乳源木蓮生態(tài)景觀林綠量與夏季降溫增濕效應研究

陳 立

(福建省沙縣水南國有林場，福建 沙縣 365599)

1 引言

乳源木蓮(ManglietiayuyuanensisLaw)系古老孑遺植物[1]，屬于中亞熱帶鄉(xiāng)土珍貴樹種，在福建省閩西北廣為分布。其主干通直，生長快，材質(zhì)優(yōu)良，是速生豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)用材樹種，近幾十年在人工造林中，尤其是在與杉木、馬尾松、毛竹混交林中得到廣泛應用[2～5]。其實，乳源木蓮樹型較規(guī)整緊湊，枝繁葉茂，葉翠綠有光澤，花形似蓮，香氣襲人，具有較高的觀賞價值，也是優(yōu)美的景觀樹。近年來，其園林綠化利用價值逐漸受到重視[6]，在生態(tài)景觀林建設中也有應用。關于乳源木蓮的研究，過去較多集中在用材林領域[2～5，7～10]，在園林綠化方面的研究較少[11]，生態(tài)景觀林是一種特殊的森林類型，不僅要考慮樹木的美學價值，更應該注意其生態(tài)效益的發(fā)揮，但有關乳源木蓮生態(tài)景觀林降溫增濕生態(tài)效應的研究尚未見過報道。本研究試圖對乳源木蓮生態(tài)景觀林林分生長狀況、綠量以及夏季降溫增濕效應進行試驗研究，總結(jié)乳源木蓮生態(tài)景觀林的經(jīng)營技術和降溫增濕效應，為科學評價其生態(tài)效應提供理論依據(jù)，也為乳源木蓮生態(tài)景觀林建設提供林業(yè)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。

2 試驗地自然概況

乳源木蓮生態(tài)景觀林位于福建省沙縣水南國有林場經(jīng)營區(qū)。該林場行政區(qū)域隸屬于福建省中部偏北的沙縣(26°6′～26°46′N，117°32′～118°6′E)。沙縣屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，年平均氣溫19.6℃,最熱月(7月份)平均氣溫30 ℃，極端最高氣溫41 ℃； 年平均降水量1800 mm，空氣相對濕度80%，霜期79～84 d，霜日18～24 d，較少降雪。試驗林建立在國有林場水南峽管護站54林班3大班6小班，海拔220～280 m，土壤為發(fā)育于紫色頁巖的酸性紫色土。2017年春營建乳源木蓮生態(tài)景觀林。乳源木蓮采用3 年綠化大苗(地徑3.0 cm左右，主干高控制在1.5 m)全冠帶土球移栽，種植株行距1.8 m×1.8 m，造林后1～3 a，每年在種植株周圍1 m半徑范圍內(nèi)鋤草撫育2 次，結(jié)合鋤草進行適當修剪，控制樹高在3 m左右。

3 試驗方法

2019年6月在乳源木蓮生態(tài)景觀林中建立3 個20 m×20 m標準地(標記為JL處理)，同時在與乳源木蓮生態(tài)景觀林相鄰約35 m林外空地設置3 個相對應的對照點(標記為CK處理)，在乳源木蓮生態(tài)景觀林相距約90 m，同一坡面，2014 年采用1年生實生苗營造的杉木人工用材林(造林株行距2 m×2 m，常規(guī)幼林撫育)中建立相對應同樣為20 m×20 m的標準地3 個(標記為YS處理)。各標準地設置完成后，測定各林分內(nèi)乳源木蓮或杉木的現(xiàn)存密度、胸徑、樹高、枝下高、冠幅、冠長。判斷樹形，根據(jù)乳源木蓮(卵形)和杉木(圓錐形)樹形分別采用公式1、2計算平均木綠量(G)[12]：

(1)

(2)

式(1)、(2)中，G蓮、G杉分別為乳源木蓮、杉木單株綠量，X、Y分別為冠幅和冠長?？諝鉁囟群涂諝鉂穸扔?019年7～9月各選擇3 d晴天無風(風速≤2 m/s)的日子，在標準地中央及空地對照點，在10:00～16:00時段，每2 h，用JL-17型溫濕度測定儀，測定空氣溫度和空氣濕度，觀測高度1.50～1.70 m之間。根據(jù)測定的氣溫和濕度，采用公式3、4計算平均降溫率(t)和平均增濕率(h)：

t=(T1-T2)/T1

(3)

式(3)中：T1為對照(空地)各時間整點氣溫，T2為乳源木蓮或杉木林中各時間整點氣溫。

h=(H2-H1)/H1

(4)

式(4)中：H1為對照(空地)各時間整點大氣濕度，H2為乳源木蓮或杉木下各時間整點大氣濕度。

4 結(jié)果與分析

4.1 林分生長狀況

不同經(jīng)營目的，所采取的經(jīng)營措施不同，林分生長狀況會存在差異。表1是不同林分生長狀況和綠量調(diào)查測定結(jié)果。從表1中可知，乳源木蓮生態(tài)景觀林(JL處理)現(xiàn)存株數(shù)3058 株/hm2，杉木用材林(YS處理)現(xiàn)存株數(shù)2333 株/hm2，JL處理比YS處理株數(shù)增加31.1%，JL處理造林密度較大，且?guī)燎蛞圃栽炝直４媛瘦^高。JL處理乳源木蓮平均樹高3.03 m，平均胸徑5.17 cm，與YS處理杉木比平均樹高降低49.4%，平均胸徑降低8.3%，乳源木蓮高徑生長量均低于杉木，尤其是樹高降低明顯，顯然是由于乳源木蓮采取了修剪和控高的技術措施的緣故。JL處理高徑比59，冠型指數(shù)(冠幅與冠高之比)0.67，乳源木蓮樹樹形呈卵形，乳源木蓮比較耐陰，枝下高較低，枝葉緊湊濃密，乳源木蓮傾向橫向占據(jù)空間；杉木高徑比110，冠型指數(shù)0.42，樹形呈圓錐形，枝下高較高，生長空間趨于縱向占據(jù)空間。杉木系中性偏陽性樹種，3～4 年生后并不耐陰，需光量增加，自然整枝加快，導致樹冠縮減。兩者形態(tài)建成存在差異，其采取的技術措施適合其各自經(jīng)營目的。乳源木蓮給人以更好的視覺美感。生態(tài)景觀林要求具有較好的景觀價值，又要有一定的生態(tài)功能，強調(diào)它在景觀效益方面的價值[13]。

表1 不同林分生長狀況

4.2 不同綠量比較

綠量是葉莖立體分布的數(shù)量，能夠用來反映綠化立體結(jié)構(gòu)的生態(tài)效益[14]。從表2中可知，JL處理綠量值為13393.1 m3/hm2，YS處理的綠量值為13171.4 m3/hm2，JL處理比YS處理處理增加1.7%。經(jīng)方差分析(表1)JL處理與YS處理綠量間差異未達到顯著水平(p>0.05)，表明乳源木蓮生態(tài)景觀林綠量與杉木用材林綠量相當，雖然乳源木蓮樹高被人為調(diào)控在3 m左右，但因林分經(jīng)營密度、樹形及樹種生物學特性和采取的技術措施，使得綠量沒有減少。

4.3 降溫效應分析

生態(tài)景觀林不僅要給人以視覺美感，而且要為人們休閑、康養(yǎng)提供舒適的生態(tài)環(huán)境。氣溫和空氣濕度是衡量人體舒適程度的重要指標。在中亞熱帶地區(qū)夏季(7～9月份)的氣溫，尤其是10:00～16:00時段往往高于30 ℃，使人體感覺不舒適。表2是不同處理空氣溫度和濕度測定結(jié)果。從表2中可知：不同處理氣溫在觀測時段均表現(xiàn)為先升溫，中午時段達到最高值，然后慢慢回落，氣溫總體從高到低依次表現(xiàn)為CK處理>YS處理>JL處理，最高溫是CK處理14:00整點時達到37.7 ℃，同時段JL處理、YS處理氣溫分別為23.4 ℃和24.1 ℃，與CK處理比分別降低14.3 ℃和13.6 ℃，降溫率分別為37.9%和36.1%，其他時段也有同樣的降溫效應，平均降溫率分別為30.5%和28.8%，表明生長發(fā)育良好的林分能夠較大程度降低氣溫，具有良好的降溫效果。

不同時段降溫率不同，JL處理從10:00～16:00整點時降溫率分別為20.6%、37.7%、37.9%和25.8%。在10:00降溫率最小，14:00達到最大值，氣溫越高降溫效應越大。根據(jù)Biilnter的標準，舒適溫度可分為4級[15]：Te≤15 ℃感覺寒冷不舒適；Te24 ℃感覺悶熱，Te>30 ℃極不舒適，無法忍受。從表3中可以看出，CK處理在7～9月份的10:00～16:00時段氣溫Te>24 ℃，甚至>30 ℃，人體感覺悶熱或極不舒適，而JL處理在整個觀測時段Te均在15～24 ℃之間，YS處理在整個觀測時段除在14:00時段氣溫略高于24 ℃，大多數(shù)時段在15～24 ℃之間，表明JL處理、YS處理在夏季較悶熱時段林內(nèi)氣溫在人體覺得較舒適的區(qū)間，表明乳源木蓮生態(tài)景觀林和杉木用材林降溫效應明顯。

JL處理與YS處理比，JL處理林內(nèi)氣溫低于YS處理，平均降溫率為3.1%，乳源木蓮生態(tài)景觀林降溫效應優(yōu)于杉木用材林。這是由于乳源木蓮生態(tài)景觀林經(jīng)修剪、定干處理，枝葉濃密，覆蓋面廣，綠量大；其次，乳源木蓮生態(tài)景觀林葉面積較大，蒸騰作用大；再次，乳源木蓮凋落物易分解，有效改善土壤肥力，林下生態(tài)環(huán)境含水量高，林分通過植物蒸騰和土壤蒸發(fā)吸收空氣中熱量，有效地降低了氣溫。杉木屬于針葉樹種，針葉面積小、葉質(zhì)堅硬，含有防腐物質(zhì)，難以分解，林地較干燥，降溫效果稍差。

4.4 增濕效應分析

評價人類舒適環(huán)境，相對濕度是重要指標之一?？諝庀鄬穸冗^高或過低，都影響人體舒適度。一般人體在空氣相對濕度45%～65%之間時感覺舒適[16]，上限不超過80%，相對濕度與氣溫呈負相關，JL處理和YS處理在10:00～14:00時段隨著氣溫升高，林內(nèi)相對濕度逐漸降低，在14:00～16:00時段略有回升，但空氣相對濕度，除JL處理在16:00大于65%外，均在45%～65%之間。從表2中可知，在夏季10:00～16:00時段，空氣相對濕度基本上隨著氣溫升高，空氣濕度降低?？盏貙φ拯c在中午時段空氣相對濕度都在45%以下，人感到悶熱，而相對時段在JL處理、YS處理林分內(nèi)，平均相對空氣濕度均在45%～60%之間，JL處理最高空氣相對濕度在16:00整點達68.8%稍高外，其余均在舒適空氣濕度范圍內(nèi)，表明JL處理和YS處理林分內(nèi)較適宜人類活動。JL處理、YS處理與CK處理比平均增濕率分別為45.9%和35。2%，表明JL處理和YS處理總體均有增濕效應，表明乳源木蓮生態(tài)景觀林和杉木用材林在10:00～16:00時段增濕效應明顯，林內(nèi)生境適合人類活動，感到舒適。

表2 不同處理降溫增濕效應

5 結(jié)語

乳源木蓮是中亞熱帶鄉(xiāng)土闊葉樹種，適宜閩西北等地區(qū)種植，經(jīng)修剪整形具有很高的觀賞價值，是丘陵山地生態(tài)景觀林優(yōu)良樹種之一。6年生乳源木蓮生態(tài)景觀林綠量可達到13393.1 m3/hm2,比常規(guī)營造的杉木用材林綠量(13171.4 m3/hm2)略高，具有明顯的降溫增濕效應。試驗研究結(jié)果表明：乳源木蓮生態(tài)景觀林與空地對照點比在夏季10:00～16:00時段，平均降溫率達30.5%，平均增濕率為45.9%，降溫增濕效應優(yōu)于杉木用材林，可以提高人體舒適度。經(jīng)規(guī)整的乳源木蓮生態(tài)景觀林，不僅具有集群美感，而且是人們休閑和康養(yǎng)的有益場所。