臺風(fēng)“威馬遜”對東寨港紅樹林災(zāi)害程度影響因子分析

邱明紅, 王榮麗, 丁冬靜, 毛靜, 廖寶文

中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所, 廣州 510520

臺風(fēng)“威馬遜”對東寨港紅樹林災(zāi)害程度影響因子分析

邱明紅, 王榮麗, 丁冬靜, 毛靜, 廖寶文*

中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所, 廣州 510520

邱明紅, 王榮麗, 丁冬靜, 等. 臺風(fēng)“威馬遜”對東寨港紅樹林災(zāi)害程度影響因子分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2016, 35(2): 118-122.

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2014年7月18日, 一場自1973年以來登陸華南沿海的最強臺風(fēng)“威馬遜”襲擊海南, 臺風(fēng)造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失, 同時也對海岸帶紅樹林生態(tài)系統(tǒng)造成極大破壞。臺風(fēng)后在海南東寨港紅樹林保護區(qū)選取樣地, 利用樣方法對風(fēng)災(zāi)給紅樹林不同群落造成的影響進行調(diào)查, 了解紅樹林群落受災(zāi)程度的影響因子。調(diào)查結(jié)果表明, 木麻黃較紅樹林群落受災(zāi)嚴(yán)重; 而紅樹林群落中, 海蓮、無瓣海桑折樹與倒樹比例較大, 而秋茄、桐花樹、白骨壤較小; 通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn), 紅樹林群落枝葉損失率與其株高、冠幅存在一定的正相關(guān)。此外, 紅樹林群落在本次臺風(fēng)中受災(zāi)害的程度還與林分密度, 群落結(jié)構(gòu)等存在顯著的關(guān)系。

紅樹林群落; 臺風(fēng); 災(zāi)害; 影響因子

1 前言

熱帶風(fēng)暴(臺風(fēng))是影響我國沿海地區(qū)乃至部分內(nèi)陸地區(qū)重要的天氣系統(tǒng), 是極具破壞力的熱帶氣旋[1–2], 對人類生命財產(chǎn)、自然生態(tài)系統(tǒng)均產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。而生長于熱帶亞熱帶海岸潮間帶的紅樹林植被可以減弱海岸帶侵蝕和臺風(fēng)的影響等生態(tài)功能, 是海洋向陸地的最后一道“生態(tài)屏障”[3–4]。目前, 有關(guān)紅樹林對自然災(zāi)害的防御作用, 近年來新聞也屢見報道。以印尼海嘯為例, 在泰國拉廊紅樹林保護區(qū)紅樹林保護之下, 岸邊房屋完好無損。但是相距僅70公里外無紅樹林保護的地區(qū), 村莊民宅受損嚴(yán)重, 約 70%的居民遇難, 給人類的生命財產(chǎn)造成了巨大損失。在國內(nèi), 2003年7月24日, 臺風(fēng)橫掃了廣東省臺山市, 堤壩被沖垮, 海水倒灌村莊,導(dǎo)致700多億元損失。而由于存在紅樹林保護的 4 650 m堤壩卻安然無恙, 沒有紅樹林保護的堤壩被沖毀[5]?？梢? 紅樹林具有強大的抵御風(fēng)浪、保護堤壩的作用。2014年7月18、19日, 41年一遇的超強臺風(fēng)“威馬遜”先后在海南(東北部)、廣東(南部)、廣西(南部)三次登錄, 登錄海南時的最大風(fēng)力達到18.4級, 掀起浪高14米。其破壞性極大, 是1973年以來登錄華南的最強。本次臺風(fēng)共造成 46人死亡, 26人失蹤, 742萬人次受災(zāi)。直接經(jīng)濟損失達350億元人以上。

海南省東寨港紅樹林自然保護區(qū)地處海南島東北部, 是超強臺風(fēng)“威馬遜”正面襲擊的重災(zāi)區(qū)。2014 年7月30日, 中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所組織專門人員在東寨港保護區(qū)對紅樹林臺風(fēng)受害情況進行調(diào)研, 以了解風(fēng)災(zāi)對紅樹林產(chǎn)生的影響及紅樹林受風(fēng)災(zāi)程度的影響因素。

2 研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

東寨港紅樹林保護區(qū)位于?？谑忻捞m區(qū)東部,地理位置為東經(jīng) 110°30′—110°37′, 北緯 19°51′—20°01′, 是我國建立的第一個紅樹林保護區(qū), 并與1992年被列入《國際重要濕地名錄》。海南省東寨港國家級紅樹林保護區(qū)內(nèi)生長著面積較大、生長良好紅樹林。保護區(qū)內(nèi)主要群落類型有: 白骨壤(Aricenia marina)與桐花樹(Aegiceras corniculatum)群落, 桐花樹(A. corniculatum)群落, 白骨壤(A. marina)群落, 木欖(Bruguiera gymnorrhiza)群落, 秋茄(Kandelia candel)群落, 海蓮(Bruguiera.sexangula)群落, 角果木(Ceriops tagal)群落, 紅海欖(Rhizophora stylosa)群落, 海漆(Excoecaria agallocha)群落以及小面積的海桑(Sonneratia caseolaris)與欖李(Lumnitzera racemosa)群落[6]。

2.2 樣地選擇與研究內(nèi)容

利用樣方法在東寨港保護區(qū)內(nèi)選取 8個樣地, 24個面積為10 m×10 m的樣方。樣地均位于受災(zāi)較嚴(yán)重的保護區(qū)區(qū)域內(nèi)。低潮帶均為迎風(fēng)面, 高潮帶均為背風(fēng)面。調(diào)查的群落分別為海蓮群落、木欖群落、海蓮與木欖群落、秋茄群落、無瓣海桑群落、桐花樹群落、無瓣海桑與桐花樹群落、白骨壤群落、拉關(guān)木群落、紅海欖群落、黃槿群落以及非紅樹林木麻黃群落12個群落類型。地點分別在保護區(qū)管理局(110.6134° E, 19.9544°N)、山尾村(110.5599°E, 19.9567°N)、塔市(110.5437°E, 19.9979°N)、道學(xué)(110.5765°E, 19.9280°N)、三江(110.6109°E, 19.9222°N)、羅豆(110.6203°E, 19.9452°N)、河港(110.5597°E, 19.9616°N)、宮后村(110.5876°E, 19.9770°N)。

對所有樣方內(nèi)所有樹種進行受災(zāi)情況調(diào)查并拍照, 調(diào)查指標(biāo)主要包括: 立樹、倒樹、主干折斷樹(以下稱: 折樹)的胸徑、株高、冠幅、葉損失量、枝干折斷量、樹木倒伏數(shù)、呼吸根類型、樣方群落組成、樣方潮間帶等指標(biāo)進行調(diào)查。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹種受災(zāi)率比較

通過調(diào)查對比各個樹種折樹與倒樹占總調(diào)查量的比發(fā)現(xiàn), 本次臺風(fēng)對海蓮(31.1%)造成的折、倒樹木占較大比例, 其次為無瓣海桑(26.6%)。而秋茄(15.1%)、白骨壤(0%)和桐花樹(0%)較小(圖1)。相比陸地海防林樹種木麻黃(100%), 紅樹林樹種的受災(zāi)程度較輕。說明紅樹林較陸地樹種有較好的防風(fēng)抗災(zāi)能力。折樹與倒樹占總調(diào)查量的比大小依次為:木麻黃＞海蓮＞黃槿＞無瓣海桑＞木欖＞拉關(guān)木＞紅海欖＞白骨壤=桐花樹。本結(jié)論除秋茄外, 關(guān)于無瓣海桑具有良好防風(fēng)效果的結(jié)論與前人研究存在差異[4–5]。

3.2 立樹枝葉損失率比較及其與株高冠幅的關(guān)系

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)(圖2), 葉損失率較大的是拉關(guān)木,而白骨壤和桐花樹較小, 葉損失率大小為: 拉關(guān)木＞無瓣海桑＞木欖＞黃槿＞紅海欖＞海蓮＞秋茄＞白骨壤=桐花樹; 枝干損失率較大的是木欖, 而桐花樹較小,枝干損失率大小為: 木欖＞無瓣海桑＞拉關(guān)木＞紅海欖＞海蓮＞黃槿＞秋茄＞白骨壤=桐花樹。通過 SPSS16.0 的Correlations對枝葉損失率與樹木株高、冠幅的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn), 紅海欖株高與葉損失率、冠幅與枝干損失量、株高與枝干損失率均呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01), 而冠幅與枝干損失率呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。拉關(guān)木枝、葉損失量均與株高極顯著正相關(guān)(P＜0.01),枝、葉損失率與冠幅均相關(guān)性不顯著(P＞0.05)。秋茄葉損失率與株高相關(guān)性不顯著(P＞0.05), 但是葉損失率與冠幅極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。秋茄枝干損失率與株高極顯著正相關(guān)(P＜0.01), 與冠幅顯著正相關(guān)(P＜0.05)。無瓣海桑葉損失率與株高呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01), 與冠幅呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。枝干損失率與無瓣海桑冠幅相關(guān)性不顯著, 但是與株高呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。此外, 黃槿、白骨壤、桐花樹的枝葉損失率均與它們的株高、冠幅相關(guān)性不顯著(P＞0.05)。

圖1 樹木受災(zāi)情況比較Fig. 1 Trees disaster situation contrasting

圖2 立樹受災(zāi)情況與株高冠幅關(guān)系Fig. 2 Relation between disaster situation of standing trees and its height and crown

3.3 紅樹林人工林群落與天然林群落受災(zāi)情況差異比較

通過圖 3可知, 天然林和人工林中折樹、倒樹的株高、胸徑以及冠幅均較立樹大。方差分析發(fā)現(xiàn),多數(shù)立樹與倒樹、立樹與折樹的株高、胸徑、冠幅存在顯著(P＜0.05)或極顯著差異(P＜0.01),但折樹與倒樹的株高、胸徑、冠幅差異不顯著(P＞0.05)。人工林中, 拉關(guān)木的株高、胸徑的大小與折斷、倒伏樹的關(guān)系與天然林中的紅海欖、海蓮一致。而冠幅大小與折斷、倒伏樹關(guān)系與天然林中的秋茄一致。人工林中的無瓣海桑倒伏樹株高冠幅較立樹高, 但折樹株高、冠幅則較立樹低。

圖 3 人工林與天然林受災(zāi)情況比較(其中紅海欖、海蓮、秋茄為天然林, 拉關(guān)木、無瓣海桑為人工林;n=10)注: 英文字母相同表示差異不顯著(P＞0.05), 英文字母不同表示差異顯著(P＜0.05)。Fig. 3 The disaster situation contrast between artificial and natural mangrove forests (R. stylosa, B. sexangulaandK. candelare natural forests;Laguncularia racemosaandSonnoratia apetalaare artificial forests;n=10)

3.4 其他因素對紅樹林受災(zāi)情況的影響

3.4.1 林分密度及潮間帶與樹木折倒率的關(guān)系分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn), 紅樹林的受災(zāi)情況不僅與紅樹林自身的生長有關(guān), 還與其他的生物因素、地理因素有關(guān)。由圖 4可知, 紅樹林在高、低潮帶林分密度大小與樹木折倒率關(guān)系相同, 即均表現(xiàn)為林分密度越大, 樹木折倒率越低。反之折倒率越高。此外,雖然高、低潮間樹木折倒率與林分密度關(guān)系表現(xiàn)出一致性, 但是高潮間帶紅樹林群落平均折倒率仍然較低潮間帶高出10.2%。

3.4.2 呼吸根類型及群落結(jié)構(gòu)與樹木折倒率的關(guān)系分析

紅樹林是具有特殊呼吸根的植物, 如筍狀呼吸根、膝狀根、板狀根、支柱根、指狀根等。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同的呼吸根類型表現(xiàn)出不同的抗風(fēng)能力。不同呼吸根受災(zāi)折倒率大小為: 膝狀根＞筍狀根＞板狀根＞支柱根＞指狀根。即膝狀根的海蓮和筍狀根的無瓣海桑的折斷和倒伏較為嚴(yán)重。而支柱根類型的紅海欖較輕(指狀根的白骨壤由于多為低矮的灌木, 葉稀疏、冠幅小, 受災(zāi)較輕可能與呼吸根無關(guān), 所以在此不做比較討論)。調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn), 對于相同樣地的不同群落結(jié)構(gòu)樣方, 單一群落結(jié)構(gòu)(純喬木)的折倒率是多種群分層群落結(jié)構(gòu)(喬木與灌木混合)的3倍多。

4 討論與結(jié)論

4.1 樹木受災(zāi)情況比較以及立樹枝葉損失率與其株高、冠幅的關(guān)系討論

通過調(diào)查結(jié)果分析, 從陸地海防林樹種木麻黃與紅樹林群落抗風(fēng)作用比較來看, 紅樹林群落抵御風(fēng)災(zāi)能力較木麻黃好。相關(guān)研究已經(jīng)得出, 秋茄、無瓣海桑、海桑具有較好的防風(fēng)效果[7–9]。但是, 在本次風(fēng)災(zāi)中海蓮、無瓣海桑的折斷、倒伏樹量較高,秋茄、桐花樹以及白骨壤較低。

此外, 樹木的株高、冠幅與樹木的受災(zāi)程度存在一定相關(guān)性, 樹高、冠幅較大的樹木更容易受到臺風(fēng)影響[10]。從立樹枝葉損失率對比來看, 木欖、拉關(guān)木以及無瓣海桑的枝干損失率較高, 而桐花樹和白骨壤的較低; 拉關(guān)木和無瓣海桑葉損失率較高, 秋茄、桐花樹以及白骨壤較低。黃槿、白骨壤、桐花樹的枝葉損失率均與它們的株高、冠幅、胸徑相關(guān)性不顯著(P＞0.05)。其他樹種枝葉損失率與樹木株高、胸徑以及冠幅均存在顯著(P＜0.05)或極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。

4.2 紅樹林人工林群落與天然林群落受災(zāi)情況差異討論

圖4 樹木受災(zāi)情況與其他因素的關(guān)系Fig. 4 The relations between disaster trees and other factors

天然林和人工林受災(zāi)情況對比發(fā)現(xiàn), 本次風(fēng)災(zāi)中受災(zāi)的紅樹林與群落類型(天然林或人工林)關(guān)系不大, 而與樹木自身生物特性更密切。結(jié)果分析得到, 紅樹林的株高、胸徑、冠幅越大、則受到臺風(fēng)影響越嚴(yán)重。天然林中紅海欖、海蓮折樹株高、胸徑以及冠幅均較倒伏樹大, 說明該兩種樹種株高、胸徑以及冠幅越大, 在風(fēng)災(zāi)中折斷的可能性越大于倒伏的可能性, 而秋茄則發(fā)生倒伏的可能性大于折斷。海蓮樹種中, 其分布于河港村位置的海蓮群落由于樹木高大且樹齡達到幾十甚至上百年, 樹體較大導(dǎo)致其單位面積上接受的風(fēng)面廣而更容易倒伏, 所以位于河港村樹齡較大的海蓮群落在本次臺風(fēng)中幾乎全部倒折。人工林中的無瓣海桑倒伏樹株高冠幅均較立樹高, 但折樹株高、冠幅則較立樹低。說明該樹種的受災(zāi)情況在各種規(guī)格樹木間均存在, 且折樹的冠幅較大, 其次為倒伏樹。從總體來看, 人工林受到的破壞程度較天然林大。這可能是由于天然林的紅海欖、秋茄均為慢生小喬木(海蓮由于樹齡均明顯大于其他4個樹種, 所以在此不做討論), 莖干材質(zhì)密度大, 韌性較好, 所以具有較好的抗風(fēng)能力。而人工林拉關(guān)木和無瓣海桑均為速生高大喬木, 莖干材質(zhì)疏松, 木材雖然柔軟但韌性不足等導(dǎo)致在本次風(fēng)災(zāi)中受到的影響較大, 這與陳玉軍等人的研究結(jié)論一致[11]。

4.3 林分密度及潮間帶與樹木折倒率的關(guān)系討論

陳玉軍等人在關(guān)于紅樹林林分密度與受風(fēng)災(zāi)程度的研究中指出, 林分密度大的紅樹林群落較林分密度小的受災(zāi)程度低[11]。結(jié)果分析得出, 紅樹林在高、低潮帶林分密度與樹木折損率關(guān)系相同, 即均表現(xiàn)為林分密度越大, 樹木折損率越低, 反之折損率越高。這可能是由于林分密度較小對于一般臺風(fēng)而言雖然可以使風(fēng)迅速通過。但是在較大風(fēng)速情況下, 單憑風(fēng)速快速通過可能難于達到防風(fēng)效果, 可能需要樹木之間的相互依靠和緩沖來得到較好抗風(fēng)效果, 這與陳玉軍等人的研究結(jié)論一致。此外, 相關(guān)學(xué)者對紅樹林抗風(fēng)能力的研究得出, 紅樹林背風(fēng)面的保護面積為迎風(fēng)面的3倍左右[12]。但是, 通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)雖然高低潮間帶紅樹林群落受災(zāi)情況與林分密度關(guān)系一致, 但是背風(fēng)面的高潮間帶紅樹林倒伏率仍然較低潮間帶高10.2%。這可能是由于高潮帶紅樹林群落容易受到人為干擾, 導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)單一、林分密度小、林木質(zhì)量差等的影響, 導(dǎo)致處于背風(fēng)面的高潮間帶紅樹林受災(zāi)程度較處于迎風(fēng)面的低潮間帶紅樹林高。

4.4 呼吸根類型及群落結(jié)構(gòu)與樹木折倒率的影響討論

對不同呼吸根對受災(zāi)情況的影響分析得出, 膝狀根的海蓮和筍狀根的無瓣海桑的折斷和倒伏較為嚴(yán)重, 而支柱根類型的紅海欖較輕。雖然已有相關(guān)研究指出無瓣海桑、海桑具有良好的防風(fēng)效果。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn), 無瓣海桑的筍狀呼吸根雖然分布面積較廣, 但其根系入土較淺, 加之其株高較大, 容易造成倒折。而紅海欖具有獨特的支柱根保證其樹木較穩(wěn)的固定在土壤中有較大關(guān)系。此外, 通過單一種群結(jié)構(gòu)與多種群群落結(jié)構(gòu)的受災(zāi)情況對比得出,單一群落結(jié)構(gòu)(純喬木)的折倒占比高于多種群分層群落結(jié)構(gòu)(喬木與灌木混合)。這可能是由于多種群分層群落結(jié)構(gòu)的林地其群落上存在垂直分層現(xiàn)象可以逐漸減小風(fēng)速, 達到逐步緩沖的作用。

5 建議

通過本次臺風(fēng)后對紅樹林的調(diào)查, 筆者提出以下建議, 以對今后進行紅樹林恢復(fù)和保護提供依據(jù)。

第一、在本次風(fēng)災(zāi)中, 小喬木和灌木較高大喬木防風(fēng)效果好。建議在今后進行紅樹林恢復(fù)時主要選擇喬木與灌木混交種植以提高群落抗風(fēng)能力。

第二、在紅樹林恢復(fù)時, 建議適當(dāng)密植(尤其在人類活動頻繁區(qū)域)以提高防風(fēng)能力。而對于恢復(fù)的群落結(jié)構(gòu)設(shè)計上, 建議以混交林結(jié)構(gòu)種植。這樣不僅提高群落的防風(fēng)能力, 還可以增強群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

第三、建議在風(fēng)災(zāi)后設(shè)定固定樣地連續(xù)監(jiān)測災(zāi)后紅樹林的自然恢復(fù)能力。以得到系統(tǒng)的紅樹林恢復(fù)和演替科學(xué)理論。

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Impact of “Rammasun” on mangrove communities in Dongzhaigang, Hainan

QIU Minghong, WANG Rongli, DING Dongjing, MAO Jing, LIAO Baowen*
Research Institute of Tropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Guangzhou510000,China

On 18th of July, 2014, the strongest typhoon of “Rammasun” (ever since 1973) has landed on the coastal areas of southern China and attacked Hainan Province. It has caused massive casualties and economic losses, as well as a great damage to the mangroves ecosystem of coastal zone. After it ended, we chose sampling sites at Dongzhaigang National and Natural Reserve of Hainan Island to investigate the effects of “Rammasun” on different mangrove communities in order to find out the impact factors of typhoon for the mangrove communities. Our results suggested that theCasuarinas equisetifoliacommunities were much more serious than mangrove communities in this disaster. In mangrove communities, the ratio of broken trees and laid trees was higher forBruguiera sexangulaandSonneratia pagatpat,while lower forKandelia candel,Aegiceras corniculatumandAvicennia marina. Based on the correlation analysis, we found that the ratio of losing branches and leaves had a positive correlation with height and crown size of trees, respectively. In addition, the disaster degree of mangrove communities was significantly correlated with stand density and stand structure.

mangrove communities; typhoon; disaster; impact factor

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.02.018

S761.2

A

1008-8873(2016)02-118-05

2015-03-16;

2015-12-10

科技部林業(yè)行業(yè)公益科研專項(編號：201504413); 國家自然科學(xué)基金項目(編號: 41176084)

邱明紅(1989—), 男, 海南省昌江縣, 碩士, 林業(yè)助理工程師, 主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)方面研究, E-mail: 121415702@qq.com

*通信作者:廖寶文(1963—), 男, 廣東省興寧市, 博導(dǎo), 研究員, 主要從事紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、濕地環(huán)境監(jiān)測、沿海防護林體系構(gòu)建, E-mail: baowenliao@ritf.ac.cn