农田防护林的环境效益研究综述论文
摘要 综述了农田防护林所产生的环境效益，认为农田防护林对农业生态环境能起到一定的调节作用，特别是在降低风速、调节气温和湿度、改良土壤、净化空气及水文等方面能产生良好的效益。
关键词 农田防护林；生态环境；环境效益
近年来，生态安全与粮食安全已成为与人类生存质量密切相关的问题，作为生态建设的重要措施，农田防护林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意义。20个世纪30年代美国西部大平原防护林建设，50年代前苏联斯大林改造自然计划，以及70年代中国三北防护林建设，无不是为维护生态和粮食安全而采取的应变措施。综观农田防护林领域的研究史，前苏联、中国、美国、英国、加拿大、法国等国开展了大量的研究。80年代以来，随着生态学的不断发展，生态学原理更加深入地应用到农田防护林领域，形成了农田防护林生态学研究高潮[1]。防护林的生态效益通常包括生物效益、环境效益、旅游效益等。本文重点综述农田防护林的环境效益，包括风速、气温、湿度、降雨量等气象指标，涵养水源、改善水质等水文指标及改良作用、保护作用等土壤指标。
1防风效应
防护林体系对农业生态环境的改善主要是通过防风作用体现出来的。由于林带改变了气流结构，削弱了风的动能，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。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1980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%~71.0%；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比对照点低32.9%~47.7%[10]，可见农田防护林的防风效益还是十分明显的。
2温度效应
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变化。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℃[11]。瑞士的N?觌geli指出，林带间夏季平均温度比空旷草原低，而冬季平均温度较高。瓦西里耶夫的研究资料表明，在炎热的夏季，有林带保护下的农田能降低温度2～6℃。Ｂ.Ｂ列捷夫的材料表明，林带一般能降低温度0.6～1.8℃[12]。晋中农田防护林夏季能降低气温1～4℃。淮北平原农田防护林网内冬季气温比无林网区提高0.5~1.0℃，夏季气温降低0.6~1.4℃[10]。据气象资料统计分析，三江平原垦区80年代比60年代年平均气温上升42.2%，平均增加0.9℃。
3湿度效应
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，一般可提高相对湿度5%～10%。三江平原垦区80年代比60年代年空气湿度平均增加3.2%，林网内空气湿度平均增加30%左右，蒸发量减少10%左右。在三北地区由于湍流交换减弱、风速降低等原因使得被防护地区的蒸发量平均降低14%左右，林网内相对湿度较空旷地高6%～10%[13]。晋中受林网保护的农田，近地面相对湿度高于旷野3%～5%，有的高达10%～20%。淮北平原农田防护林网建立后相对湿度比无林网区提高7.1%~20.5%[10]。在江汉平原垦区，4～11月的平均相对湿度，林带内比林带外高5%[14]。
4水文效应
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[14]。农田防护林的水文效应主要表现为减少径流、减少蒸发量。经对林网内的棉花生长环境多年实测与对照点相比，0~20cm 土层土壤含水量平均提高26.9%，20~40cm土层平均提高30.42%，水分蒸发量减少37%，日平均提高空气相对湿度28%，减少地表径流90%左右，50%~80%的雨水得以渗入地下，不易形成水土流失 。前苏联的Levin的观测结果是，有林带保护的休闲地蒸发量比空旷草原减少1/3，有林带保护的冬小麦地土壤蒸发量比空旷草原低2倍[12]。朱德华认为，林网减少蒸发21%，马国骅观测到5~10月林带可减少蒸发12.2%~27.8%[12]。三江平原垦区80年代比60年代年平均蒸发量减少3.7%，年平均降水量增加6.1%。林网化后的绿洲水分蒸发减少58.3%。在干热风危害的5~6月，丰县林网内的蒸发量比空旷区降低12%~25%；在棉花生长的6~8月，沿海林网内的蒸发量比空旷区降低4.5%~10.3%。晋中农田防护林林网内的土壤蒸发比旷野减少21%左右。淮北平原农田防护林网的建立使土壤蒸发量平均减少27.4%，作物蒸腾平均减少34.1%[10]。
5净化空气
林带具有吸收二硫化碳、释放氧气、杀菌等益处。据科学测定，1hm2阔叶林每天大约吸收1t二氧化碳，相当于1 000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。树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，而在林区只有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尚含有细菌和其他金属性粉尘、矿物粉尘等它们会影响人体健康，树木的枝叶可以阻滞空气中的'尘埃。据实测资料，在主干道路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%。欧洲一些树林的尘埃阻拦率在5%~13%[12]。另外，农田林网还有减少辐射、改善湿度、降低噪音等功能。
总之，防护林的营造形成了以林网为主体的生态系统，不仅可提供生产原料，更重要的是提供了一系列的相关功能和服务，改善了农田生态环境，对整个地区的气候、土壤、农业生产等都具有重大的防护与调节作用，是改善生态环境的高效能生物工程。随着人们对资源环境的日益关注，农田防护林在改善生态环境方面的效益将越来越受人们的重视；同时，由于全球气候变化的重大环境问题制约着区域经济的发展，因而农田防护林的生态研究应结合现代生态学研究的新趋势，着力探索农田防护林对农田生态系统环境的影响以及农田生态系统中植被和环境的相互作用机理。
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