林昌明 車曉亮 李福明 黃 婷 司徒文斗 李義良 郭文冰

（1.臺山紅嶺種子園，廣東 江門 529223；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642；3.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

臺風(fēng)是一種熱帶氣旋，是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋，是一種強大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)，常伴隨著大風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮及其引起的次生災(zāi)害[1-2]。我國東南沿海省份是臺風(fēng)襲擊最嚴(yán)重的地區(qū)，其頻發(fā)于盛夏初秋之際[3]，每次臺風(fēng)災(zāi)害都給當(dāng)?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)和社會生產(chǎn)帶來巨大危害。臺風(fēng)災(zāi)害對東南沿海的林業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失，例如2014 年強臺風(fēng)“威爾遜”襲擊廣東雷州半島和廣西沿海城市，雷州半島的橡膠樹種植業(yè)受災(zāi)嚴(yán)重，風(fēng)害率為100%[4]，此外也造成廣西林業(yè)損失總估價值348 897.14 萬元[5]。專家預(yù)測，由于全球氣候變化，臺風(fēng)的發(fā)生將日趨頻繁[6]，對林業(yè)生產(chǎn)的影響也將日益增加。因此，研究臺風(fēng)對林木的危害情況以及對應(yīng)的保護措施尤為重要。

前人研究表明，林木的樹種、樹高、徑粗、冠幅、根系深度與寬度、種植密度、管理措施等對林分的抗風(fēng)性有顯著影響[7-10]。我國對風(fēng)害與林木抗風(fēng)能力的研究多集中在沿海防護林樹種和桉樹上[11-14]，對國外松的研究相對較少[15]。濕加松（Pinus ellittii×P.caribaea）是濕地松（P.elliottiivar.elliottii）與加勒比松（P.caribaea）雜交的子代，具備生長速度快、生長量大、抗逆性強的優(yōu)點[16-17]。濕加松和濕地松都是我國南方重要的商品林樹種，主要的產(chǎn)品是木材和松脂。目前，濕加松主要種植于我國廣東、福建、廣西和海南這4個沿海省份，四川和云南也有少量種植[18]。華南地區(qū)處于臺風(fēng)頻發(fā)地區(qū)，臺風(fēng)可能成為濕加松種植業(yè)的限制因素之一。2000—2003 年間，臺山市紅嶺種子園建成了我國第一個濕加松無性系種子園。2017 年8 月，第13 號臺風(fēng)“天鴿”對臺山紅嶺種子園內(nèi)的濕加松無性系種子園造成了巨大的影響，但對該地點人工林影響較小，為了分析濕加松種子園受災(zāi)原因，為今后在沿海地區(qū)營建濕加松種子園提供應(yīng)對風(fēng)害的經(jīng)驗，本研究對受災(zāi)情況進行調(diào)查分析，并連續(xù)跟蹤了臺風(fēng)后2 年種子園的結(jié)實情況。

1 材料與方法

1.1 臺風(fēng)“天鴿”概況

臺風(fēng)“天鴿”為2017 年第13 號臺風(fēng)，8 月20 日于西太平洋生成，8 月23 號于廣東珠海登陸，登陸時最大風(fēng)力14 級，中心氣壓950 hPa。登陸后，“天鴿”繼續(xù)朝西北方向移動，23 日15:00 時臺風(fēng)中心達到廣東省臺山市，最大風(fēng)力13 級。于24 日穿越廣西省后，強度降至熱帶低壓[19]。

1.2 調(diào)查地點與材料

本次調(diào)查的地點位于廣東省臺山市紅嶺種子園試驗區(qū)內(nèi)。該園地處22°11′N，112°49′E；平均海拔30 m，土壤為花崗巖發(fā)育的酸性磚紅壤，pH 值5.0-5.5，土層深厚；屬南亞熱帶海洋性氣候，光熱條件良好，年均氣溫21.8℃，年降水量1 940 mm，夏秋季臺風(fēng)頻發(fā)。

此調(diào)查以臺山市紅嶺種子園內(nèi)的濕加松無性系種子園為材料，調(diào)查強臺風(fēng)“天鴿”過后的受災(zāi)情況。該種子園在2000—2003 年建成，面積16.7 hm2，種植密度為300 株/ hm2（5 m×5 m 以及5 m×10 m）。砧木是濕地松，接穗來自濕加松F1遺傳測定林6-8 年生的優(yōu)樹。種子園共包含53個無性系，每個無性系平均90 株，采用順序錯位排列法進行無性系配置。2017 年測得種子園平均樹高12.3 m，平均胸徑26.1 cm。

1.3 調(diào)查方法

在“天鴿”過后進行受災(zāi)木每木調(diào)查，記錄種子園的受災(zāi)情況，將受災(zāi)木分為傾斜、倒伏、連根拔起、側(cè)枝受損、主干破裂等幾種類型（表1）。同時將主干破裂（均＜10 m）進一步細分分為基部破裂（破裂位置＜2 m）、中下部破裂（破裂位置2-5 m）和頂部破裂（破裂位置5-10 m）。

表1 濕加松種子園受害類型劃分Table 1 Damage types of seed orchard of Pinus ellittii × P.caribaea

臺風(fēng)后第5 天，對濕加松種子園內(nèi)受害單株進行分區(qū)組調(diào)查，統(tǒng)計各種受害類型的百分比以及每個家系受害單株的比例。生長調(diào)查內(nèi)容包括樹高、胸徑、冠幅和冠長率。其中，冠幅為南北與東西冠幅的平均值，冠長率為冠長與樹高的比值。當(dāng)主干折斷時，樹高包括斷木長度與立木長度的總和；冠幅則量取著地后未受壓方向的冠幅。

1.4 種子園結(jié)實情況調(diào)查

2016 年進行全園采果，采集球果8 t；2017 年撿拾遭臺風(fēng)打落的球果3.9 t；2018 年進行選擇性采摘，采果5.7 t；2019 年選擇性采摘球果2.7 t。按照當(dāng)年采集到的球果獲得的種子量計算出種率，出種率為種子總重量與球果總重量的比值。發(fā)芽率為相同條件下生成正常幼苗的種子數(shù)量占檢測種子總數(shù)的百分率。千粒重為抽取的飽滿種子千粒重。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕加松受災(zāi)類型與程度

臺風(fēng)“天鴿”對臺山濕加松無性系種子園造成了嚴(yán)重損失，其中種子園一半的球果和三分之一濕加松的單株遭到嚴(yán)重破壞。調(diào)查結(jié)果（圖1）顯示，單株的受害類型表現(xiàn)為地上部側(cè)枝受損與主干受損，又以主干破裂為主，占55%，其中基部破裂的占35.1%，中下部破裂的占14.4%，頂部破裂的只占5.5%；側(cè)枝受損占36.4%；而與根系受損有關(guān)的比例較小，其中連根拔起占3.4%、傾斜占2.9%和倒伏占2.3%。這說明，臺風(fēng)主要對地上部木材部分造成傷害，對地下根系的傷害相對較少。

圖1 濕加松種子園受災(zāi)單株風(fēng)害類型百分比Fig.1 The percentage of damage type per plant in hybrid pine seed orchard

為了分析受害類型是否與樹木形態(tài)有關(guān)，對不同類型受害單株的樹高、胸徑、冠幅和冠長率進行多重比較（圖2）。如圖可知，發(fā)生傾斜的個體與其他受害類型的個體的樹高、胸徑和冠幅存在顯著差異，發(fā)生傾斜個體的這三類指標(biāo)的平均值都小于其他受害類型；發(fā)生傾斜個體的冠長率與主干斷裂的3 種類型和連根拔起類型存在顯著差異，而且發(fā)生傾斜個體的冠長率的平均值都大于主干斷裂和連根拔起受害類型，但與側(cè)枝折斷和倒伏的個體不存在差異。根據(jù)前人在北美鵝掌楸種子園風(fēng)災(zāi)受害株的打分方法，傾斜類型的受害株屬于受害相對較輕的類型，反映傾斜受害株的根系部分受損[20]，這說明樹高、冠幅、胸徑較小，而冠長率較大的樹體受災(zāi)可能相對較輕。另外，胸徑在根系受損與地上部受損兩種類型中均呈現(xiàn)一定的趨勢，在根系受損類型中，胸徑越大，受損程度越高（即對根系的擾動更大）；而在地上部枝干受損類型中，胸徑越大，破裂位置越高。

圖2 濕加松風(fēng)害類型的各生長指標(biāo)多重比較Fig.2 Multiple comparison of growth indicators of wind damage types

2.2 不同基因型的受災(zāi)程度

臺風(fēng)“天鴿”對臺山濕加松無性系種子園各個區(qū)域造成嚴(yán)重破壞，分析分布在不同區(qū)域的無性系受害類型，發(fā)現(xiàn)不同無性系受災(zāi)程度不同。如圖3 所示，53 個無性系中，8 個無性系（EHA10-1、EHA11-1、G3-1、G3-3、G5-1、G7-1、S95-20-1 和S95-20-3）沒有遭受風(fēng)害，23 個無性系受害率低于50%，22 個無性系受害率超過50%，其中G11-4、G3-4、A05H06-1、B16H02-1、G1-1、G5-4 和S95-24-1 受災(zāi)率最嚴(yán)重，超過80%，說明種子園樹體的受災(zāi)情況與接穗基因型有關(guān)。

圖3 不同濕加松無性系的風(fēng)害率Fig.3 The wind damage rate of different clones of hybrid pine

2.3 風(fēng)害影響種子產(chǎn)量與品質(zhì)

濕加松成熟球果的收獲時間為每年的9 月上旬，并且松屬植物的果實發(fā)育規(guī)律為開花當(dāng)年完成授粉，次年球果才發(fā)育成熟。臺風(fēng)在8 月23 日登陸，球果在往年成熟期前的15 天被臺風(fēng)刮落。為了探究2017 年臺風(fēng)“天鴿”對濕加松種子園種子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，在2018 與2019 年正常季節(jié)進行球果采摘，對種子性狀的測定數(shù)據(jù)分析，結(jié)果顯示（表2），臺風(fēng)當(dāng)年打落的球果出種率和千粒重與其他年份相似，但發(fā)芽率出現(xiàn)較大幅度下降，僅為72%，這可能與球果提早脫離母樹有關(guān)。臺風(fēng)次年（2018 年）采摘的球果出種率明顯下降，而千粒重與發(fā)芽率則不受影響。

表2 2016-2019 年濕加松種子園種子性狀Table 2 Seed traits of hybrid pine seed orchard from 2016 to 2019

3 結(jié)論與討論

臺風(fēng)是危害林業(yè)生產(chǎn)的氣象災(zāi)害之一，在粵西地區(qū)，往年臺風(fēng)對松樹的影響較小。2017 年臺風(fēng)“天鴿”使?jié)窦铀煞N子園遭受巨大損失，主要表現(xiàn)為樹體受損、球果掉落。這雖然與臺風(fēng)正面襲擊種子園所在區(qū)域有關(guān)，但可能也與種子園樹體的特性有關(guān)，因此，有必要對受害原因進行調(diào)查。前人對桉樹等樹種受風(fēng)災(zāi)的研究表明，樹體的風(fēng)害率與生長指標(biāo)和木材密度、纖維等內(nèi)部因素相關(guān)[11-13,21-22]。對落葉松抗風(fēng)性的研究表明，材積生長量與抗風(fēng)性呈負相關(guān)[23]。本調(diào)查的數(shù)據(jù)也證實，樹體越高、胸徑越大樹體的破壞程度越嚴(yán)重。受害樹體以主干破裂為主，而且主干破裂的位置以基部居多，頂部較少，暗示了種子園樹體受害可能與異砧嫁接有關(guān)。在兩種受害類型中，胸徑越大根系受損越嚴(yán)重，暗示了受損可能與根冠不匹配有關(guān)，畢竟同等樹齡下濕加松生長量是濕地松的兩倍；而胸徑越大主干受損的破裂位置則越高，這可能由于主干生長快的木材材性較差[24]，上部受風(fēng)后先斷裂所造成。在這次風(fēng)力為14 級的臺風(fēng)“天鴿”襲擊中，種子園無性系所表現(xiàn)的抗風(fēng)能力差異也暗示了樹體的受害程度可能與基因型有關(guān)。53 個無性系中EHA10-1、EHA11-1、G3-1、G3-3、G5-1、G7-1、S95-20-1 和S95-20-3 的抗風(fēng)能力表現(xiàn)最為突出，風(fēng)害率為0，下一步將針對這些無性系作進一步的抗風(fēng)性驗證，為以后選育抗風(fēng)品種提供遺傳材料。

風(fēng)害主要影響濕加松種子風(fēng)害當(dāng)年的發(fā)芽率和次年的出種率。濕加松的球果收獲時間是9 月上旬，此次臺風(fēng)發(fā)生在8 月23 日，相當(dāng)于球果提前15 天左右離開母樹，球果無法繼續(xù)從母樹獲得營養(yǎng)，部分種子發(fā)育停滯，因此影響了當(dāng)年種子的發(fā)芽率。但臺風(fēng)果的出種率和千粒重不受影響，說明濕加松種子的生物量在8 月下旬已經(jīng)完成累積，而72%的發(fā)芽率也表明大部分種子已經(jīng)完成發(fā)育，這為今后自然災(zāi)害下是否提前采摘或是否撿拾球果提供了思路。此外，臺風(fēng)次年的出種率受到了影響，說明臺風(fēng)影響了當(dāng)年樹上幼果的發(fā)育，單果種子產(chǎn)量下降。

臺風(fēng)“天鴿”的風(fēng)力大且正面襲擊種子園區(qū)域是臺山濕加松種子園破壞嚴(yán)重的直接原因。據(jù)專家預(yù)測，臺風(fēng)的發(fā)生將日趨頻繁，如何進行抗風(fēng)性選育，以及如何在沿海地區(qū)營建種子園是今后開展?jié)窦铀闪挤N選育的重點工作。根據(jù)臺風(fēng)“天鴿”危害情況的調(diào)查結(jié)果，本研究提出了幾點研究思路：一是重視濕加松抗風(fēng)性與材性的測評，針對本次調(diào)查初步篩選獲得的抗風(fēng)能力強的無性系展開后續(xù)研究；二是考慮用本砧嫁接方式營建濕加松無性系種子園或營建實生種子園，以避免異砧嫁接造成的根冠不匹配從而降低受害程度；三是從經(jīng)營方面入手，采取營建防風(fēng)林、合理安排林分密度以增加樹體的尖削度[11,21]、構(gòu)建不均勻的林分結(jié)構(gòu)[25-26]、對樹體進行截頂?shù)却胧p輕受害程度。