作者：徐鵬 鄒春靜 李苗苗 劉安田 方慧 代雪 單位：華東師范大學生命科學學院

吉林省農安地區是我國“三北”防護林體系建設的重要組成部分，是“三北”防護建設中的樣板，現己林網成型。由于營造大面積農田防護林，使農業生產條件得到基本改善，初步形成一個穩定的農業生產生態環境[1]。為了總結防護林綜合效益，進行農田防護林生態因子觀測和農作物產量調查以及經濟評價，可為進一步完善“三北”防護林體系建設提供科學依據。

1區域概況與研究方法

1.1研究區自然概況

研究區域位于吉林省農安縣境內，在地理上位于北緯43°54′~44°56′，東經124°32′~125°45′，地處松遼平原中部，地勢平坦可劃分臺地、川地和沙地三大類型。臺地（崗地）可分高臺地和臺地，高臺地分布在區域的西北和北部，海拔250m以上。川地主要包括河漫灘、一級階地、湖積平原和淺谷。沙地以固定沙丘為主，大部分已開墾為農田，只有在殘余沙地上還分布有貝加爾針茅（Stipabungeana）、糙隱子草（Cleistogeaesgquarrosa）群落。土壤以黑鈣土和黑土為主，其次為草甸土、沙土，零星分布的還有鹽土、堿土等[2]。地帶性植被為貝加爾針茅—糙隱子草群落，在低平地分布大面積羊草（Leymuschinesis）群落和沿湖附近分布有雜類草群落、堿蓬（Artemisiaanethifo-lia）群落和沼澤。該地區可劃分4個農田防護林立地類型[3-4]，主要優勢樹種為雙陽快楊（Populus×xiaozhuamicu）。試驗區屬于中溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明，春季干燥多風，夏季濕熱多雨，秋季溫和涼爽，冬季漫長寒冷，降雪較少。年平均氣溫4.7℃，1月平均氣溫為-16.9℃，7月平均氣溫為23.1℃，年平均降水量508.2mm，由東南向西北遞減，且多集中在夏季。5—9月的≥10℃活動積溫平均為2895℃，無霜期121~148d，多為西南風，春季>8級以上大風30余次，使農林牧業生產受到嚴重威脅。因此，營造農田防護林是保證農業豐收的基礎。

1.2研究方法

1.2.1生態因子觀測。在擇林網主林帶500m，副林帶250、420m，平均樹高7~13m。采用垂直林帶觀測法，選迎風面5H（H為樹高，即觀測點外林帶的平均樹高，是一個特定數值）、3H、1H，背風面1H、3H、5H、10H、15H、20H、25H、30H、35H處設觀測點，進行風向、風速、氣溫、土溫、空氣濕度等項目的定點觀測，遇災害性天氣時進行臨時性觀測。

1.2.2產量調查。在觀測區內采用機械取樣方法，設定生物產量樣方，測定產量，樣方面積為4m2，要求調查樣地的農作物品種、耕作技術、播種期、培育管理技術需基本保持相同。

2結果與分析

2.1農田林網的防風效應

農田林網有明顯的防風效能，風通過林帶時，受其阻擋，風速降低，氣流性質改變，間接地影響到其他小氣候因子[5-7]。根據觀測，由4條林帶構成的林網，風速平均降低30.4%，變幅在10%~45%。林網四邊形成風區，最低風速出現在觀測區的西南背風面的3H~10H處，降低60%，但向東北逐漸加大，至東北區背風面30H時，基本恢復對照點風速。強風區只在主林帶的迎風面6H處，副林帶背風面35H和東北區30H處恢復對照風速，形成一個橢圓形，約占全林網面積的15%。林帶的防風效能與林帶的結構、季相、行數、透風系數以及林帶樹種的株行距有密切關系。從圖1可以看出，一路2行（道路兩側各1行）的林帶平均降低風速11.9%，防護效果最低，一路4行的林帶降低風速24.0%，雖然起到了一定防護作用，但其效果不如一路6行的好。一路8行和一路10行的林帶分別降低風速24.0%和23.7%，其效果均不如一路6行，而且比一路6行的多占用農田，一路12行和一路28行風速分別降低34.8%和37.0%，風速降低較高，但占用農田過多。林帶與風向交角直接影響防護效能，從表1可以看出，交角越小，林網內平均風速降低越小，防風效果越差，防護距離相應越短。

2.2農田林網的水熱效應

林網對氣溫的影響比較復雜，其變化與林帶的結構、天氣類型、風速大小和空氣亂流交換強弱等因素有關。但是林網內氣溫變化總是比曠野區平均增溫0.60~0.63℃，并出現增溫區和低溫區2種狀況。從圖2可以看出，林網內背風面1H~10H處和迎風面3H~5H處為增溫區，日平均增溫為0.4~1.0℃，而林網內背風面15H~35H處和迎風面6H處為低溫區，日平均增溫0.3~0.5℃。林帶內地表溫度變化比林外的溫度變化較小，根據6月10日觀測，地表溫度林網內5：00平均最低溫度14.5℃，13：00平均最高溫度為27.0℃，其變化幅度為12.5℃，而防護林外（對照區），5：00最低溫度也是14.5℃，而13：00最高溫度為45.3℃，其變化幅度為30.8℃。另外，林外的溫度受天氣陰晴變化影響也較大，如6月10日15：00左右降雨，林內地表溫度為19℃，比13：00溫度只降低8℃，而林外溫度為20.5℃，比13：00降低24.8℃。從表2可以看出，地下溫度變化雖然不如地表溫度變化激烈，但是在0~5cm土層變化很大，而在深度15cm以下土層變化較小，總的趨勢是林網內的溫度比林網外提高1.6℃。林網中的空氣濕度比林網外高，由于樹冠減弱水蒸汽向上輸運和樹木蒸騰作用放出水蒸汽，再加上林網內溫度變化幅度較小，形成林網內空氣濕度比林外高的特點。從表3可以看出，林網內的空氣濕度與林帶的行數有密切關系。2行林帶在有效防風距離以內，相對提高的濕度最低，平均提高相對濕度6.3%；12行林帶次之，平均提高相對濕度10.1%；6行的林帶最好，平均提高相對濕度20.4%。其中以背風面1H~15H和迎風面1H~5H提高濕度最多，平均可提高濕度20.4%。因此，在東北西部農田防護林中，應提倡壤溫度的影響營造6行的林帶。

2.3農田林網的經濟效益

林網內玉米產量調查是從主林帶的背風面1H~30H處取樣，對照區以林網內防護效能最低和產量最低的為對照（30H）。從表4可以看出，林網內玉米平均產量為9211.9kg/hm2（不包括30H產量），比對照區增加14.1%。實際上對照區（30H）也由于林網防護效能提高了產量。林網內玉米增產分布與林網內防護效能的變化規律是一致的。3H~10H增產幅度為17%~25%，屬于增產率最高區，其余地區增產率在10%左右，接近林帶0.5H~1.0H范圍內為減產區，減產幅度在9%左右。玉米千粒重變化與產量相似。林網的實際經濟效益可通過調查林網樣地加以分析說明，林網樣地面積為20.8hm2，其中林帶占地面積2.3hm2，道路占地面積0.6hm2，溝渠占地面積1.1hm2，其比例如下：①玉米地占用面積=16.8/20.8×100%=80.8%；②林帶占用面積=2.4/20.8×100%=11.5%；③通路占用面積=0.6/20.8×100%=2.9%；④溝渠占用面積=1.1/20.8×100%=5.3%。由于當地屬易澇鹽堿地區，所以農田必須排澇、修路、治鹽堿，如按空曠地平均產玉米8070kg/hm2（實際是林網30H）計算，則由林帶占用面積11%，所造成的產量損失為8070×11%=887.7kg，林網內玉米平均產量9211.9kg/hm2。對比二者的結果，有林地減去林帶占地損失的產量后，還比無林地增產254.3kg/hm2。林網本身的經濟效益還有生產木材，根據對農田防護林調查，樹種為雙陽快楊，平均樹高12m，平均胸徑12cm，年齡11年，其立木材蓄積量為135m3，平均為59.55m3/hm2。