基于3S技术的福清核电厂调查区生物量研究

叶海燕

(福建省林业科学研究院，福建 福州 350012)

基于3S技术的福清核电厂调查区生物量研究

叶海燕*

(福建省林业科学研究院，福建 福州 350012)

采用样线、样方调查法，对福清核电厂调查区植被进行调查，在此基础上运用3S技术对福清核电厂调查区植被生物量进行研究，结果表明：调查区植被群落的生物量为4 813 773.01 t，其中乔木群落占94.26%，灌草丛仅占5.74%；乔木群落占据绝对优势，平均生物量为17.03 t/hm2。研究区植被覆盖率不高，水体、耕地、滩涂占了很大比例，因此该区域要严格控制生态自然林砍伐，采取适当的退耕还林措施，加强“四绿”工程建设。

3S技术；核电厂；生物量；植被覆盖率

20世纪80年代以来，核辐射对生态环境的影响受到人们的普遍关注。自2004年国家发射防护委员会制定了评价非人类物种电离辐射影响框架以来[1]，世界各国都纷纷加入了非人类物种电离辐射影响的研究。近几年，我国大力发展核电，对非人类物种放射影响的研究也逐渐展开，但对核电调查区植被生态的研究却很少。植被生态环境的调查研究是非人类生物辐射影响中参考植物选定的基础。因此，对核电站周边环境进行调查研究已经引起重视。本文首次以福清核电厂为研究对象，采用样线、样方调查法与3S技术相结合，对调查区内植被进行调查、数据处理、遥感解译及分析评价，旨在为福清核电厂APC1000重大科技专题课题“陆生生物辐射评价模式ERICA的开发和应用”提供基础性的研究资料。

1 调查区概况

调查区是以福清核电厂厂址为中心，半径30 km的圆形区域，总面积2 826 km2。厂区东临太平洋，三面临海，属典型的亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量充沛，夏季长而无酷暑，冬季短且少严寒。厂区年平均气温17～20 ℃，无霜期354 d；年降水量充沛，降水主要集中在5～9月，10月至翌年2月降水量少，蒸发量大，常发生旱灾；多年平均相对湿度约77%。该区域主要是滨海丘陵平原区，以台地、低山为主，海岸线曲折，潮水影响区域较广，河谷开阔平坦，河流阶地、漫滩发育。小部分厂区涉及莆田及平潭岛，地貌主要为低山丘陵和风化残丘地貌。土壤以红壤、砖红性红壤和水稻土为主，其中以红壤分布最广。

2 研究方法

2.1 调查方法及样线设置

调查区植被及群系类型采用样线、样方调查法。在对福清核电厂调查区植被进行全面勘察的基础上，根据植被在调查区的种类、数量、生长和分布以及距离核电厂远近等差异，在调查区的不同方位避开村庄、居民点、道路等人为干扰明显的区域布设样线。由近及远，在距离核电厂30 km半径范围内，0～10 km布设4条样线，10～20 km布设3条样线，20～30 km布设3条样线，共布设10条样线，每条样线设6个样方，每个样方相距166.67 m，共计约60个样方，遇村庄、居民点和道路等时进行适当调整。

2.2 遥感影像情况

采用的遥感影像采集时间为2014年，影像的空间分辨率为15 m。

2.3 生物量测定

选用相对生长量法来测定调查区乔木和灌木的生物量。根据前人研究确定的回归模型，用台湾相思生物量测算回归模型、马尾松生物量测算回归模型[2]、巨尾桉生物量测算回归模型[3]、木麻黄生物量测算回归模型[4]，灌木单位面积生物量模型[5]来计算各种生物量大小；草本生物量计算方法采用直接收获法，即将样方中草本植物全部带回实验室，放在80～105 ℃下烘干至恒重，以获取其群落生物量值。

调查区有台湾相思林、马尾松林、巨尾桉林和木麻黄林四种典型乔木群落。经过实地踏勘、调查获得各群落样方数据。植被生物量等于乔木层生物量、灌木层生物量和草本层生物量之和。由于枯枝落叶层较少，本次调查生物量不包括枯枝落叶层。

3 研究结果

3.1 遥感影像解译

通过对遥感影像进行解译，得到各种土地利用类型及植被类型分布面积(表1)。结果表明，调查区水体所占面积最大，其次是台湾相思林和耕地，再次是滩涂面积。调查区陆域面积仅占56.37%，植被覆盖率仅为21.90%，主要分布在西北山区，其中台湾相思林分布面积最广，占植被面积的54.34%；其次是灌草丛，占植被面积的32.51%；黑松林面积较小，主要分布在福清市东瀚镇等地的沿海丘陵上；木麻黄林主要是人工林，多为沿海防护林带；马尾松林和巨尾桉林面积最少，主要分布在调查区西北部树林村一带。调查区植被覆盖率不高，城镇建设用地和耕地所占比例较大，环境受人为干扰严重。水产养殖场占总面积的2.77%，说明水产养殖业是调查区的重要产业之一。

表1 调查区土地及植被类型面积统计

3.2 生物量测算

3.2.1 乔木群落生物量测算

(1)台湾相思林的生物量测定

对6个台湾相思林的样方进行调查(表2)，利用台湾相思生物量测算回归模型进行计算，得知台湾相思林乔木层生物量为75.83 t/hm2，灌木层的生物量为5.16 t/hm2，草本层的生物量为4.61 t/hm2，所以台湾相思林的林分生物量为85.60 t/hm2。从遥感解译得到的调查区台湾相思林面积为33 629.40 hm2，因此调查区台湾相思林的总生物量为2 878 676.64 t。

表2 台湾相思林样方调查数据

(2)马尾松林的生物量测定

对6个马尾松林的样方进行调查(表3)，利用马尾松生物量测算回归模型计算得马尾松乔木层生物量为62.52 t/hm2，灌木层生物量为5.25 t/hm2，草本层生物量为11.16 t/hm2，即马尾松林分生物量为78.93 t/hm2。调查区马尾松林面积为534.11 hm2，因此调查区马尾松林的总生物量为42 157.30 t。

表3 马尾松林样方调查数据

(3)巨尾桉林的生物量测定

对6个巨尾桉林的样方进行调查(表4)，利用巨尾桉生物量测算回归模型计算得巨尾桉林乔木层生物量为121.55 t/hm2，灌木层生物量为11.44 t/hm2，草本层生物量为2.23 t/hm2，即巨尾桉林的林分生物量为135.22 t/hm2。调查区巨尾桉林面积为1 314.09 hm2，因此巨尾桉林的总生物量为177 691.25 t。

表4 巨尾桉林样方调查数据

(4)木麻黄林生物量测定

对6个木麻黄林的样方进行调查(表5)，利用木麻黄生物量测算回归模型计算得木麻黄林乔木层生物量为407.04 t/hm2，灌木层生物量为1.55 t/hm2，草本层生物量为2.03 t/hm2，即木麻黄林分生物量为410.62 t/hm2。调查区木麻黄面积为3 676.63 hm2，所以调查区木麻黄林的总生物量为1 509 697.81 t。

表5 木麻黄林样方调查数据

综上可知，单位面积生物量最多的为木麻黄群落，为413.59 t/hm2，而生物总量最高的为台湾相思群落，为2 878 676.64 t。乔木群落生物总量为四种典型群落总量之和，为4 608 223.00 t。其中台湾相思群落占61.64%，木麻黄占33.51%，马尾松和巨尾桉共占4.83%。

3.2.2 调查区灌丛群落生物量测算

调查区有黑松灌丛、蔓荆灌丛、桃金娘灌丛和车桑子灌丛等4种典型灌丛群落。通过样方调查，获得各灌丛盖度和高度，利用灌木单位面积生物量模型进行计算，可得各灌丛的生物量(表6)。灌丛生物量最高的为桃金娘群落，主要分布在调查区西北面山上，该地区少有海风的侵蚀，因此灌丛生长较为茂盛，郁闭度较高。灌丛生物量最低的为黑松灌丛，主要分布在海边，由于长年受海风影响，植株生长得比较矮小，生物量较低。灌丛平均生物量为21.32 t/hm2。

3.2.3 调查区草丛群落生物量测算

草丛群落生物量计算采用直接收获法。调查区设置了40个草丛样方，27个典型草丛群落。分别获得各样方的全部植物，在80～105 ℃下烘干至恒重(表7)。各样线生物量由多到少依次是Ⅵ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅷ>Ⅲ>Ⅵ>Ⅶ>Ⅸ>Ⅹ>Ⅴ。Ⅵ号样线草丛生物量最高，这条样线上分布有一定面积的芦竹群落，芦竹植株高，覆盖度大，提升了样线的生物量总量。其次是Ⅱ号样线，这条样线靠近海岸，海滩上分布着大面积的芦苇和草木犀，草丛盖度较高，因此生物量也较大；Ⅴ号和Ⅹ号样线虽然草丛覆盖率都超过80%，但是草丛平均高度不足0.50 m，因此生物量不足5.00 t/hm2。10条草丛样线的平均生物量为6.15 t/hm2。

表6 调查区典型灌丛野外调查数据及生物量

表7 调查区各样线草丛野外调查数据及生物量

由以上计算得知，调查区灌丛平均生物量为21.32 t/hm2，草丛平均生物量为6.15 t/hm2，因此灌草丛平均生物量为13.74 t/hm2。遥感解译获得灌草丛在调查区分布的面积为20 118.29 hm2，所以调查区内灌草丛总生物量为276 349.86 t。

4 小结

本文通过遥感影像解译获得调查区植被分布图和各植被及土地利用面积，结果显示陆域面积占总面积56.37%，而植被覆盖率仅为21.90%，植被覆盖率不高，水体、耕地、滩涂占了很大比例。植被主要分布在西北部高丘地带，分布面积依次为台湾相思林>灌草丛>黑松林>木麻黄林。采用直接收获法和相对生长法获得调查区植被群落的总生物量为4 813 773.01 t，其中乔木群落占94.26%，灌草丛仅占5.74%，乔木群落占绝对优势。调查区不同植被类型生物量占植被总生物量的多少排序为：台湾相思群落>木麻黄群落>灌草丛>巨尾桉群落>马尾松群落。

该区域要严格控制生态自然林砍伐，采取适当的退耕还林措施，加强绿色城市、绿色村镇、绿色通道、绿色屏障的“四绿”工程建设。要鼓励和引导人们充分利用自然资源，如村旁、宅旁、水旁、路旁、宜林荒山荒地、坡耕地以及抛荒地等非规划林地，进行绿化，提高植被覆盖率，改善该区域生态环境。建立一个生态监测站，实时监测核电厂周围生态环境变化，以便为福清核电厂APC1000重大科技专题课题“陆生生物辐射评价模式ERICA的开发和应用”提供实施有效的科学数据。

[1] Valentin J. 国际放射防护委员会第91号出版物评价非人类物种电离辐射影响的框架 [J].辐射防护，2008(1):9-46.

[2] 张尚炬.沿海马尾松台湾相思次生林生态系统生物量及碳贮量的研究 [D].福州：福建农林大学，2008，21-22.

[3] 李志辉，陈少雄，谢耀坚，等.林分密度对尾巨桉生物量及生产力的影响 [J].中南林业科技大学学报(自然科学版)，2008(4)：49-54.

[4] 谢伟东，温远光，梁宏温，等.广西海岸沙地木麻黄防护林带的生物量和生产力 [J].防护林科技，2008(5):6-8.

[5] 杨昆，管东生.森林林下植被生物量收获的样方选择和模型 [J].生态学报，2007(2)：705-714.

叶海燕(1989-)，女，福建南平人，助理工程师，主要从事林业生态及森林经营管理研究，(E-mail)1009799629@qq.com。

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A 文章标号：1004-2080(2017)02-0057-04