广东省防护林工程效益综术.doc

广东省防护林效益综述梁兆基 作者简介：梁兆基（1986-），男，广东广州芳村人，华南农业大学2005级本科生，学号: 200530900219Email: ( 华南农业大学 经济管理学院，广东 广州 510642 )摘要：防护林是一种以防护台风、寒露风、倒春寒等影响农业生产和人民生活的自然灾害为目的的森林。广东的防护林可以分为水源涵养林、水土保持林、农田防护林、海岸防护林。这些防护林在改善生态环境，削减水旱灾害、风灾和风沙灾害方面扮演重要角色。防护林的营造必须根据不同的地区及其特点因地制宜，因害设防，使其能在一个自然景观带内，依据防护目的和防护类型，发挥最大的生态效益。本文通过运用林业生态工程的若干原理，简要讲述了广东省防护林的社会、经济机器生态效益。关键词：防护林;广东省;效益Review On the Utility Of Shelter Forest In Guangdong ProvinceLiang Zhao-ji( College of Economics and Management, South China Agricultural University,Guangzhou 510642, China )Abstract: The shelter forest is a forest for the purpose of protection such as typhoon the cold drew wind and contrary spring cold, etc. The agricultural productions and peoples lives were by these natural disasters. Shelter forest of Guangdong are divided into the water-conserved forest, the water and soil conservation forest, the farmland shelter forest and the coast conservation shelter forest. These shelter forest play a role in improving ecological environment, and diminishing of the flood, drought, wind and sand. Shelter forest should be established preventing for disasters and suiting to local condition, let the system of shelter forest be builded accordance with the aims for protections and the types of geographic feature in a natural scenery zone. In this word, the author ues the theory of Forest Ecology Project to introduce the utility of shelter forest in Guangdong Province.Key word: shelter forest; Guangdong Province; utility1 引言防护林是以防护为主要目的的森林、林木和灌木丛，包括水源涵养林、水土保持林，农田、牧场防护林，护岸林，护路林。广东省的水土流失面积多达11000多km2，又有台风、寒露风、倒春寒肆虐，自然灾害频繁，严重威胁农牧业生产和人民生活。为了改善生态环境，减免水、旱、风、沙灾害，根据防护目的在广东营造水源涵养林，水土保持林、农田防护林和海岸防护林就极为重要。营造防护林必须因地制宜，因害设防；根据不同地区与特点，乔灌草相结合；造林、封育、保护并举。使能一个自然景观地带内，依据防护目的和地貌类型，形成片、带、网相结合的防护林体系，发挥最大的生态效益。防护林还能提供燃料、饲料、肥料、木料，增加经济收，改善人民群众生活，逐步发挥改造自然，维护生态平衡，保障和促进农林牧业生产的作用1335。2 水源涵养林的防护效益水源涵养林对天然水可起蓄水防洪、均匀供水、防止污染、保持优质水源等作用，能有效地改善水资源状况，减轻水旱灾害，保障经济建设和人民生命财产；对于水资源的利用，发展灌溉、水电、航运、旅游和淡水养殖等，都具有重要意义2。2.1 水源涵养林的蓄洪和滞洪作用由于林冠截留效应，可以减少径流。特别是森林有较深厚的产流影响层，提高了土壤的下渗能力和林地的蓄水能力，良好的林冠与深厚的土层结合起来，就能发挥巨大蓄洪作用。森林蓄洪作用随着降水条件而变化，对特大暴雨的作用不大，当流域蓄水饱和后，不论有无森林的蓄洪作用，都将显著降低，甚至失去蓄洪作用。据观测，在良好的森林覆盖和土壤深厚的条件下，一般流域在一定时间的蓄水能力不超过500mm的水量，如短时连续降水超过300400mm，加上降水前土壤含水量，往往蓄水力已达饱和，如仍续有暴雨，则森林已失去了削洪能力，此时在同样的条件下，有林地和无林地的蓄水能力相近似，但前者的洪峰较低，洪水过程拉得较长，起着滞洪的作用；后者的洪水则陡涨陡落，洪水过程较短速1。广州径流实验站在沙河龙眼洞筲箕窝的阿屎坑森林郁闭度0.8，集水面积0.081km2和正坑森林郁闭度0.2，集水面积0.145 km2，于19611964年间观测了15场同步洪水，平均值是阿屎坑的径流系数比正坑的为小；在降水加前期影响为200mm和250mm时，阿屎坑的洪水径流深分别为正坑的43%和23%。在暴雨量大且前期影响较小时，森林削洪作用则更明显，流域面积大的观测站也表现出同样的趋势，韩江上游支流琴江安流水尖山水文站（森林植被好，集水面积15，178 km2）和另一支流梅江五华水文站（森林植被差，集水面积1 535 km2）相对比，19581979年间观测资料表明，在同一降水情况下，尖山站相应的洪水径流深较五华站为小，森林是有一定的削洪作用。据观测，常绿阔叶林板页岩红壤的涵蓄水源能力为1 128m3/ha，相当于荒山灌丛刊板页岩红壤3.2倍，比裸地就更大了。那么887 m3/ha常绿阔叶就相当于蓄水100 m3万的水库的缓洪效益3。2.2 水源涵养林的在枯水期的水源补偿作用森林能涵养水源，使大量的地表迳流渗入土壤变为地下迳流，在降水后可不断地、缓慢地补给江河，一般能增加干旱季节的枯水量。由于森林降低洪水量，增加枯水量，就可缩小全年的“洪枯比”（洪水量/枯水量）。对河川水量补给起积极的调节作用，使河川流量在一年内均匀分配。从尖山站和五华站的21年观测资料看，每年11月至翌年2月为枯水期，森林良好的尖山站枯水径流量与年平均径流量比值为49.7%，五华的为43.0%，前者为后者的1.16倍，说明森林能使枯水期流量增加。1977年，海南岛保亭县南林区4 000多ha山林经过18年精心封育，林相迅速恢复，森林覆盖率达66%，在半年不降水的大量情况下，全区20多条山溪仍不断流，3个山塘水库不干涸，水稻增产3%；而毗邻的三道区，由于森林遭受破坏，全区5个山塘水库全都干涸，早稻减产25%，两者相比差异显著1338。2.3 水源涵养林的降水和年径流效应森林能否增加降水和年迳流量一直是国内外争论问题。由于森林能增加水汽和动力涡动，存在有利于成云致雨的条件。目前比较趋向于承认森林能增加一定降水量，但一般仅为13%，大都不超过5%。森林对年迳流量的影响，更是一个非常复杂的问题，森林的总蒸散量大则是使年迳流减少的因素，而促进水分内循环和林地有较大的涵蓄量及渗透量却是使年迳流增加的因素。据小流域观测结果，大都是森林流域的年迳流量较小，而在较大流域的观测，森林良好的尖山站21年平均降水量1 618mm，森林植被差的五华站为1 498mm，前者增加了8%；21年平均年迳流量尖山站888mm，五华站766mm，前者增加了16%，虽然趋势很明显，但原因有待进一步研究。总之，森林涵养水源的功能，不能单纯地从是否增加年流量来评定，而应从生态效益和经济效益来全面考虑1338。2.4 水源涵养林的改善水质作用森林能有效地防止水资源的物理、化学和生物的污染。首先是减少进入水体的泥沙，降水通过林冠或沿树干流下，渗入土壤，由河溪流出，在此过程中降水的化学成分已发生了变化。海南岛半落叶季雨林降水具有较强的淋溶能力，其矿质成分总量相当于林外降水的1.76倍。冠层淋溶归还量相当于森林凋落物分解归还量的16.8%，因而林冠层淋溶也是森林生态系统物质循环的重要渠道，并且森林土壤的滤水作用能够净化污水。经过森林的流水的细菌数比经过农田的少22.5倍，比流经牧场的低1023倍。森林在高温季节能降低气温78，对鱼类及其他水生生物都是有利的；而在早春低温季节能提高气温，对育秧和水稻灌溉有良好的效应。灌溉水稻的适宜水温为2832。此外，高温季节水温过高会改变水的气味和冷却性质，对城市和工业用水有不利影响。因此，关于森林对水质的效益，正日益引起越来越大的关注1338。2.5 水源涵养林的水力发电的效益水力发电近期已成为广东重要的能源。在水源涵养的保障下，发展水电特别是小水电具有优越条件，已有不少成功事例。乳源县天井山林场装机7 000千瓦，南雄县帽子峰林场1985年已建成4座小水电站，装机1960千瓦，发电1 000多万度，曲江县小坑林场从1976年开始，对该场3条河流作了梯级开发的全盘规划，到1981年共装机4 370千瓦，发电1 200万度。这样便使林区灯火辉煌，面貌焕然一新，加工业不断兴起，人民生活得到改善；林场连年盈利，基本建设大大发展，森林采伐量不超过生长量，迹地及时更新，森林资源得到保护、恢复和发展，又给水电站涵蓄更多水，发出更多电；实现“以林蓄水，以水发电，以电养林”的良性牡环，获得显著的生态效益和经济效益。3 水土保持林的防护效益水土保持林以森林特有的防护功能改善各种生产用地的生产条件，提高土地的生产力。水土保持林的作用主要表现在以下几方面。3.1 水土保持林的涵养水源和保持水土作用配置合理、结构良好的水土保持林，具有良好的涵养水源、保持水土的作用。水土保持林的这种作用主要是通过林冠层的截持、林地枯枝落叶层的调节，涵蓄及林下土壤的渗流等环节来实现的。河川上游大面积森林的这种调节径流、涵蓄水分的作用就能缓冲河川的洪水流量，增补枯水流量，减免下游地区的水旱灾害；在无林少林流域也要发挥森林的这种有效功能，通过人工配置和培育水土保持林，以达到保护邻近的农牧用地及其它生产事业的目的4345。水土保持林的林冠能阻截降水，削弱雨滴的击溅侵蚀。据电白县水土保持站测定，混交林截留率为17%，桉树林为14%。林地表面的枯枝落叶层能直接保护土壤，免受雨滴击溅和地表迳流冲刺，并且能过滤泥沙。据测定，松林只要有厚度约1.2cm的枯枝落叶层，全面覆盖地表，就基本上可停止土壤流失，并可改良土壤，提高地力。阔叶林比松林的效应更为显著，据电白县水土保持站测定，在1976年12月山楝山毛豆混交林营造前土壤有机质含量为0.76%，全氮0.027%，造林后到1980年12月分别提高到1.13%和0.065%，pH值从4.5提高到5.7。林地土壤具有很高的透水性和贮水能力，使得表迳流量显著降低，甚至经常测不出多少地表迳流。在斜坡上的水土保持林，一般能吸收比其面积大510倍的无林地地表径流1334。3.2 水土保持林的固持土壤作用在山地、丘陵的条件下，植物的覆盖在不同程度上都有固持土壤的作用，特别是乔灌木所组成的林分的这种作用最为明显。乔灌木树种依靠其深长的垂直根系及扩展的水平根系，能在相当大的深度、广度范围内固持土体，加之林内各个树木植株之间的地下根系纵横交错，犹如形成钢筋网络，牢牢地固持着整个林下土体。此外，利用深根性树种和浅根性树种相搭配形成乔、灌木复层同龄或异龄混交林，由于根系呈多层次分布，根系对土壤物理的化学的作用，促使其土壤与母质层次之间过渡不明显。根系扎入风化土层和基岩节理缝隙中，从而减少坡地土壤滑落面的形成，减少重力侵蚀4345-346。水土保持林的根系能固结土壤，防止径流冲刷和土体重力侵蚀。一般来说，树木根系愈深愈广，骨干根愈粗壮，抗折强度愈大，则防止土体移动的能力愈强。据测定，根系直径为0.5mm，其固土能力为1kg，直径为1mm则为1.5kg。但森林土壤有利于水分下渗和土壤水及地下水活动，暴风雨摇动树体又增加了承压力，这些则是森林起促进重力侵蚀的因素。所以，目前国内外以及广东关于森林对重力侵蚀作用还有争论。实际上森林根系固结抵抗力大于块体移动重力，则可防止重力侵蚀。反之，森林本身会在一定程度上促进重力侵蚀，这随着地质、地形、雨量、树种和林相的不同而异。疏残林、中幼林和过熟林所起的作用较差，而天然林、壮龄林特别是复层异龄混交林所起作用较大。英德县大洞乡总面积187 km2，有林地147 km2，许多原来是砍伐天然林。然后炼山、全垦整地栽种杉木，严重破坏了原有森林植被和土壤结构，现有林地90%以上属杉木中幼林。在1982年5月的暴雨洪灾中，崩口达4万多处，崩坍面积达30 km2，其中有一个杉木林场崩了30%以上，崩岗多灾情也特别严重。因此，营林作业和林区建设，必须考虑到水土保持问题，如处理不当，则会造成严重水土流失5。3.3 水土保持林的生态效益营造水土保持林以后，生态环境逐步得到改善。据电白县小良水土保持站资料（1982），温度年振幅度较小，混交林地表为11.5，光板地为14.9；大气相对湿度递增，光板地年平均为83.2%，混交林为87.3%。随着生态环境的改善，昆虫、鸟类各种动植物和土壤微生物的种类不断增多。电白县小良水土保持站面积434ha，治理前有光秃山头26座，崩岗1 537个，侵蚀沟207条，土壤干旱瘦瘠、草木稀少；1959年以来，采取了生物措施和工程措施相结合的方法，营造了马尾松（Pinus massoniana）、隆缘桉（Eucalvptus exserta）等水土保持林，在治山治水改造自然的同时，在林内栽种热带作物和果树，开展多种经营，历时20多年，现已建立了具有70科，230属，330多种的复层阔叶混交林，栖息着昆虫21目，123种，脊椎动物100种，其中两栖类8种，爬行类9种，鸟类74种，达到各类动物均衡发展，微生物特别是土壤微生物数量不断增加，已初步鉴定出真菌17属，放线菌13个类群，芽孢细菌8种。豆科树种混交林的微生物总数比非豆科混交林高27.2%其中芽孢细菌的数量高65%。本来豆科树种混交林的土壤条件较差，但结果土壤微生物反而较丰富，甚至年平均微生物数量比次生阔叶林还高，显然是与豆科植物固氮有关，使自然生态系统朝着良性循环的方向发展1345。3.4 水土保持林的经济效益水土保持林还有经济效益。电白县小良水土保持站，在改造自然的基础上，充分利用土地发展生产。1982年统计，历年国家共投资588 190元，本站累计生产收入1 866 275元，已大大超过国家投资，经济效益显著，附近的调倪村有7ha农田，由于受到水土保持的效益，1年两造水稻都不缺水，连年获得丰收，过去产量只有800kg/ha，现在提高到10 500kg/ha3。又如兴宁县茅塘乡有山地222ha，自1953年以来，对122.3ha水土流失严重的山地进行治理，至1985年已基本绿化，森林覆盖率达52%，林木蓄积量3 836m3，从1977年开始，为农村建设和农民建房提供木材270 m3，并提供了大量薪炭材，还使43.2ha农田解除了水旱灾害威胁，粮食连年增产，水稻由4 875kg/ha，增至11 115kg/ha，现已建立乡林场营造用材林，经营油条（Camellia oleifera）、茶（Camellia sinensis）和竹子等经济林，放养塘鱼1.5ha1345。4 农田防护林的防护效益 广东农业生产常受台风、寒露风、倒春寒等灾害性天气的危害。据统计，每年台风登陆有24次；寒露风对晚稻危害，平均每3年就有1次；早稻育秧明显受倒春寒危害，平均每5年就有1次，造成农业生产的巨大损失1350。农田防护林的防护效益主要有以下几点。4.1 农田防护林防御台风的效益农田林网具有明显减弱台风速率的作用。1983年9月9日强台风正面袭击斗门县，平均风力1011级，阵风12级以上，持续时间长。广东省林网科研协作组在白藤湖林网试验区选一中网格（面积6ha，网格长300m，宽200m）林网内，设置6个测点（离地高1.5m），另1个测点作对照区，林带平均树高78m，疏通结构。每隔10分钟或半小时观测1次，连续进行。结果表明，6个测点平均风速，相当于对照67.8%；各测点风速减弱有所不同，减弱最少东1点为12%，最大为西点，达46.7%，6个测点平均减弱32.2%。即1.5m高处林网内风速平均比对照区减弱1/3左右。大多数农作在8级以上台风就会受害较大，在10级以上的台风，虽有林网保护，农作仍难免不受危害。若风力在10级以下，林网能使风速减弱到8级以下，则林网就有明显的保护作用6。1981年7月7日，台风在台山县登陆，风力89级，阵风11级，最大风速32m/s，在台风暴雨袭击下，导致水稻落粒，甘蔗折断倒伏。广东省林网科研协作组在斗门县林网内设置同品种同种植期水稻试验地，与相距不远有、无林网保护的水稻进行比较：调查表明，无林网保护的汕优2水稻，落粒损失565kg/ha，有林网保护的仅损失10kg/ha，在白藤湖垦区的甘蔗，茎高11.5m，林网内基本无倒伏，半倒伏6%，折断率3%，林网外则全数半倒或全倒，蔗林杂乱，折断率25%以上1352。4.2 农田防护林对作物产量的影响正是由于林网防护范围内水文气候和土壤条件得到明显的改善，为农作物的生长发育创造了适宜的条件，最终这种效益必然反映在农作物的增产上农田防护林带的增产效益，越是在干旱条件、干旱季节及灾害严重的地区，越是明显。据观测：在林网化的农田上，一般谷类作物增产20-30%，瓜类和蔬菜增产50-70%，牧草增产100%左右。在干旱季节，农作物的产量可提高1-1.5倍。正如上述，因为距林带的不同距离处风速减低程度不同，即小气候条件改善的程度不同，反映在不同地段上的农作物的增产幅度也有所差异。紧靠林带两侧的边缘地带，由于林木对农田的遮阴和林木串根的影响，而造成所谓的林带“胁地”，在这样的地段出现了减产的现象，据北京市林科所观测，林带两侧胁地范围在2-8米之间，群众中有所谓“林带胁地一条，增产一大片”的说法。若将林（带）占地面积和胁地面积的减产部分除去，林网农田的总产量一般仍比无林农田净增产10-25%4341。4.3 农田防护林的其他收益农田林网化后，不仅保障了农田生产，而且还可生产大量木材和其它林副产品。在农田周围优越的土壤条件下营造农田防护林，显然对林木生长是十分有利的。近些年来人们越来越清楚地看到，平原绿化和四旁植树是不容忽视的木材生产基地之一。据河南省资料，平原绿化的林木蓄积量占全省蓄积量的36.1%，山区立木年材积生长率为6%，而平原地区则为30.9%4341。5 海岸防护林的防护效益广东省营造以木麻黄为主的海岸防护林，不但改变了自然面貌，减免了水、旱、风、沙、潮的为害，而且改善了生态环境，促进了农、林、牧业的发展。取得了明显的生态效益、经济效益和社会效益。5.1 海岸防护林的生态效益海岸防护林的作用主要地降低风速、固定流沙和改善小气候，体现在降低风速、调节提高和固沙改土等方面。5.1.1 降低风速由海洋吹来的常风和强风，经林带阻挡，风速大大降低。1959年在电白县博贺观测4年生树高12m的木麻黄林带背风面2530H（H为林带高度）范围的风速降低50%左右。海南岛岛西研究站观测疏透型林网的防风效应，在离林带3.3H处的风速降低60%，在16H处的风速降低30.9%7。5.1.2 调节温度林带能够缓和和调节沙滩酷热的小气候，林带内的气温和土温比裸露沙滩的为低，且日变化较小，据湛江市东海林场的观测，早上8时，林带内气温为26.6，林带外为27.8，13时林带内30.4，林带外32.2，林带外比林带内高1.8；电白县博贺防护林带内沙地地表温度，7时和13时分别为27.0和32.3，而林带外分别为29.3和54.2，13时林带内外相差21.98。5.1.3 提高温度由于林带的调节和林冠层的滞留作用，有林带地区空气相对湿度比无林带地区一般提高510%，据中山大学地理系和广州地理所1962年6月在海南岛东方县北黎观测，一天24小时中，林内的相对湿度均高于林外旷地，平均相对湿度高5.7%。一般早晚和夜间相差较大，午间前后相差较小。绝对湿度对比平均1.9毫巴。土壤湿度也明显地表明林内比林外空旷地高。对比相差4.56.5%1357。5.1.4 固沙改土林带能固定流沙，每公里长的林带滞留流沙6 000m3，林带内