国外沿海防护林生态及其效益研究进展收稿日期:1996-12-11胡海波 康立新(南京林业大学,南京210037) (江苏林科所,南京210037)摘要 本文总结了最近10年来国外沿海防护林生态和生态效益研究成果,主要包括森林生理生态特征、生物量及枯枝落叶研究;林木对环境的适应性,环境对森林生长的影响,自然灾害和环境污染对森林的危害;森林在涵养水源、保持水土、调节气候、改善土壤肥力方面的作用及其对其它各业的影响。

此外,还讨论了森林经营对土壤和水质的影响。

关键词 沿海防护林 生态 盐雾 土壤肥力沿海地区易受台风侵袭和盐雾危害,另一方面由于地势较低,土壤含盐量和地下水位高,树木生长常受到水、盐的影响。

因此,世界上许多国家在沿海防护林研究中,对其生态和生态效益都很关注。

本文综述了近10年来国外沿海防护林生态及其效益的研究概况。

1 森林的生理生态特性与生物量及枯枝落叶1.1 森林的生理生态特性!∀ #∃!.M.等[22]对前苏联沿海南部树木叶片的呼吸作用进行了研究,发现了各树种在5~9月呼吸变化的模式,其中多数树种在生长季节有两个高峰期(春、秋季),夏季呼吸强度降低。

在哥伦比亚瓜西拉半岛,Cavelier J.等[1]研究了高山矮曲云雾林和干旱落叶林的土壤呼吸,指出雨季云雾林土壤的呼吸作用(释放CO 2511mg/m 2.h)显著高于干旱落叶林(251mg/m 2.h)。

这是因为前者土壤温度(24 )和含水量(31%)高以及蚯蚓较多的缘故。

两种林分中CO 2释放量均为夜>昼。

俄罗斯科学院的 !∀# ∃%. 从60年代至今研究了沿海地区木本植物蒸腾作用的特征。

用快速称重法测出了林木的蒸腾量,发现针叶树蒸腾强度很小,引种植物比本地植物的蒸腾强度大,并在针叶树叶中确定了水分吸附作用的因子。

在地中海地区,Rhizo ponlon S.等[3]对4种硬阔叶树阴生叶和阳生叶的水分状况进行了比较。

结果表明,幼龄期阴生叶比阳生叶具有较高的气孔导性、膨压、叶绿素和脯氨酸,随着叶片的发育这种差异逐渐消失,直至没有明显差别。

为了解叶子水分及其影响,Fangul L.在墨西哥西海岸阔叶林中测定了各种植物叶的水分状况和动态变化,发现常绿树种和湿型落叶树种对水分压力的耐性要高于干旱落叶树种。

此外,Pigott C.D.通过对林木叶子水势的研究,认为水分是法国地中海沿岸边缘地区林木分布的决定因子。

1998世 界 林 业 研 究WORLD FORESTRY RESEARCH No.2在加拿大不列颠哥伦比亚沿海,M clennan D.D.[3]测定了毛果杨(Pop ulus tri chocarp a)叶片中养分浓度的空间变化,根据林冠内不同部位养分浓度的不同,将养分元素分为两组,一组包括N 、P 、K 、S 、SO 4-S 、Cu 、M g 和B,多数大量元素在韧皮部较活跃;另一组包括M n 、Zn 、Ca 、Fe 和活性Fe 多数微量元素。

第一组元素浓度在树冠上部较高;第二组元素浓度在树冠下部较高。

在红树林中,Kathiresan K.研究了叶单宁含量的季节变化,不同种间单宁含量差异很大(2.41~21.42mg/g 干重),且随季节不同而异;同时,海水含盐量和气温对它也有明显影响。

另外,Kathiresan 还对红树幼苗的含盐度和pH 值进行了研究。

1.2 林分生物量前苏联学者 !∀# . .等对库利斯克半岛松树针叶生物量的结构和贮藏量进行了研究,测定了树高、叶面积、生物量等指标。

结果表明,针叶变异在林木和枝条上都很大,针叶量的年龄分配与立木年龄和林分密度密切相关,其光合产物比南部地区的松树要低。

在印度Sundarbans 红树林内,Chakrabarti K.在不同立地类型上分别计算了立木密度、主干、皮根、枝桠等部分的生物量。

结果表明,Sundarbans 红树林总生物量为9.5~212.5t/hm 2。

在美国西海湾地区,Baldw in V.C.Jr [4]发现火炬松林生物量因立地条件和地理位置不同而异,并建立了该地区火炬松林生物量预测方程,还通过实例介绍了新公式的应用。

除地上部分外,Chidumago E.N.研究了泰国南部红树林地下部分生物量。

利用沟槽法挖掘根系,对根系冲洗、分级、称重,求出了不同根径的生物量,给出了单位面积上根生物量的预测方程。

1.3 林分枯枝落叶及其分解Steinke T.D.等[12]在南非的St Lucia 和Richards Bay 地区研究了红树林枯枝落叶产量,两地每年的总产量分别为1322.7t/km 2和4684.1t/km 2。

在马来西亚沿海丘陵地区,Gong W-K 等对龙脑香林凋落物产量和分解进行了研究,结果是:沿海丘陵龙脑香林产量为7.45t/hm 2 a,其中叶子占72%,14个月后枯枝落叶失重60%~76%;林分枯落物的年转换率是叶子的172%,是总枯落物的153%。

此外,还讨论了林分现存生物量与枯落物动态之间的关系。

在西班牙南部地中海地区,Gallardo A.等用网袋法对9个乔灌木树种枯落物质量和分解速率的关系进行了研究,计算了枯落物重量损失和主要有机无机成分及重量损失和落叶坚韧度间的线性和非线性关系。

美国学者Pillers M.D.等分别采用埋袋法和重量平衡法,研究了北美红杉(Seguoia semp erv irens)凋落物的积累和分解。

除凋落物分解外,Bas Van Wesemael 还在地中海地区研究了凋落物中N 、P 、S 、Ca 等营养元素随其分解的变化情况。

在巴西里约热内卢Sepetiba 海湾地区,Silva C.A.R [13]测定了红树林中金属的贮藏情况,发现林中沉积物(由枯落物形成)是金属的主要贮藏部分。

沉积物中M n Cr 、Fe 、Zn 、Cu 、Pb 、Cd 等分别占其总贮量的99%~100%。

因而,在热带海岸环境中红树起到了金属捕捉器的作用。

2 环境对森林的影响2.1 林木对沿海环境的适应性19国外沿海防护林生态及其效益研究进展沿海地区环境条件恶劣,林木对环境的适应性如何是引种造林和适地适树的基本问题。

!∀#∃%&. .对两种北美松树在高加索黑海沿岸进行了生态测试,研究了它们对气候条件的反应,认为这两个树种的生物学特性符合当地的气候条件,可以作为该地绿化、美化树种。

在新西兰的Auckland 岛上,Lee W.G.等[5]对Olearia lyallii 和Met r osider os umbellata 林分的组成、结构、动态的研究表明,O.lyallii 是能够适应沿海生境的。

在印度沿海盐渍土上,M aliw al G.L.等对Salv adora per sica 的适应性进行了研究,确定它是沿海地区的耐盐树种。

由此可见,林木对环境的适应性研究是沿海防护林研究的一项基本工作。

2.2 水盐对林木生长发育的影响盐分对林木生理活动的影响及林木对盐分的抗性是近年来广为重视的问题,它对于揭示林木的抗盐机理、选择抗盐树种等有着重要意义。

在澳大利亚西部,Vander Moezel P.G.等[6]研究了盐分对林木种子发芽的影响。

当NaCl 由50微摩提高到200微摩时,桉树和白千层属种子的发芽率和发芽势大大降低,虽然它们是该地最耐盐的树种。

Ball M.C.测定了红树属两种树种的耐盐性,结果是随着盐度的增加,它们的净水利用率、生长量及盐分泌量均有着明显差别。

Part D.等研究了盐胁迫下桉树幼苗有机质和矿物质成分的变化,发现耐盐力低的树种叶和茎中的Na 含量随盐浓度增加而增加,且叶内高于茎内;与耐盐力高的树种相比,相同处理其叶、茎中的Na 、K 含量较高。

盐化水淹对多数林木生长有不良影响。

Vander M oezel P.G.等的研究表明,桉树对盐化水淹有不良反应,有的甚至死亡;与桉树相比,木麻黄生长下降较小,最耐含盐水淹。

Pezeshki S.R.等[7]也研究了盐化水淹对水蓝果树(Nyssa aguatica)苗木的影响,发现苗高生长很快下降,并持续整个生长期。

因此,在出现海水入侵地区,水蓝果树苗木的更新和存活将受到不利影响。

另外,Pezeshki 等还研究了咸水入侵对美国沿海湿地森林的生存和生产力的潜在影响,指出咸水入侵会引起树叶受害,使CO 2同化率大大降低,造成树叶严重灼伤和树苗死亡。

不过,红树与其他树种不同,它们对盐化水淹具有很强的耐性。

Pezeshki S.R.等[8]的研究认为,红树对盐碱化和水淹的忍耐性强的主要原因是,其叶子中存在着一种特殊的器官 盐分泌腺[28],以便从体内排出多余的盐分。

值得注意的是,并非所有含盐水分都对林木生长不利,有时也能促进林木生长。

在以色列沿海平原,Dasberg S [9]研究了含盐灌溉水对Shamonti 桔林的影响。

结果表明,K 肥(360kg /hm 2)增加了所有处理水平的产量(主要是增加了果实大小)。

含盐灌溉水使果汁中的蔗糖和Cl 略有增加,灌溉后叶中水势降低较小,叶中Cl 和Na 显著增加,但并没有引起毒害。

Joseph P.A.等调查了Na 和K 对25年生椰树产量的影响。

与处理前相比,最大平均产量提高了14%(每年每株椰树各施K 、Na 肥500g )。

近年来,人们发现盐雾对林木生长也有不良影响。

台湾学者Sun E.J.[10]研究了盐雾对主要防护林树种的危害,发现在台湾西北部地区,防护林每年都要受到季节性灼伤,主要症状为叶尖或叶缘枯萎,叶黄化变形等。

当东北向季风停止后林木又恢复原状,在夏季正常生长。

美国学者Helm A.G.在加利福尼亚南部Bull 岛上的研究表明,盐雾对林木生长有着不良影响。

Roederer Y.对Reunion 西海岸干旱地区林农间作进行了研究,认为盐20 世 界 林 业 研 究 WORLD FORESTRY RESEARCH雾和水是林木生长的限制性因子。

意大利海滨San Rossore 公园中的植物,在强烈的西南风后受害严重,尤其是意大利五针松(Pinus p inea L .)。

Gelling R.认为,植物受害的原因是海水浪花中含有氯化钠和表面活化剂,而后者破坏了针叶保护层,从而使其失去了对空气和海水浪花中所含污染物的抵抗能力。

2.3 环境条件(除水盐外)对森林生长的影响影响林木生长的环境条件主要包括气候、土壤、生物、地形等,它们对林木生长有很大影响。

Dale V.H.等[11]的研究认为,气候变化对美国太平洋西北沿岸花旗松(Pseudotsug a henz iesii)林的生长有一定的影响,用计算机模型规划了两种气候条件下的林分生长方案:常见气候条件和CO 2浓度加倍的温暖气候。