浅谈农田防护林对生态环境的影响

国家重点"三北"防护林体系建设的主要目的是改善生态环境`防风固沙,促进农业增产增收,无论怎样改造,这个根本目的不能丢。因此,本文指出了农田防护林对生态环境的功效。     

农田防护林对农民生活和环境的影响

本文以吉林、河北省为调查对象,通过这些现象分析了农田防护林对农民生产和生活的影响。     

不同土壤覆盖物对旱作水稻生长和产量影响

在四川盆地通过田间试验研究了不同覆盖物对旱作水稻植株生长及产量的影响。结果表明,在有效铁含量较高而有效锰含量较低的土壤上,覆盖地膜及传统淹水处理在整个生育期没有表现缺锰症,而覆盖麦秆处理前期分蘖能力差,生长缓慢,表现严重的缺锰症。在覆麦秆处理裂区灌施2‰的MnSO4溶液（每次450kg/hm^2）两次后,水稻株高、分蘖和生物量都迅速增加,说明覆麦秆处理水稻受到了锰的胁迫。其原因与地膜处理明显提高土壤温度,而覆麦秆处理却具有降温作用有关。试验还发现,灌施锰肥能够补偿温度降低所造成的不利影响,水稻产量以覆地膜处理最高,其次是覆秆灌锰处理,再是是传统淹水处理,覆麦秆未灌施锰肥处理产量最低,后与其它处理差异也达极显水平。覆地膜条件下,水稻产量随施氮量的提高而提高,但当施氮量为150kg/hm^2后产量变化不大。与传统淹水相比,覆盖旱作处理显降低总耗水量,节水率达63.1%;并在产量基本不变或有所提高的前提下,提高水分利用效率2－3倍。     

农田防护林的可持续经营管理

林带更新的时空布局对持续发挥林网的防护效益具有重要意义。本文提出用拟法正林思想经营农田防扩林,以行政村为组织经营单位,通过逐步更新调整组织经营单位管理的林带,使整个林网体系形成自幼龄到成熟龄各龄级林带条数基本相等,空间上均匀配置的格局,从而确保时间上农田防护林生态服务的稳定和持续发挥。     

农田防护林生态系统结构研究进展

农田防护林生态系统结构决定着生态功能,其时空结构是该领域研究的核心,旨在探讨形成结构的完整性、稳定性、持久性的组件间的相互关系,将其分为树体结构、林带结构、林网结构、景观结构4个层次,针对各层次中结构研究的原理、方法及成果进行了综述,通过树木个体的形态、质态结构研究,应用分形图形学的手段可实现动态结构的可视化,以研究林带树体结构的生成机理;精确界定林带结构的分维疏透度。探讨农田防护林带最佳结构理论,以构建防护林带最佳结构计算机生成模型;确立多物种、多层次的窄林带小网格的林网优化模式;评价农田防护林景观的合理性、稳定性、持续性,是今后的重要研究方向。     

东北地区农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响

东北地区冬季降雪是农田土壤水分的重要来源．探索农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响,是经营实践中如何依据疏透度指标来指导农田防护林结构调控的关键问题．通过由3个不同疏透度林带组成的林网内积雪深度的测定,对农田积雪分布格局进行了研究．结果表明,林网的结构对农田积雪分布产生较大影响．疏透度不同的林网内积雪分布的空间格局有明显差别。而且疏透度差异越大。分布格局的差异越显著．其中,在疏透度为φ2w=0．579、φ2s=0．268的林网内,农田积雪分布比较均匀,总体上整个农田积雪深度较为一致．这样,可依据疏透度与积雪分布格局的这种关系。指导冬季防护林带的结构调控与优化经营．     

防护林阶段定向经营研究Ⅱ. 典型防护林种--农田防护林

以防护林阶段定向经营理论为基础,对典型防护林种-农田防护林的防护成熟、经营阶段、更新方式、方法进行了研究讨论：通过对东北地区农田防护林长期调查积累资料的分析,确定了乡土杨和杂交杨（Populus spp.)农田防护林和初始防护成熟龄和终止防护成熟龄分别为16-24年和自然成熟龄,第一代农田防护要的更新龄为32-36年,以树木径级离散度,防护成熟龄和更新龄为主要依据定量划分了杨树农田防护林的3个经营阶段,并重点讨论了不同更新方式下3个经营阶段的变化情况,给出了维持农田防护林成熟状态的疏透度调控技术及其相关的林木分级依据与标准,同时为实现定向经营的目标,提出了各个经营阶段内应采取的系列经营管理措施。     

防护林阶段定向经营研究Ⅱ.典型防护林种——农田防护林

以防护林阶段定向经营理论为基础,对典型防护林种———农田防护林的防护成熟、经营阶段、更新方式、方法进行了研究讨论;通过对东北地区农田防护林长期调查积累资料的分析,确定了乡土杨和杂交杨(Populus spp.)农田防护林的初始防护成熟龄和终止防护成熟龄分别为16～24年和自然成熟龄,第一代农田防护林的更新龄为32～36年.以树木径级离散度、防护成熟龄和更新龄为主要依据定量划分了杨树农田防护林的3个经营阶段,并重点讨论了不同更新方式下3个经营阶段的变化情况,给出了维持农田防护林成熟状态的疏透度调控技术及其相关的林木分级依据与标准.同时为实现定向经营的目标,提出了各个经营阶段内应采取的系列经营管理措施.     

不同覆盖物对烤烟根温及生长和生理特性的影响

分别以大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜、稻草、稻草+遮阳网和遮阳网为覆盖材料,研究覆盖物对烤烟根温以及生长和生理特性的影响.结果表明,各覆盖处理22 d对5和15 cm土壤总积温的影响明显不同,5 cm土壤总积温最高为大棚膜处理（424.75 ℃）,最低为稻草+遮阳网处理（378.75 ℃）,22 d 的15 cm土壤总积温最高为大棚膜处理（396.75 ℃）,最低为遮阳网处理（368.31 ℃）.随着土壤总积温的升高,烟株地上部和地下部干重都呈增长趋势,光合作用增强,根系活力提高;揭膜后第10天烟株根系干重有所增加,普通地膜处理的根系生物量增加最多,稻草+遮阳网处理最少.     

河西走廊绿洲农田防护林对玉米光合特性及产量的影响

农田防护林是甘肃河西走廊绿洲农田生态系统的重要组成部分,对维持农业生产和生态平衡具有重要作用.本文对防护林保护下的玉米灌浆期光合生理生态特性及产量变化进行了研究.结果表明：防护林东西相等距离处,东面玉米所截获的光合有效辐射量（PAR）始终高于西面;西面20 m以内玉米受林带（防护林高度为10 m）遮光较为严重,其净光合速率（P_n）较低;林带东面15 m范围内的玉米P_n高于西面.总体上,防护林造成的玉米减产发生在林带东面10 m及西面15～20 m范围内,其他位置的玉米产量不受影响或增产.     

切根贴膜对黑土区杨树农田防护林光合特性的影响

切根贴膜简单易行,是减轻林带胁地效应的有效方法,但可能会对林带造成不良影响.本文以黑龙江省黑土区农田防护林为研究对象,以不切根贴膜为对照,研究距树干0.5、1、2、3 m切根贴膜处理对杨树光合特性的影响.结果表明: 切根贴膜对杨树叶片含水率的影响较小.处理后杨树净光合速率峰、谷值出现的时间在7月较对照提前,日均值明显低于对照,各处理间差异显著.8—9月,处理后杨树净光合速率日均值仍低于对照,但降低幅度有所减小,距树干3 m处切根贴膜的杨树净光合速率与对照相比无显著差异.处理后杨树蒸腾曲线出现多种形式,距树干2、3 m处切根贴膜杨树蒸腾速率日均值较对照无显著变化,而距树干0.5、1 m处切根贴膜的杨树蒸腾速率在7月下降幅度比光合速率下降幅度更大,导致水分利用效率高于对照.切根贴膜处理没有改变杨树叶片水分利用效率的日变化趋势,但对杨树叶片水分利用效率的日均值产生了明显影响,且这种影响可能是负向的.综合分析,在距树干3 m处切根贴膜对杨树的光合特性影响较小,明显优于其他处理.     

农田防护林木材材质物理特性研究

对早柳和小青杨的年轮宽度、年轮密度、木材纤维长度和干缩率及其径向变异进行了研究．结果表明,木材物理特性受年轮年龄的影响显著,而纤维长度不受年轮宽度影响．综合材质物理特性的径向变异规律,可将旱柳和小青杨整个生长期划分为４个时期：幼林期、速生期、成熟期和更新期,确定了各生长期的年龄值．     

道路农田防护林系统水分关系研究

道路农田防护林系统水分关系研究任勇,王佑民（北京林业大学,１０００８３）（西北林学院,陕西杨陵７１２１００）ＷａｔｃｒＲｅｌａｔｉｏｎｓｉｎＦａｒｍｌａｎｄＳｈｅｌｔｅｒｂｅｌｔＳｙｓｔｅｍｂｙｔｈｅＲｏａｄｓ．ＲｅｎＹｏｎｇ￥（ＢｅｉｊｉｎｉｇＦｏｒｅｓｌｒｙＵｚｉｕｅｒｓｉｔｙ,１０００８３）,ＷａｎｇＹｏｕｍｉｎ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ,Ｙａｎｇｌｉｎｇ,Ｓｈａａｎｘｉ,７１２１００）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（４）：ｌ－６．ＩｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｆｒｏｍｌｏｅｓｓｐｌａｔｅａｕｔｏＮｏｒｔｈＷｅｉＲｉｖｅｒ,２０－１００ｃｍｓｏｉｌｌａｖｅｒｉｓｔｈｅｍａｉｎｌａｖｅｒｆｒｏｍｗｈｉｃｈｔｈｅｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｏｆＰ．×ｄａｋｕａｎｅｎｓｉｓＨｓｕａｂｓｏｒｂｓｗａｔｅｒ,ａｎｄ０－０．１ＨｉｓｔｈｅｒａｎｇｅｉｎｗｈｉｃｈＰ．×ｄａｋｕａ－ｎｅｎｓｉｓｂｙｔｈｅｒｏａｄｓｓｔｒｏｎｇｌｙａｆｆｄｃｔｓｂｙｔｈｅｒｏａｄｓｓｔｒｏｎｇｌｙａｆｆｅｃｔｓｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｆａｒｍｌａｎｄ．Ｔｈｅａｎｎｕａｌ     

农田防护林可持续集约经营模型的应用

选择具有典型代表的辽宁北部平原区、河北坝上农牧交错区和渭北旱塬区农田防护林为研究对象,以主栽树种杨树林带为研究材料,针对每个特定类型区的主要自然灾害因子和防护目的,统计分析调查研究数据,确定了辽宁北部、河北坝上和渭北旱塬3类型区农田防护林可持续集约经营模型的最优经营参数.其中林带最适疏透度分别为0.25～0.35、0.20～0.30和0.275～0.375;主林带间距分别为450～500m、200m和200～250m;副林带间距分别为500～1000m、500m和350～450m;林带带面宽度分别为8m、9m和4.5～8m;林带行数分别为3～4、6和2～4;林带树木株行距分别为2m×1.5～3m、1.5m×1.5m和1.5～3m×1.5～3m,主栽树种的防护成熟龄分别为15～16a、14～15a和12～14a;防护成熟期分别为10a、10～11a和12～14a;最佳更新方式分别为隔带更新、半带嫁接更新和隔带更新.     

不同施肥对农田黑土微生物群落的影响

以未施肥(CK)和休闲(Fallow)处理为对照,研究黑土肥料定位站NP、NPK、MCK(有机肥)、MNP(有机肥 氮磷)、MNPK(有机肥 氮磷钾)等长期有机、无机肥施用对土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸(PLFA)、酸(碱)性磷酸酶、微生物量碳或氮(SMBC或SMBN)等影响.结果表明,有机肥施用有效地提高了土壤有机质、总氮及速效氮、磷、钾等养分含量,显著地增加了SMBC(SMBN)和真菌、细菌的PLFA含量以及磷酸酶活力,极大地提高了土壤真菌/细菌比值;而长期NP或NPK处理不但未明显改善土壤养分状况,甚至抑制了磷酸酶活性及大多数菌群生长.总细菌PLFA与饱和脂肪酸或单烯脂肪酸与环化脂肪酸之间呈极显著正相关(p<0.01).PLFA主成分分析表明,有机肥与化肥处理微生物群落结构显著不同;个别PLFA载荷值分析表明,真菌脂肪酸易受无机肥施用影响,而G-菌或G 菌脂肪酸更易受有机肥影响.休闲处理高水平微生物活性与生物量的主要贡献者是黑土细菌群落而不是真菌.     

山东省农田防护林生态系统服务功能价值核算

研究农田防护林生态系统服务功能价值对于区域经济的发展和生态环境的保护具有重要意义。运用市场价值法、机会成本法、影子价格法等,对山东省2001和2005年农田防护林生态服务功能价值进行了核算。结果表明:2001和2005年农田防护林生态服务功能的总价值分别为95.83亿元和124.97亿元,各项生态服务指标的价值顺序为保育土壤>作物增产>生物多样性保护>固碳供氧>净化空气;生态服务的总价值年均增加7.29亿元,其中保育土壤的价值增加最大为3.23亿元,其余依次是作物增产、生物多样性保护、林产品、固碳供氧、净化空气,增加价值分别为2.19、1.25、0.56、0.05、0.01亿元。因此,农田防护林具有的生态服务功能价值是巨大的,应该尽快建立生态服务市场补偿机制和完善生态服务功能价值评估方法,促进农田防护林从生态型向生态经济型转变。     

不同林龄杨树农田防护林土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性

以辽宁省建平县5、10、15和20年生4个林龄的杨树农田防护林为对象,以农田作为对照,研究了农田营造防护林对土壤微生物生物量碳、氮及微生物活性的影响.结果表明：农田营造防护林后,0～15 cm层土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、氮含量和土壤基础呼吸均呈现出先降低后升高的趋势,在造林20年后达到或超过未造林农田的水平;而代谢熵在造林5年后显著增加,然后随着林龄的增加而降低.上述结果表明,农田营造杨树防护林后,土壤微生物生物量和活性均发生了明显的变化.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤侵蚀的影响

研究黄河流域内蒙古黄土高原丘陵区农田土壤侵蚀状况,对本区域生态农业建设具有重要的意义。试验于2006年在内蒙古呼和浩特市清水河县进行,设免耕(NT)、免耕覆盖(NS)和传统耕作(CT)3种耕作处理方式,种植作物为胡麻和燕麦,观测了全年降雨量和地表水径流量及土壤流失量。结果表明:免耕覆盖及免耕能显著减少降雨对土壤的侵蚀,与传统耕作相比,免耕覆盖处理的燕麦地地表水径流量和土壤的流失量分别减少21.9%和88.3%;3种耕作方式的土壤侵蚀量均受到坡度的影响,并随着坡度的增大而增大,相同环境条件下,不同作物存在一定差异;通过对3种耕作方式下,胡麻和燕麦田土壤侵蚀量与降雨量的关系符合幂函数,且拟合优度良好,均>0.9。     

不同保护性耕作措施对旱作农田土壤水分的影响

研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施和五种保护性耕作措施对土壤水分垂直分布、动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明,不同保护性耕作措施对表层0~10cm土壤水分含量影响较大,免耕秸秆覆盖(NTS)在作物播种期可以显著增加播种期表层土壤含水量。0~200cm土壤剖面贮水量年变化分春夏作物旺盛生长失墒期(5月中旬~7月中旬)、夏秋雨季增墒期(7月中旬~10月下旬)和冬春稳墒期(11月~翌年5月上旬)3个阶段。尽管不同保护性耕作措施对0~200cm剖面贮水量影响不大,但作物耗水量却存在显著差异。免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量以及水分利用效率。地膜覆盖在有些年份也有利于降水的高效利用和作物产量的提高,但与秸秆覆盖相比不利于土壤肥力的持续提高。而且,如果种植小麦,出苗前若一次性降水较多时地膜覆盖将造成严重板结,影响出苗,进而降低产量和水分利用效率。因此,在黄土高原西部旱农区实施免耕 秸秆覆盖的保护性耕作措施,既有利于作物对有限降水的高效利用,提高作物产量,也可以促进农业可持续发展。     

玛纳斯河流域绿洲农田防护林景观格局评价

防护林网作为农田景观的重要廊道系统,对生物多样性以及景观连通性等具有至关重要的作用。本研究以新疆玛纳斯河流域为研究区,基于高分辨率遥感影像,计算现实状态与合理状态下农田防护林网景观指标的相对误差,对玛纳斯河流域绿洲农田防护林网景观格局进行评价。结果显示:玛纳斯县、沙湾县和团场的防护林网带斑比的相对误差分别为0.7240、0.7374和0.7579,连续度的相对误差分别为0.5307、0.5629和0.6863,环度值的相对误差分别为0.6577、0.6380和0.4945。各景观指标的相对误差均大于0.15,说明玛纳斯河流域绿洲农田防护林网尚且达不到优质标准,存在林带面积不足、林网分布不均匀、闭合网格较少,成型状况较差等问题。建议在防护林的建设和管理中,加强缺失林带的补齐工作,并增加林带密度,通过科学合理的防护林网空间配置实现绿洲农田的可持续发展。