础上,通过多因子方差
分析,研究其交互作用对林木株数损伤率的影响(表 4)。 可以看出,坡向和径级、坡向和树种、径级和树种等
2个因子以及径级、树种和坡向 3个因子的交互作用,对林木株数损伤率的影响都显著(P<0.05)。
表 4摇 多因素方差分析结果
Table 4摇 Results of multi鄄factor analysis of variance
方差来源 Source 离差平方和Sum of Squares 自由度 df
均方差
Mean Square F P
坡向 Slope aspect 6409.473 3 2136.491 34.800 0.000
径级 DBH class 4973.011 9 552.557 9.000 0.000
树种 Species 4999.463 13 384.574 6.264 0.000
坡向伊径级 Slope aspect伊DBH class 4862.945 27 180.109 2.934 0.000
坡向伊树种 Slope aspect伊Species 7325.873 39 187.843 3.060 0.000
径级伊树种 DBH class伊Species 10613.431 117 90.713 1.478 0.001
坡向伊径级伊树种 Slope aspect伊DBH class伊Species 25351.577 351 72.227 1.176 0.014
误差 Error 653225.448 10640 61.393 摇 摇
综上分析可知,影响林分损伤的径级、密度、树种等林分因子和海拔、坡度、坡位、坡向等地形因子中,只有
径级、树种和坡向 3个因子及其交互作用对林木株数损伤率的影响显著。 因此,林分受台风破坏的程度不是
由单一因子决定,而是受到多个因子的共同影响,这种影响是极其复杂的。
4摇 结论与讨论
基于样地调查数据,利用方差分析和相关分析,研究了近天然落叶松云冷杉林受台风损害程度及其影响
1863摇 11期 摇 摇 摇 姚丹丹摇 等:台风“布拉万冶对东北近天然落叶松云冷杉试验林的影响 摇
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因素,得到以下结论:
(1)台风造成的林木株数损伤率平均为 14.09%;林木受害类型可分为折断、连根拔起、搭挂、压弯 4种,其
中连根拔起和压弯为最主要的受害类型,占损伤总株数的 52%和 36%。 在损伤木中,落叶松最多,占总损伤
株数的 48.83%,其次是冷杉,占总损伤株数的 14.06%。 这是因为落叶松、冷杉是浅根系树种,增加了其在台
风中的连根拔起[20鄄22]。
(2)径级大小对林木株数损伤率的影响显著。 损伤主要发生在径级较小林分内,径级越大,其林木株数
损伤率越小,这是因为大径级林木具有更强抵抗性[14]。 但不同的损伤类型表现不同,径级较大林分的风折、
风倒、搭挂严重,是因为大径级林木暴露在强风中的面积较多,易直接受强风破坏,而且部分大径级林木位于
林分边缘,易被强风袭击致倒[14,23],且风倒、风折林木易干扰周围林木,形成搭挂损伤;小径级林分的风折、风
倒损伤较轻,是因为小径级林木具有较好的柔韧性,不易被风折,也与小径级林木受周围大径级林保护而没有
直接风倒有关;压弯损伤主要发生在小径级林分内,是因为小径级林木易受周围损伤林木干扰致压弯[14鄄15]。
(3)林分密度对林木株数损伤率的影响不显著。 林分的林木株数损伤率随着林木密度的增加呈波动递
减,这是因为风速是决定破坏严重程度的主要因子[24鄄25],高密度林分,可有效降低林内风速。 不同损伤类型
的林木株数损伤率随林分密度变化规律不同,风折木和风倒木的林木株数损伤率随林分密度增加而减小,这
是因为高密度的森林通常具有较差的根系和较大的树高 /胸径比值,在台风袭击下,往往具有较高的折断损
伤[14];搭挂木株数损伤率的密度分布没有规律;压弯木株数损伤率随林分密度的增加有增加的趋势。 但林分
密度与风折木、风倒木、搭挂木、压弯木的株数损伤率都无显著的相关性。
(4)树种对林木株数损伤率的影响显著。 白桦、枫桦、榆树等阔叶树种的株数损伤率比针叶树种大,主要
为搭挂和压弯,因为具有扁平而柔软叶子的阔叶树种比针叶树种更易受到风力的影响。 Xi 在飓风对山麓森
林影响的研究中有同样的结论[19]。 但是这些阔叶树种的损伤株数比针叶树种少,这是因为它们不是该研究
区的优势树种。 针叶树种的损伤类型以风倒和风折为主,与其本身的生物学特性有关,它们都是高大乔木,且
都是浅根系树种,因而比根系发达的阔叶树种相比更易受到台风影响,发生风折和风倒[12,26]。 此外不同树种
具有不同的材质和抵抗性能以及林分条件和抚育间伐都会使林木脆弱性有较大差异[24鄄25],这也增加了结果
的复杂性。
(5)树种多样性指数与林木株数损伤率的相关关系不显著。 通常情况下,复杂的混交林可能比纯林对自
然灾害的抵抗能力更强[27],在本研究中却没有此规律,说明台风灾害对林分的影响较复杂,林木损伤程度由
多个环境因素共同作用影响[15,28]。
(6)林分的地形条件海拔、坡度、坡位等因子对林木株数损伤率的影响不显著,但坡向对林木株数损伤率
的影响显著,尤其是东北坡向林分的林木株数损伤率最大,达 18.35%。 有研究表明,在高海拔、迎风面、接近
溪流谷底的土壤潮湿处和暴露于强风中的突起山脊处的树木损害较大[14鄄15]。 因此,东北坡向可能是其迎风
坡面。
此外,一些研究还表明树冠的大小对抵御台风等自然灾害具有重要作用[28],树木损伤的严重性是随着树
高的增加而线性增加[27]。 但是由于缺少风灾木的树冠和树高信息,文章未进行分析。 研究中样地面积不同
也可能增加结果的不确定性。
根据本文研究结果,从减少台风灾害影响的角度,对落叶松云冷杉的经营提出以下建议:首先应注意加强
森林经营,适时进行间伐为林木生长提供适宜的环境,提高大径级林木的比例;其次注意培育针阔混交林,改
变树种的单一性,形成多样性结构,提高抗风灾能力,降低损伤风险。
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