發(fā)布時間：2015-02-06 09:58

　　摘要：農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對其范圍內(nèi)土地的光照強(qiáng)度、風(fēng)速、溫濕度、土壤水分都有顯著影響；其設(shè)計(jì)中農(nóng)田林網(wǎng)的林帶結(jié)構(gòu)、走向及寬度對農(nóng)田小氣候有很大影響。

　　關(guān)鍵詞：農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)；農(nóng)田林網(wǎng)

　　實(shí)施現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營，已日益顯示出其重要作用。農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營有利于提高生產(chǎn)效率。高大樹木與低矮的農(nóng)經(jīng)作物葉片和根系，能不同層次地利用太陽光能和土壤肥力，充分合理地利用自然資源，提高復(fù)種指數(shù)，通過對農(nóng)經(jīng)作物的精耕細(xì)作，有效地提高林地質(zhì)量，促進(jìn)林木生長發(fā)育。
　　農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營能有效地抵御和減輕自然災(zāi)害。林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營能減輕干熱風(fēng)對小麥的危害，有效地抵御臺風(fēng)對農(nóng)經(jīng)作物的侵害，減輕病蟲害對農(nóng)經(jīng)作物和林木的危害。
　　1.農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營的對象是把林業(yè)與農(nóng)業(yè)結(jié)合在一起，組成一個生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的各環(huán)境因子在農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營的影響下，已經(jīng)與純農(nóng)或純林產(chǎn)生了較大差異。系統(tǒng)內(nèi)的林木對其范圍內(nèi)土地的光照強(qiáng)度、風(fēng)速、溫濕度、土壤水分都有顯著的影響。
　　1.1光脅地效應(yīng)
　　在農(nóng)田中，林木對農(nóng)作物的遮蔭作用稱為“光脅地”。遮蔭程度與樹種、林木株行距、冠幅大小、樹高、林木物候期、林帶走向等有關(guān)。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中林冠遮蔭對農(nóng)作物有雙重作用，一是在夏季中午時刻太陽光照太強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于作物的光飽和點(diǎn)，再加上溫度過高，濕度較低，林木適當(dāng)遮蔭對部分C3作物的光合作用有利，能延長光合時間，避免光合午休現(xiàn)象，如冬小麥，二是遮蔭程度較為嚴(yán)重時對大部分C4作物和秋季作物不利，影響其正常光合作用，如玉米、大豆等。目前對林帶樹冠遮蔭的探討主要集中在樹木形態(tài)、林木株行距和林帶走向等方面。王漢杰研究池杉在間作農(nóng)田中樹影移動時，利用太陽視角運(yùn)動方程和幾何學(xué)運(yùn)算，并結(jié)合不同高度的樹木的生長規(guī)律推導(dǎo)出，當(dāng)太陽高度角在±75 度時可保證行間和行內(nèi)不會發(fā)生重復(fù)遮蔭的合理密度；劉乃壯利用太視運(yùn)動方程計(jì)算出樹影的日變化主要是由樹冠長度的伸縮造成的，冠幅影像變化不大。
　　農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)林帶的走向不同，對農(nóng)作物的遮蔭嚴(yán)重程度完全不同。東西走向林帶的南側(cè)和南北走向林帶的東側(cè)附近區(qū)域，因受林帶遮蔭影響較小，太陽光照時間長，光脅地程度較輕，而林帶西側(cè)和北側(cè)太陽光照時間短，光脅地程度較重。胡海波等在徐淮平原農(nóng)田防護(hù)林規(guī)劃設(shè)計(jì)中提出“脅北不脅南，脅西不脅東”規(guī)劃設(shè)計(jì)原則。季永華等利用理論計(jì)算的方法求出林網(wǎng)內(nèi)各條林帶遮蔭寬度的日變化和林蔭的透光率，以此為依據(jù)評估林帶的遮蔭區(qū)域范圍，表明農(nóng)田林網(wǎng)均存在不同程度的脅地范圍，且不同走向林帶的脅地范圍有著明顯的不同，南林帶最嚴(yán)重，東西林帶次之，北林帶脅地范圍不明顯。王漢杰等應(yīng)用投影幾何原理研究了樹冠遮蔭面積的變化規(guī)律，認(rèn)為其最小面積取決于冠幅，就“光脅地”而言，東西走向林帶比南北走向林帶為佳。
　　1.2系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)速研究
　　農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的最顯著作用是降低風(fēng)速。由于林木的存在改變了近地空氣流動的強(qiáng)度和路線，使林帶附近農(nóng)田地表空氣層的物理狀態(tài)發(fā)生劇烈的變化，形成了特有的動力和熱力效應(yīng)。林帶的防風(fēng)效應(yīng)與其空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，空間結(jié)構(gòu)的主要指林帶方位、林帶結(jié)構(gòu)、林帶間距、林帶寬度、樹木株行距、網(wǎng)格規(guī)格及面積等。
　　一般情況下，林網(wǎng)主林帶的背風(fēng)面3H～6H（H為林帶高度）處有一個風(fēng)速低值區(qū)。江漢平原水田林網(wǎng)內(nèi)平均風(fēng)速比曠野可低22.5%-28.30%，同一結(jié)構(gòu)的水杉、意楊和池杉、棕櫚林帶在距林帶5H處防風(fēng)效果最顯著。淮北平原以黑楊為主體的東西向主林帶和南北向副林帶，配合側(cè)柏、紫穗槐，林網(wǎng)內(nèi)可降低風(fēng)速30%-40%，風(fēng)速高時則達(dá)50%-60%。在干熱風(fēng)危害比較嚴(yán)重的地方，農(nóng)田防護(hù)林可有效降低風(fēng)速，減輕干熱風(fēng)對作物產(chǎn)生的不利影響，依據(jù)農(nóng)田防護(hù)林模式的不同，林木使風(fēng)速降低10%-80%，可確保作物免受干熱風(fēng)的危害。
　　1.3系統(tǒng)內(nèi)空氣溫度與濕度的研究
　　在農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)，研究普遍認(rèn)為，除遮光之外林木對農(nóng)田小氣候因子的改變均對農(nóng)作物有利。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)氣溫的變化比較復(fù)雜，要根據(jù)具體情況，作具體分析。在白天，農(nóng)田內(nèi)風(fēng)速的降低和湍流交換程度的減弱，會導(dǎo)致氣溫下降；在有效輻射強(qiáng)的夜間，緊密結(jié)構(gòu)林帶的防護(hù)范圍內(nèi)，氣溫日較差會加大。但夜間又因水汽的凝結(jié)時，釋放熱量會緩解降溫作用。展葉前，白天由于林網(wǎng)內(nèi)的凈輻射改變，從而使林網(wǎng)內(nèi)氣溫稍低于外圍氣溫，但15：00氣溫相差不多。夜間，由于林帶的防風(fēng)效應(yīng)，林網(wǎng)內(nèi)氣溫比外圍氣溫高0.5～1.50C。展葉后，由于樹木的遮蔭和蒸騰作用，林網(wǎng)體系表現(xiàn)出明顯的降溫作用，林網(wǎng)內(nèi)氣溫比外圍低1.1～3.80C。
　　由于林帶的作用，使風(fēng)速和亂流交換作用減弱，一方面在林帶內(nèi)作物蒸騰和土壤蒸發(fā)的水分，逗留在近地層大氣中的時間較長。另一方面，由于風(fēng)速減弱，降低了防護(hù)區(qū)內(nèi)的水分蒸發(fā)，使地面的絕對濕度和相對濕度通常較曠野高。李增嘉等對山東平原縣3m×15m麥桃、麥梨、麥蘋間作系統(tǒng)的空氣相對濕度比單作麥田分別提高9.5%、3%和13.1%，對小麥籽粒灌漿極為有利。徐祝齡等研究結(jié)果：林網(wǎng)內(nèi)活動面上相對濕度大于曠野，其變化值在1%～7%。
　　1.4對土壤水分影響研究
　　農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的土壤水分效應(yīng)問題至今尚未形成完全統(tǒng)一的研究結(jié)論。張勁松等研究銀杏～小麥間作系統(tǒng)水熱效應(yīng)的結(jié)果表明：在小麥抽穗、臘熟期，系統(tǒng)內(nèi)總蒸騰耗水量為36.45m2/d，其中小麥占91.7%，銀杏占8.3%，說明整個系統(tǒng)蒸騰耗水以小麥蒸騰耗水為主，與單作小麥田相比，間作系統(tǒng)總體平均可使小麥地0～100cm土壤貯水量提高6.84%。鄭長祿等研究沙區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)內(nèi)的土壤水分效益結(jié)果表明，林網(wǎng)內(nèi)的土壤水分變化與林網(wǎng)的防風(fēng)效益相關(guān)，林網(wǎng)內(nèi)的土壤水分含量不僅顯著高于對照，而且月變化較小。裴保華等對楊糧間作的水分關(guān)系研究后指出，楊樹成林與農(nóng)作物間作也有水分矛盾，在靠近楊樹區(qū)內(nèi)的土壤水分比間作行間低，林冠下和林冠外的土壤含水率分別為行中的62.63%～67.71%和88.88%～73.73%。

　　在國外大多數(shù)研究表明，許多樹種如果不采取必要的根系管理，與農(nóng)作物根系產(chǎn)生水分竟?fàn)幨遣豢杀苊獾�。Hauser等在降水豐富的尼日利亞東南部用張力計(jì)測定水分的移動結(jié)果表明；相思樹在0～150cm范圍內(nèi)水分消耗較少，說明與農(nóng)作物水分矛盾小，而鐵刀木與農(nóng)作物有一定的水分競爭。

　　2.農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　2.1農(nóng)田林網(wǎng)的設(shè)計(jì)
　　2.1.1林帶結(jié)構(gòu)
　　林網(wǎng)防護(hù)效益的高低，有效防護(hù)距離的遠(yuǎn)近都與林帶的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，選擇適宜的林帶結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵技術(shù)問題之一。林帶的結(jié)構(gòu)通�？煞譃榫o密結(jié)構(gòu)、疏透結(jié)構(gòu)和通風(fēng)結(jié)構(gòu)3種類型。以防護(hù)果園、種植園和保護(hù)某些重要建筑物、工程設(shè)施以及防止流沙侵襲最好采用緊密結(jié)構(gòu)的林帶；在風(fēng)沙區(qū)為防止風(fēng)蝕、沙埋農(nóng)田以采取疏透結(jié)構(gòu)的林帶為宜，這是為了避免通風(fēng)結(jié)構(gòu)林帶因“狹管效應(yīng)”造成背風(fēng)面1倍樹高處防風(fēng)效能低下的弊病，也避免緊密結(jié)構(gòu)林帶有效防護(hù)范圍小的問題。而在遭受一般風(fēng)害侵襲，且風(fēng)速不大的灌溉地區(qū)，可采取通風(fēng)結(jié)構(gòu)的林帶。值得指出的是，林帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，除應(yīng)考慮樹種組成、栽植密度和林帶寬度等因素外，還應(yīng)考慮設(shè)計(jì)地區(qū)的主要災(zāi)害性質(zhì)和防護(hù)對象。
　　2.1.2林帶走向
　　國內(nèi)外大量的觀測研究證明，，對于單條林帶而言，主林帶應(yīng)與主害風(fēng)方向垂直，但允許有30度的偏角，最大不超過45度，因?yàn)殡S著林帶偏角的增大防風(fēng)效能相應(yīng)降低。當(dāng)主副林帶交叉形成林網(wǎng)時由于林網(wǎng)四周的林帶都發(fā)揮著防風(fēng)作用，可以有效地削弱來自各個方向的風(fēng)速，所以不僅林網(wǎng)的有效防護(hù)范圍較單條林帶大，而且當(dāng)害風(fēng)風(fēng)向斜交時其防風(fēng)效能比成正交時還要高。
　　因此，在灌溉地區(qū)和水網(wǎng)地區(qū)營造農(nóng)田林網(wǎng)時，可不考慮林網(wǎng)主林帶與風(fēng)向之間的交角，而且應(yīng)依據(jù)林隨路走“林隨水走”的原則進(jìn)行農(nóng)田林網(wǎng)設(shè)計(jì)。
　　2.1.3林帶寬度
　　林帶寬度和林帶的疏透度、透風(fēng)系數(shù)和林帶結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，也就是說林帶寬度直接影響著它的防護(hù)效能。因此，在設(shè)計(jì)林網(wǎng)時，為保證林網(wǎng)的最大防護(hù)效能和節(jié)約耕地面積，主林帶寬度一般為6-12m，副林帶為5-10m。在平原地區(qū)，農(nóng)田林網(wǎng)的主林帶可配置成由3-5行喬木、2行左右灌木組成，透風(fēng)系數(shù)為0.5-0.6的疏透結(jié)構(gòu)林帶。
　　2.2樹木脅地調(diào)控
　　林網(wǎng)脅地減產(chǎn)的原因，主要是林帶樹木的遮陰影響了農(nóng)作物的干物質(zhì)積累和成熟度，以及林木的“串根”同農(nóng)作物爭水、爭肥而造成的減產(chǎn)"林網(wǎng)脅地的范圍和程度，依林帶設(shè)計(jì)和營造的合理程度及耕作制度不同而轉(zhuǎn)移。因此，要減輕林帶的脅地影響，主要應(yīng)在溝、渠、田、林、路的合理結(jié)合上下工夫，并采取如下調(diào)控技術(shù)：
　　2.2.1科學(xué)設(shè)計(jì)林帶走向
　　根據(jù)林帶“脅北不脅南，脅西不脅東”的規(guī)進(jìn)行防護(hù)林樹種配置在遮陰脅地較重的一側(cè)盡量避免配置高大喬樹種，而以灌木或窄冠型樹種為宜，如溝、渠、路南北走向，林帶宜配置在東側(cè)；如為東西走向，則配置在南側(cè)"盡量使樹冠陰影覆蓋在溝、渠、路上，以減輕林帶的遮陰脅地。
　　2.2.2選用適宜的造林密度
　　造林初植密度過大，林冠郁閉后林木間、林木與農(nóng)物間對營養(yǎng)空間的競爭加劇，不可避免地造樹木根系、樹冠伸向農(nóng)田一方，使林、農(nóng)對水分、分和空間的競爭加劇，脅地影響增大。對冠型較樹木（如水杉池杉等）造林密度可小些，株距2.5-3m即可，對冠型較大的樹木（如楊樹）則以4-6m為宜。

 

 

本文編號：12651