摘要:[目的]盡管木麻黃防護林抗風性已得到充分證實,但主要驅(qū)動因素尚不清楚。由于樹木對風脅迫響應(yīng)是誘導干形彎曲的關(guān)鍵生態(tài)特征,為驗證沿海防護林樹種干形的通直度與因離海距離產(chǎn)生的風力脅迫差異的相關(guān)關(guān)系,以及干形通直度受風脅迫的影響和人工設(shè)施的作用。[方法」以福建省沿海3個國有防護林場的木麻黃人工林為對象,選取離海遠近和有無擋風設(shè)施為影響因素,從基干林帶開始按照離海距離由近及遠的順序設(shè)置10m(T1), 40m(T2) 和 樣地,測量木麻黃主干傾角,分析在風力脅迫下有無擋風設(shè)施的木麻黃干形的變形特征。[結(jié)果](1)離海距離 40m 內(nèi)樹干易受風力脅迫變形明顯,無擋風設(shè)施木麻黃林基傾角由近及遠分別為 45.48° 、 43.02° 、 67.30° ,
處傾角分別為 69.06° 、 72.13° 、 74.88° , 2m 處傾角分別為 75.80° !78.16° 、 78.85° 。(2)無擋風設(shè)施時,木麻黃林不同離海距離對風脅迫響應(yīng)植物變形存在差異, 1m 樹干高的T1 , T2 基傾角與
存在顯著差異 (plt;0.05) ; 2m 高樹干,傾角差異不顯著; (3)無擋風設(shè)施時,木麻黃林不同樹高處干形對風脅迫響應(yīng)存在差異, T1 、 T2 基傾角與
處傾角、 2m 處傾角存在顯著差異 (plt;0.05) ,1m 處傾角與 2m 處傾角差異不顯著。(4)有擋風設(shè)施木麻黃林在相同海岸梯度下, T1 ! T2 !
整體傾角差異不顯著;不同海岸梯度下, T1 與
基傾角差異顯著 (plt;0.05) ;有擋風設(shè)施木麻黃林 T1 ! T2 傾角平均值均高于無擋風設(shè)施木麻黃林;有擋風設(shè)施木麻黃林 T2 ! T3 平均樹高高于無擋風設(shè)施木麻黃林。[結(jié)論]無擋風設(shè)施木麻黃樹干變形程度與海岸梯度、風速、樹高、冠幅等關(guān)系密切,隨著垂直海岸線距離的增加,干形變形程度由顯著彎曲向輕度彎曲轉(zhuǎn)變。
中圖分類號:S791.27 文獻標識碼:A 文章編號:1001-1498(2025)03-0181-09
DOI:10.12403/j.1001-1498.20240312
樹木的形態(tài)和生長狀況受風的影響,并體現(xiàn)出與生長、維護和防御相關(guān)的其他特征的不同權(quán)衡[1。植物形態(tài)變化是風運動的視覺表現(xiàn),也一直是人類重點關(guān)注的科學問題。早在公元前300年,提奧弗拉斯圖斯2就觀察到,在多風地帶,樹木普遍呈現(xiàn)矮化的現(xiàn)象;相對而言,在無風或微風的環(huán)境中,樹木則能夠茁壯成長,達到更高層次。近年來風和植物關(guān)系的研究更是成為研究熱點[3-5],大量學者對風力脅迫下植物形態(tài)[6-8]、拉力強度[9-10]、防風效應(yīng)[11-12]等響應(yīng)進行了詳細的觀測。在植物形態(tài)方面,Chehab等[13]發(fā)現(xiàn)風的擾動可以威脅樹木的生存,引起植物形態(tài)和根系結(jié)構(gòu)的變化;Jung-TaiLee等[14]通過風洞試驗也證明風應(yīng)力顯著降低了木麻黃幼苗的生長,改變了它的形態(tài)與根系結(jié)構(gòu)。值得注意的是,風對植物形態(tài)的劇烈改變將對森林生態(tài)系統(tǒng)功能造成強烈影響,特別是長期的風力脅迫會給沿海地區(qū)森林帶來不可逆轉(zhuǎn)的傷害甚至破壞,這直接關(guān)系到濱海地區(qū)的生態(tài)安全。
為抵御沿海風災(zāi)等自然災(zāi)害,我國建成了沿海防護林體系,成為沿海地區(qū)抵御自然災(zāi)害的首要屏障[15-16],并在降低臺風破壞程度、減少經(jīng)濟損失和人員傷亡等方面發(fā)揮著重要作用[17-18]。部分沿海防護林處于海岸風口,生態(tài)環(huán)境惡劣,受風力脅迫防護林樹種自幼苗開始到整個生長過程中會發(fā)生一定形變彎曲[19],為增強抗風效果,提高沿海防護林造林存活率,各地在強風地區(qū)還會修建擋風墻、風障等人工措施。然而,近年來全球氣候變暖加劇,未來強風天氣發(fā)生頻率增大,如何維護沿海防護林防風效益的可持續(xù)性,已成為沿海防護林可持續(xù)經(jīng)營的一大難題[14]。因此,研究風對沿海防護林形態(tài)的長期脅迫作用,對構(gòu)建海岸帶生態(tài)防護體系和促進海岸帶森林生態(tài)安全具有重要意義[20]
木麻黃(CasuarinaequisetifoliaL.)是原產(chǎn)自澳大利亞和太平洋地區(qū)的熱帶樹種,20世紀50 年代引入我國[21],具有適應(yīng)性強,耐鹽堿特點而迅速成為沿海防護林先鋒樹種[22],但也存在樹冠高更易受到強風影響的問題[23]。木麻黃的主干是主要也是最終的風力脅迫部位,但防護林形態(tài)應(yīng)對長期持續(xù)性風力脅迫響應(yīng)的研究十分缺乏。木本植物幼苗形態(tài)因莖的木質(zhì)部較少最容易受到外力影響,越小年齡階段樹干的外形發(fā)生形變可能性越大,并造成成年個體在樹干基部發(fā)生較大的傾斜。盡管莖的拉直能力是林木機械穩(wěn)定性的關(guān)鍵,但對其適應(yīng)性影響知之甚少,而測定基部的形變量可以克服時間研究的不可追溯性[24]。同時,當前沿海地區(qū)在強風口所采取的修建擋風墻、風障等人工抗風措施是否發(fā)揮了應(yīng)有的積極擋風作用等均未十分清楚。鑒于此,本文以長樂大鶴國有防護林場(遠海)、惠安赤湖國有防護林場(近海)與晉江坫頭國有防護林場(近海 + 擋風設(shè)施)木麻黃防護林為研究對象,通過測量不同海陸梯度和基部主干的變形程度,以期量化長期風力對沿海防護林主干形態(tài)的影響,確定風力與林木生長之間的相關(guān)性,為東南沿海地區(qū)防風體系提供理論與實踐指導。
材料和方法
1.1 研究區(qū)概況
長樂大鶴國有防護林場(長樂),總面積約369hm2 ,位于省長樂市( 25°40′~26°04′1
119°23′~119°59′E )。氣候?qū)儆谀蟻啛釒ШQ蠹撅L氣候,年平均溫約為 19.2% ,最高氣溫為 35.6°C ,最低氣溫為 0% 。年總積溫為 4615~6156°C 全年日照數(shù)約為 1837.6h ;夏季盛行西南風,冬季以東北風為主,平均風速 2.9m?s-1 ,全年東北風達250d左右,臺風年平均 4~6 次;空氣相對濕度大,年降雨日約為160d,年降雨量為 1200mm 左右。土壤為濱海沙土,植被類型以木麻黃、濕地松純林等人工林為主;林下灌草植被稀少,灌木層僅零星分布木豆(Canajuscajan)、牡荊(Vitexnegundo)等;草本層主要有大薊(Cirsiumjaponicum)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)、白茅(Imperatacylindrica)等。
惠安赤湖國有防護林場(惠安),位于市,地理位置( 24°58′N , 118°92′E′ ,屬南亞熱帶海洋性氣候,年平均氣溫 20°C ,年溫差達 30°C ,無霜期320d,年降水量 1029mm ,年蒸發(fā)量達2000mm ,夏季多西南風,秋冬多東北風,8級以上的大風天達105d,年均風速為 7.0m?s-1 ,最大風速為 32.6m?s-1 ,風口位于距高潮線 20m 的基干林帶前沿。土壤主要為風積沙土,土層厚度60~80cm ,肥力低。試驗地為人工營造的短枝木麻黃純林,林下灌木、草本植物稀少,林地內(nèi)凋落物厚度約 2~40m 。
晉江坫頭國有防護林場(晉江),位于市,地理位置( 24°37′N , 118°39′E) ,總面積約 。屬南亞熱帶季風氣候,年平均溫約為20°C ,年均日照時數(shù)
,多年平均降水量965mm ,年均蒸發(fā)量 1300mm ,氣候干燥,年均相對濕度 78% ,風害天數(shù)150d以上,年均風速 3.6m?s-1 。試驗地為人工營造的木麻黃純林,土壤為風積沙土,深度大于 1m ,pH值 6.3~7.9 土壤干旱貧瘠,臺風來臨時常受海水和鹽霧入侵。風速大、鹽霧、土壤鹽漬化是影響木麻黃造林成效的主要環(huán)境因子。2012年晉江市農(nóng)業(yè)局實施風口基干林帶修復工程,在風口地段沿海岸線修建約2m 高的石墻及風障以阻擋風沙(圖1)。各樣地的林分特征見表1。
1.2 試驗設(shè)計
于2021年5月,在前期調(diào)查基礎(chǔ)上,并考慮成年后木麻黃基部與近基部彎曲形態(tài)幾乎不隨年齡增長而改變,本研究選擇3地同品種沿海木麻黃防
Notes:I:C.equisetifolia forests with wind barriers;II:C.equisetifolia forests without wind barriers護林(長樂21a;惠安27a;晉江19a,平均海拔 2.0~3.5m ,林地地勢平坦且沿海岸線南北走向;從基干林帶開始,沿垂直于海岸線(以當?shù)馗叱本€為準)方向,按照離海由近及遠的順序設(shè)置3個梯度樣地,距離分別是 10m(T1) 、 40m 0 (T2) 、 70m(T3) (圖2a)。每個樣地內(nèi)隨機選擇成熟樣木10株(圖2b),測量胸徑、樹高、冠幅、密度等,調(diào)查林下灌木、草本植物多樣性。同時,對樣地內(nèi)每株樣木測量樹干傾斜角度,具體方法為:從基部到樹干方向每間隔 1m ,以水平面為基準線,測定該段樹干與水平方向的夾角,角度范圍 0°~90° (圖2c)。3地共測定900株。另外,當樣地 T1 風速接近當?shù)氐钠骄L速時,在每個樣地中心點同時使用AVM-01溫度風速儀測量所有樣地的風速,每個樣地每次測定間隔時間2min[25]
1.3 數(shù)據(jù)處理
采用MicrosoftExcel2021軟件和IBMSPSSStatistics26.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,采用單因素方差分析(One-WayANOVA)進行差異性檢驗,采用最小顯著差異法(LSD法)進行顯著性檢驗和多重比較,顯著性水平為0.05,并采用Origin2023繪圖。
圖2 樣地設(shè)置和測量示意圖
Fig. 2 The sketch map of plot setting and angle measuring
2 結(jié)果
2.1 無擋風設(shè)施木麻黃林不同樹高木麻黃主干傾角變化
離地不同高度樹干傾角對長期風脅迫響應(yīng)存在差異(圖3)。在長樂,相同離海距離下基傾角與1m 傾角、 2m 傾角存在顯著差異( plt;0.05) , 1m 傾角與2m 傾角差異不顯著?;鶅A角隨海岸距離增加而增大, T1 基傾角最?。?.51.26°) ,傾斜明顯, T2 基傾角變大( 57.04°) , 基傾角變化?。?73.49°) ,較 T1 基傾角相差 22.23° ,1、 2m 傾角隨海岸距離變化差異小。傾角最大值為
的
傾角( 81.65°) ),傾角最小值為 T1 的基傾角( 51.26° )。在惠安,相同海岸梯度下, T1 、T2 的基傾角、 1m 傾角、 2m 傾角三者之間存在顯著差異( plt;0.05) ,
基傾角、 1m 傾角與 2m 傾角之間存在顯著差異( plt;0.05) ;不同海岸梯度下,基傾角在 T1 、 T2 與
之間差異顯著( plt; 0.05), 1m 傾角與 2m 傾角差異不顯著。基傾角隨海岸距離增大變化差異明顯,基傾角由小到大分別是 T2 ( 29.00°)1 (39.70°)3 ( 61.10° )。傾角最大值為 T2 的 2m 傾角( 80.00°, ),傾角最小值為 T2 的基傾角( 29.00° )。
注:圖中不同大寫字母表示相同海岸距離下不同傾角在0.05水平差異顯著 (plt;0.05) ,不同小寫字母表示不同海岸距離相同傾角在0.05水平差異顯著 (plt;0.05) ,下同
另外,由圖3可知,長樂與惠安樹高傾角在不同樹高處存在差異。長樂基傾角與 傾角均高于惠安,分別高出 17.33° 、 9.10° , 2m 傾角差異小。長樂與惠安樹高傾角在不同離海距離存在差異。長樂傾角平均值均高于惠安,
、 T2 、
傾角分別高 7.82° 、 8.87° 、 9.47°
2.2 不同擋風設(shè)施條件下木麻黃林主干傾角變化
有無擋風設(shè)施木麻黃林植物變形存在差異(圖4)。在晉江,相同海岸梯度下, T1~T3 整體傾角差異不顯著。不同海岸梯度下,僅 T1 與 基傾角差異顯著( plt;0.05 )。傾角最大值為 T1 的基傾角 (77.53°) ,最小值為 T2 的 1m 傾角( 69.97° )。
另外,從圖4可知,惠安與晉江樹高傾角在不同樹高處存在差異。晉江基傾角均高于惠安,高出 30.13° , 1m,2m 傾角差異小?;莅才c晉江樹高傾角在不同離海距離存在差異。晉江傾角平均值均高于惠安, T1 、 T2 、 傾角分別高 16.09° 、12.46° 、 4.38° 。
3 討論
強風區(qū)內(nèi)修建擋風墻是提升木麻黃存活機率和防護效應(yīng)重要的手段。晉江因?qū)嵤╋L口基干林帶修復工程,在風口地段沿海岸線修建約 2m 高的石墻及風障以阻擋風沙(圖1),直接抵擋海風對木麻黃干部分的脅迫,另外擋風設(shè)施離防護林近是一個重要原因,導致樹木樹高傾角變形不明顯。無擋風設(shè)施惠安與有擋風墻晉江相比,惠安平均胸徑( 18.81cm )大于晉江( 13.40cm, ,可能的原因在于惠安(27a)年齡大于晉江(19a),惠安平均冠幅( 9.97m2 )小于晉江( 16.97m2. ),這表明擋風設(shè)施擋住常年風,減少海風沖擊力。木麻黃特別是早期生長階段,擋風設(shè)施直接擋住或減弱海風樹干受力減小、風脅迫時間減少。擋風設(shè)施改變了風向,前排木麻黃個體,不以干部分直接接觸。
異質(zhì)環(huán)境條件下,植物形態(tài)對風力脅迫產(chǎn)生變異,呈現(xiàn)不同的表現(xiàn)形式及適應(yīng)策略[26。樹干傾角特征對風脅迫的響應(yīng)變化較為復雜,無擋風設(shè)施長樂、惠安兩地木麻黃基傾角與1、 2m 傾角存在顯著差異( plt;0.05) ,表明長期風脅迫對植物形態(tài)影響大,一定程度上給植物帶來形變彎曲,與DeKroonH等[19]、左志嚴等[27]學者研究結(jié)果相同。1m 傾角與 2m 傾角差異不顯著,這表明植物形態(tài)受風脅迫影響由底部至頂部逐漸減弱,底部受風脅迫影響大,頂部受風脅迫影響小,這與生長期木質(zhì)部大小密切相關(guān),底部是幼年時期木質(zhì)部小韌性大易彎曲,隨著年齡增大,木質(zhì)部含量增多,越往上主干部分越不易大傾角彎曲;此外,木麻黃分支結(jié)構(gòu)密切相關(guān),頂部分支較多,木麻黃分支分散風脅迫壓力,減少頂部風脅迫形變[28]
海岸距離梯度形成了連續(xù)的異質(zhì)環(huán)境,提供了研究長期風脅迫下樹木響應(yīng)的天然實驗室。無防風設(shè)施長樂、惠安兩地 T1 、 T2 基傾角平均值( 54.15° 、 34.35° )與 ( 73.49° 、 61.10° )存在顯著差異( plt;0.05) ,長樂 T1 、 T2 的
傾角平均值( 74.04° )與
( 81.65° )存在顯著差異( plt;0.05 ,這表明不同離海距離風脅迫對樹木形態(tài)改變差異明顯,木麻黃樹干變形程度與離海距離呈正相關(guān)關(guān)系,受海岸距離影響,樹干變形特征隨離海距離增加而減小,隨著離海距離增加,長樂、惠安兩地基傾角分別增加 22.23° 、 21.40° (圖3),這與LinYongming等的觀測結(jié)果相似,樹木形狀對海岸距離效應(yīng)影響顯著。 T1 、 T2 樹干易受風力脅迫產(chǎn)生明顯變形,進一步證實離海距離是風脅迫下影響樹干形態(tài)的重要因素
從空間換時間的角度來看,采用由下向上的測傾斜角確實有助于研究木麻黃樹在不同年齡階段受到風力影響的階段性特征。通常情況下,幼苗階段是樹木生長的關(guān)鍵期,這一階段樹木對環(huán)境的適應(yīng)性較弱,更容易受到外界因素的干擾。在木麻黃樹的幼苗階段,其根系尚未完全發(fā)育,枝葉較為稀疏,因此更容易受到風力的影響。風力可能導致幼苗的枝葉擺動、彎曲,甚至折斷,從而影響其正常生長[29]。此外,幼苗階段的木麻黃對于土壤的固定能力較弱,強風可能導致其根系松動,甚至被拔起。
木麻黃樹干變形程度與冠幅、胸徑呈正相關(guān)關(guān)系。從圖3可知,無擋風設(shè)施長樂與惠安樹高傾角在不同離海距離差異大,長樂總體傾角高于惠安,基傾角均值相差 17.33° , 1m 傾角均值相差 9.10° 2m 傾角均值相差 0.20° ,變形程度由大到小,可能的原因在于胸徑與冠幅是影響風脅迫植物變形的重要動力因素,長樂平均胸徑( 30.85cm, 、平均冠幅( 13.96m2, ),均大于惠安,平均胸徑相差12.04cm 、平均冠幅相差 3.99m2 ,這表明木麻黃變形程度隨胸徑與冠幅增大而減小,胸徑越大,冠幅越大,木麻黃防風效應(yīng)越強,變形程度越小。這與黃利斌等的研究結(jié)果相似[30],大葉櫸樹
(ZelkovaschneiderianaHand.-Mazz.)無性系干形(彎曲度)與冠幅存在顯著正相關(guān),但與胸徑的相關(guān)關(guān)系不明顯。
特別的,風力脅迫下喬木胸徑和冠幅等生長具有可塑性,表現(xiàn)為隨離海距離減小,植株會出現(xiàn)不同程度的矮化現(xiàn)象,造成樹冠冠型不對稱,并導致樹干發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)[26]。因此,木麻黃形狀與樹高、冠幅關(guān)系密切。本研究中,不同海岸距離樹高差異顯著,樹高隨垂直海岸線距離增加而增加。無擋風設(shè)施長樂、惠安兩地 T1 平均樹高 9.69m ,T2 平均樹高 11.26m , 平均樹高 12.00m ,T1 、
樹高相差 2.31m ,這與Osunkoya等[31學者研究結(jié)果相似,樹干高度、寬度對樹干形狀顯著影響。長樂與惠安樹高隨離海距離增加而增加,與于云江等[32]的結(jié)果類似。有擋風設(shè)施晉江 T2 、
平均樹高均高于無擋風墻長樂、惠安兩地的平均樹高, T2 、
平均樹高分別高 0.17m 、 1.74m 。本研究中,無擋風設(shè)施長樂與有擋風設(shè)施晉江樹冠冠幅隨垂直海岸線距離的增加而增大。有擋風設(shè)施晉江 T1 、 T2 、
樹冠冠幅均大于無擋風設(shè)施長樂、惠安兩地。Telewski等[33]的測定結(jié)果相同,風脅迫下,植物會通過減少樹高與樹冠寬度來適應(yīng)異質(zhì)環(huán)境。沿海風力脅迫使植物氣孔打開的時間和大小均減少,影響水分和光合產(chǎn)物運輸?shù)乃俾?,影響激素的分布等等,貧瘠的土壤、特殊的鹽脅迫和復合型的水分脅迫在導致喬木高度降低的同時降低了基徑和胸徑生長,最終造成矮化[34]。
木麻黃變形程度與風速密切相關(guān),且風速與離海距離呈負相關(guān)(圖5)。Griggs等[35]學者認為樹木冠層變形程度與盛行的風向和風速有關(guān)。較高的風速在 2.20~27.00m?s-1 范圍內(nèi)降低了植物的生長[3,這與本研究結(jié)果一致?;莅?級以上的大風天達105d,年均風速為 7.0m?s-1 ,最大風速為 32.6m?s-1 ,長樂全年東北風達250d左右,臺風年平均 4~6 次,長樂、惠安兩地 T1 、 T2 、 垂直海岸梯度之間的樹高差分別為 1.57m 、 0.74m ,風脅迫分別使樹高減少了 13.94% 、 6.17% ,這表明隨著海岸梯度的增加,木麻黃防風效果越好。沿海木麻黃防護林長期處于沿海風力作用下,成年個體的基干部形態(tài)與長期風力有密切關(guān)系。因為是長期風力的結(jié)果,5月份的風速測量雖然不是最大值,但對木麻黃基部主要形態(tài)的變形結(jié)果趨勢不會造成影響,后續(xù)會對大風盛行期進行監(jiān)測,
4結(jié)論
以長樂大鶴國有防護林場、惠安赤湖國有防護林場、晉江坫頭國有防護林場木麻黃沿海防護林為研究對象,觀測有無擋風設(shè)施木麻黃主干傾角在風力脅迫下的變形特征。結(jié)果表明:(1)離海距離 40m 內(nèi)樹干易受風力脅迫變形明顯,無擋風設(shè)施木麻黃林基傾角由近及遠分別為 45.48° 、 43.02° 、67.30° , 1m 傾角分別為 69.06° 、 72.13° 、 74.88° ,2m 傾角分別為 75.80° 、 78.16° 、 78.85° 。(2)無擋風設(shè)施木麻黃林不同離海距離對風脅迫響應(yīng)植物變形存在差異。 T1 、 T2 基傾角、 1m 傾角與 存在顯著差異( plt;0.05) , 2m 傾角差異不顯著。相同海岸梯度下, T1 、 T2 處基傾角與
傾角、2m 傾角存在顯著差異( plt;0.05) ,
基傾角、1m 傾角與 2m 傾角存在顯著差異( plt;0.05) , T1 、T2 處 1m 傾角與 2m 傾角差異不顯著;(3)無擋風設(shè)施木麻黃林不同樹高處干形對風脅迫響應(yīng)存在差異,基傾角與 1m 傾角、 2m 傾角存在顯著差異( plt;0.05) ,
傾角與 2m 傾角差異不顯著。(4)有擋風設(shè)施木麻黃林在相同海岸梯度下,T1 、 T2 、
整體傾角差異不顯著;不同海岸梯度下, T1 與
基傾角差異顯著( plt;0.05) ;有擋風設(shè)施木麻黃林
、 T2 傾角平均值均高于無擋風設(shè)施木麻黃林;有擋風設(shè)施木麻黃林 T2 !
平均樹高高于無擋風設(shè)施木麻黃林。無擋風設(shè)施木麻黃樹干變形程度與海岸梯度、風速、樹高、冠幅等關(guān)系密切,隨著垂直海岸線距離的增加,干形變形程度由顯著彎曲向輕度彎曲轉(zhuǎn)變。綜上所述,研究木麻黃防護林干形對風力脅迫的響應(yīng),有助于揭示其防風固沙的機制,為進一步優(yōu)化防護林結(jié)構(gòu)、提高防風效果提供科學依據(jù),并且對于改善我國東南沿海地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、維護生物多樣性、保護海岸線安全等具有重要意義。
沿海木麻黃防護林建設(shè)建議:1)在海岸防護林的規(guī)劃與建設(shè)中,考慮木麻黃的抗風特性以及不同離海距離的風脅迫差異,合理布局和種植樹木,提高其抗風性能,從而確保海岸防護林的效果;2)對于種植在近海區(qū)域的木麻黃,由于風脅迫較大,可以考慮采用擋風墻和風障來阻擋風沙,或加強樹木的支撐,防止樹干過度變形。對于種植在離海較遠區(qū)域的木麻黃,由于風脅迫較小,可以利其樹干變形的特點,選擇適當?shù)姆N植密度和方式[37];3)在木麻黃防護林幼苗生長階段,可以通過合理的修剪措施來改善木麻黃的干形,提高其抗風能力。未來的研究將考慮更多環(huán)境因素對樹木形狀、生理活動以及基因變異等的影響,闡明其它環(huán)境要素(干旱、鹽度、洪澇等)的沿海防護林對風力脅迫的響應(yīng)機制。
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Response of Stem Shape to Long-term Wind Stress in Coastal Casuarina equisetifolia Forest
LI Lu-lu1,JIANG Chuan-yang2,CHEN Can34, CHEN Yi-Quan3,LIN Han1.3, XIE an-qiang34, LIN Yong-ming?4, YUAN Feng1.5
(1.CollegeofForestry,F(xiàn)ujanAgricultureandForestryUniversityuzhou5o02,F(xiàn)ujan,hina;2.ChiutateOwed Protective ForestFarmofHuian,Quanzhou3620,F(xiàn)ujian,China;3.Collge of JunCaoScienceand Ecology, FujianAgricultureandForestry University,F(xiàn)uzhou35o02,F(xiàn)ujian,China;4.FujianSouthern Forest Resourcesand Environmental EngineeringTechnology Research Center,F(xiàn)uzhou35oo02,F(xiàn)ujian, China;5.Jiangsu Collegeof Tourism,Yangzhou225oo0,Jiangsu,China)
Abstract:[Objective]Although thewind resistance capabilities of CasuarinaequisetifoliaL.shelterbelts have been confirmed,the precise driving factors behind this resistance remain unclear. Since theresponse of trees to wind stress is a key ecological trait that influences stem bending,we hypothesize that thestraightnessofstemshapesincoastalforestspeciesiscloselyrelatedtowindstress,withvariations linked to distance from the sea. We further propose that trees exhibiting greater stem straightness are less affectedbywindstress,highlighting theimportanceofartificial wind barriersinmitigating windeffects. [Methods]Totest this hypothesis,thisstudyfocusedontheshelterbeltsofC.equisetifolialocated inthree state-owned protective forest farms situated along the coastofFujianProvince.Plots were establishedat distances of 10m(T1) , 40m(T2) ,and from the coastline, starting from the basal forest belt. At these plots,the inclination angles of the main trunk of C.equisetifolia at various heights were measured. Thenthe variance within and between groups to identify the deformation patterns of stem shapes in response to wind stress,with and without wind barriers was analyzed.[Results] Firstly,the mean values of base dip anglesvaried significantlywith distance from the sea,ranging from 45.48° , 43.02° ,and 67.30° withthe lowest angles closest to the coast. Secondly,the meanvalues of 1-meter and 2-meter dipangles alsoexhibited notabledifferences,with1-meteranglesaveraging 69.06° , 72.13° ,and 74.88° ,and2-meter anglesaveraging 75.80° , 78.16° ,and 78.85° ,respectively.Thirdly, the response to wind stressexhibited significant variation across different distances from the sea, with T1 and T2 dip angles responding notably to
,while2-meterangles showed no significant diferences.Fourthly,there were substantial differences in wind stressresponseamong trees of different heights,withdipangles responding significantly to both 2- meterand 1-meterangles. At a distance of 70 meters from the sea, T3 inclinationwasmoreconcentrated, whereas T1 and T2 inclinations were more dispersed, indicating vulnerability of C.equisetifolia L. trunks within40 meters of the coast.[Conclusion]Treesinshelterbelts with wind barriers showed higher averageinclinationanglesand greater tree heights thanthosewithout barriers,indicatingastrong relationship betweentrunk deformationinC.equisetifolia,coastal gradient,windspeed,tree height,crownwidth,and otherfactors.This study underscores the significant role of environmental and structural factors in shaping thewind resistancecharacteristicsofcoastal C.equisetifolia forests.
Keywords:coastalprotectionforest;CasuarinaequisetifoliaL.;windstress;stembending;windbarriers
(責任編輯:崔貝)