余姚市杭州湾沿岸基干林带生长现状及土壤改良效应

王利平 ，岳春雷，王 珺，李贺鹏，杨 乐，房瑶瑶，陈艳敏，陈荣锋，沈 颖，章旭日

（1.余姚市林业技术推广站，浙江 宁波 315400，2.浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023）

余姚市位于杭州湾南岸，地处海陆交替、气候突变地带，受台风等自然灾害影响十分严重。基干林带是沿海及海湾防护林体系的重要组成部分，是沿海居民生产生活的生态屏障，对于防范台风、海浪、海岸侵蚀等自然灾害具有不可替代的作用[1-2]。自2006 年以来，余姚市大力营建杭州湾沿岸基干林带，累计建设长度60 km，建设面积280 hm2。为了解十余年来的基干林带建设情况，2018 年在资料收集、野外调查、实验分析的基础上，对余姚市杭州湾沿岸基干林带的生长状况及其土壤改良、防灾减灾等功能进行调查和研究，以期为后续基干林带建设和管理提供参考。

1 研究区概况

余姚市（120～121°E，29～30°N）的海岸属浙江省杭州湾岸段，为泥质海岸，东起小曹娥镇的泗门三号水库与慈溪市的西三农场交界，西至黄家埠镇的横塘指挥部八塘，与上虞谢塘镇交界，全长23.1 km。属亚热带海洋性季风气候区，阳光充沛，四季分明。年平均气温16.3℃，最热月（7 月）平均气温28.3℃，最冷月（1 月）平均气温4.2℃。年平均降水量1 783 mm，雨水主要集中在4-9 月。年无霜期约230 d。一年中，由于季风交替，常有春秋季的低温阴雨，梅汛期暴雨洪涝，夏季干旱、高温、台风、冰雹、大风和冬季的霜（冰）冻、寒潮、大雪等灾害性天气出现[3]。余姚市基干林带位于余姚市近海的杭州湾沿岸平原海涂大堤内侧（图1）。土壤多为滨海盐土，土壤空隙度小，有机质含量低，土壤盐含量高。原生植被少，以盐蒿Artemisia halodendron，芦苇Phragmites australis，柽柳Tamarix chinensis等植物为主。

图1 余姚市杭州湾沿岸基干林带造林地段及时间Figure 1 Afforestation area and time of coastal backbone shelterbelt in Yuyao city

2 研究方法

2.1 调查方法

2018 年10-11 月对2007-2015 年营建的余姚市杭州湾沿岸基干林带（共9 片），每片林带中分别选取2～4 个具有代表性的样地进行常规群落学调查，共计27 个样地（图1），每个样地面积为400 m2，记录样地中的造林保存率，林分郁闭度，林木种类、株数、高度、胸径、冠幅等，同时记录样地的环境因子，如坐标、海拔、坡度等。林木胸径用径围尺测量（单位：cm）；林木高度用测高仪测量（单位：m）；造林保存率（%）、林分郁闭度、林木冠幅（单位：m×m）用目测法。林木高度和胸径以平均值±标准差（Mean±SD）表示，冠幅以平均值表示。

造林当年的林分相关数据由余姚市林业局提供。2007-2015 年造林的具体地点、长度、面积、株数见表1。造林树种主要有竹柳Salix fragilis，女贞Ligustrum lucidum，黄连木Pistacia chinensis，臭椿Ailanthus altissima，夹竹桃Nerium indicum，35 杨Populussp.，红叶石楠Photinia×fraseri，木麻黄Casuarina equisetifolia，无患子Sapindus mukorossi，海滨木槿Hibiscus syriacus，乌桕Sapium sebiferum，水杉Metasequoia glyptostroboides，中山杉Taxodium‘Zhongshanshan’，落羽杉T.distichum，朴树Celtis sinensis，楝Melia azedarach，湿地松Pinus elliottii等，各树种相关参数见表2。整个基干林带造林模式主要以多树种混交、常绿落叶相混交、乔灌草相结合，以带状混交、梅花状配置为主。乔木树种种植密度为2.5 m×2.0 m，灌木树种密度为1 m×1 m。造林前均做好翻耕排盐等工作，造林后定期进行杀虫、修枝、施肥、排水、土壤翻新等抚育管理。

林木材积按照中华人民共和国国家标准GB4814-84《原木材积表》的规定进行计算。胸径4～ 14 cm 的林木材积由公式（1）计算获得，胸径>14 cm 的林木材积由公式（2）计算获得。

式中，V为材积（m3），H为树高（m），DBH为胸径（cm）。

树种蓄积量（M）（单位：m3·hm-2）：该树种单株材积（V）乘以每公顷该树种的株树。年材积生长量（单位：m3·a-1）：每年该树种的材积变化。年蓄积生长量（单位：m3·hm-2·a-1）：每年该树种的蓄积量变化。生物量（B）（单位：t·hm-2）由蓄积量（M）乘以换算系数0.95 获得[4]。生物量年增长量（单位：t·hm-2·a-1）：每年该树种的生物量变化。上述计算结果均以平均值表示。

表1 余姚市杭州湾沿岸基干林带建设历年造林工程量Table 1 Details of coastal backbone forest in Yuyao city from 2007 to 2015

2.2 土壤理化性质测定及分析

每个林带样地采用5 点取样法，分3 个土层（0～ 20 cm，>20～ 40 cm，>40～ 60 cm）采集土样，每层取鲜土0.1 kg，将取回的土样混匀，带回实验室自然风干，进行土壤理化分析。土壤全氮（TN）、全磷（TP）、有机质含量、含盐量分别按照《森林土壤全氮的测定》（林业行业标准：LY/T1228-1999）、《森林土壤全磷的测定》（林业行业标准：LY/T1232-1999）、《森林土壤有机质的测定及碳氮化的计算》（林业行业标准：LY/T1237-1999）及《森林土壤水溶性盐分分析》（林业行业标准：LY/T1251-1999）进行测定。此外，选取造林株数多、生物量大的树种，分析其根际土壤的理化性质。根际土壤采样按照离树根部1～ 2 m 的位置在四周取4 个采样点，采样方法、样品处理及理化性质的测定按上述方法进行。无种植区为林带边缘没有种树的区域。以上测定结果以平均值±标准差（Mean±SD）表示，若数据符合正态分布，则使用单因素方差分析（one-way ANOVA）检验组间差异，若不符合则先将数据进行对数转换。当P<0.05 时，表示组间差异显著；当P<0.01 时，表示组间差异极显著。以上所有数据均在SPSS 20.0 和Excel 中进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 基干林带质量

3.1.1 造林保存率及林带长势 整个杭州湾沿岸基干林造林保存率达85%，林分平均郁闭度大于0.65，造林林带总体质量良好，其中2008-2010 年的造林保存率最高，均为90%（图2）。除竹柳、木麻黄以及部分臭椿和35 杨长势较差、保存率偏低外，其他树种保存率较高。综合各林分指标（表2），2011 年、2012 年和2014 年营建的林带生长状况较差，2014 年的林带甚至出现了“小老头林”现象，由于该地段东面地势低受地下水位影响大，因此土壤立地条件较差，进而影响林木生长。

3.1.2 不同造林时间各基干林带生长状况 由表2可知，2010 年造林林带的平均蓄积量和平均生物量最高（263.016 m3·hm-2，252.337 t·hm-2），其次为2013 年造林林带，说明这两年营建的林带对抗自然灾害（台风）的能力最强。2007-2009 年林带的平均蓄积量和平均生物量较为接近，并且要明显高于2011 年、2012 年和2015 年，由于2014 年所造林带出现了“小老头林”，因而最低。林带的生长状况一般和造林时间、林木生长情况、造林技术以及抚育管理等有关，造林时间越长、林木生长越好、管理抚育越到位，其蓄积量和生物量也越大。若排除造林时间差异，2010 年和2013 年林带的年平均蓄积生长量和生物量年平均增长量最高，说明这两个年份营建的林带生长速度最快。尽管2015 年的林带生长较快，但其造林时间短，再加上部分树种受到虫害和冻害影响，因而该林带的平均蓄积量和平均生物量并不是很高。

图2 2018 年调查时不同造林时间林木保存率Figure 2 Conservation rate in 2018 of shelterbelt planted from 2007 to 2015

表2 余姚市杭州湾沿岸基干林带主要树种生长状况Table 2 Growth of main planted tree species of coastal backbone shelterbelt in Yuyao

表2(续)

3.1.3 基干林带主要树种的生长状况 年平均材积生长量是某一树种平均每株一年内材积的生长量。通过比较不同树种的年平均材积生长量可以反应出各树种的生长状况，为造林树种的选择提供参考依据。从图3 中可以看出，35 杨生长最快，达0.039 3 m3·a-1，其次为竹柳、水杉、黄连木和楝，中山杉（0.000 6 m3·a-1）和红叶石楠（0.000 3 m3·a-1）最低。不同树种的生长速率与其本身的遗传性状、生理特征、适应能力、抗害能力以及立地条件等有关，因此在选择树种时应综合考虑这些因素。

图3 整个基干林带主要造林树种的年平均材积生长量Figure 3 Annual average volume growth of the main tree species among the whole backbone forest

3.2 土壤改良情况

3.2.1 不同造林时间各基干林带土壤改良情况

从图4 和图5 中可以看出，不同造林时间的基干林带土壤化学性质存在一定差异。通过选定造林地段相似的林带（2007 年、2008 年、2010 年、2013 年、2015 年）（图4），以2015 年的基干林带作为条件对照组，对比结果显示各林带的土壤总氮及有机质含量显著增加（P＜0.01），土壤含盐量显著下降（P＜0.01），并且这种变化程度随着造林时间的延长而越显著。2010 年基干林带的土壤总磷含量较2015 年显著增加（P＜0.05），其余年份未见显著差异，这可能与造林时间、植物配置及植物生长状况有关。从图5 中可以看出，所有基干林带土壤含盐量都远低于0.3%，对植物生长已经没有限制作用。

图4 不同造林时间基干林带土壤总氮和总磷含量Figure 4 Total nitrogen and total phosphorus content in soil of backbone shelter belt with different planted year

图5 不同造林时间基干林带土壤有机质含量和含盐量Figure 5 Organic matter content and salinity in soil of backbone shelter belt with different planted year

3.2.2 不同树种根际土壤改良效果 由表3 可以看出，与对照（无种植区）相比，不同树种根际土壤的总氮及有机质含量明显增加（P＜0.01），乌桕根际土壤的总磷含量明显增加（P＜0.01）、其余树种未见明显变化。其中35 杨和乌桕根际土壤总氮含量最高（分别为1.50‰ ± 0.28‰和1.49‰ ± 0.20‰），其次为竹柳（1.17‰ ± 0.12‰）；乌桕根际土壤总磷含量最高（0.80‰ ± 0.10‰）；竹柳、乌桕、夹竹桃根际土壤有机质含量较高（分别为23.17‰± 0.99‰，22.35‰ ± 1.15‰和22.29 ‰± 1.89‰）。各造林树种对土壤含盐量的改良均有极显著效果（P<0.01），其中竹柳和木麻黄的效果最好，均降低了0.19%。土壤改良的程度可能与造林树种本身的生理状况、根际土壤微生物、造林时间和立地条件等有关。

表3 不同树种根际土壤化学指标差异Table 3 Chemical index in rhizosphere soil under different tree species

4 结论与建议

4.1 结论

余姚市杭州湾沿岸基干林带总体质量良好，对自然灾害具有较好的抵御能力。其中，2010 年造林林带质量最佳，2010 年和2013 年造林林带生长速度最快，2004 年造林林带出现了“小老头林”。在不同造林树种中，35 杨、竹柳和水杉生长最快。除竹柳、木麻黄以及部分臭椿和35 杨长势较差，其他树种长势良好。造林可提高土壤总氮及有机质水平，并可有效降低土壤含盐量。不同造林树种均可有效提高根际土壤总氮和有机质含量，并可显著降低土壤含盐量；乌桕可有效提高根际土壤总磷水平。总体来看，35 杨、乌桕、黄连木、夹竹桃等可作为余姚市杭州湾沿岸基干林带的适宜树种优先选用。

4.2 建议

4.2.1 加强适生树种选择，丰富物种多样性 造林树种宜选择本土树种，适当搭配其他优质树种[5]。坚持乔灌草相结合，增加基干林带生物多样性，提高其结构稳定性，同时注重速生与慢生树种的合理搭配，从而保障其抗干扰和生态防护功能[6]。

4.2.2 开展低效林带改造 对于低效林带应通过树种优化、人工促进天然更新等手段，淘汰防护功能低下、生长不良的树种，逐渐替换为生态效益高的树种；对于死亡植株，应及时清理和补植。

4.2.3 加强病虫害监测与防治 加强病虫害监测力度，综合应用农业、生物、化学及物理方法对病虫害进行治理[7]。

4.2.4 拓宽资金渠道，加强科研投入 建立多元投资机制，形成地方政府和社会成员共同参与沿海基干林带建设的良好氛围[8]。在生态功能优先的前提下，用经济的理念管理、经营基干林带，适当兼顾经济价值[2]。同时，加强林业科研与实际需要的紧密结合，加大科技投入，设立专项沿海基干林带科技攻关课题[9]。