農(nóng)田防護(hù)林的環(huán)境效益研究

農(nóng)田防護(hù)林的環(huán)境效益研究

農(nóng)田防護(hù)林；生態(tài)環(huán)境；環(huán)境效益
綜述了農(nóng)田防護(hù)林所產(chǎn)生的環(huán)境效益，認(rèn)為農(nóng)田防護(hù)林對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境能起到一定的調(diào)節(jié)作用，特別是在降低風(fēng)速、調(diào)節(jié)氣溫和濕度、改良土壤、凈化空氣及水文等方面能產(chǎn)生良好的效益。近年來，生態(tài)安全與糧食安全已成為與人類生存質(zhì)量密切相關(guān)的問題，作為生態(tài)建設(shè)的重要措施，農(nóng)田防護(hù)林是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的屏障，對生態(tài)安全與人類生存環(huán)境質(zhì)量的提高有重要意義。20個世紀(jì)30年代美國西部大平原防護(hù)林建設(shè)，50年代前蘇聯(lián)斯大林改造自然計(jì)劃，以及70年代中國三北防護(hù)林建設(shè)，無不是為維護(hù)生態(tài)和糧食安全而采取的應(yīng)變措施。綜觀農(nóng)田防護(hù)林領(lǐng)域的研究史，前蘇聯(lián)、中國、美國、英國、加拿大、法國等國開展了大量的研究。80年代以來，隨著生態(tài)學(xué)的不斷發(fā)展，生態(tài)學(xué)原理更加深入地應(yīng)用到農(nóng)田防護(hù)林領(lǐng)域，形成了農(nóng)田防護(hù)林生態(tài)學(xué)研究高潮。防護(hù)林的生態(tài)效益通常包括生物效益、環(huán)境效益、旅游效益等。本文重點(diǎn)綜述農(nóng)田防護(hù)林的環(huán)境效益，包括風(fēng)速、氣溫、濕度、降雨量等氣象指標(biāo)，涵養(yǎng)水源、改善水質(zhì)等水文指標(biāo)及改良作用、保護(hù)作用等土壤指標(biāo)。1防風(fēng)效應(yīng)防護(hù)林體系對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的改善主要是通過防風(fēng)作用體現(xiàn)出來的。由于林帶改變了氣流結(jié)構(gòu)，削弱了風(fēng)的動能，從而使通過農(nóng)田林網(wǎng)的風(fēng)速降低。在林帶背風(fēng)面有效防護(hù)范圍內(nèi)，可使曠野風(fēng)速降低30%左右。如張掖市年均風(fēng)速1991～1995年與1971～1975年相比降低了38%；三江平原墾區(qū)70年代比60年代年平均風(fēng)速降低2.96%，80年代比60年代降低14.93%；“三北”防護(hù)林體系由于明顯地改變了下墊面性質(zhì)，因而產(chǎn)生了明顯的防風(fēng)效應(yīng)，造林后風(fēng)速平均降低20%左右；新疆和田綠洲內(nèi)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田林網(wǎng)后，1981~1985年的平均風(fēng)速較綠洲以外和田機(jī)場降低了1.15m/s，較1980年以前本地年平均風(fēng)速降低了0.42m/s。綠洲內(nèi)林網(wǎng)防護(hù)下的小麥田風(fēng)速較綠洲以外的礫石戈壁降低了58.1%~71.0%；海涂農(nóng)田防護(hù)林林網(wǎng)內(nèi)的棉花生長環(huán)境多年實(shí)測與對照點(diǎn)相比平均降低風(fēng)速38%。據(jù)中國林科院、山西省林科院調(diào)查：晉中農(nóng)田防護(hù)林帶能降低風(fēng)速30%～40%；淮北平原農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速比對照點(diǎn)低32.9%~47.7%，可見農(nóng)田防護(hù)林的防風(fēng)效益還是十分明顯的。2溫度效應(yīng)林帶防風(fēng)效應(yīng)的直接后果是削弱了林帶背風(fēng)面的能量交換，改變林帶附近熱量收支各分量，從而引起空氣溫度的變化。林帶對大范圍的空氣溫度的影響表現(xiàn)出季節(jié)性變化，春秋季有增溫作用，平均增溫0.5～2.0℃左右；夏季具有降溫作用，平均降低6～10℃左右；冬季有升溫作用，幅度為1～3℃。瑞士的N覿geli指出，林帶間夏季平均溫度比空曠草原低，而冬季平均溫度較高。瓦西里耶夫的研究資料表明，在炎熱的夏季，有林帶保護(hù)下的農(nóng)田能降低溫度2～6℃。Ｂ.Ｂ列捷夫的材料表明，林帶一般能降低溫度0.6～1.8℃。晉中農(nóng)田防護(hù)林夏季能降低氣溫1～4℃?；幢逼皆r(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)冬季氣溫比無林網(wǎng)區(qū)提高0.5~1.0℃，夏季氣溫降低0.6~1.4℃。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)分析，三江平原墾區(qū)80年代比60年代年平均氣溫上升42.2%，平均增加0.9℃。3濕度效應(yīng)由于林帶降低風(fēng)速，使林網(wǎng)內(nèi)氣流交換減弱，蒸發(fā)量減少。因此，產(chǎn)生明顯的增濕效應(yīng)，一般可提高相對濕度5%～10%。三江平原墾區(qū)80年代比60年代年空氣濕度平均增加3.2%，林網(wǎng)內(nèi)空氣濕度平均增加30%左右，蒸發(fā)量減少10%左右。在三北地區(qū)由于湍流交換減弱、風(fēng)速降低等原因使得被防護(hù)地區(qū)的蒸發(fā)量平均降低14%左右，林網(wǎng)內(nèi)相對濕度較空曠地高6%～10%。晉中受林網(wǎng)保護(hù)的農(nóng)田，近地面相對濕度高于曠野3%～5%，有的高達(dá)10%～20%?；幢逼皆r(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)建立后相對濕度比無林網(wǎng)區(qū)提高7.1%~20.5%。在江漢平原墾區(qū)，4～11月的平均相對濕度，林帶內(nèi)比林帶外高5%。4水文效應(yīng)由于樹冠對雨雪水有截留作用，因而能延緩地表水徑流速度，增加降水的滲透性，從而使地表徑流減少，也減少了泥土的流失和河渠泥沙的淤積，產(chǎn)生很好的水文效應(yīng)。農(nóng)田防護(hù)林的水文效應(yīng)主要表現(xiàn)為減少徑流、減少蒸發(fā)量。經(jīng)對林網(wǎng)內(nèi)的棉花生長環(huán)境多年實(shí)測與對照點(diǎn)相比，0~20cm土層土壤含水量平均提高26.9%，20~40cm土層平均提高30.42%，水分蒸發(fā)量減少37%，日平均提高空氣相對濕度28%，減少地表徑流90%左右，50%~80%的雨水得以滲入地下，不易形成水土流失。前蘇聯(lián)的Levin的觀測結(jié)果是，有林帶保護(hù)的休閑地蒸發(fā)量比空曠草原減少1/3，有林帶保護(hù)的冬小麥地土壤蒸發(fā)量比空曠草原低2倍。朱德華認(rèn)為，林網(wǎng)減少蒸發(fā)21%，馬國驊觀測到5~10月林帶可減少蒸發(fā)12.2%~27.8%。三江平原墾區(qū)80年代比60年代年平均蒸發(fā)量減少3.7%，年平均降水量增加6.1%。林網(wǎng)化后的綠洲水分蒸發(fā)減少58.3%。在干熱風(fēng)危害的5~6月，豐縣林網(wǎng)內(nèi)的蒸發(fā)量比空曠區(qū)降低12%~25%；在棉花生長的6~8月，沿海林網(wǎng)內(nèi)的蒸發(fā)量比空曠區(qū)降低4.5%~10.3%。晉中農(nóng)田防護(hù)林林網(wǎng)內(nèi)的土壤蒸發(fā)比曠野減少21%左右。淮北平原農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)的建立使土壤蒸發(fā)量平均減少27.4%，作物蒸騰平均減少34.1%。5凈化空氣林帶具有吸收二硫化碳、釋放氧氣、殺菌等益處。據(jù)科學(xué)測定，1hm2闊葉林每天大約吸收1t二氧化碳，相當(dāng)于1000多人的呼出量，同時生產(chǎn)氧氣730kg，相當(dāng)于970多人的氧氣吸收量。樹木還能分泌殺菌素殺滅細(xì)菌、真菌和原生動物等。據(jù)測定，農(nóng)村無林區(qū)每立方米細(xì)菌數(shù)目為3~4萬個，而在林區(qū)只有55~400個，相差100多倍。防護(hù)林中許多樹種還有吸收有毒氣體及滯留、吸附、過濾煙塵污染的作用，如臭椿、旱柳能吸收二氧化硫，刺槐、銀杏等有較強(qiáng)的吸氯氣能力，其他如桑樹能吸收鉛塵，紫杉能吸收氟化氫等?？諝庵械膲m埃除含有土壤微粒外尚含有細(xì)菌和其他金屬性粉塵、礦物粉塵等它們會影響人體健康，樹木的枝葉可以阻滯空氣中的塵埃。據(jù)實(shí)測資料，在主干道路附近綠化林帶中比無樹空曠地帶的降塵量減少23%~52%，飄塵量減少37%~60%。歐洲一些樹林的塵埃阻攔率在5%~13%。另外，農(nóng)田林網(wǎng)還有減少輻射、改善濕度、降低噪音等功能。

總之，防護(hù)林的營造形成了以林網(wǎng)為主體的生態(tài)系統(tǒng)，不僅可提供生產(chǎn)原料，更重要的是提供了一系列的相關(guān)功能和服務(wù)，改善了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，對整個地區(qū)的氣候、土壤、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等都具有重大的防護(hù)與調(diào)節(jié)作用，是改善生態(tài)環(huán)境的高效能生物工程。隨著人們對資源環(huán)境的日益關(guān)注，農(nóng)田防護(hù)林在改善生態(tài)環(huán)境方面的效益將越來越受人們的重視；同時，由于全球氣候變化的重大環(huán)境問題制約著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因而農(nóng)田防護(hù)林的生態(tài)研究應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的新趨勢，著力探索農(nóng)田防護(hù)林對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的影響以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中植被和環(huán)境的相互作用機(jī)理。