当前世界环境

介绍

强风可以改变森林生态系统、农林系统和人工林的结构和功能。强风事件的强度和频率可能会加剧森林的退化。重要的是要了解这些干扰的物种和特定底物的影响。热带气旋的直接影响——落叶、树枝脱落、树干折断和树木连根拔起——对热带森林产生了深远的影响。^{1 - 4}这些灾难性的干扰会造成林冠间隙，从而导致林下和林冠小气候的显著变化，^{5 - 9}以及复杂的植被和动物对新创建的光、温度和湿度的反应。^{10 - 12}由此产生的环境条件的改变会引发森林的其他变化。气旋破坏造成的碎片堆积与干燥天气相结合;森林有火灾侵入的危险。¹³林冠林窗增加了林地的光照强度，释放了受抑制的先锋种/强光树种幼苗，从而改变了植物区系组成。⁴风暴强度、地形保护和扰动历史对气旋损害有影响，树木的某些功能性状也有重要影响。⁴严重的气旋造成树冠树木大面积落叶，蔓生植物和附生植物被移走，同时冠茎断裂和相关的树木倒下。^{3、4、8、14 - 17}气旋干扰也被证明加速外来树种的入侵，导致本地物种的多样性下降。¹⁸

旋风改变了结构成分，包括从树枝上剥离叶子和折断树枝、根和茎。¹⁹缓解这些影响的因素包括植物属性，如木材的属性，^20.叶和叶柄,^{21 - 22日}根和拱,^{23 - 24日}森林地貌,^{25日- 27日}风事件本身的性质，²⁸以及资源的可用性。^{29 - 30日}

旋风对森林的结构和生产的影响往往是特定物种的。^{月19日至20日,25日,28日,33节}物种在抵御风(阻力)、抵消伤害(耐受性)和从伤害中恢复(恢复力)的能力上可能存在差异。任何一个分类单元都不可能表现出所有这三种特征(抗性、弹性、耐受性)。这是因为特定地点和栖息地的资源限制，这将迫使它们之间进行权衡。^3、19

严重的风赛事，包括旋风，龙卷风，台风和雷暴镇，在全世界几乎所有森林系统中都发生。森林构成，结构和功能受这些事件的严重程度和频率的影响。Although much information on the effects of wind have been gathered from Caribbean, North America, South American forest systems and Australian rainforests, data remain limited for the old World tropics, and in particular to south India i.e., Tamil Nadu and Pondicherry (impact of cyclones on crop damage in terms of economical return and general damage in the prospective of economy has been generated in order to provide relief fund, however scientific generation of data on damage in the ecological perspective in Tamil Nadu and Puducherry was almost nil). The earlier cyclone namely Nisha, Jall and now Thane cyclone have affected Tamil Nadu and Pondicherry. No published information of Nisha and Jall cyclones on tree species damage is available. Therefore, the data generated from the present study would be the baseline data for further comparisons and prediction of future impacts of cyclone intensities. The ‘Thane’ name was given simply by weather reporters so as to reach the people easily. Due to thane cyclone power production was affected at the Neyveli Lignite Corporation as the mines were submerged. Puducherry was cut off from the neighbouring districts of Villupuram and Cuddalore, in Tamil Nadu.³⁴由于大风的影响，几棵树倒在了路上。泰米尔纳德邦和普杜切里没有关于旋风对树木死亡率和损害影响的公开资料。因此，本研究旨在评估热带气旋“塔那”对印度Puducherry的本地治里大学校园森林树种损害的影响。本研究还将解决以下问题:a)在靠近热带沿海地区的红壤条件下，哪些树种适合种植?b)木材密度是否能抵抗强风?

研究区和描述

本地大学（12^°0.97´N 79^°51.33´E)，位于印度科罗曼德尔海岸Puducherry镇北部10公里处(图1)。占地780英亩。气候类型为热带非对称型，东北季风(10 - 12月)降水最多，西南季风(6 - 9月)降水少且不一致。过去20年(1990-2010年)年平均降雨量为1282毫米。旱季大约持续6个月(1 - 6月)，但在这段时间也会有夏季阵雨。年平均最高和最低气温为32.58^°C和24.51^°Puducherry C。土壤为红铁铝质，质地沙质，排水严重。历史上，本地治里大学780英亩的土地，在不同的部分，是由热带干燥常绿灌木和棕榈大草原在校园的西部和南部，腰果种植园，水稻，甘蔗和花生种植在东部。在过去的四分之一世纪里，这里的建筑、道路、草坪和装饰物都有所改变。校园内各种各样的地形，如森林、灌木、稀树草原，以及类似大峡谷的红土盖Cuddalore砂岩形成的景观，是植物物种高度多样性的原因。校园自然区域由热带干常绿森林、干常绿灌丛、灌木稀树草原和热带荆棘林组成。大学校园的植物群由Parthasarathy等人绘制。³⁵

强热带风暴“领主”

“塔恩”是2011年12月上周在孟加拉湾发展起来的一个非常严重的气旋风暴。它在6点30分至7点30分横穿了泰米尔纳德邦北部和Puducherry和Cuddalore之间的Puducherry海岸^th2011年12月，风速120 -140公里/小时。³⁶联合台风预警中心(JTWC)在12月25日发布了热带气旋形成警报，随后在当天晚些时候指定为热带气旋06B，中心附近1分钟的风速达到65公里/小时(40英里/小时)，相当于热带风暴。印度气象部门(IMD)也在12月25日报告说，这场骚乱组织充分，被宣布为低气压BOB 05，而它位于印度金奈东南约1000公里。早在12月26日，IMD报告说，低气压已经增强为一个深低气压，后来它已经增强为一个气旋风暴，并被命名为“塔恩”。JTWC报告称，塔纳在26日清晨的1分钟持续风速为120公里/小时(75英里/小时)，相当于萨福尔-辛普森飓风风级的一级飓风^th12月，眼睛特征在微波图像上可见。后来IMD确认了3分钟的持续风速120 km / h（75英里/小时）。Thane继续加剧，并在28岁的小针眼（10英里）的小针眼^th12月。据JTWC报道，塔恩在12月29日早些时候达到峰值，1分钟持续风速达到150公里/小时(90英里/小时)。IMD报告称，该系统的峰值是一个非常严重的气旋风暴，3分钟持续风速为140公里/小时(85英里/小时)。该系统继续向西移动，并开始与陆地相互作用，并在12月30日在泰米尔纳德邦北部海岸Cuddalore和本地切里之间的边界登陆。在它登陆后，摩擦力使塔恩迅速减弱为低气压。^{36 - 37}根据JTWC的最佳航路数据，塔纳气旋是一个台风，将属于1级台风(基于相关风速)。³⁸

受气旋风暴影响，海浪高达1.5米。普杜切里在飓风风暴中造成了广泛的破坏。降雨量为15厘米^th和10厘米到31^圣2011年12月。³⁶Cuddalore和Puducherry港口悬挂了11号旗帜(极大危险-根据IMD信息，港口官员表示严重气旋将越过成本)。强风和暴雨毁坏了房屋，将树木连根拔起。这次飓风是普杜切里史上最严重的一次。³⁴这是自20世纪50年代以来第一次高强度气旋袭击联邦领土。甚至在Puducherry和Cuddalore，贫民窟地区渔民的茅草屋和木架也被完全摧毁。私人椰子种植园和腰果种植园有几棵树倒了。本地治里大学校园的飓风破坏更为严重，几棵树被连根拔起折断，电线杆、公交车站被破坏，校园内的道路清理也花了三天多的时间。

方法

就目前的研究而言，整个大学校园被分为三个副用地，即第一号用地(位于校园内的海岸地带附近，即距大学校园东面院墙500米以内的区域)，第三用地距离大学校园东侧院墙1公里，第二用地位于第一用地和第三用地之间。

在本地治里大学校园的每个研究地点，通过目测或记录的拔起和最大折断的树枝和站立阶段，采用样方法评估了气旋对每棵树的影响。在每个点(I-161点;网站ii - 156样;(III-93样方)，记录每棵树的状态，并测量胸高周长(这些值也转换为胸高直径(DBH))。

由于这些树被飓风“塔那”连根拔起，这是一个从主干上收集木材的好机会。从连根拔起的树木中采集主干木片，测量绿体积，然后测量木片干重，在105 ⁰C±5 ⁰C烘箱中烘干72小时。为了确定木材比重，我们考虑了本地切里大学校园中以个体≥3.2 cm DBH为代表的树种。木材比重的测定采用在主干处切割的茎(长2-8厘米，直径8.9-29厘米)样品。根据ASTM标准规范，每个样品的体积是由其淹没时排开的水的体积来确定的。³⁸基本比重计算为烘箱干重除以体积。^40-41

采用单因素方差分析(One Way ANOVA)检验各树种木材比重是否存在显著差异。采用线性回归分析方法，研究了木材比重与树木损伤的关系。

结果

本地治里大学校园共有1181棵(19.59%)树木(>3.2 cm DBH)因Thane气旋而被连根拔起(表1)。在校园分布的树种中，金合欢auriculiformis死亡率最高(27%)，其次是Tectona茅(18%)和小叶桉(11%)。在大学校园内，因塔纳旋风折断的树木(部分折断)为929棵(15.5%)。在6个优势树种中Azadirachta indica显示了更高的伤害率(28%)，因为折断(树枝掉落)紧随其后Mangifera籼和Peltophorum pterocarpum．但是，主要物种，金合欢，大地构造和小叶桉与其他物种相比，在折断方面的损害更小。与轻微损坏和落叶树种站超过总人口的58%,除了臭椿excelsa和Anacardium occidentale。

在所有研究地点和整个校园的汇集数据中，在9.7 - 22.3 cm DBH大小级别的树木中观察到的最大死亡(连根拔起)和折断(折断)树木数量(图2)。然而，气旋已经对所有大小级别的树木造成了破坏。图3a和3b显示了旋风对不同大小树木的影响。在金合欢auriculiformis在所有研究地点，在9.8 - 28.7 cm DBH的径级中观察到最大树木死亡率(连根拔起)，而在6.5 - 25.5 cm DBH的径级中观察到折断(折断)。类似的趋势也出现在Tectona茅除了其他物种III中的其他物种死亡率（连根拔起）之外的所有研究网站中的其他物种。但是，旋风损坏桉树树木在大小等级上没有显示出任何特定的趋势。

飓风破坏所有树木都在网站上我和站点三世相比站点II(图4)。飓风导致更高的死亡率在这两个网站我第二和第三网站比网站而折断(破碎)观察到更多的网站我比其他网站学习。观察到类似的趋势金合欢和桉树树种。然而,在Tectona茅和Azadirachta indica,I点的栅格损伤明显大于II点的栅格损伤。

木材比重为0.559 ~ 0.812 g/cm^3.(表3)最大木材比重在Albizia odoratissima紧随其后的是Peltophorum Pterocarpum，Azadirachta indica和金合欢Auculiformis。然而，最少的是Anacardium occidentale．单因素方差分析表明，本研究中各树种的木材比重存在显著差异(f值:5.27;P >0.001)。回归分析表明，图5中木材比重与树木旋风破坏(连根拔起、折断)之间没有显著关系。

讨论

大风以及高降雨的灾难性风暴“Thane Cyclone”引起了泰米尔纳德·纳德的Puducherry和Cuddalore区的路径中的树枝脱落，拔除和捕捉，就像在其他地方做过的早期研究一样，^{1、2、15日,42}无论是直接的风损害(风抛或落叶)，或风的间接影响(大树和树枝损害小树。⁴³在本研究中，中等大小的成树(6.5 - 22.3 cm DBH)在强风中受到破坏。在科伦班加拉，同样中等大小的树木也因大风而受损。⁴⁴相比之下，在德克萨斯州和波多黎各的森林中，一些物种直径较大的树木的死亡率更高。^2、45树大小（DBH）没有赋予在树种文化大学校园里的Cyclone Thane的飓风大学造成的任何增加或减少抵抗力。类似地，Curran等人没有获得具体关系。⁴⁶从飓风拉里在马比森林的树木，树的大小级别和损害类别的分析。这些结果出乎意料，因为一些研究发现，越大的树木遭受的风的损害越大，^47-50尽管这些发现并不普遍^20.树的大小对牙买加的死亡率没有影响。^3.Everham和布罗考⁴综述了许多关于风对森林植被危害的研究。他们认为，在研究中，树木的大小和破坏之间缺乏一致的趋势，可能是由于物种之间以及物种内部关于树木高度(与风暴露更直接相关)和直径之间的关系出现了变化，以及研究人员使用不同的损伤测量方法和不同的尺寸级别。此外，还有埃弗汉姆和布罗考⁴提出树冠大小等性状可以更准确地估计抗性。对马比林常见树种的初步研究表明，林冠损害程度与林冠平均扩张程度存在一定的关系。⁴⁶与柚木和桉树相比，本研究表明，相比之下的凝血树中的巨大渗入。这可能归因于高度和顶篷扩散，因为金合欢树高于柚木的高度以及与桉树相比的更大的顶篷扩散。

在本地治里大学校园，由于塔恩飓风，20棵(1181棵)树木被连根拔起。这一数值比飓风雨果后波多黎各亚热带潮湿森林的总死亡率更大⁴⁸以及在牙买加的下山地雨林应对吉尔伯特飓风，^51-52虽然它在灾难性风暴的范围内。⁴

在本地治里大学校园里，树木的死亡率(连根拔起)和破坏(折断)表明个体的价值更大金合欢auriculiformis比其他物种对塞恩气旋的反应更强烈。其他研究也表明，在严重的风暴中，不同树种对死亡或损害的敏感性存在差异。^{14日,25日,42岁的53岁}这些差异可能与木材的特性有关^{2, 47}或树结构。²⁵

木材密度似乎是抗旋风的基本特性。⁵⁴然而，在本研究中，木材密度并没有显示损伤(断裂)和死亡率(连根拔起)之间的任何显著关系。同样，在牙买加森林中，抗性与木材密度没有关系，^3.夏威夷的森林,^20.也不会在飓风拉里之后穿越昆士兰北部的各种森林类型。⁵⁰然而，在许多森林类型和环境中发现了木材密度与风阻之间的关系，包括:Barro Colorado岛的热带潮湿森林，⁴⁷波多黎各的亚热带潮湿森林²以及昆士兰北部的热带雨林。⁵⁴梅特卡夫等。⁵⁰结果表明，不同木材密度的树种遭受的破坏类型相似，而相同木材密度的树种遭受的破坏程度不同。同样，在本研究中，封闭木密度的树种对Thane旋风的响应也不同。

叶片性状也可以决定旋风抗性的损害程度。⁴⁶在本研究中，叶性状也可能诱导在热带气旋对树木死亡率(连根拔起)的影响Tectona Grandis，桉树Tereticornis和金合欢auriculiformis与其他树种相比。同样，叶片大小(如面积、长度或宽度)和叶柄长度可以通过改变在风暴中所经历的阻力来影响落叶。²¹与叶强度相关的特征也是如此。例如，特定叶面积（SLA）（单边区域除以干肿块，⁵⁵55 Westoby 1998)是一个很好的、容易测量的叶片强度属性，因为它与叶片断裂力和叶片韧性(断裂力/叶片厚度)呈负相关。⁵⁶这决定了气旋阻力时的破坏程度。

热带气旋造成的物理破坏可能在森林边缘或边缘比例高的小碎片中最为严重。⁵⁷同样，森林与海岸带的距离也是决定气旋影响的一个重要特征。与II和III站点相比，I站点因塔纳旋风对树木造成的损害更大。研究地点之间的破坏差异可能与距离海岸带的距离有关。然而，与地点I和地点II相比，地点III的树木死亡率更高，即使该地点远离海岸地带。这可能是由于单位面积的树木密度较大，大部分是在开放空间。由于大学校园的复合墙降低了几米高的强风，死亡率较低的研究地点I。然而，折断(折断)的树枝在研究地点I更大，因为在研究地点I的部分树冠暴露在强烈的气旋风。在研究地点II，一些建筑物可能会降低风速或改变或改变风向。这可能是第二个地点比第一个和第三个地点损害更小的原因。强烈热带气旋带来的高风力强度很可能超过了周围森林提供的适度风力保护。 Similarly, the results of the present study also indicate that the tree damage effects of cyclone are patchy at local scale of 0.05 km. The main effect of cyclone Larry at forests was to increase the spatial heterogeneity of forest structure at local scales.⁵⁷气旋的影响在局地尺度(0.5-1.0 km)具有高度的斑块性，导致森林结构的站点间变异增加，在气旋前存在的大量残余边缘-内部站点对之间的显著空间自相关消失。⁵⁷

目前的研究表明，塔纳旋风造成了很高的落叶率，连根拔起并折断了道路上的树干和树枝，特别是在印度普杜切里的本地治里大学校园。金合欢auriculiformis更容易受到塞恩旋风的影响，其次是Tectona茅。然而,Azadirachta indica和Mangifera籼对乙烷旋风的抵抗力较强。这可能是由于所有外来物种的根没有深入坚硬的红色土壤。相反，正如Narasimhan和Oppili所报道的那样，他们将自己的根蔓延开来。⁵⁸

确认

我们感谢匿名审稿人对手稿提出的宝贵意见和建议。我们也感谢马杜赖卡马拉大学语言学系A. Munian博士的语言更正。

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