乳源木莲生态景观林绿量与夏季降温增湿效应研究
2022-03-21陈立
陈 立
(福建省沙县水南国有林场，福建 沙县 365599)
1 引言
乳源木莲(ManglietiayuyuanensisLaw)系古老孑遗植物[1]，属于中亚热带乡土珍贵树种，在福建省闽西北广为分布。其主干通直，生长快，材质优良，是速生丰产优质用材树种，近几十年在人工造林中，尤其是在与杉木、马尾松、毛竹混交林中得到广泛应用[2～5]。其实，乳源木莲树型较规整紧凑，枝繁叶茂，叶翠绿有光泽，花形似莲，香气袭人，具有较高的观赏价值，也是优美的景观树。近年来，其园林绿化利用价值逐渐受到重视[6]，在生态景观林建设中也有应用。关于乳源木莲的研究，过去较多集中在用材林领域[2～5，7～10]，在园林绿化方面的研究较少[11]，生态景观林是一种特殊的森林类型，不仅要考虑树木的美学价值，更应该注意其生态效益的发挥，但有关乳源木莲生态景观林降温增湿生态效应的研究尚未见过报道。本研究试图对乳源木莲生态景观林林分生长状况、绿量以及夏季降温增湿效应进行试验研究，总结乳源木莲生态景观林的经营技术和降温增湿效应，为科学评价其生态效应提供理论依据，也为乳源木莲生态景观林建设提供林业生产实践经验。
2 试验地自然概况
乳源木莲生态景观林位于福建省沙县水南国有林场经营区。该林场行政区域隶属于福建省中部偏北的沙县(26°6′～26°46′N，117°32′～118°6′E)。沙县属于亚热带季风气候，四季分明，年平均气温19.6℃,最热月(7月份)平均气温30 ℃，极端最高气温41 ℃； 年平均降水量1800 mm，空气相对湿度80%，霜期79～84 d，霜日18～24 d，较少降雪。试验林建立在国有林场水南峡管护站54林班3大班6小班，海拔220～280 m，土壤为发育于紫色页岩的酸性紫色土。2017年春营建乳源木莲生态景观林。乳源木莲采用3 年绿化大苗(地径3.0 cm左右，主干高控制在1.5 m)全冠带土球移栽，种植株行距1.8 m×1.8 m，造林后1～3 a，每年在种植株周围1 m半径范围内锄草抚育2 次，结合锄草进行适当修剪，控制树高在3 m左右。
3 试验方法
2019年6月在乳源木莲生态景观林中建立3 个20 m×20 m标准地(标记为JL处理)，同时在与乳源木莲生态景观林相邻约35 m林外空地设置3 个相对应的对照点(标记为CK处理)，在乳源木莲生态景观林相距约90 m，同一坡面，2014 年采用1年生实生苗营造的杉木人工用材林(造林株行距2 m×2 m，常规幼林抚育)中建立相对应同样为20 m×20 m的标准地3 个(标记为YS处理)。各标准地设置完成后，测定各林分内乳源木莲或杉木的现存密度、胸径、树高、枝下高、冠幅、冠长。判断树形，根据乳源木莲(卵形)和杉木(圆锥形)树形分别采用公式1、2计算平均木绿量(G)[12]：
(1)
(2)
式(1)、(2)中，G莲、G杉分别为乳源木莲、杉木单株绿量，X、Y分别为冠幅和冠长。空气温度和空气湿度于2019年7～9月各选择3 d晴天无风(风速≤2 m/s)的日子，在标准地中央及空地对照点，在10:00～16:00时段，每2 h，用JL-17型温湿度测定仪，测定空气温度和空气湿度，观测高度1.50～1.70 m之间。根据测定的气温和湿度，采用公式3、4计算平均降温率(t)和平均增湿率(h)：
t=(T1-T2)/T1
(3)
式(3)中：T1为对照(空地)各时间整点气温，T2为乳源木莲或杉木林中各时间整点气温。
h=(H2-H1)/H1
(4)
式(4)中：H1为对照(空地)各时间整点大气湿度，H2为乳源木莲或杉木下各时间整点大气湿度。
4 结果与分析
4.1 林分生长状况
不同经营目的，所采取的经营措施不同，林分生长状况会存在差异。表1是不同林分生长状况和绿量调查测定结果。从表1中可知，乳源木莲生态景观林(JL处理)现存株数3058 株/hm2，杉木用材林(YS处理)现存株数2333 株/hm2，JL处理比YS处理株数增加31.1%，JL处理造林密度较大，且带土球移栽造林保存率较高。JL处理乳源木莲平均树高3.03 m，平均胸径5.17 cm，与YS处理杉木比平均树高降低49.4%，平均胸径降低8.3%，乳源木莲高径生长量均低于杉木，尤其是树高降低明显，显然是由于乳源木莲采取了修剪和控高的技术措施的缘故。JL处理高径比59，冠型指数(冠幅与冠高之比)0.67，乳源木莲树树形呈卵形，乳源木莲比较耐阴，枝下高较低，枝叶紧凑浓密，乳源木莲倾向横向占据空间；杉木高径比110，冠型指数0.42，树形呈圆锥形，枝下高较高，生长空间趋于纵向占据空间。杉木系中性偏阳性树种，3～4 年生后并不耐阴，需光量增加，自然整枝加快，导致树冠缩减。两者形态建成存在差异，其采取的技术措施适合其各自经营目的。乳源木莲给人以更好的视觉美感。生态景观林要求具有较好的景观价值，又要有一定的生态功能，强调它在景观效益方面的价值[13]。
表1 不同林分生长状况
4.2 不同绿量比较
绿量是叶茎立体分布的数量，能够用来反映绿化立体结构的生态效益[14]。从表2中可知，JL处理绿量值为13393.1 m3/hm2，YS处理的绿量值为13171.4 m3/hm2，JL处理比YS处理处理增加1.7%。经方差分析(表1)JL处理与YS处理绿量间差异未达到显著水平(p>0.05)，表明乳源木莲生态景观林绿量与杉木用材林绿量相当，虽然乳源木莲树高被人为调控在3 m左右，但因林分经营密度、树形及树种生物学特性和采取的技术措施，使得绿量没有减少。
4.3 降温效应分析
生态景观林不仅要给人以视觉美感，而且要为人们休闲、康养提供舒适的生态环境。气温和空气湿度是衡量人体舒适程度的重要指标。在中亚热带地区夏季(7～9月份)的气温，尤其是10:00～16:00时段往往高于30 ℃，使人体感觉不舒适。表2是不同处理空气温度和湿度测定结果。从表2中可知：不同处理气温在观测时段均表现为先升温，中午时段达到最高值，然后慢慢回落，气温总体从高到低依次表现为CK处理>YS处理>JL处理，最高温是CK处理14:00整点时达到37.7 ℃，同时段JL处理、YS处理气温分别为23.4 ℃和24.1 ℃，与CK处理比分别降低14.3 ℃和13.6 ℃，降温率分别为37.9%和36.1%，其他时段也有同样的降温效应，平均降温率分别为30.5%和28.8%，表明生长发育良好的林分能够较大程度降低气温，具有良好的降温效果。
不同时段降温率不同，JL处理从10:00～16:00整点时降温率分别为20.6%、37.7%、37.9%和25.8%。在10:00降温率最小，14:00达到最大值，气温越高降温效应越大。根据Biilnter的标准，舒适温度可分为4级[15]：Te≤15 ℃感觉寒冷不舒适；Te
JL处理与YS处理比，JL处理林内气温低于YS处理，平均降温率为3.1%，乳源木莲生态景观林降温效应优于杉木用材林。这是由于乳源木莲生态景观林经修剪、定干处理，枝叶浓密，覆盖面广，绿量大；其次，乳源木莲生态景观林叶面积较大，蒸腾作用大；再次，乳源木莲凋落物易分解，有效改善土壤肥力，林下生态环境含水量高，林分通过植物蒸腾和土壤蒸发吸收空气中热量，有效地降低了气温。杉木属于针叶树种，针叶面积小、叶质坚硬，含有防腐物质，难以分解，林地较干燥，降温效果稍差。
4.4 增湿效应分析
评价人类舒适环境，相对湿度是重要指标之一。空气相对湿度过高或过低，都影响人体舒适度。一般人体在空气相对湿度45%～65%之间时感觉舒适[16]，上限不超过80%，相对湿度与气温呈负相关，JL处理和YS处理在10:00～14:00时段随着气温升高，林内相对湿度逐渐降低，在14:00～16:00时段略有回升，但空气相对湿度，除JL处理在16:00大于65%外，均在45%～65%之间。从表2中可知，在夏季10:00～16:00时段，空气相对湿度基本上随着气温升高，空气湿度降低。空地对照点在中午时段空气相对湿度都在45%以下，人感到闷热，而相对时段在JL处理、YS处理林分内，平均相对空气湿度均在45%～60%之间，JL处理最高空气相对湿度在16:00整点达68.8%稍高外，其余均在舒适空气湿度范围内，表明JL处理和YS处理林分内较适宜人类活动。JL处理、YS处理与CK处理比平均增湿率分别为45.9%和35。2%，表明JL处理和YS处理总体均有增湿效应，表明乳源木莲生态景观林和杉木用材林在10:00～16:00时段增湿效应明显，林内生境适合人类活动，感到舒适。
表2 不同处理降温增湿效应
5 结语
乳源木莲是中亚热带乡土阔叶树种，适宜闽西北等地区种植，经修剪整形具有很高的观赏价值，是丘陵山地生态景观林优良树种之一。6年生乳源木莲生态景观林绿量可达到13393.1 m3/hm2,比常规营造的杉木用材林绿量(13171.4 m3/hm2)略高，具有明显的降温增湿效应。试验研究结果表明：乳源木莲生态景观林与空地对照点比在夏季10:00～16:00时段，平均降温率达30.5%，平均增湿率为45.9%，降温增湿效应优于杉木用材林，可以提高人体舒适度。经规整的乳源木莲生态景观林，不仅具有集群美感，而且是人们休闲和康养的有益场所。
