防护林建设

1巴里坤县林业科技培训讲义之二防护林建设巴里坤县林业局韩波2内容提要：一、防护林的组成二、防护林的防护效益三、防护林的树种选择四、防护林的规划设计3前言森林，是人类文明的摇篮。人类在经历了几千年的森林破坏，并遭受了大自然无数次惩罚之后，终于认识到了森林对人类生存与发展的意义，造林和护林工作逐渐受到重视，以保护和改善生态环境为目的的防护林建设也逐渐成为人类自我拯救的重要手段。1978年中国政府批准启动西北、华北、东北防护林体系建设工程（简称“三北”防护林工程）。三北地区是我国生态治理最重要、最紧迫、最艰巨的地区之一，中国的八大沙漠、四大沙地都分布在此，区域内沙化土地面积占全国沙化土地面积的85%，水土流失面积占全国水土流失面积的67%。为解决三北地区生态恶化问题，“三北”防护林体系建设工程从1978年到2050年，共分三个阶段、八期工程实施，规划造林5.34亿亩。到2050年，三北地区的森林覆盖率将由1977年的5.05%提高到14.95%，谋求在中国北方筑起一道坚实的绿色屏障。巴里坤县为“三北”防护林体系非一期工程县。从1985年开始直接参与二期工程的规划建设。通过“三北”二、三、四期工程的建设，使全县上下对改善生态环境，大力发展林业有了充分的认识，林业建设有了长足的进步，林地面积明显增加，森林覆盖率提高。林业的发展为维护自然生态平衡起到了重要作用，使农牧业抵御自然灾害的能力有所提高。4一、防护林体系的组成防护林体系的建设跨有由荒漠生态系统到农田生态系统的不同生态类型。处于绿洲外围的荒漠与其内部的农田，两者间以大气的运行为媒介，不断地进行着能量和物质的交换，从而使绿洲的稳定性受到了严重的威胁。由于大气活动的空间和范围特别巨大，不能设想一条林带就会使大片的绿洲得到有效的保护。因此，防护林建设应该从绿洲外围直到绿洲内部，采取层层设防，多种生物措施相配合，建立起一个完整的具有一定规模的防护林体系，以维护绿洲的稳定。作为农田防护林体系，基本上应该由三个部分构成。这三个组成部分，既有外貌及结构上的差异，又有内在作用机制的相辅相成的密切联系，它们之间在防风固沙，巩固绿洲总的效果上，合为一个整体。（一）风沙前沿灌木（草类）防蚀固沙带在绿洲外围或边缘用旱生植物组成灌（草）带，其作用在于增加近地层活动面的粗糙度，削弱气流动能，使气流速度降低，流沙沉落堆积，覆盖地面，免遭风蚀。从而力求最大限度地将侵袭前来的流沙，绝大部分拦阻在这一地带，成为绿洲的天然屏障。（二）乔、灌木防护林带乔、灌木防风阻沙林带，是继前沿灌木（草类）防蚀固沙带后面的第二道防线。它的主要作用在于继续削弱近地面气流的速度，拦截气流中作悬浮移动的粉粒细沙，对气流加以“过滤”。5乔、灌木防风阻沙林带是绿洲边缘的防护林带，所以，它的组成应选择高大的乔木，配置适当比例的灌木，形成稀疏结构林带，最大限度的削弱侵入农田的风沙流。（三）“窄林带、小网格”护田林网护田林网，是农田防护林体系的中心环节。它对于防风阻沙，改善农田气候，防止土壤次生盐渍化，效果显著。在多年的农田防护林建设中，总结了干旱荒漠地区灌溉林业的生产规律，肯定了“窄林带、小网格”这种防护林类型，有许多优点，适宜在全疆各地推广。其优点是：一能形成良好的生物小气候；二能做到林渠结合，林路结合，少占耕地，少用水；三是投资少，成林快，木材生产量大；四是林带网格面积适宜，能确实起到防护农田的作用，同时田间管理、机耕方便；五是林带中树木生长稳定。防护林体系的建设，还包括护路林、护牧林、护渠林、居民点绿化林和小片用材林等。这些林带，在规划设计上虽然各具特色，但都可以各自发挥相应的效益。绿洲内部的零星沙丘、沙地，对农田、道路和群众生活的危害，也很严重。因此，在沙丘、沙地周围营造“前档后拉”的林带，在丘间地进行固沙造林、封沙育林（草）等生物性的固沙措施，也是属于防护林体系建设的一个重要组成部分。二、防护林体系的防护效益防护林体系的防风、防沙、改善生物气候和防止土壤次生盐渍化的效能，主要决定于防护林体系各组成部分的空气动力效6应。（一）林带的防风作用林带的防风作用，取决于两个互相制约的因素。即一是从林带上空越过的气流，在林带背风面下沉的速度和距离；二是气流穿过林带后动能量减少的程度。林带的防风作用，是防护林体系防护效益最重要的一个方面。在防护林带的设计与营造中，常把林带的防风作用列为重要指标之一。林带防风作用的优劣，除直接取决于林带本身的结构、疏透度、高度、横断面形式、宽度、树种组成和造林密度等因素外，还与风向与林带交角，以及有关外界因素（如季节、天气条件等），都有密切关系。1、林带结构与防风作用林带结构是指组成林带各林木的枝叶，在整个林墙上（从地面到林冠顶部）分布的层次和密集程度，它直接与树种组成和宽度有关。根据林带的外貌和透光孔隙的分布状况，可将防护林带分成三种基本结构，即：紧密结构（不通风结构）、稀疏结构（疏透结构）和通风结构（透风结构）。不同结构的林带，表现了不同的防风作用。从有效防风距离来看，以低度透风的通风林带最好，次为稀疏结构林带，紧密结构林带最差。鉴于稀疏结构林带，在有效防护范围内能较大幅度的降低风速，并且不会导致林缘附近出现风蚀，故宜在风沙严重地区广泛采用。低度透风的通风结构林带，宜在绿洲内部广泛采7用。高度透风的通风结构林带，宜在风沙危害较轻的地区与低度透风的通风林带配合采用，以构成“窄林带、小林网”的农田防护林网。至于紧密结构林带，因为缺点较多，除了可配置于绿洲边缘外，在农田防护林带中一般不宜采用。2、林带疏透度与防风作用林带的疏透度，是指林带的透光孔隙面积与整个林带纵断面积之比。林带疏透度与林带结构是两个完全不同的概念。即使结构相同的林带，也可以构成各种不同的疏透度。经过试验测算，对于稀疏结构林带来说，无论是有效防护距离或达到恢复对照风速的距离，以疏透度为0%时（即紧密结构）最小，仅为19H和27H。随着疏透度的增加防风作用得到提高，疏透度为50%时防风作用达最大值，分别为30H和59H。对于通风结构的林带来说，适中的疏透度则为40%。因此，在防护林营造的工作中，应当加强对林带的抚育管理，以维护林带具有适中的疏透度。3、林带高度与防风作用林带的防风作用，一般来说是随着林带高度的增加，其绝对距离才能延长。这是因为林带越高，林带背风面漩涡的规模越大，从林带上空越过的气流被抬升的也越高，促使上层气流在离林带较远处才能向下传递，这样就延长了林带防风作用的距离。因此，在防护林带的设计和营造工作中，选择树体高大的速生和长寿树种，不仅可以提早发挥林带的防护效益，而且有利于维护林带持8久的防护作用。4、林带宽度与防风作用林带宽度是构成林带结构和疏透度的一个重要因素。林带过窄，会形成高度通风结构林带；过宽，又势必会形成紧密结构林带，都会降低林带的防风作用。为了提高窄林带的防风作用，在营造窄林带时，应注意树种的选择和配置，在保证主要树种占优势的同时，适当配置一部分枝叶茂密的辅助树种，使林带能形成适中的疏透度，并适当控制林带的修枝高度，切忌修枝过高，降低林带的防风效果。5、风向与林带交角对防风作用的影响风向与林带交角，也是影响林带防风作用的一个重要因素。研究表明，在林带疏透度适中的情况下，当风向垂直于林带时，林带具有最大的防风作用距离。林带的防风作用距离，随着风向与林带交角的缩小而减少。因此，在进行防护林设计时，必须考虑到当地主害风的方向，使主林带的配置方向与主害风的方向垂直。6、林带的横断面形式与防风作用林带的横断面，是指林带的侧面所具有的几何形状。林带的横断面形式，可调节气流由林带上部越过的部分和透过林带部分的比例，因此也就对林带的防风效果产生了影响。7、不同季节林带的防风作用随着季节的变化，林带在落叶期内，疏透度要增加20—60%9（以林带的结构不同而变化），因此，林带的防风作用也要相应地改变。在林带进入冬季落叶期间，其防风作用较盛叶期减弱，林带背风面30H范围内，通风结构林带减少24%，稀疏结构林带减少13%，紧密结构林带减少8%.（二）林带的防沙作用1、降低风速，阻截流沙；2、保护田间地表免于风蚀；3、“过滤”气流。林带的防风阻沙特性，是随着林带本身结构、配置、林龄的变化，经常处于变化之中，并不是一成不变的。（三）林带的生物排水作用1、树木的蒸腾作用树木是一种高大的绿色植物体，它具有发育强大的根系和蒸腾面积。当树木组成一条条林带时，就像一排排巨大的生物抽水机，把根系从2.5—3米土层中吸收到的水分，通过叶表面蒸腾到空气中去，从而降低了地下水位，并防止了土壤耕层的积盐。2、林带的生物排水效果林带生物排水作用的大小，不仅决定于组成林带树种的蒸腾量，而且还与林木的生长和保存情况密切相关。生长旺盛的林带生物排水作用大，生长较差的林带生物排水作用就小。因此，为了加强林带的生物排水作用，除注意树种的选择外，加强对林带的抚育管理，以提高林木的保存率和生长势，也是至关重要的。103、林带防止土壤次生盐渍化的效果林带虽不能直接排除土壤中的有害盐类，但是通过生物排水的作用，可以降低低下水位；加上林带能够降低田间风速和减少蒸发，可使土壤表层积盐速度减慢，从而防止或减轻土壤的次生盐渍化。（四）林带对空气温度、湿度和蒸发的影响1、林带对田间空气温度的影响林带对田间空气温度的影响，因季节、天气条件、下垫面特征等的不同而异，情况虽然复杂，但调节作用仍有较明显的规律性。据调查，一般情况是，在春、秋季节林带具有增温作用，春季可使田间气温提高0.7—3.5℃，秋季提高0.6—2.3℃；夏季林带具有降温作用，可使田间气温降低0.1—2.0℃。2、林带对空气湿度的影响林带对农田近地层空气湿度的影响，在炎热的夏季表现的特别明显，最显著的是林带背风面15H范围以内。3、林带对农田蒸发力的影响林带对农田蒸发力的影响，随着远离林带而减少，最远可达林带背风面25H—35H。林带背风面10H范围内减少蒸发力的作用最为显著，一般可减少11—30%。（五）林带的经济效益1、林带的增产效益林带的增产效益，是指在作物品种、土壤条件和耕作管理等11措施基本相同的条件下，有林带保护的农田比无林带保护的农田，在作物产量上提高的情况。（a）林带为作物增产奠定了物质基础。在林带的保护下，改善了农业生产条件，使农作物减免了风沙灾害，保障了作物的顺利出苗和苗全、苗壮，为作物的增产奠定了物质基础。（b）林带改善了农田小气候，促进作物产量的提高。在林带保护下，农田小气候条件的改善，为农田作物的生长发育创造了有力条件，因而促进了作物产量的提高。（c）林带为作物增产创造了良好的水分条件。在林带的保护下，农田蒸发力减少，保证了在同样灌溉定额条件下，土壤能保持较高的含水率，为农作物的高产稳产创造良好的水分条件。（d）林带胁地对产量的影响极其防止措施。事物总是一分为二的。在林缘附近的农田里，农作物有明显的减产带，一般称为林带的胁地。如东西走向林带的北侧，小麦产量在带高1∕2H距离处，可减产40—50%；在带高1／3H距离处，可减产50—60%。这是由于树木的遮阴和串根，造成作物水分、养分和日照、温度的不足而引起的。这种情况，在林带的南侧不甚明显；南北向林带东侧重于西侧。林带胁地的范围和由此引起的减产幅度，因林缘树种、作物种类和耕作管理水平等的不同而不一样。一般的规律是：侧根发达的树种严重，主根发达的树种轻；秋熟作物重，夏熟作物轻；水肥不足的耕地重，水肥充足的耕地轻。12根据各地的经验，减少林带胁地的主要措施有：①在进行土地规划时，合理安排渠、路、林与田块间位置，尽可能把渠、路布置在林带的北侧和东侧。这样既可以荫蔽渠、路，又可减少胁地的影响。②在林缘配置深根性树种，减少树木对耕层水肥的争夺。对于已郁闭成林的林带，可在林缘1.5米处采取挖沟断根的措施。③沟植造林，使树木根系生长发育在耕层以下，也可减少树木对耕层水肥的竞争。④在农业技术措施上，可对林缘进行深翻断根，加强水肥管理。2、林带的经济收益在灌溉农业区，合理地配置各类防护林，不仅对农业生产和生态环境的改善有重要作用，而且还可以培育优质的木材。实践表明，只要