农田防护林环境效益研究综述

农田防护林；生态环境；环境效益

总结了农田防护林的环境效益。认为农田防护林可以在调节农业生态环境方面发挥一定的作用，特别是在降低风速、调节空气温湿度、改良土壤、净化空气和水文等方面。近年来，生态安全和粮食安全与人类生活质量密切相关。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，对提高生态安全和人类生存环境质量具有重要意义。

20世纪30年代美国大平原的防护林建设，20世纪50年代斯大林改造前苏联自然的计划，20世纪70年代中国三北的防护林建设，都是为维护生态和粮食安全而采取的应急措施。纵观农田防护林的研究历史，前苏联、中国、美国、英国、加拿大、法国等许多国家都进行了大量的研究。20世纪80年代以来，随着生态学的不断发展，生态学原理被更深入地应用于农田防护林领域，形成了农田防护林生态学研究的高潮。防护林的生态效益通常包括生物效益、环境效益和旅游效益。

本文重点研究了农田防护林的环境效益，包括风速、温度、湿度、降雨量等气象指标，涵养水源、改善水质等水文指标，改良保护等土壤指标。

防风林体系主要通过防风来改善农业生态环境。由于林带改变了气流结构，削弱了风的动能，通过农田林网的风速降低。在林带背风面的有效保护范围内，荒野的风速可以降低30%左右。比如张掖市1991-1995年的年平均风速比1971-1975年下降了38%；三江平原垦区平均年风速与60年代相比，70年代下降了2.96%，80年代下降了14.93%。“三北”防护林体系明显改变了下垫面的性质，产生了明显的防风效果，造林后平均风速下降了20%左右；新疆和田绿洲实现农田林网后，1981~1985年平均风速比绿洲外和田机场低1.15米/秒，比1980年前低0.42米/秒。绿洲内林网保护下的麦田风速比绿洲外砾石戈壁低58.1% ~ 71.0%；与对照点相比，沿海农田防护林网棉花生长环境平均风速下降了38%。据中国林科院和山西省林科院调查，晋中农田防护林可降低风速30% ~ 40%；淮北平原农田防护林网风速比控制点低32.9%~47.7%，说明农田防护林的防风效益仍然十分明显。

温度效应林带防风效应的直接后果是削弱林带背风面的能量交换，改变林带附近热量收支的组成，引起气温的变化。林带对大尺度气温的影响呈现季节性变化，春秋季有增温效应，平均增温0.5 ~ 2.0℃左右，夏季有降温效应，平均降低6 ~ 10℃左右；冬季可使气温升高1 ~ 3℃。瑞士的Á·格力认为，夏季林带之间的平均温度低于开阔草原，而冬季的平均温度较高。瓦西里耶夫的研究数据表明，在炎热的夏季，被林带保护的农田可以降低气温2 ~ 6℃。B. B .莱德夫的资料显示，林带一般可以降温0.6 ~ 1.8℃。晋中农田防护林在夏季可降温1 ~ 4℃。淮北平原冬季气温比无林区高0.5~1.0℃，夏季气温低0.6~1.4℃。根据气象资料的统计分析，三江平原垦区80年代的年平均气温比60年代平均上升了42.2%和0.9℃。

湿度效应:由于林带降低了风速，林网内气流交换减弱，蒸发减少。所以有明显的加湿效果，一般可以提高相对湿度5% ~ 10%。与20世纪60年代垦区相比，三江平原年平均空气湿度增加3.2%，林网空气湿度平均增加30%左右，蒸发量减少10%左右。在三北地区，由于湍流交换和风速的减弱，保护区的蒸发量平均减少14%左右，林网的相对湿度比空旷地高6% ~ 10%。晋中被林网保护的农田相对湿度比荒地高3% ~ 5%，有的高达10% ~ 20%。淮北平原农田防护林相对湿度比无防护林地区高7.1%~20.5%。江汉平原垦区4-11月林带平均相对湿度比林带外高5%。

水文效应由于冠层可以拦截雨、雪和水，可以延缓地表水径流的速度，增加降水的渗透性，从而减少地表径流、水土流失和河流、渠道泥沙淤积，产生良好的水文效应。农田防护林的水文效应主要表现在减少径流和蒸发。与对照点相比，0 ~ 20厘米土层土壤含水量平均增加26.9%，20 ~ 40厘米土层土壤含水量平均增加30.42%，水分蒸发减少37%。日平均空气相对湿度增加28%，地表径流减少90%左右，50%~80%的雨水渗入地下，难以形成水土流失。根据莱文在前苏联的观察，林带保护休闲地的蒸发量比开阔草地低1/3，林带保护冬小麦地的土壤蒸发量比开阔草地低2倍。朱德华认为林网可以减少21%的蒸发量，马国华观察到林带从5月到10月可以减少12.2%~27.8%的蒸发量。与20世纪60年代三江平原垦区相比，年平均蒸发量减少3.7%，年平均降水量增加6.1%。林网后绿洲水分蒸发减少58.3%。从5月到6月，奉贤林网的蒸发量比空旷地低12%~25%。从棉花生长的6 ~ 8月，沿海林网的蒸发量比空旷地低4.5%~10.3%。晋中农田防护林网土壤蒸发量比荒地少21%左右。淮北平原农田防护林的建立使土壤蒸发减少了27.4%，作物蒸腾减少了34.1%。

清洁空气林带具有吸收二硫化碳、释放氧气和杀菌的优点。据科学测算，1hm2阔叶林每天吸收约1吨二氧化碳，相当于1000多人的呼出量，同时产生730kg氧气，相当于970多人的吸氧量。树木还可以分泌杀菌剂来杀死细菌、真菌和原生动物。据测算，农村非林区每立方米细菌数为3 ~ 4万，而林区仅为55~400，相差100多倍。防护林中的许多树种可以吸收有毒气体，保留、吸附和过滤烟雾污染。比如臭椿、垂柳能吸收二氧化硫，刺槐、银杏有较强的氯吸收能力，其他如桑树能吸收铅尘，红豆杉能吸收氟化氢等。除了土壤颗粒，空气中的灰尘还含有细菌、其他金属粉尘、矿物粉尘等。它们会影响人体健康，树木的枝叶可以阻挡空气中的灰尘。根据实测数据，在主干道附近的绿化带内，与无树空旷地区相比，降尘量减少23%~52%，浮尘量减少37%~60%。欧洲部分森林的滞尘率为5%~13%。此外，农田林网还具有减少辐射、提高湿度、降低噪音的功能。