农田防护林生态工程建设综述

第33卷第5期 内蒙古林业调查设计 vo.l33.NO.52010年10月 InnerMongoliaForestryInvestigationandDesign December.2010文章编号:1006-6993(2010)05-0012-04

农田防护林生态工程建设综述

康波,王勇

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(1.云南省林业生态工程规划院,昆明 650224;2.云南省德宏州潞西市林业局,潞西 678400)

摘 要:农田防护林作为生态建设的重要措施,是农田生态系统的屏障,对生态安全与人类生存环境质量的提

高有重要的意义。文章阐述了农田防护林的生态效益和经济效益,综述了农田防护林的研究现状与发展趋势,从农田防护林人工生态工程的内涵出发,论述了其作为农业生产的一项重要基础工程的重要意义。根据当前需求,剖析了我国农田防护林建设中亟待解决的关键问题及应对这些问题的相对措施和对策。

关键词:农田防护林;生态工程;发展现状;存在问题;对策中图分类号:S727.24 文献标识码:B 自然与人类、经济与社会协调持续发展是21世纪人类共同发展的目标,为此,生态工程将扮演重要角色。农田防护林生态工程作为生态建设的重要措施,是农田生态系统的保护屏障,对生态安全与人类生存环境的改善具有重要的意义。农田防护林人工生态工程可理解为调整与改善多灾而脆弱的农田生态系统结构与功能,建立或恢复持续而稳定的高生产力水平、高生态环境效益的生态工程。农田防护林体系的建立,能够改善生态环境、促进农牧业的发展。农田防护林作为平原地区的绿色生态屏障,是农业稳产高产的基本保障,是群众脱贫致富的重要财源,在构建和谐社会主义新农村方面起着独特而重要的作用。

1 农田防护林发展建设概况1.1 国外农田防护林发展概况

19世纪初,前苏联、美国、丹麦和北非等国就开始了有组织、有计划地营造农田防护林,之后,美洲、欧洲、亚洲、非洲的许多国家,如加拿大、法国、德国、日本、埃及等国,也都营造了防护林带,并开展了相应的科学研究,但规模都较小。

目前,世界农田防护林研究和实际建设,从形式上看,已由营造宽林带大网格向营造窄带小网格和主副林带纵横交错成网状的农田林网化的方向发展;从防护效果上看,由单纯的保护农田、提高农作物产量,向充分发挥防护林多功能和综合效益的方向发展。从当前国外农田防护林的营造技术和科学研究趋势来看,现在防护林建设有如下的特点与发

收稿日期:2010-0-作者简介:康波(1980-),男,陕西省汉中人,硕士生,助理工程师.

展趋势: 由营造紧密结构林带向透风与疏透结构林带发展的趋势。 由宽林带大网格向窄林带小网格发展的趋势。一般来说,林带的宽度不仅直接影响着林带的防风效果,同时也影响着林带的疏透度。!由单一营造农田防护林带向建设农田林网化体系发展的趋势。

1.2 我国农田防护林的发展概况

我国营造农田防护林的历史比较悠久。首先在风沙、干旱危害严重的西北、华北、东北地区发展起来的。由于这一地区自然灾害严重,威胁着农业生产和人民生活,为了改善生产条件和人民生活环境,广大人民通过不懈的努力,取得了很大的成绩和丰富的经验。

我国农田防护林营造的历史大致可分为3个阶段:以防止风沙为目的农民自发营造的自由林网阶段;以全面改善农田小气候为目的,国家或集体大规模营造农田防护林阶段;以改造农业生态系统结构为目的建立农田防护林综合体系的新阶段。纵观我国农田防护林的建设历史,不难看出,新中国成立前,我国没有较大规模、较为完善的农田防护林体系。新中国成立后,由于党和政府的重视,农田防护林才有计划的发展起来。我国农田防护林发展的历史也实现从单纯学习外国经验到创造适合我国特点的理论和技术创新,不断因地制宜,因害设防,少占耕地面积,发挥最大防护效益、经济效益和社会效益。自1978年三北防护林体系工程启动以来,先后又启动了长江中上游防护林体系工程、沿海防护林体系工程、平原绿化工程、太行山绿化工程、黄河中

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游防护林体系工程、淮河太湖流域防护林体系工程、珠江流域防护林体系工程、辽河流域防护林体系工程等林业生态工程。目前,我国已成为世界上规模最大的林业生态工程建设国家。1.3 我国农田防护林主要营建技术1.3.1 树种选择

农田防护林树种选择直接影响林带疏透度、生长速度及最终高度,决定是否能发挥诸如提供用材、改善景观和野生动物栖息环境等效益。一般来说应考虑以下几个方面:立地的适应性、高生长的速生性、稳定性、抗虫能力、长寿性、冠形、树冠密度、根系特性和自然更新力等方面。由于杨树和柳树的速生性和易成活性,在世界各地都作为农田防护林的主栽树种,在美国、中国和前苏联农田防护林建设中,杨树和柳树是重要的组成树种;联合国粮农组织曾推荐杨树和柳树作为果园的防护树种。现在世界上农田防护林,杨柳树约占90%。然而这种林网存在更新周期短,无叶期防护效能低,胁地严重和病虫害严重等问题。为解决农田防护林建设中这一关键问题,我国作了大量的工作。许多研究表明,杉木、泡桐、香樟和檫树可作为丘陵红壤区农田防护林优良树种。树种配置以泡桐与香樟、泡桐与杉木混交效益最佳。湖北对单一树种、单层次林带结构进行调整,在水杉、池杉林带下补植了棕榈,来改善林带结构,提高防护效能。淮北砂姜黑土区农田林网主栽树种有意杨、悬铃木、水杉、刺槐等生长快且抗性强的树种,其次是白榆、苦楝、枫杨等乡土树种,伴生树种以侧柏、紫穗槐等为主,以形成多层次疏透结构林带。辽北地区农田林网适宜营造树种有小钻杨类、旱柳、白榆、刺槐、樟子松、油松、紫穗槐、胡枝子、小叶锦鸡儿、沙棘等。黑龙江省水田防护林栽植杨树,由于林地含水量大,严重影响杨树生长,多年研究认为垂柳为最佳树种。在北疆平原农田防护林中,樟子松是替代阔叶树的理想树种,为改变现有农田防护林寿命短、材质差、季相变化悬殊、生长衰退等问题,采用了冻土球移植法营造樟子松大苗林带,可与大叶白蜡等生长较慢树种进行行间混交。江苏用湿地松营造农田防护林,可作为第一代农田防护林更新的首选树种,具有较好的推广价值。引入经济树种是我国沿海农田防护林调整的新动向,如银杏农田防护林采用窄林带、小网络、疏透结构,主林带间距以300~400m,副林带500m,使单一结构变为多功能多效益的综合型体系。1.3.2 配置模式

与偏角不能大于30∀的结论是基于较宽林带与大网

格情况而提出的,不适于窄林带、小网格的护田林网。正方形林网的林带方向可以灵活掌握,特别适宜有多种害风方向的地区。主害风方向单一的地区,以长方形林网为好。江苏旱作农区提出了#三林四带∃思想,以#欧美杨为主,泡桐镶边,杨树和刺槐混交∃等多树种配置模式,技术经济效果优于原存的杨树林带。#一穴双株∃、开槽低植造林对杨树幼林生长和根系发育有利,可提高造林成活率,效果优于挖坑栽植造林。

2 农田防护林作用和综合效益分析2.1 农田防护林的环境效益2.1.1 防风御沙作用

防护林体系对农田环境的改善主要是通过防风作用体现出来的。林带可以改变农田周围的气流结构,削弱风的动能,从而使通过农田林网的风速降低。在林带背风面有效防护范围内,可使旷野风速降低30%左右。当风沙吹向林带时,气流受到林带阻挡,分成两部分,一部分穿过林带空隙;一部分从林带上空翻越。穿过林带的气流,受到树木枝叶的阻挡、碰撞摇摆等作用,消耗了一部分动能。同时由于气流受到林带类似筛网或栅栏的作用,气流中的大涡旋被分刻为小涡旋,改变了气流原有的结构和方向,气流内摩擦作用加强,引起动能的进一步减弱。翻越林带上方的气流,先在迎风面林缘附近集聚,改变运动方向,然后被迫抬升,造成在林带前小范围内风速减弱。翻越林带的气流在林带上空与林冠摩擦,并在林冠上产生强烈的涡旋运动,因摩擦还能消耗一部分动能,使距背风林缘相当距离内,风速减弱。如张掖市年均风速,1991~1995年与1971~1975年相比降低了38%;三江平原垦区20世纪70年代比60年代年平均风速降低2.96%,80年代比60年代降低14.93%;#三北∃防护林体系由于明显地改变了下垫面性质,因而产生了明显的防风效应,造林后风速平均降低20%左右;新疆和田绿洲内实现农田林网后,1981~1985年的平均风速较绿洲以外和田机场降低了1.15m/s,较1981年以前本地年平均风速降低了0.42m/s。绿洲内林网防护下的小麦田风速较绿洲以外的砾石戈壁降低了58.1%~71%;海涂农田防护林林网内的棉花生长环境多年实测与对照点相比平均降低风速38%。据中国林科院、山西省林科院调查:晋中农田防护林带能降低风速30%~40%;淮北平原农田防护林网内风速.。可

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防风效益还是十分明显的。由于防护林能削弱风的动能、降低风速,所以其能很好地阻挡风中所携带的沙子,将沙子拦截在防护林带以外,从而避免沙粒对农作物的破坏。2.1.2 保温作用

林带防风效应的直接后果是削弱了林带背风面的能量交换,改变林带附近热量收支各分量,从而引起空气温度的交换。林带对大范围的空气温度的影响表现出季节性变化,春秋季有增温作用,平均增温0.5~2.0&左右;夏季具有降温作用,平均降低6~10&左右;冬季有升温作用,幅度为1~3&。瑞士的Nageli指出,林带间夏季平均温度比空旷草原低,而冬季平均温度高。2.1.3 保湿作用

由于林带降低风速,使林网内气流交换减弱,蒸发量减少。因此,产生明显的增湿效应,一般可提高大气相对湿度5%~10%。三江平原垦区20世纪80年代比60年代年空气湿度平均增加3.2%。由于减少了大气蒸发,则土壤含水量有所增加,起到对土壤保湿的作用。2.1.4 保水作用

由于树冠对雨雪水有截留作用,因而能延缓地表水径流速度,增加降水的渗透性,从而使地表径流减少,也减少了泥土的流失和河渠泥沙的淤积,产生很好的水文效应。农田防护林的水文效应主要表现为减少径流、减少蒸发量。2.1.5 净化空气

林带具有吸附尘土,吸收二氧化碳、释放氧气、杀菌等益处。据科学测定,1hm阔叶林每天大约吸收1t二氧化碳,相当于一千多人的呼出量,同时生产氧气730kg,相当于970多人的氧气吸收量。林木还能分泌杀菌素杀灭细菌、真菌和原生动物等。据测定,农村无林区每立方米细菌数目为3~4万个,而在有林区仅为55~400个,相差100多倍。防护林中许多树种还有吸收有毒气体及滞留、吸附、过滤烟尘污染的作用,如臭椿、旱柳能吸收二氧化硫,刺槐、银杏等有较强的吸氯气的能力,其他如桑树能吸收铅尘,紫杉能吸收氟化氢等。空气中的尘埃除含有土壤微粒外,还含有细菌和其他金属型粉尘、矿物粉尘等,他们会影响人体健康,树木的枝叶可以阻滞空气中的尘埃。据实测资料,在主干道附近绿化林带中比无树空旷地带的降尘量减少23%~52%,飘尘量减少37%~60%。2.2 农田防护林的经济效益2. 2

农田防护林能够有效改善农业生态环境,优化

作物生长条件,增强农业抵抗干旱、风沙、干热风、冰雹、霜冻等自然灾害的能力,是保障粮食生产安全,促进粮食稳产高产的有效措施。据对我国北方平原农区多年实地观测,农田防护林粮食增产的平均幅度可达15%~20%,如玉米产量平均提高6%~8%,黄豆产量平均提高25%,蔬菜与果树的增产效应则更加明显。粮食产量增加可增加农民的收入。2.2.2 木材生产及加工增值

农田防护林呈带状栽植于耕地边缘、路旁、水旁,水肥和通风透光条件都比较优越,树木生长迅速,加之劳动力充足和交通运输便利,为林带林木的速生丰产创造了有利条件,农田林网成为平原农区主要的木材生产基地。从培育规格和用材林的标准看,若培育杨树和泡桐中径材,平原农区分别需要15~18a和7~8a,山区需要40~50a,且平原农区树木成材后单位面积蓄积量和树木年生长量都要高于山区。据统计,三北地区农田防护林现有活立木总

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蓄积为1.68∋108m,其中成过熟林1.12∋108m,按照目前杨树的市场均价500元/m计算,三北地区农田防护林活立木与成过熟林的资产价值分别高达840亿元、560亿元。农田防护林在提供木材的同时,也为木材加工增值创造了条件。原木可加工成胶合板、细木工板等,枝丫可加工成中密度板、刨花板,木材加工产生的经济效益可在木材价值的10倍以上,而一些废弃的、不能用于木材加工的,可用作燃料,从而减少煤的使用量,增加经济效益。2.2.3 提供林副产品和饲料

农田防护林建设可广泛利用当地特色优势树种,因地制宜地发展经济林果业、特色种植业和林间养殖业,提供水果、干果、药材、特种用材、纸浆用材、编织用材、工业用植物油等多种林副产品,拓宽农民增收渠道,带动农村经济发展。随着畜牧业结构的优化和调整,广大农牧区对优质饲料的需求不断增大。木本饲料的营养价值很高,如刺槐中的氨基酸含量高达2.89%,高出玉米、高粱12倍。据研究,赤松、黑松混合粉制成配合饲料,以添加剂量5%作为鸡饲料,可使产蛋量提高13.8%。树木的叶、枝条、花、种子等,均可直接或经加工成为饲料。3 农田防护林建设中存在的问题及对策3.1 存在问题

3.1.1 树种选择和配置不合理

在所造的农田防护林中,有许多存在造林树种 3

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只注重速生、丰产的用材树种,而忽视长远的经济树种。现有的农田防护林网主要以杨树为主的杨树林带,由于树种单一,林木病虫害危害严重,造成树木长势不良,甚至大面积的死亡。 农田防护林的结构类型、林带间距、林带密度等配置不合理。如风沙区农田防护林应以具有抗风灾、沙灾的稀疏型、低度通风型为主,但在一些风沙地区,防护林采用高度通风型及紧密型,造成农田作物得不到保护,农业生产活动不能顺利进行。林带间距、密度的配置不合理,起不到防风、防沙的效用,农作物得不到有效地保护。3.1.2 对农田林网建设的认识不足

现阶段,人们只注重眼前的、直接的经济利益,忽视了农田防护林网调节气候、保护农田、净化环境、美化家园等生态、社会功能,只注重单一的农业经济效益,看不到生态效益带来的长远利益,因而存在栽树怕胁地、怕影响农机作业、怕树木见效慢等思想,对农田防护林网的建设存在抵触情绪,对建好的林网也不注重保护,烧麦杆、烧秸秆、大型农机具作业时多有破坏,造成年年造林年年破坏的局面。同时,有些部门与林业利益发生冲突时,协调配合不够,多以牺牲林业利益为主,使林业单位基本上处于孤军奋战的状态,未能形成全社会办林业、全民搞绿化的格局,未能把生态环境建设,特别是农田防护林网建设提到一个新的高度。

3.1.3 管理机制不健全

农田林网的建设依靠的是各级林业组织,可是县级林业站受人员编制少、经费严重不足的制约,各乡镇的林业技工人员也基本上处于不能专职,疲于庄、村、乡镇各种杂务的位置,因而对林业各项法规、政策的宣传力度不大,是个空白,加之林网建设资金不足,采取群众投劳弥补、因而群众造林的积极性不高,造林的质量就难以保证,造林后的管护也因缺乏必需的经费补助而流于形式,管护跟不上,林网、林带的林木屡遭破坏,造成了#年年造林不见林∃的劳民伤财的后果。3.1.4 科技措施落后与缺乏

长期以来,林业的经营比较粗放,由于受经费短缺的制约及对林业认识的不到位的影响,新科技的学习、培训、推广和应用成为一句空话,抗旱造林新技术、ABT生根粉、高效保水剂、菌根剂等先进科技应用极少,优良品种的引进和低劣品种的改良举步维艰,栽植的种苗品质差、各种效益不高,难以形成高效林业。

3.针对存在的以上问题,建议采取以下对策和措施:

3.2.1 加强宣传力度,提高全社会对林业的认识1998年发生在三江流域的特大水灾,使人们清

醒地认识到生态环境建设的重要性,加快林网建设迫在眉睫。我们应当抓住#把生态环境建设作为西部可持续发展的基础地位∃和社会主义新农村建设的历史机遇,大力宣传林业工作的重要性以及农田防护林建设的必要性,使人民群众形成#爱绿、植绿、护绿∃的自觉意识。提倡集体、个人参与林业,形成全社会办林业,全民搞绿化的格局,有效地促进农田林网和新农村的建设。

3.2.2 制定优惠扶持政策,提高人民积极性

在农田林网建设中,可以因地制宜选择多种#一树多效∃的兼用树种(如核桃、刺槐)常绿树种(如女贞、松、柏)、速生树种(如速生杨、泡桐)等,形成多树种组合,经济、生态、社会三大效益兼顾,从提高经济收益的角度入手,实现以短养长、长短结合的收益目标。在林网建设中,推行树随地走、收益归己、允许继承、允许转让等政策,或是实行集体或个人承包经营,明确林权的归属,这样就能充分调动全社会参与林业、全民造林、护林的积极性,有效地解决土地承包期与林业生长周期不一致而产生的矛盾。

3.2.3 以科技为先导,以提高造林质量为目的没有一支业务过硬、责任心强、综合素质高的队伍,造林的质量就难以保证。因此,应对林业职工及乡镇林业技术人员定期进行新技术、新产品应用的业务培训,学习和借鉴先进的造林经验。把#质量第一∃的理念延伸到规划设计、种苗培育、作业施工、抚育管护等各个工序。各个环节,不断提高林业职工的业务技能和综合素质。在农田林网建设的过程中,合理搭配树种、优化树种结构、选择抗病性强、防护效益高、又具有较高经济效益的树种。3.2.4 把管护责任夯实,确保造林有林、成林林网建设初期,在推行个人集体承包的基础上,双管齐下,建立起健全的护林机制,实行领导包抓、部门协抓、并成立专业管护队伍,由护林员划片承包,明确职责,包干管护,并落实其报酬,定期对其工作进行检查评比,奖优罚劣,制定切实有效的奖罚措施,坚决制止夏秧时节烧秸秆毁树现象的发生。建立健全监督,加大对毁林案件的执法力度,设立毁林举报电话,充分发挥全社会的舆论监督作用,在全民范围内形成爱林护林的良好氛围。(下转第88页)

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4 结论4.1 结论

无论是树高、地径,还是生物量,脂松在中坡位生长较上坡位和下坡位好,中、下、上坡位树高依次为40.61cm,37.59cm,35.93cm;在地径方面,中、下、上坡位依次为0.940cm,0.867cm,0.810cm;在生物量方面,中、下、上坡位依次为43.04g,36.77g,28.97g。 脂松幼树在春季发生生理干旱随地形从上坡位到下坡位逐渐严重,保存率从坡上到坡下逐渐增高,土壤解冻深度也遵循同样规律。上、中、下坡位脂松发生生理干旱比例依次是23.3%,56 7%,85.6%;上、中、下坡位脂松保存率依次为86.17%,88.33%,90.37%;上、中、下坡位土壤解冻深度依次为22.44cm,25.39cm,28.50cm。!土壤含水量分布规律总体遵循顶部

土层含水量还是20cm土层含水量比上坡位和下坡位低,另外无论在哪个坡位20cm土层含水量总是比10cm土层含水量低。如中坡位10cm,20cm土层含水量依次是54.9%,39.9%;上坡位10cm,20cm土层含水量依次是59.8%,48.5%;下坡位10cm,20cm土层含水量依次是67.1%,48.1%。4.2 存在问题

幼树的生长与土壤含水量有关。不同的季节,降雨量不同,土壤含水量在不同的季节也不同,土壤含水量过高或过低都影响幼树的生长。此次调查由于时间关系,只进行一次土壤含水量测量,不能充分说明土壤含水量与幼树生长之间的关系,这是实验的一个不足之处。 幼树发生生理干旱的发生是地上部分蒸腾和地下部分水分吸收不平衡造成的。地下部分的水分吸收与根系状况有关。土壤温度和水分状况均对根系活性产生影响,文章仅对土壤水分状况进行调查,不足以充分说明不同立地条件生理干旱发生规律,需进一步研究。

[1]程云环.2004落叶松人工林细根生产和周转及其土壤资源有效性关系[D].东北林业大学硕士论文.

[2]李生宇,李红忠,雷加强,等.2005塔克拉玛干沙漠高矿化度水灌溉幼树地下生物量研究[J].西北植物学报,25(5):999-1006.[3]刘占德,刘增文.1994沙棘柠条的生物量及立地因子分析[J].西北农业学报,3(2):92-96.[4]潘志刚,游应天.1994中国主要外来树种引种栽培[M].北京科学技术出版社2.

[5]邱扬,傅伯杰,王军,等.2001黄土丘陵小流域土壤水分的空间异质性及其影响因子[J].应用生态学报,12(5).[6]沈国舫.森林培育学[M].中国林业出版社,2001.[7]土壤学[M].中国林业出版社,1982,152-161.

[8]王红梅,谢应忠,陈来祥.2004黄土高原坡地土壤水分动态特征及影响因素[J].宁夏农学院学报,25(4).

[9]王力,邵明安,侯庆春,等.2004不同水肥条件对杨树生物量的影响[J].西北农林科技大学学报,自然科学版,(32):3.[10]王孟本,李洪建.1993柠条的水分生理生态学特征[J].植物生态学报,(3):232-237.[11]王孟本.黄土高原土壤水分特征深度研究[J].水土保持学报,1994,9(4):106-108.

[12]熊亚兰,魏朝富.2005坡面土壤水分特性的空间变异及其水库贮量[J].水土保持学报,19(1):136-139.[13]许振柱,周广胜.2005不同温度条件下土壤水分对羊草幼树生长特性的影响[J].生态学杂志24(3):256-260.

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参考文献:

[1]梁宝君.三北农田防护林建设与更新改造[M].北京:中国林业出版社.

[2]范志平,曾德慧,朱教君.农田防护林生态作用特征研究[J].水土保持学报,2002,16(4):130-133.[3]蒋恒昌.农田防护林的环境效益研究综述[J].现代农业科技,2008,(4).[4]曹新孙.农田防护林学[M].北京:中国林业出版社,1983.[5]陈宝德,等.木材加工工艺学[M].哈尔滨:东北林业大学出版社.[6]张金池.水土保持及防护林学[M].北京:中国林业出版社,1996.[7]樊喆,等.浅析农田防护林建设中存在的问题及对策[J].陕西林业.

[8]王忠林,高国雄,李会科,等.毛乌素沙地农田防护林结构配置研究[J].水土保持研究,1995,2(2):99-108,140.