祁連山風(fēng)對林木危害的初步調(diào)查

祁連山風(fēng)對林木危害的初步調(diào)查

風(fēng)是自然界的普遍現(xiàn)象。風(fēng)雖然不是林木所必須的生活因子,但它可能引起溫度、水分狀況的改變,因而影響到林木某些生理過程如蒸騰作用與光和作用等的變化。風(fēng)對森林的演體具有許多有益的作用,但是風(fēng)也能傳播林木病蟲害,有時還能對林木產(chǎn)生巨大的破壞作用。近年來,筆者對祁連山區(qū)風(fēng)對林木的危害進(jìn)行了初步調(diào)查,現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。1天氣背景及大風(fēng)特征祁連山區(qū)位于中緯度西風(fēng)帶,屬于大陸性氣候區(qū),全區(qū)四季多風(fēng)。冬季在蒙古高壓的控制之下,太平洋副熱帶高壓比較弱小,冷空氣由北直接南下,由于受北方干冷空氣的影響,冬季盛行偏北風(fēng),天氣干旱少雨。9月份以后,蒙古冷高壓逐漸增強(qiáng),至1月份達(dá)到最強(qiáng),其后又逐漸減弱。春季蒙古高壓逐漸衰退,太平洋副熱帶高壓逐漸擴(kuò)展,區(qū)域內(nèi)可以頻繁出現(xiàn)低壓槽,冷鋒經(jīng)過的頻率較大,極易形成大風(fēng)。夏季主要是在大陸熱低壓和太平洋副熱帶高壓的控制范圍之內(nèi),由于受到來自東南和西南方向的暖濕氣流的影響,再加之冷暖氣團(tuán)的交互作用,冷空氣重而契入暖空氣下方,暖空氣被抬升造成大氣結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定而產(chǎn)生降水;在降雨時常產(chǎn)生陣風(fēng)。秋季9月份之后,太平洋副熱帶高壓衰退,蒙古高壓增強(qiáng)南擴(kuò),往往形成秋高氣爽的天氣,西北風(fēng)逐漸盛行,但大風(fēng)較少。據(jù)河西地區(qū)氣象站觀測記載,河西年最多風(fēng)向大多為西風(fēng)或西北風(fēng);風(fēng)速和風(fēng)向一樣受地形影響很大,海拔較高的地方風(fēng)速大,河川、溝谷、盆地風(fēng)速小。河西走廊西北部和一些高山(如烏鞘嶺),年平均風(fēng)速4-5m·s-1,河西走廊中、東部在2m·s-1以上。祁連山東端天祝山區(qū)一年中大風(fēng)主要集中在3~8月,約占年大風(fēng)日數(shù)的70%~80%,其中尤以3~5月大風(fēng)更為集中,占年大風(fēng)日數(shù)的39%~51%。大風(fēng)日的風(fēng)速一般為21m·s-1。年最多大風(fēng)天數(shù)112d。位于東段的祁連山冷龍嶺的卡洼掌及其東延分支烏鞘嶺、毛毛山、雷公山,是季風(fēng)區(qū)和非季風(fēng)區(qū)的分界線,也是干旱區(qū)和半干旱區(qū)的分界線,氣候變化無常,春季多寒潮大風(fēng)。4~6月間,由于北方冷空氣逐漸減弱,南來的暖濕氣流向北推進(jìn),冷暖空氣時退時進(jìn),頻繁活動,形成冷暖無常,晴陰不定,風(fēng)大雪猛的氣候特征。松山一帶春季大風(fēng)日數(shù)占全年大風(fēng)日數(shù)的37.4%,瞬間最大風(fēng)速達(dá)28m·s-1。烏鞘嶺一帶大風(fēng)日數(shù)占全年大風(fēng)日數(shù)的48.8%,曾出現(xiàn)過36m·s-1的極大風(fēng)速。祁連山中段山丹馬場一帶全年平均出現(xiàn)大風(fēng)(6~10級)6.3次。其中3~6月偏多,平均為4次,占全年的63%,其間尤以4月為最,平均1.6次,占全年的25%。10月全月無大風(fēng)。場區(qū)大風(fēng)多為西北風(fēng),其次是東南風(fēng)。此外,由于山地地形的影響形成地方風(fēng)——山谷風(fēng)和峽谷風(fēng),有時形成的陣風(fēng)會達(dá)到8級以上。2風(fēng)對戚繼光森林的危害大風(fēng)對祁連山區(qū)森林造成的危害主要有風(fēng)倒風(fēng)折、幼樹風(fēng)干、種實(shí)風(fēng)吹早落和引發(fā)和傳播病蟲害。2.1坡面地區(qū)的風(fēng)災(zāi)行為山區(qū)對林木危害最大的是大風(fēng)引起的林木風(fēng)倒、風(fēng)折。根據(jù)調(diào)查,超過10m·s-1的大風(fēng),對樹木有破壞作用,13~16m·s-1的風(fēng)速,使每m2樹冠表面受到15~20kg的壓力。強(qiáng)風(fēng)作用下,根系生長淺的樹種和生長在季節(jié)性凍土上的云杉,能被連根吹倒,這種現(xiàn)象稱為風(fēng)倒。感染病蟲害、生長衰弱、老齡過熟林木,能被強(qiáng)風(fēng)吹折樹干,稱為風(fēng)折。如地上10m高處最大風(fēng)速為20m·s-1時,抗風(fēng)性弱的森林發(fā)生點(diǎn)狀被害。如風(fēng)速超過30m·s-1時,即使是抗風(fēng)性強(qiáng)的森林也會發(fā)生團(tuán)狀被害。平均風(fēng)速相同時,瞬間風(fēng)速越大、持續(xù)時間越長,被害越重。暴風(fēng)雨雪同時發(fā)生時受害更重。林木風(fēng)倒、風(fēng)折與地形關(guān)系密切,有些地形部位會使風(fēng)速加強(qiáng),易發(fā)生風(fēng)倒風(fēng)折的地形部位和立地一般在嶺頂、山坡上坡和山肩、主山脊的缺口或馬鞍形的鞍底,峽谷或林中風(fēng)道,林緣或采伐跡地邊緣。如在夏瑪林區(qū)調(diào)查,風(fēng)災(zāi)一般發(fā)生在山頂或山脊迎風(fēng)面。生長在山項(xiàng)或山脊迎風(fēng)面的樹木受到大風(fēng)襲擊時,作為外圍屏障的林緣林木,受到的風(fēng)力最大,大風(fēng)形成強(qiáng)大渦旋,樹與樹之間發(fā)生相互碰撞,并強(qiáng)烈搖擺,致使部分林木腰折、斷梢、甚至連根拔起。由于降水和溫度的關(guān)系,青海云杉多分布在陰坡、半陰坡,并呈帶狀分布。從樹種來看,云杉樹干高大,分布區(qū)的年降水量300~500mm之間,年蒸發(fā)量在800~1600mm之間,年平均溫度為-0.7~2℃,最冷月平均氣-11~-14℃,溫絕對最低氣溫-32℃,凍土層深2.16m。其分布區(qū)內(nèi)永凍層或季節(jié)凍層廣泛存在,阻礙降水滲透,同時使得植物根系下伸困難,造成云杉為淺根性樹種,木材材質(zhì)脆,樹冠一年四季枝葉茂密,抗風(fēng)能力最弱,遇到大風(fēng),林緣和陡坡地段的林木極易倒伏。而分布于淺山區(qū)或陽坡的山楊、樺木和祁連圓柏,根系較深,木材材質(zhì)較云杉堅(jiān)硬,抗風(fēng)能力較強(qiáng),不易發(fā)生風(fēng)倒風(fēng)折。受損樹木大多為砍傷木、枯立木、火燒木等有缺陷的林木。祁連山林區(qū)山高林密,林木發(fā)生風(fēng)倒風(fēng)折的次數(shù)頻繁,尤其進(jìn)入1980s以來,沙塵暴次數(shù)相對增加。每次刮風(fēng)之后,林內(nèi)總有一些樹木被刮翻、折斷。雖說一次風(fēng)不會造成大面積樹木受災(zāi),但每年風(fēng)災(zāi)頻繁,造成的損失累計(jì)起來也很大。2003年2月19日,夏瑪林區(qū)遭受了大風(fēng)襲擊,風(fēng)力約在7級至10級,風(fēng)勢兇猛,持續(xù)時間長達(dá)7h多,使山脊處林木嚴(yán)重受災(zāi)。據(jù)調(diào)查,造成風(fēng)害的樹木一般為刮折樹梢或連根拔起倒下,山脊處的樹木一般均為攔腰折斷。這次風(fēng)害涉及30個林班110個小班,受災(zāi)林木共804株,蓄積110.3m3。風(fēng)倒風(fēng)折對森林的不利影響主要有三方面,一是使林分結(jié)構(gòu)遭到破壞;二是倒木或被風(fēng)吹折的林木容易吸引小蠹蟲、天牛、樹蜂等木質(zhì)部和韌皮部害蟲寄生,嚴(yán)重時會侵害健康木,引起整個林分發(fā)生蟲害;三是如果林分中倒木或被風(fēng)吹折的林木梢頭、樹枝過多,林內(nèi)可染物數(shù)量增加,使森林火險(xiǎn)等級升高,急劇增加了森林火災(zāi)隱患。但是,風(fēng)倒風(fēng)折對森林的演替也具有非常有益的作用。老齡大樹倒折是森林內(nèi)部干擾的主要形式,風(fēng)倒風(fēng)折加劇了這一過程,這是原始林木死亡和形成林窗的主要原因。林窗形成后,會發(fā)生一系列植被的更新演變,加快了促進(jìn)衰老林分的更新。2.2苗木或枝條冬季和早春的大風(fēng),易使樹木幼樹枝梢干枯死亡。這種現(xiàn)象多發(fā)生在淺山區(qū)的苗圃和新造林地。如果秋季降雨或灌水較多,苗木或幼樹生長過旺,枝條沒有很好地木質(zhì)化而含水率過高,容易被冬季寒風(fēng)吹干。祁連山區(qū)冬季凍土層較厚,早春季節(jié),當(dāng)?shù)販剡€沒有回升,而氣溫回升較快時,樹木地上部分已經(jīng)開始萌動,但是植物根系還不能從土壤有效吸收水分,這時春季的旱風(fēng)更容易將新梢嫩枝水分吹干,使幼苗產(chǎn)生生理干旱現(xiàn)象而死亡。2.3減少種子園和母樹林的產(chǎn)種量由于大風(fēng)吹動,使林木枝條和種實(shí)間相互碰撞,常使一些種實(shí)受猛烈撞擊后凋落。如果風(fēng)力過大或經(jīng)常遭受大襲擊,將會降低種子園和母樹林的產(chǎn)種量。這種情況在種實(shí)體積較大的針葉樹如青海云杉和祁連圓柏的種子園和母樹林中影響較大。據(jù)在青海云杉母樹林中調(diào)查,因風(fēng)吹等碰撞造成的球果早落數(shù)量占球果總數(shù)的0.27%~2.94%,受病蟲危害的球果更易被風(fēng)吹碰撞凋落。2.4風(fēng)影響生物傳播在風(fēng)口地帶生長的樹木常出現(xiàn)偏冠和偏心現(xiàn)象。偏冠會給樹木整形修剪帶來困難,影響樹木功能作用的發(fā)揮;偏心的樹易遭受凍害和日灼,影響樹木正常發(fā)育。強(qiáng)風(fēng)能使氣孔關(guān)閉,影響光合作用的正常進(jìn)行。在干旱年份,風(fēng)力過大,樹木蒸騰作用過強(qiáng),失水過多,會產(chǎn)生萎蔫和干枯現(xiàn)象。如果發(fā)生連年干旱強(qiáng)風(fēng)現(xiàn)象,還會引發(fā)大面積林木生理型黃花病。如青海云杉林在1991~1993a、1995~1998a、1999~2001a,發(fā)生3次大面積黃花病,平均每年發(fā)生面積達(dá)10000hm2,2001a發(fā)生面積達(dá)到40000hm2。風(fēng)力較大的前山林區(qū)普遍輕度發(fā)生,干旱少雨的西段林區(qū)發(fā)病較重。發(fā)病林木全株針葉色澤較健康林分針葉顏色發(fā)黃,部分2a生以上針葉在春季時轉(zhuǎn)為淡黃色,到夏秋后逐漸變?yōu)殇P褐色,經(jīng)風(fēng)吹拂或搖動即從枝條上脫落,病葉上無病菌子實(shí)體。感病林木枝條含水率明顯低于健康林木。感病株率達(dá)100%,針葉平均感病率17%,嚴(yán)重地段達(dá)40%。風(fēng)是許多林木病原菌和害蟲傳播、遷移的動力。大部分真菌和許多小型昆蟲主要靠風(fēng)力來擴(kuò)散和遷移。一般,疏林和風(fēng)口上的樹木容易遭受病蟲危害,而郁閉林分內(nèi)和地形平緩地帶的林分較少發(fā)生病蟲危害。在疏林和風(fēng)口處病原菌和害蟲更容易借助風(fēng)力傳播。如青海云杉葉銹病的病原菌祁連金銹菌(ChrysomyxaqilianensisWang,WuetLi)成熟的孢子靠風(fēng)力傳播在青海杜鵑(PhododendronprzewalskiiMaxim)和青海云杉之間轉(zhuǎn)主寄生。云杉球果葉銹病的病原菌云杉稠李痂銹菌[Thekopsoraareolata(Fr.)Magn]成熟的孢子也是靠風(fēng)力傳播。銹病孢子成熟后,遇到速度為0.4m·s-1氣流時,就會飛散。當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時,銹菌孢子可被吹上1500~5000m高空,飄到幾百公里以外。風(fēng)影響蒸發(fā)、濕度及蟲體的熱量和水分平衡,更影響害蟲的遷移與擴(kuò)散。鱗翅目幼蟲可吐絲下垂,隨風(fēng)飄散。一些無翅害蟲,常附于落葉碎片隨氣流升到高空,傳至遠(yuǎn)方;粘蟲、稻縱卷葉螟、褐稻虱等,有長距離遷飛習(xí)性;晚秋,隨偏北氣流由北向南回遷。它與季風(fēng)進(jìn)退基本一致,并常隨鋒面天氣系統(tǒng)移動。蚜蟲在生境惡化時,常出現(xiàn)大量有翅型成蟲,以便遷飛或擴(kuò)散到新的生境繁殖后代。由于蚜蟲體小而輕,翅面相對較大,所以在有一定風(fēng)力的情況下,當(dāng)它一脫離寄主而起飛時,常會被上升氣流帶到上空,并在高空順風(fēng)漂流,作長距離遷飛。如當(dāng)前嚴(yán)重危害祁連山區(qū)落葉松林的蟲害主要為落葉松球蚜(AdelgeslaricisVallot)是借助氣流從其它林區(qū)傳播而來。最初是于1978a在天?？h的古城保護(hù)站天堂寺、車路灣等地發(fā)生危害,之后危害面積和危害程度不斷加重。華隆保護(hù)站的紅崖子更新地40hm2華北落葉樹林,1991a時只發(fā)現(xiàn)有蟲,1992a輕度發(fā)生,1993a已全部成災(zāi)。目前已廣泛分布與祁連山區(qū)有落葉松栽培的所有保護(hù)站,并嚴(yán)重發(fā)生危害,對祁連山區(qū)落葉松人工林構(gòu)成最大威脅。3防風(fēng)固沙的作用機(jī)制,在森林經(jīng)營管理中進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇胧┮话銇碚f,在風(fēng)力不大時,風(fēng)對林木有利。大多數(shù)喬灌木樹種是風(fēng)媒植物,必需靠風(fēng)力傳播花粉才能完成受粉。風(fēng)的強(qiáng)大力量能把林木的種子和果實(shí)傳播到很遠(yuǎn)的距離,幫助林木擴(kuò)大分布范圍。風(fēng)可吹走葉面周圍因蒸騰作用放出的水汽,帶來較為干燥的空氣,可以促進(jìn)蒸騰作用,有利于枝葉的放熱降溫,使根的吸收能力加強(qiáng)。同時,它還能將林木周圍含二氧化碳較少的空氣吹走,帶來含二氧化碳較多的空氣,在一定程度上促進(jìn)了同化作用。但是,風(fēng)速超過10m·s-1的大風(fēng),能對林木產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞作用。因此,在森林經(jīng)營管理中應(yīng)注意預(yù)防大風(fēng)的危害,當(dāng)發(fā)生風(fēng)災(zāi)時應(yīng)及時采取必要的措施,消除或減輕風(fēng)災(zāi)造成的不良影響,防止或減弱森林風(fēng)害的措施有:(1)在種植設(shè)計(jì)時要注意在風(fēng)口、風(fēng)道等易遭受風(fēng)害的地