木麻黃基干林帶后的風速變化規(guī)律和空間分布

[摘要] 以木麻黃基干林后沿風速為研究對象，從2006年11月到2007年3月在東山島調(diào)查了不同發(fā)育階段的木麻黃基干林后有效防護距離內(nèi)的風速。結(jié)果表明：基干林帶后風速總體上呈上升趨勢，但在5h-10h有所下降，10h后風速一直上升，直到25h處接近于空曠地；空間分布呈平滑的上升曲面，局部有凸起和下凹區(qū)域，等值線分布疏密相間，局部區(qū)域彎曲不直。

[關(guān)鍵詞] 木麻黃 基干林帶 風速 空間分布 等值線圖

海岸基干林帶是沿海防護林體系的第一道防線[1]，在海岸防護中發(fā)揮支柱性作用。海岸基干林帶的防護作用主要表現(xiàn)在對臺風、風暴潮等自然災害的剛性抵御，通過有效降低風速達到防災減災的目的，減輕風沙對沿海基礎(chǔ)設施的危害[2]。上世紀50年代中期至今，福建省營建了以木麻黃（Casuainae quisetifolia）為主的基干林帶，有效地遏制了風沙的危害[3]。但在沿海防護林的經(jīng)營和管理中還存在著一些問題，如林帶結(jié)構(gòu)單一、生物多樣性較低、低效林所占比例較大和防護效能較低等，尤其是目前，木麻黃防護林已經(jīng)進入衰老期，防護效能下降。如何進行沿海防護林體系的優(yōu)化配置，實現(xiàn)其防護效益的可持續(xù)發(fā)展成為當前研究的熱點[4-6]。

本文通過對不同發(fā)育階段木麻黃基干林帶后有效防護距離內(nèi)進行了風速測定，并應用等值線圖法進行結(jié)果分析，以期深入研究基干林帶后一定區(qū)域內(nèi)的風速變化規(guī)律和空間分布，為沿海基干林帶的更新、防護林體系的優(yōu)化配置提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設在福建省沿海南部東山縣赤山林場，位于東經(jīng)117°18′，北緯23°40′。屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫20.8℃，絕對最高氣溫36.6℃，絕對最低氣溫3.8℃，年均降水945mm，年均蒸發(fā)1056mm，大部分的降水集中于臺風多發(fā)的5~9月。全年干濕季節(jié)明顯，每年的11月至翌年的2月為旱季。主要自然災害為臺風，多發(fā)生在7~8月份，年均臺風5.1次。秋冬東北風強盛，8級以上的大風天達105d，年平均風速7.0m/s，最大風速32.6m/s。土壤以濱海沙土為主，以及均一性風積沙土，潮積沙土，紅壤性風積，泥炭性風積沙土等。天然植被稀少，林下常見零星植被有木豆（Cajanus）、鼠刺（Spinifex littoreus）和牡荊（Verbena negando）等。

2 研究方法

2.1 林帶結(jié)構(gòu)的調(diào)查

用測樹學、樹木學、生態(tài)學等學科知識對試驗地進行林帶基本情況調(diào)查和分析。試驗地林帶結(jié)構(gòu)和基干林帶后區(qū)域調(diào)查結(jié)果見表1和表2。

2.2 風速的調(diào)查和分析

用上海風云氣象制造廠制造的FYF-1便攜式測風儀從2006年11月到2007年3月大風季節(jié)定點多次測量不同點的風速，測量高度為2m。在木麻黃基干林帶內(nèi)布置三條測線，每條測線相隔30米，布置測點分別為：空曠地、林帶前0h、林帶內(nèi)0.5h、林帶內(nèi)1h、林帶內(nèi)2h、林帶內(nèi)5h、林帶內(nèi)10h、林帶內(nèi)20h、基干林帶林后緣、林帶后1h、林帶后2h、林帶后5h、林帶后10h、林帶后15h、林帶后20h和林帶后25h（h為樹高）。從2006年11月到2007年3月大風季節(jié)不定期多次測量取平均值。

在數(shù)據(jù)的制圖過程中使用了Suerfer8.0中的Kriging插值法[7]和制圖功能。Surfer是由美國Golden Software公司在Windows環(huán)境下開發(fā)的等值線繪圖軟件。該軟件的工作原理是通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格化（插值）將離散的X，Y，Z空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為分布規(guī)則的空間數(shù)據(jù)，并以多種形式的圖形表達出來。Surfer的主要功能是繪制等值線圖(countermap)，此外還可以繪制高質(zhì)量的張貼圖(post map)、線框圖(3D wireframe map)、三維表面圖(3D surface map)、向量圖(vector map)、影像圖(image map)、漸變地形圖(shaded relief map)等[7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 林帶后風速調(diào)查和規(guī)律分析

從2006年11月到2007年3月在東山赤山林場的基干林帶后果園和空地進行試驗，調(diào)查了不同測點的風速，并進行了統(tǒng)計分析。調(diào)查和統(tǒng)計結(jié)果見表5和表6。

由表5可知，幼林、中幼林和中林從木麻黃基干林帶邊緣風速開始增加，直到木麻黃基干林帶后2h處。從幼林到中林在林后5h附近風速都有不同程度的減小，5h后風速成上升趨勢。

圖4是基干林帶后各測點的相對風速圖，由圖可知，基干林帶后風速總體在上升。基干林帶邊緣到林后1h內(nèi)變化不大，在2h到10h內(nèi)增長率差異較大。成熟林和過熟林一直呈增長趨勢，幼林、中幼林和中林出現(xiàn)了較大幅度的下降，在5h后又都成增長趨勢。成熟林和過熟林在8h到11h出現(xiàn)較小幅度的下降，接著又呈上升趨勢。

3.2 林帶后風速空間分布

圖5和圖6為不同發(fā)育階段木麻黃基干林帶后各測點風速的表面圖和等值線圖。圖中橫坐標的2-4、4-5.5、5.5-7、

7-8.5和8.5-10分別為幼林、中幼林、中林、成熟林和過熟林。0-7為縱坐標，分別表示木麻黃基干林帶后緣、林后1h、2h、5h、10h、15h后20h和25h。Z軸表示風速值。

由圖5可知，不同發(fā)育階段木麻黃基干林帶后風速成平滑的曲面而逐漸上升，上升的幅度由木麻黃基干林帶后緣到基干林帶后25h而逐漸增加。由圖5和圖6知，從木麻黃基干林帶后緣到基干林帶后1.5h之間的風速增長速率和增幅不大，圖5的風速表面圖比較平緩，等值線圖比較稀疏而通直。從木麻黃基干林帶后2h到20h處的風速變比較劇烈，幅度也較大。表面圖的斜率增大，等值線變得稠密。木麻黃基干林帶20h后的風速變化又趨于和緩，等值線變稀疏且比較直。

4 小結(jié)

4.1 海岸地區(qū)木麻黃基干林帶對來自海洋的大風有明顯的削減作用。在海岸基干林帶的保護作用下，在基干林帶內(nèi)風速呈逐漸下降的趨勢，在基干林帶內(nèi)5h處已經(jīng)降低到空曠地的一半作用，在林帶內(nèi)10h處，風速大部分已經(jīng)低于1m/s。在基干林帶后1.5h處風速達到最下值，在林帶后20h處風速又逐漸恢復到空曠地值。在中間局部區(qū)域出現(xiàn)有波動。基干林帶風速整體規(guī)律呈開口向上的拋物線狀，最低值出現(xiàn)在林帶后2h內(nèi)。

4.2 海岸木麻黃基干林帶風速的空間分布呈平滑的曲面狀，在基干林帶內(nèi)呈下凹式，林帶后呈上升式。整體呈中間低兩邊逐漸升高的槽狀，中間出現(xiàn)一些小的突出或下凹的斑快。基干林帶的等值線圖在基干林帶內(nèi)比較平直且均勻，在基干林帶后比較彎曲且分布不均勻，說明在基干林帶后風速變化比較頻繁。

參考文獻

[1] 王文光.瑞安市海岸基干林帶建設的探索.溫州農(nóng)業(yè)科技[J].2006，(4)：42-46.

[2] 譚芳林，葉功富，張水松，等.木麻黃基干林帶小氣候效應及梯度變化的研究[J].防護林科技，2000(專刊): 108-110.

[4] 葉功富，譚芳林，徐俊森，等. 木麻黃基干林帶的防風效應及其與林帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J]，防護林科技，2000，專刊1.

[5] 葉功富，肖勝生，郭瑞紅.海岸生態(tài)學——探究海岸生物與環(huán)境相互作用的生態(tài)學分支[J].生態(tài)科學，2006，24(5):462-466.

[6] 林武星.閩南海岸帶不同結(jié)構(gòu)木麻黃林分防風效果研究[J].林業(yè)科技通訊，2000， (4)：27-28.

[7] 王波雷，馬孝義，苗正偉.基于Sufer軟件的噴灌水量分布均勻性研究[J].人民黃河，2008.30(3):62-63.