全 文 ：第 v|卷 专刊 t
u s s v年 tu 月
林 业 科 学
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沿海木麻黄防护林基干林带防风
效能定量评价研究
谭芳林 朱 炜 林 捷 林武星 付忠华
k福建省林业科学研究院 福州 vxsstul
摘 要 } 对福建省东山赤山防护林场的木麻黄基干林带防风效能进行了定量评价 ∀结果表明 }运用数量化
理论 ´得到的沿海木麻黄基干林带防风效能预测方程预测精度较高 ∀影响木麻黄基干林带防风效能的主要
因子为胸径 !冠幅和树高 o地貌类型和林分密度对基干林带的防风效能有显著的影响 o而枝下高的影响很小 ∀
把得分值小于 s1wws的一代木麻黄基干林带k指生长后期的林带l定义为低效防风林带 o应及时进行更新改
造 ∀另外 o把防风效能的预测值 s qytv作为判断基干林带进入防护成熟初期和防护成熟末期的阈值 ∀
关键词 } 木麻黄 o基干林带 o防风效能 o数量化理论 ´
收稿日期 }ussv p sv p ut ∀
基金项目 }国家/十五0科技攻关项目kussu…„xty„ty p txl部分内容 ∀
ΘΥΑΝΤΙΤΑΤΙς Ε Ες ΑΛΥΑΤΙΟΝ ΟΝ ΠΡ ΟΤΕΧΤΙΟΝ ΕΦΦΕΧΤ ΟΦ ΧΑΣΥΑΡΙΝΑ
ΕΘΥΙΣΕΤΙΦΟΛΙΑ ΣΗΕΛΤΕΡΒΕΛΤ ΙΝ ΧΟΑΣΤΑΛ ΑΡΕΑoΦΥϑΙΑΝ ΠΡ ΟςΙΝΧΕ
פ± ƒ¤±ª¯¬± «∏ • ¬¨ ¬±¬¨ ¬± • ∏¬¬±ª ƒ∏«²±ª«∏¤
k Φυϕιαν Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Φυζηουvxsstul
Αβστραχτ} ≤²¤¶·¤¯ Χασυαρινα εθυισετιφολια ³µ²·¨¦·¬²±©²µ¨¶·o ¶¨³¨¦¬¤¯ ¼¯ °¤¬±¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯o·¤®¨¶√¨ µ¼¬°³²µ·¤±·µ²¯¨¤·¬°2
³µ²√¬±ª ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤±§³µ²°²·¬±ª ¦¨²±²°¼ ¤±§¶²¦¬¨·¼ §¨√¨ ²¯³°¨ ±·qŒ·¬¶·«¨ ¥¤¶¨ ©²µ¦¯¤¶¶¬©¼¬±ª·«¨ ·¼³¨ ²©
°¤¬±¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯o °¨ ¤¶∏µ¬±ª·«¨ ·¨µ° ²©³µ²·¨¦·¬²± °¤·∏µ¬·¼o¤±§µ¨±¨ º¬±ª¤±§°²§¬©¼¬±ª °¤¬±¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯·² ∏´¤±·¬·¤·¬√¨ ¼¯
√¨¤¯∏¤·¨·«¨ ³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·²©°¤¬±¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯q׫¨ ³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·²© Χq εθυισετιφολιᶫ¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯º¤¶ √¨¤¯∏¤·¨§º¬·«·«¨
∏´¤±·¬·¤·¬√¨ ·«¨²µ¼ ´ q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §}¬·¦²∏¯§ ¶¨·¬°¤·¨·«¨ ³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·²© °¤¬± ¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯∏¶¬±ª·«¨ ¨´ ∏¤·¬²±
§¨∏¦¨§©²µ° ∏´¤±·¬·¤·¬√¨ ·«¨²µ¼´ o¤±§¬·«¤§·«¨ «¬ª«¨µ³µ¨¦¬¶¬²±q ∆ΒΗoº¬§·«²©·µ¨¨¦µ²º±o¤±§«¨¬ª«·§¨¦¬§¨§·«¨
³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·²¥√¬²∏¶¯¼o·«¨ ·¼³¨ ²©³«¼¶¬²ª±²°¼ ¤±§¶·¤±§§¨±¶¬·¼ ¤¯¶² ©¨©¨¦·¨§¬·o¥∏·¥²¯¨¯¨ ±ª·««¤§±²·²¥√¬²∏¶ ©¨2
©¨¦·q׫¨ §¨©¬±¬·¬²± º¤¶ª¬√¨ ±©²µ·«¨ ²¯º¨ µ2 ©¨©¨¦·¬√¨ ³¯¤±·¤·¬²± º«²¶¨ ¶¦²µ¨ ²©³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·º¤¶¯ ²º¨ µ·«¤±s1wws q°µ²2
·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·¶¦²µ¨ ) s1ytv º¤¶µ¨ª¤µ§¨§¤¶·«¨ ·«µ¨¶«²¯§©²µ§¨¦¬§¬±ª·«¨ ¬±¬·¬¤¯ ¶·¤ª¨ ¤±§·¨¯²³«¤¶¨ ²©³µ²·¨¦·¬²± °¤·∏µ¬·¼q
Κεψ ωορδσ} Χασυαρινα εθυισετιφολιαo ¤¬±¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯o°µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·o±∏¤±·¬·¤·¬√¨ ·«¨²µ¼ ´
上世纪 xs !ys年代以来 o福建省在其东南沿海沙地上营建了大量的木麻黄k Χασυαρινα εθυισετιφολιαl防
护林 o在防风固沙 !改善生态环境以及促进当地社会经济发展等方面起到了十分重要的作用 o特别是木
麻黄基干林带 o它处于防护林最前沿 o起着第一道屏障的作用 ∀关于木麻黄防护林基干林带的防护效
能 o大多研究只作过定性的描述 o而定量的研究未见报道 ∀数量化理论 ´在研究林木与环境因子的关
系 !立地质量评价以及在各种森林调查中均已广泛应用 ∀本文在调查不同沿海木麻黄防护林结构与防
风效能的基础上 o试图用数量化理论 ´找出木麻黄基干林带防风效能定量评价的方法 o其结果将对林带
结构类型的划分 o防护成熟期的确定及林带的更新改造提供依据 ∀
t 研究区概况
试验点选择在福建省东山县赤山林场 o位于福建沿海南部 o东经 tt{βt{χ o北纬 uvβwsχ ∀属亚热带海
洋性气候 o干 !湿季节明显 o年平均降水量 |wx °° o大部分降水集中于 x ) |月 ott月至翌年 u月为旱季 o
年平均蒸发量 t sxy °° o年平均气温为 us1{ ε o极端最高气温 vy1y ε o极端最低气温 v1{ ε ∀主要自然
灾害为台风和干旱 o台风多发生在 z ) {月 o年平均 x1t次 ∀土壤为滨海沙土 o肥力较低 ∀天然植被稀
少 o林下常见零星植被有木豆k Χαϕανυσχαϕανl !鼠刺kΣπινιφεξ λιττορευσl和牡荆k ςερβενα νεγανδοl等 o主要适
合栽植木麻黄 !湿地松k Πινυσ ελλιοττιιl !厚荚相思kΑχαχια χρασσιχαρπαl !刚果桉k Ευχαλψπτυσ tu „…l等树种 ∀
u 材料与方法
211 材料
选择从东山岛的乌焦湾到大帽山沿海最前沿的木麻黄基干林带 o林龄为 ws ¤∀
212 方法
u1u1t 结构的调查 沿海岸线基干林带选设 us ° ≅ us °标准地 uu块 o分别调查各标准地的地貌类型 !
树高 !胸径 !枝下高 !冠幅 !林分密度和林带宽度等指标 ∀
u1u1u 防风效能的测定 用 ⁄∞ p y型三杯风向风速仪 o在主害风向与林带垂直处 o分别设置与以上
uu块标准地相对应的 uu条测线 o于 t||{年和 t|||年风害严重的秋 !冬季节分别测定林带前沿空旷地
和林带背风面 ts !us倍树高处的风速 o用多次测定的林带背风面 ts !us倍树高处降低风速之平均值占
林带前沿空旷地风速之平均值的比值来表示基干林带的防风效能k卫林 ot|{xl ∀
u1u1v 防风效能的定量评价 运用数量化理论 Œ确定基干林带的防风效能与地貌类型和林带结构因
子间的定量关系 o并据此对其防风效能的定量评价k张尧庭等 ot|{u ~张康健等 ot|{{ ~袁志发等 ot||ul ∀
v 结果与分析
311 数量化林带防风效能预测方程的建立及其检验
沿海木麻黄防护林基干林带的结构决定着林带防风效能的发挥 ∀根据长期的调查和观测 o影响林
带结构的因子主要有树高 !胸径 !冠幅 !林分密度 !枝下高 !林带宽度等 ∀另外 o地貌类型的差异 o会造成
林分生境上的不同k张水松等 ousssl o从而影响林分的生长状况 !结构特征和防风效能 o因此 o也将林带
前地貌作为影响基干林带防风效能的因子而引入 ∀基干林带的防风效能用多次测定的 ts !us倍树高处
降低风速的平均值与空旷地平均风速之比值表示 o比值越大 o说明防风效能越高 ∀以基干林带的防风效
能为因变量 o树高 !胸径 !冠幅 !林分密度 !枝下高 !林带宽度和地貌类型等 z个项目作为自变量 o每个项
目分为 u ∗ v个类目 o引入示性函数k即 s ∗ t化数量方法l o得到木麻黄基干林带防风效能反应表k表 tl ∀
通过计算得到木麻黄防护林基干林带防风效能的预测方程为 }
ψ¡ι € p s1sx|∆ιkt otl n s1stx∆ιkt oul n s1sxu∆ιkt ovl p s1tux∆ιku otl p s1sxy∆ιku oul n s1ttu∆ιku ovl n s1txz∆ιkv otl p
s1suz∆ιkv oul p s1ttu∆ιkv ovl p s1ssy∆ιkw otl n s1ss{∆ιkw oul n s1syw∆ιkx otl p s1suw∆ιkx oul p s1sw|∆ιky otl p
s1ssu∆ιky oul p s1sut∆ιky ovl n s1sw|∆ιkz otl p s1sty∆ιkz oul p s1suv∆ιkz ovl n s1w|x
式中 ψ¡ι 为预测值 o∆ιkϕoκl表示样本在类目中的落入与否 }∆ιkϕoκl € t o当第 ι样本ϕ项目落入 κ类目时s o否则
预测方程的复相关系数 Ρ € s1|{u x o经 Φ检验表明k Φ€ xx1yvz 3 3 oΦs1sx € u1wy oΦs1st € v1x|l o所选
择的各变量对基干林带防风效能的影响达极显著水平 ∀为了说明各个变量对基准变量影响的显著性 o
需进行偏相关系数的显著性检验k表 ul ∀表 u表明 o各变量因子对基干林带防风效能的贡献大小依次
为 }胸径 冠幅 树高 林带前地貌 林分密度 枝下高 林带宽度 ∀其中胸径 !冠幅和树高与防风效
能的相关达极显著水平 o林带前地貌和林分密度达显著水平 o而枝下高和林带宽度对基干林带防风效能
的影响很小 ∀胸径 !冠幅 !树高是影响林分结构的 v大主要因子 o地貌类型的差异 o会造成林分生境的不
同 o如林带前方有小沙丘阻挡 o在林带前沿形成弱风区 o土壤为潮积细沙土或泥炭土 o立地质量较好 o有
利于促进林分生长和林分结构的维持 ~而林带前方为开阔海岸 o海风直接作用于林带 o形成强风区 o土壤
为潮积沙土或风积沙土 o立地质量较差 o不利于林分生长和结构的维持 o因此 o地貌类型是通过对林分生
长的影响而间接影响林带结构的 ∀林分密度影响着林带的通透性 o是影响基干林带防风效能的又一因
子 ∀在林带宽度较窄时 o枝下高和林带宽度是决定通透性的重要因子 o林带宽度的增加 o实际上是增加
{u 林 业 科 学 v|卷
|u 专刊 t 谭芳林等 }沿海木麻黄防护林基干林带防风效能定量评价研究
了林带纵切面上的林木个体密度 o但是当林带宽度增加到一定程度 o林木个体在林带纵切面上紧密排
列 o这时再增加林带宽度对林带的通透性就不会有显著的影响了 ∀本研究的林带宽度均在 ws °以上 o
宽度较大 o当进一步增大林带的宽度时对防风效能就没有显著的影响了 o枝下高也就显得并不重要了 ∀
据此 o在营建和划分基干林带的保护范围时 o基干林带的宽度不应小于 ws °∀
表 2 偏相关系数显著性检验 ≠
Ταβ . 2 Παρτιαλ χοεφφιχιεντ ανδ τ τεστ
评定指标
∞√¤¯∏¤·¬±ª¬±§¨¬
各项目的贡献值 ≤²±·µ¬¥∏·¬±ª√¤¯∏¨ ²©¬·¨°¶
林带前地貌
≤²±§¬·¬²±¬±©µ²±·
²©·«¨ ¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯
树高
×µ¨¨«¨¬ª«·
胸径
∆ΒΗ
枝下高
…²¯¨¯¨ ±ª·«
冠幅
•¬§·«²©¦µ²º±
林分密度
≥·¤±§§¨±¶¬·¼
林带宽度
•¬§·«²©
¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯
偏相关系数
°¤µ·¬¤¯ ¦²¨©©¬¦¬¨±· s1ytx s1yu{ s1{{| s1wt| s1{uz s1x{u s1tvz
τ u1|t{ 3 v1st| 3 3 z1uyw 3 3 t1zuz x1xsw 3 3 u1yz{ 3 s1xtz
范围 •¤±ª¨ s1s{{ s1ttt s1uvz s1szs s1uy| s1szv s1stw
≠ τs1t € t1zyt o τs1sx € u1twx o τs1st € u1|zz
312 数量化基干林带防风效能得分表的编制
把预测方程变换为表 v o即为数量化基干林带防风效能得分表k张康健等 ot|{{l ∀
表 3 木麻黄基干林带数量化防风效能得分表
Ταβ . 3 Θυαντιτατιϖε σχορε οφ προτεχτιον εφφεχτ οφ Χ . εθυισετιφολια σηελτερβελτ
项目
× µ¨°
类目
Œ·¨°
得分值
≥¦²µ¨
偏相关系数
°¤µ·¬¤¯ ¦²¨©©¬¦¬¨±·
数值范围
•¤±ª¨
林带前地貌
≤²±§¬·¬²±¬±©µ²±·
²©·«¨ ¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯
Ξx
有小沙丘
≥¤±§§∏±¨ s1syw
宽阔海岸
‘²¶¤±§§∏±¨ p s1suw
s1ytx s1s{{
树高
×µ¨¨«¨¬ª«·Π°
Ξt
 ts p s1sx|
ts ∗ tx s1stx
 tx s1sxu
s1yu{ s1ttt
胸径
∆ΒΗΠ¦°
Ξu
 ts p s1tux
ts ∗ tx p s1sxy
 tx s1ttu
s1{{| s1uvz
枝下高
…²¯¨¯¨ ±ª·«Π°
Ξy
 u1x p s1sw|
u1x ∗ v1x p s1ssu
 v1x s1sut
s1wt| s1wt|
冠幅
•¬§·«²©¦µ²º±Π°
Ξv
 u1s s1txz
u1s ∗ v1s p s1suz
 v1s p s1ttu
s1{uz s1uy|
林分密度
≥·¤±§§¨±¶¬·¼Πk·µ¨ #¨«°pul
Ξz
 zxs s1sw|
zxs ∗ t xss p s1sty
 t xss p s1suv
s1x{u s1szv
林带宽度
•¬§·«²©¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯Π°
Ξw
∴zs p s1ssy
 zs s1ss{ s1tvz s1stw
复相关系数 ∏¯·¬³¯¨¦²¨©©¬¦¬¨±· s1|{u x 常数项 ≤²±¶·¤±· s1w|x
313 数量化基干林带
防风效能得分表的应用
沿海木麻黄防护林
基干林带的结构决定着
它的防风效能k叶功富
等 ousssl o通过调查基
干林带的结构因子和它
所处立地的地貌类型 o
运用数量化防风效能得
分表 o可以预测基干林
带的防风效能 ∀
在基干林带数量化
防风效能得分表的基础
上 o编制基干林带防风
效能评价表k表 wl ∀该
表的编制是将数量化防
风效能得分表中各类目
得分值代数和的极差
k最大代数和 p最小代
数和lx等分 o将最大代
数和与常数项ks1wwul
之和逐渐降低 o组合为
y个数值范围 o即 y 个
基干林带类型 o并将 y个类型的防风效能分别评定为优 !良 !中 !差 !很差和极差k张康健等 ot|{{ ~魏佳宁
等 ot||zl ∀
结合实践经验和数量化防风效能评价表 o可以认为一代木麻黄防护林基干林带的得分值小于
s1wwt o即得分值落入差 !很差和极差的范围内时 o林分的生长已经停止 o而且在风的危害下 o出现枯梢断
sv 林 业 科 学 v|卷
表 4 木麻黄基干林带数量化防风效能评价
Ταβ . 4 ς αλυατεδ προτεχτιον εφφεχτ οφ Χ . εθυισετιφολια σηελτερβελτ
防护林类型
×¼³¨ ²©¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯
各类目得分总值
≥∏° ²©¶¦²µ¨ ²©¬·¨°¶
防护效能评价
∞√¤¯∏¤·¬²± ²©³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·
´ s1z{y ∗ s1|x{ 优 …¨ ¶·
µ s1ytw ∗ s1z{x 良 …¨ ·¨µ
¶ s1wwt ∗ s1ytv 中 Š²²§
· s1uy| ∗ s1wws 差 …¤§
∏ s1s|z ∗ s1uy{ 很差 • ²µ¶¨
√  s1s|y 极差 • ²µ¶·
表 5 数量化防风效能得分表的应用
Ταβ . 5 Τηε αππλιχατιον οφ θυαντιτατιϖε σχορε ταβλε οφ προτεχτιον εφφεχτ
标准地号
≥¤°³¯¨‘²q
总得分值
ײ·¤¯ ¶¦²µ¨
评 价
∞√¤¯∏·¤·¬²±
实测防风效能
 ¤¨¶∏µ¨§³µ²·¨¦·¬²± ©¨©¨¦·
t s1vyy 差 …¤§ s1vx
u s1vyy 差 …¤§ s1vv
v s1vts 差 …¤§ s1vt
w s1vuy 差 …¤§ s1vy
x s1u|z 差 …¤§ s1vs
y s1vvw 差 …¤§ s1vs
z s1vuv 差 …¤§ s1vu
{ s1vyy 差 …¤§ s1v{
| s1wws 差 …¤§ s1ww
ts s1wus 中 Š²²§ s1wu
tt s1vzv 差 …¤§ s1wt
tu s1xyu 中 Š²²§ s1xy
tv s1x{x 中 Š²²§ s1x|
tw s1xxt 中 Š²²§ s1xz
tx s1xxt 中 Š²²§ s1w{
ty s1xxt 中 Š²²§ s1ys
tz s1yux 良 …¨ ·¨µ s1yv
t{ s1zts 良 …¨ ·¨µ s1zw
t| s1zts 良 …¨ ·¨µ s1zv
us s1zzx 良 …¨ ·¨µ s1z{
ut s1yvs 良 …¨ ·¨µ s1yv
uu s1zts 良 …¨ ·¨µ s1yx
枝现象 o林带防风效能低下 o这种基干林带
即为低效防风林带 o应及时进行更新改造 o
如本次调查的第 t ∗ | !tt条样线所在的林
带k表 xl∀另外 o运用数量化防风效能评价
表 o可帮助确定基干林带的防护成熟期 ∀张
水松等kusssl提出的木麻黄的成熟期概念 o
是指林分防护成熟初期到防护成熟末期的
这段时间 o即防护林进入防护成熟所能持续
的时间 ∀通过对基干林带结构因子的调查 o
预测林带的防风效能 o当防风效能预测值大
于 s1ytv o即防风效能开始落入良级水平时 o
认为林带进入防护成熟初期 o随着林分的生
长 o基干林带的结构日趋完善 o防风效能会
逐渐增强 o达到数量成熟时进入防风效能盛
期 o即效能值落入优级水平 o之后 o随着林分
生长的停止 o林带的防风效能反而会逐渐减
弱 o当效能值小于 s1ytv o即开始落入中级水
平时 o为林带的防护成熟末期 ∀对进入防护
成熟末期的基干林带应采措施及时进行更
新 ∀对 uu个测定标准地所在基干林带防风
效能的评价表明 o从第 t到第 ty条测线所
在林带的防风效能较低 o为中到差级的水
平 o已进入更新期 ∀
w 小结与讨论
运用数量化理论 ´得到的沿海木麻黄
基干林带防风效能预测方程 o经复相关系
数的 Φ检验表明预测精度较高 ∀但是 o由
于本研究的样本均来自第一代基干老林
带 o因此 o对后沿木麻黄防护林 o不一定适合
用本方程 o而应在调查的基础上建立相应的防风效能预测方程 ∀在福建省沿海地区 o影响木麻黄防护林基
干林带防风效能的主要因子依次为胸径 !冠幅和树高 o地貌类型和林分密度对基干林带的防风效能有显著
影响 o而枝下高的影响很小 ∀因此 o在进行基干林带的结构类型划分时 o主要考虑林带的冠幅 !胸径 !树高 !
以及地貌类型和林分密度就足够了 ∀木麻黄基干林带数量化防风效能得分表和数量化防风效能评价表可
用于沿海木麻黄防护林基干林带防风效能的预测 !评价以及木麻黄基干林带防护成熟期的确定 ∀
参 考 文 献
魏佳宁 o周嘉熹 o邵崇武等 q宁夏二代防护林网结构抗虫性评价与判别 q西北林学院学报 ot||z otuk增l }tu p t|
卫 林等 q论林带的有效防护距离 q科学通报 ot|{x ot| }txyz p txzs
张康健 o王 蓝 o孙长忠著 q森林立地定量评价与分类 q西安 }陕西科学技术出版社 ot|{{
张尧庭 o方开泰著 q多元统计分析引论 q北京 }科学出版社 ot|{u
张水松 o叶功富 o徐俊森等 q木麻黄基干林带分类更新理论 !更新方式和更新造林关键技术研究 q防护林科技 ousss ok专l }wt p xs
叶功富 o谭芳林 o徐俊森等 q木麻黄基干林带的防风效应及其与林带结构关系的研究 q防护林科技 ousss ok专l }tsv p tsz
袁志发 o孟德顺著 q多元统计分析 q杨陵 }天则出版社 ot||u
tv 专刊 t 谭芳林等 }沿海木麻黄防护林基干林带防风效能定量评价研究