平潭岛基岩海岸不同造林模式对环境效应的影响

葛小娟

(福建省林业勘察设计院，福建 福州 350001)

平潭岛地处福建东部沿海，是大陆距台湾最近之地。2014年国务院印发了《关于支持福建省深入实施生态省战略加快生态文明先行示范区建设的若干意见》，福建省成为党的十八大召开以来，国务院确定的全国首个生态文明先行示范区，这给平潭社会经济发展带来了重要机遇[1]。因此，按照把平潭打造成为“两岸同胞合作建设、先行先试、科学发展”的共同家园的定位要求，为积极探索实验区绿色经济、循环经济、低碳产业的发展模式，突出海岛生态特色，促进实验区经济社会与资源环境协调发展，近年来平潭综合实验区高度重视造林绿化工作，以建设“国际森林花园岛”为目标，全面实施了绿色屏障、绿色通道、绿色城市、绿色景区、绿色村镇“五绿工程”，全力推进了城市的绿化、美化、花化、彩化、香化等“五化工程”[2]。平潭岛为典型的海岛性气候，在东部沿海依次分布着长江澳、流西、流东、燕下埔、远中洋等5大风口[3]，长期遭受自然灾害的频繁影响。东部沿海山体大面积裸露，地力衰退严重，风大、土薄、盐雾和飞沙等因素严重限制了植被的生长和分布，林木更新难度大，是完成“五绿”和“五化”任务最困难的地段。近年来，平潭综合实验区不断推进沿海沙荒风口与基岩海岸等困难地段的造林绿化工作，如长江澳沙荒风口综合治理、幸福洋吹沙地造林、远中洋沙荒风口综合治理等，显著提高了森林覆盖率，取得了良好的成效[4-6]。为突破基岩海岸造林难题，自2014年起，实验区在澳前镇岩质海岸进行了大范围的植被恢复试验，取得了显著成效。基于前期研究[7-9]，为进一步探讨基岩海岸植被恢复后对环境效应的影响，对植被恢复过程中主要乔木树种的防风效果和土壤环境效应进行了跟踪监测，以期为裸露山体植被恢复效果评价提供理论依据。

1 研究区概况

平潭属南亚热带半湿润海洋性季风气候，多发台风、暴雨、干旱等气象灾害和风暴潮、赤潮、海岸侵蚀等海洋灾害，年均受台风影响6～7次；年均降水量900～1 200 mm，属福建省少雨区之一；年平均蒸发量1 954 mm，年均降水量明显低于年均蒸发量；旱季、雨季分明，分配不均，降水多集中在夏季台风期；秋、冬、春3季以偏北风为主，多发干旱；多年平均气温19.6 ℃；土壤大多为滨海风沙土、砖红壤性红壤；山地立地质量以Ⅲ、Ⅳ类地为主。

研究地点为福建省平潭综合实验区澳前镇的临海山体，地理坐标119°48′52″E、25°48′84″N。试验地面积约7 hm2。区域常年风沙大，北至东北风向频率占62%，月平均风速超过10 m/s。山体土层薄，坡度15～45°，地表多长期裸露，无腐殖质层，蒸发强；植被稀少，水源涵养能力差；土壤蓄水、贮肥能力极差，水土流失严重。山地零星分布的天然植被主要为龙舌兰(Agaveamericana)、胡颓子(Elaeagnuspungens)等。部分地段人工种植有台湾相思(Acaciaconfusa)、木麻黄(Casuarinaequisetifolia)、黑松(Pinusthunbergii)、滨柃(Euryaemarginata)等，但成活率不高，长势也较差。

试验地块2014年4月分别营造木麻黄、肯式南洋杉(Araucariacunninghamii)和台湾相思块状纯林，造林密度为6 675株/hm2，株行距1.0 m×1.5 m。苗木为2年生。木麻黄苗高1.5 m，地径1.5 cm；肯式南洋杉苗高1 m，地径1.6 cm；台湾相思地径1.2 cm，苗高1 m。每树种测定样地面积0.3 hm2，设3次重复。

2 研究方法

2.1 风速测定

2017年12月东北风盛行，采用DEM-6型三杯风向风速仪对木麻黄、肯式南洋杉和台湾相思3种人工纯林林内、林外高度1.5 m处的风速进行测定。

2.2 土壤理化性质测定

在3种林分内采用土钻随机采集10个点的土壤，分层混合后每层取大约500 g带回实验室进行土壤理化性质测定。用环刀法测定不同树种林下的土壤容重和孔隙度等；用pH计测定土壤酸碱度；用碳氮元素分析仪测定土壤碳氮；用钼锑抗比色法测定全磷和有效磷；以原子吸收光度法测定全钾和速效钾。所有土壤理化性质取样深度均为0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm。

2.3 数据处理

在SPSS 18.0中进行数据单因素方差分析和DUNCAN法多重比较分析，显著性水平α=0.05，在Origin 8.5中进行绘图。

3 结果与分析

3.1 不同树种的林内林外风速及防风效能

木麻黄林外风速为6.9 m/s，林内风速为3.3 m/s，防风效能为52.17%；肯式南洋杉林外风速为5.2 m/s，林内风速为3.7 m/s，防风效能为28.85%；台湾相思林外风速为3.7 m/s，林内风速为2.3 m/s，防风效能为37.84%(图1)。可见，3种树种间木麻黄的防风效能最大，肯式南洋杉相对较小，3者间差异显著(各图中用不同小写字母表示)。

图1 不同林型林内、林外风速和防风效能

3.2 不同树种林下土壤的物理性质

测定得到不同树种间最大持水量、毛管持水量、田间持水量、容重、总孔隙度、非毛管孔隙度等各项土壤物理性质指标值。测定结果显示，各指标间均没有显著差异(表1)。

表1 平潭岛基岩海岸不同植被恢复树种林下土壤物理性质

3.3 不同树种林下土壤的化学性质

测定所得的各不同树种林下土壤的pH值也没有显著差异。0～20 cm土层内，以肯式南洋杉的pH值最高；在20～40 cm土层内，pH值最高的为木麻黄；在40～60 cm土层内，pH值最高的为肯式南洋杉(图2)。

图2 平潭岛基岩海岸不同植被恢复树种林下土壤pH

在0～20 cm土层内，木麻黄和肯式南洋杉的全碳含量无显著差异，但均显著大于台湾相思；在20～40 cm土层内，不同树种的土壤全碳含量均没有显著差异；在40～60 cm土层内，肯式南洋杉的土壤全碳含量显著高于木麻黄和台湾相思(表2)。

在0～20 cm土层内，木麻黄的全氮含量显著大于肯式南洋杉和台湾相思，但在20～40 cm和40～60 cm土层内，不同树种的林下土壤全氮含量均没有显著差异(表2)。

在不同土层内，肯式南洋杉林的土壤全磷含量和有效磷含量均高于木麻黄和台湾相思，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显著高于木麻黄和台湾相思，其他土层内3种树种间土壤全磷和有效磷含量无显著差异(表2)。

在0～20 cm、20～40 cm土层内，木麻黄和台湾相思的土壤全钾和速效钾显著大于肯式南洋杉，40～60cm土层内3种林分的土壤全钾含量无显著差异，而木麻黄和肯式南洋杉的速效钾含量显著高于台湾相思(表2)。

表2 平潭岛基岩海岸不同植被恢复树种林下土壤养分含量

4 结论

对平潭岛基岩海岸裸露山体进行了不同类型的植被恢复试验，对造林4 a后不同林型的环境效应进行了初步监测，结果发现，不同造林模式对防风效果有不同影响，3种树种以木麻黄的防风效能最大，其次为台湾相思，肯式南洋杉相对较小；不同树种间土壤物理性质没有显著差异。

不同造林模式影响了土壤的化学性质，其中，0～20 cm土层内，木麻黄和肯式南洋杉的全碳含量均显著大于台湾相思；在40～60 cm土层内，肯式南洋杉的土壤全碳含量显著高于木麻黄和台湾相思。在0～20 cm土层内，木麻黄的全氮含量显著大于肯式南洋杉和台湾相思。在不同土层内，肯式南洋杉林的土壤全磷含量和有效磷含量均高于木麻黄和台湾相思，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显著高于木麻黄和台湾相思；在0～20 cm、20～40 cm土层内，木麻黄和台湾相思的土壤全钾和速效钾显著大于肯式南洋杉，40～60 cm土层木麻黄和肯式南洋杉的速效钾含量显著高于台湾相思。