平潭島基巖海岸不同造林模式對環(huán)境效應(yīng)的影響

葛小娟

(福建省林業(yè)勘察設(shè)計院，福建 福州 350001)

平潭島地處福建東部沿海，是大陸距臺灣最近之地。2014年國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于支持福建省深入實施生態(tài)省戰(zhàn)略加快生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)的若干意見》，福建省成為黨的十八大召開以來，國務(wù)院確定的全國首個生態(tài)文明先行示范區(qū)，這給平潭社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了重要機(jī)遇[1]。因此，按照把平潭打造成為“兩岸同胞合作建設(shè)、先行先試、科學(xué)發(fā)展”的共同家園的定位要求，為積極探索實驗區(qū)綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，突出海島生態(tài)特色，促進(jìn)實驗區(qū)經(jīng)濟(jì)社會與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，近年來平潭綜合實驗區(qū)高度重視造林綠化工作，以建設(shè)“國際森林花園島”為目標(biāo)，全面實施了綠色屏障、綠色通道、綠色城市、綠色景區(qū)、綠色村鎮(zhèn)“五綠工程”，全力推進(jìn)了城市的綠化、美化、花化、彩化、香化等“五化工程”[2]。平潭島為典型的海島性氣候，在東部沿海依次分布著長江澳、流西、流東、燕下埔、遠(yuǎn)中洋等5大風(fēng)口[3]，長期遭受自然災(zāi)害的頻繁影響。東部沿海山體大面積裸露，地力衰退嚴(yán)重，風(fēng)大、土薄、鹽霧和飛沙等因素嚴(yán)重限制了植被的生長和分布，林木更新難度大，是完成“五綠”和“五化”任務(wù)最困難的地段。近年來，平潭綜合實驗區(qū)不斷推進(jìn)沿海沙荒風(fēng)口與基巖海岸等困難地段的造林綠化工作，如長江澳沙荒風(fēng)口綜合治理、幸福洋吹沙地造林、遠(yuǎn)中洋沙荒風(fēng)口綜合治理等，顯著提高了森林覆蓋率，取得了良好的成效[4-6]。為突破基巖海岸造林難題，自2014年起，實驗區(qū)在澳前鎮(zhèn)巖質(zhì)海岸進(jìn)行了大范圍的植被恢復(fù)試驗，取得了顯著成效。基于前期研究[7-9]，為進(jìn)一步探討基巖海岸植被恢復(fù)后對環(huán)境效應(yīng)的影響，對植被恢復(fù)過程中主要喬木樹種的防風(fēng)效果和土壤環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測，以期為裸露山體植被恢復(fù)效果評價提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

平潭屬南亞熱帶半濕潤海洋性季風(fēng)氣候，多發(fā)臺風(fēng)、暴雨、干旱等氣象災(zāi)害和風(fēng)暴潮、赤潮、海岸侵蝕等海洋災(zāi)害，年均受臺風(fēng)影響6～7次；年均降水量900～1 200 mm，屬福建省少雨區(qū)之一；年平均蒸發(fā)量1 954 mm，年均降水量明顯低于年均蒸發(fā)量；旱季、雨季分明，分配不均，降水多集中在夏季臺風(fēng)期；秋、冬、春3季以偏北風(fēng)為主，多發(fā)干旱；多年平均氣溫19.6 ℃；土壤大多為濱海風(fēng)沙土、磚紅壤性紅壤；山地立地質(zhì)量以Ⅲ、Ⅳ類地為主。

研究地點為福建省平潭綜合實驗區(qū)澳前鎮(zhèn)的臨海山體，地理坐標(biāo)119°48′52″E、25°48′84″N。試驗地面積約7 hm2。區(qū)域常年風(fēng)沙大，北至東北風(fēng)向頻率占62%，月平均風(fēng)速超過10 m/s。山體土層薄，坡度15～45°，地表多長期裸露，無腐殖質(zhì)層，蒸發(fā)強(qiáng)；植被稀少，水源涵養(yǎng)能力差；土壤蓄水、貯肥能力極差，水土流失嚴(yán)重。山地零星分布的天然植被主要為龍舌蘭(Agaveamericana)、胡頹子(Elaeagnuspungens)等。部分地段人工種植有臺灣相思(Acaciaconfusa)、木麻黃(Casuarinaequisetifolia)、黑松(Pinusthunbergii)、濱柃(Euryaemarginata)等，但成活率不高，長勢也較差。

試驗地塊2014年4月分別營造木麻黃、肯式南洋杉(Araucariacunninghamii)和臺灣相思塊狀純林，造林密度為6 675株/hm2，株行距1.0 m×1.5 m。苗木為2年生。木麻黃苗高1.5 m，地徑1.5 cm；肯式南洋杉苗高1 m，地徑1.6 cm；臺灣相思地徑1.2 cm，苗高1 m。每樹種測定樣地面積0.3 hm2，設(shè)3次重復(fù)。

2 研究方法

2.1 風(fēng)速測定

2017年12月東北風(fēng)盛行，采用DEM-6型三杯風(fēng)向風(fēng)速儀對木麻黃、肯式南洋杉和臺灣相思3種人工純林林內(nèi)、林外高度1.5 m處的風(fēng)速進(jìn)行測定。

2.2 土壤理化性質(zhì)測定

在3種林分內(nèi)采用土鉆隨機(jī)采集10個點的土壤，分層混合后每層取大約500 g帶回實驗室進(jìn)行土壤理化性質(zhì)測定。用環(huán)刀法測定不同樹種林下的土壤容重和孔隙度等；用pH計測定土壤酸堿度；用碳氮元素分析儀測定土壤碳氮；用鉬銻抗比色法測定全磷和有效磷；以原子吸收光度法測定全鉀和速效鉀。所有土壤理化性質(zhì)取樣深度均為0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm。

2.3 數(shù)據(jù)處理

在SPSS 18.0中進(jìn)行數(shù)據(jù)單因素方差分析和DUNCAN法多重比較分析，顯著性水平α=0.05，在Origin 8.5中進(jìn)行繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種的林內(nèi)林外風(fēng)速及防風(fēng)效能

木麻黃林外風(fēng)速為6.9 m/s，林內(nèi)風(fēng)速為3.3 m/s，防風(fēng)效能為52.17%；肯式南洋杉林外風(fēng)速為5.2 m/s，林內(nèi)風(fēng)速為3.7 m/s，防風(fēng)效能為28.85%；臺灣相思林外風(fēng)速為3.7 m/s，林內(nèi)風(fēng)速為2.3 m/s，防風(fēng)效能為37.84%(圖1)?？梢姡?種樹種間木麻黃的防風(fēng)效能最大，肯式南洋杉相對較小，3者間差異顯著(各圖中用不同小寫字母表示)。

圖1 不同林型林內(nèi)、林外風(fēng)速和防風(fēng)效能

3.2 不同樹種林下土壤的物理性質(zhì)

測定得到不同樹種間最大持水量、毛管持水量、田間持水量、容重、總孔隙度、非毛管孔隙度等各項土壤物理性質(zhì)指標(biāo)值。測定結(jié)果顯示，各指標(biāo)間均沒有顯著差異(表1)。

表1 平潭島基巖海岸不同植被恢復(fù)樹種林下土壤物理性質(zhì)

3.3 不同樹種林下土壤的化學(xué)性質(zhì)

測定所得的各不同樹種林下土壤的pH值也沒有顯著差異。0～20 cm土層內(nèi)，以肯式南洋杉的pH值最高；在20～40 cm土層內(nèi)，pH值最高的為木麻黃；在40～60 cm土層內(nèi)，pH值最高的為肯式南洋杉(圖2)。

圖2 平潭島基巖海岸不同植被恢復(fù)樹種林下土壤pH

在0～20 cm土層內(nèi)，木麻黃和肯式南洋杉的全碳含量無顯著差異，但均顯著大于臺灣相思；在20～40 cm土層內(nèi)，不同樹種的土壤全碳含量均沒有顯著差異；在40～60 cm土層內(nèi)，肯式南洋杉的土壤全碳含量顯著高于木麻黃和臺灣相思(表2)。

在0～20 cm土層內(nèi)，木麻黃的全氮含量顯著大于肯式南洋杉和臺灣相思，但在20～40 cm和40～60 cm土層內(nèi)，不同樹種的林下土壤全氮含量均沒有顯著差異(表2)。

在不同土層內(nèi)，肯式南洋杉林的土壤全磷含量和有效磷含量均高于木麻黃和臺灣相思，其中0～20 cm、20～40 cm的肯式南洋杉林土壤全磷和有效磷含量顯著高于木麻黃和臺灣相思，其他土層內(nèi)3種樹種間土壤全磷和有效磷含量無顯著差異(表2)。

在0～20 cm、20～40 cm土層內(nèi)，木麻黃和臺灣相思的土壤全鉀和速效鉀顯著大于肯式南洋杉，40～60cm土層內(nèi)3種林分的土壤全鉀含量無顯著差異，而木麻黃和肯式南洋杉的速效鉀含量顯著高于臺灣相思(表2)。

表2 平潭島基巖海岸不同植被恢復(fù)樹種林下土壤養(yǎng)分含量

4 結(jié)論

對平潭島基巖海岸裸露山體進(jìn)行了不同類型的植被恢復(fù)試驗，對造林4 a后不同林型的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了初步監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同造林模式對防風(fēng)效果有不同影響，3種樹種以木麻黃的防風(fēng)效能最大，其次為臺灣相思，肯式南洋杉相對較小；不同樹種間土壤物理性質(zhì)沒有顯著差異。

不同造林模式影響了土壤的化學(xué)性質(zhì)，其中，0～20 cm土層內(nèi)，木麻黃和肯式南洋杉的全碳含量均顯著大于臺灣相思；在40～60 cm土層內(nèi)，肯式南洋杉的土壤全碳含量顯著高于木麻黃和臺灣相思。在0～20 cm土層內(nèi)，木麻黃的全氮含量顯著大于肯式南洋杉和臺灣相思。在不同土層內(nèi)，肯式南洋杉林的土壤全磷含量和有效磷含量均高于木麻黃和臺灣相思，其中0～20 cm、20～40 cm的肯式南洋杉林土壤全磷和有效磷含量顯著高于木麻黃和臺灣相思；在0～20 cm、20～40 cm土層內(nèi)，木麻黃和臺灣相思的土壤全鉀和速效鉀顯著大于肯式南洋杉，40～60 cm土層木麻黃和肯式南洋杉的速效鉀含量顯著高于臺灣相思。