防护林生态经济成效阐述

作者：徐鹏 邹春静 李苗苗 刘安田 方慧 代雪 单位：华东师范大学生命科学学院

吉林省农安地区是我国“三北”防护林体系建设的重要组成部分，是“三北”防护建设中的样板，现己林网成型。由于营造大面积农田防护林，使农业生产条件得到基本改善，初步形成一个稳定的农业生产生态环境[1]。为了总结防护林综合效益，进行农田防护林生态因子观测和农作物产量调查以及经济评价，可为进一步完善“三北”防护林体系建设提供科学依据。

1区域概况与研究方法

1.1研究区自然概况

研究区域位于吉林省农安县境内，在地理上位于北纬43°54′~44°56′，东经124°32′~125°45′，地处松辽平原中部，地势平坦可划分台地、川地和沙地三大类型。台地（岗地）可分高台地和台地，高台地分布在区域的西北和北部，海拔250m以上。川地主要包括河漫滩、一级阶地、湖积平原和浅谷。沙地以固定沙丘为主，大部分已开垦为农田，只有在残余沙地上还分布有贝加尔针茅（Stipabungeana）、糙隐子草（Cleistogeaesgquarrosa）群落。土壤以黑钙土和黑土为主，其次为草甸土、沙土，零星分布的还有盐土、碱土等[2]。地带性植被为贝加尔针茅—糙隐子草群落，在低平地分布大面积羊草（Leymuschinesis）群落和沿湖附近分布有杂类草群落、碱蓬（Artemisiaanethifo-lia）群落和沼泽。该地区可划分4个农田防护林立地类型[3-4]，主要优势树种为双阳快杨（Populus×xiaozhuamicu）。试验区属于中温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季湿热多雨，秋季温和凉爽，冬季漫长寒冷，降雪较少。年平均气温4.7℃，1月平均气温为-16.9℃，7月平均气温为23.1℃，年平均降水量508.2mm，由东南向西北递减，且多集中在夏季。5—9月的≥10℃活动积温平均为2895℃，无霜期121~148d，多为西南风，春季>8级以上大风30余次，使农林牧业生产受到严重威胁。因此，营造农田防护林是保证农业丰收的基础。

1.2研究方法

1.2.1生态因子观测。在择林网主林带500m，副林带250、420m，平均树高7~13m。采用垂直林带观测法，选迎风面5H（H为树高，即观测点外林带的平均树高，是一个特定数值）、3H、1H，背风面1H、3H、5H、10H、15H、20H、25H、30H、35H处设观测点，进行风向、风速、气温、土温、空气湿度等项目的定点观测，遇灾害性天气时进行临时性观测。

1.2.2产量调查。在观测区内采用机械取样方法，设定生物产量样方，测定产量，样方面积为4m2，要求调查样地的农作物品种、耕作技术、播种期、培育管理技术需基本保持相同。

2结果与分析

2.1农田林网的防风效应

农田林网有明显的防风效能，风通过林带时，受其阻挡，风速降低，气流性质改变，间接地影响到其他小气候因子[5-7]。根据观测，由4条林带构成的林网，风速平均降低30.4%，变幅在10%~45%。林网四边形成风区，最低风速出现在观测区的西南背风面的3H~10H处，降低60%，但向东北逐渐加大，至东北区背风面30H时，基本恢复对照点风速。强风区只在主林带的迎风面6H处，副林带背风面35H和东北区30H处恢复对照风速，形成一个椭圆形，约占全林网面积的15%。林带的防风效能与林带的结构、季相、行数、透风系数以及林带树种的株行距有密切关系。从图1可以看出，一路2行（道路两侧各1行）的林带平均降低风速11.9%，防护效果最低，一路4行的林带降低风速24.0%，虽然起到了一定防护作用，但其效果不如一路6行的好。一路8行和一路10行的林带分别降低风速24.0%和23.7%，其效果均不如一路6行，而且比一路6行的多占用农田，一路12行和一路28行风速分别降低34.8%和37.0%，风速降低较高，但占用农田过多。林带与风向交角直接影响防护效能，从表1可以看出，交角越小，林网内平均风速降低越小，防风效果越差，防护距离相应越短。

2.2农田林网的水热效应

林网对气温的影响比较复杂，其变化与林带的结构、天气类型、风速大小和空气乱流交换强弱等因素有关。但是林网内气温变化总是比旷野区平均增温0.60~0.63℃，并出现增温区和低温区2种状况。从图2可以看出，林网内背风面1H~10H处和迎风面3H~5H处为增温区，日平均增温为0.4~1.0℃，而林网内背风面15H~35H处和迎风面6H处为低温区，日平均增温0.3~0.5℃。林带内地表温度变化比林外的温度变化较小，根据6月10日观测，地表温度林网内5：00平均最低温度14.5℃，13：00平均最高温度为27.0℃，其变化幅度为12.5℃，而防护林外（对照区），5：00最低温度也是14.5℃，而13：00最高温度为45.3℃，其变化幅度为30.8℃。另外，林外的温度受天气阴晴变化影响也较大，如6月10日15：00左右降雨，林内地表温度为19℃，比13：00温度只降低8℃，而林外温度为20.5℃，比13：00降低24.8℃。从表2可以看出，地下温度变化虽然不如地表温度变化激烈，但是在0~5cm土层变化很大，而在深度15cm以下土层变化较小，总的趋势是林网内的温度比林网外提高1.6℃。林网中的空气湿度比林网外高，由于树冠减弱水蒸汽向上输运和树木蒸腾作用放出水蒸汽，再加上林网内温度变化幅度较小，形成林网内空气湿度比林外高的特点。从表3可以看出，林网内的空气湿度与林带的行数有密切关系。2行林带在有效防风距离以内，相对提高的湿度最低，平均提高相对湿度6.3%；12行林带次之，平均提高相对湿度10.1%；6行的林带最好，平均提高相对湿度20.4%。其中以背风面1H~15H和迎风面1H~5H提高湿度最多，平均可提高湿度20.4%。因此，在东北西部农田防护林中，应提倡壤温度的影响营造6行的林带。

2.3农田林网的经济效益

林网内玉米产量调查是从主林带的背风面1H~30H处取样，对照区以林网内防护效能最低和产量最低的为对照（30H）。从表4可以看出，林网内玉米平均产量为9211.9kg/hm2（不包括30H产量），比对照区增加14.1%。实际上对照区（30H）也由于林网防护效能提高了产量。林网内玉米增产分布与林网内防护效能的变化规律是一致的。3H~10H增产幅度为17%~25%，属于增产率最高区，其余地区增产率在10%左右，接近林带0.5H~1.0H范围内为减产区，减产幅度在9%左右。玉米千粒重变化与产量相似。林网的实际经济效益可通过调查林网样地加以分析说明，林网样地面积为20.8hm2，其中林带占地面积2.3hm2，道路占地面积0.6hm2，沟渠占地面积1.1hm2，其比例如下：①玉米地占用面积=16.8/20.8×100%=80.8%；②林带占用面积=2.4/20.8×100%=11.5%；③通路占用面积=0.6/20.8×100%=2.9%；④沟渠占用面积=1.1/20.8×100%=5.3%。由于当地属易涝盐碱地区，所以农田必须排涝、修路、治盐碱，如按空旷地平均产玉米8070kg/hm2（实际是林网30H）计算，则由林带占用面积11%，所造成的产量损失为8070×11%=887.7kg，林网内玉米平均产量9211.9kg/hm2。对比二者的结果，有林地减去林带占地损失的产量后，还比无林地增产254.3kg/hm2。林网本身的经济效益还有生产木材，根据对农田防护林调查，树种为双阳快杨，平均树高12m，平均胸径12cm，年龄11年，其立木材蓄积量为135m3，平均为59.55m3/hm2。