沙质海岸木麻黄防护林的结构配置与防护效能研究

论文摘要

木麻黄(Casuarina equisetifolia)原产于澳大利亚、越南等国,自20世纪50年代引种到中国,在东南沿海地区已有50多年的栽培历史,表现了很好的适应性和丰产性,在东南沿海建立了一道绿色屏障。沙质海岸木麻黄防护林,在改善生态环境,以及促进当地社会、经济的发展等方面起到了十分重要的作用。沿海防护林的结构状态是影响林分防护效能的关键因素,本试验从2006年11月开始到2008年3月结束,以福建省东山县赤山林场木麻黄为主的防护林和林带后农田防护林为对象,研究不同类型防护林的结构特征,调查组成各种林带结构的疏透度、树种组成、林木分层、林分密度、林龄、树高、胸径、林带宽度、带间距离等单因素对防护效能的影响及防护林网内的生态效应,用数量化理论Ⅰ找出木麻黄防护林防风效能定量评价的方法,确定影响不同结构类型防护林防护效能的主导因素,对农田防护林网的区域性防风效能进行评价,为沿海防护林的合理改造和可持续经营提供科学合理的理论。研究结果表明:1.疏透结构林带防护距离远,防护效能最强,在林带后1倍树高处风速可降到空旷地风速的16.4%而后风速虽有增大,但风力增大的幅度不大。而紧密结构和通风结构的防风效能较差。2.木麻黄与湿地松、厚荚相思、刚果桉等树种混交有利于提高其防护效能。其中木麻黄与厚荚相思混交比例为1∶4、木麻黄和湿地松混交比例为1∶3的林带防风效果较好;木麻黄与湿地松、厚荚相思混交形成的复层林比木麻黄单层林带后20倍树高范围内风速平均降幅多3.3个百分点。3.木麻黄防护林林龄年龄超过30年后,防护能力下降,37年生林分防风效能仅为32.2%,比30年生木麻黄林分下降16.6%,甚至比处于生长期林龄为三年的幼林防风效果还低4.4%。说明林龄为37年的木麻黄防护林已处于衰退阶段。4.林带宽度是组成林带结构的因子之一,对宽度为0.5H、0.5～1H、1～2H三种主林带防风效能观测结果表明。三种带宽带后20H范围内的最低风速均为45%左右,且出现在带后3H～4H。在疏透度和生长状况相近时,增加林带宽度后防风效能略微有所下降。5.林带高度影响林带的防风效能,对平均树高为6.2m、8.5m和11m的三条林带研究表明林带高度增加,能提高林带的防风效能,且林带防护距离的绝对值的增大与树高的增加成正比,而相对值则变化不大。6.主林带间距不同,林带的连续防风效应有差异。对150x100m、200x150m和80x150m三种不同规格的林网内风速变化研究表明主林带间距小的林带防风效果较好,150x100m和80x150m林网带后防护效能分别比200x150m高12.5和2.1个百分点。7.同一条林带风速大小不同时的防风效能研究表明,风速增大,则林带的防风效能增加,风速从4.5m/s增大到10.6m/s,带后20H范围内平均防风效能从9.8%增大到55.1%。8.海岸林带、林网对改善环境十分有益,秋冬季节平均可降低林带背风面距地面0.5m和1.5m的气温0.84和1.68℃;平均相对湿度可增加2.4%,可有效的帮助农田林网内作物越冬、生长和防止冻害。9.对农田林网区域性防风效应研究结果表明:防风效果与林带高度之间为正相关,与疏透度和副林带长度成负相关,林带高度增加,副林带长度缩短,疏透度减小,则能提高林网的区域性防风效果。林带高度对防护效能的贡献率最大,副林带长度次之,疏透度则差。10.运用数量化理论Ⅰ得到的沿海木麻黄基干林带防风效能预测方程可很好地预测其防风效能,精度较高。影响木麻黄基干林带防风效能的主要因子为冠幅、胸径和树高,地貌类型和林分密度也对基干林带的防风效能有一定的影响,而枝下高和林带宽度对基干林带的防风效能的影响很小。建议在营建木麻黄基干林带和划分基干林带的保护范围时,基干林带的宽度不应小于40m。根据因地制宜的原则和提高林带防护效能的要求,分别设计出滨海前沿基干林带的单层林与复层林经营,后沿沙地的纯林与混交造林等木麻黄防护林经营模式的优化配置和农田防护林优化配置方案,包括树种组成、配置方式、初植密度、调整技术等技术环节和防风效能指标,可供东南沿海防护林营造实践中参考和推广应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 防护林体系的研究进展
• 1.1.1 国外防护林研究进展
• 1.1.2 国内防护林研究概况
• 1.2 沿海防护林体系研究
• 1.3 防护林结构参数的研究状况
• 1.3.1 疏透度
• 1.3.2 透风系数
• 1.3.3 林带宽度
• 1.3.4 林带高度
• 1.3.5 林带断面形状
• 1.4 防护效应的表示
• 2 材料与方法
• 2.1 试验地状况
• 2.1.1 自然状况
• 2.1.2 社会经济状况
• 2.2 研究方法及内容
• 2.2.1 研究内容
• 2.2.2 研究方法
• 3 结果与分析
• 3.1 海岸带不同结构防护林带的防护效能测定
• 3.1.1 木麻黄不同结构防护林带的防护效能
• 3.1.2 海岸防护林不同配置模式的防护效能
• 3.1.3.1 多树种混交林的防护效能
• 3.1.3.2 木麻黄与湿地松混交林的防护效能
• 3.1.3 不同层次结构防护林的防护效能差异
• 3.1.4 林分密度对木麻黄林防护效能的影响
• 3.1.5 年龄对木麻黄林防护效能的影响
• 3.1.6 木麻黄防护林基干林带防护效能的定量研究
• 3.2 木麻黄农田防护林网的防护效能研究
• 3.2.1 木麻黄农田防护林网的防风效能研究
• 3.2.1.1 木麻黄不同结构农田防护林的防风效能
• 3.2.1.2 不同林带宽度的防风效能
• 3.2.1.3 不同林带高度的防风效能
• 3.2.1.4 不同林带间距的防风效能
• 3.2.1.5 不同风速时农田林网的防风效能
• 3.2.1.6 林网内不同垂直高度处的风速变化
• 3.2.1.7 农田防护林网区域性防风效能研究
• 3.2.2 木麻黄农田林网的生态效应
• 3.2.2.1 农田林的温度效应
• 3.2.2.2 农田林的湿度效应
• 3.2.2.3 不同带距林网的生态效应
• 3.3 海岸带木麻黄防护林合理结构的优化配置
• 3.3.1 滨海前沿木麻黄基干林带经营模式设计
• 3.3.2 后沿沙地木麻黄防护林经营模式设计
• 3.3.3 木麻黄农田防护林经营模式设计
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 海岸带不同结构防护林带的防护效能
• 4.1.2 木麻黄农田防护林网的防护效能
• 4.1.3 木麻黄防护林合理结构的优化配置
• 4.2 讨论与建议
• 4.2.1 讨论
• 4.2.2 建议
• 参考文献
• 致谢