[科普中国]-防护林带

简介

防护林带按防护要求和作用，分为防风固沙林带、农田防护林带、草原防护林带、护岸林带、护路林带、海防林带、防污林带等多种类型，每种林带具有不同的防护作用和特点。如防风固沙林带，系在风沙危害严重地区为防治流沙和改造沙地而营造，其作用在于降低风速，固定流沙；护路林带是在铁路、公路沿线两侧为保护铁路、公路，减轻或避免风沙、暴风雪、暴雨冲刷、泥石流、滑坡等危害，具有保护路基，美化路容，改善道路环境等作用；护岸林主要用于固持河川岸滩，防止堤岸受水流冲刷侵蚀而崩塌等。每种林带应根据不同的防护要求进行选择和配置。

如农田、草原防护林带，一般采用乔木和灌木相混交或乔、灌、草结合的方式营造，由主林带和副林带组成，并按一定的距离和方式构成网状林网体系，主要起调节气候、防治灾害、改善环境、保障农牧业生产等作用。1

林带结构

林带结构是指林带树冠上下组成层次、宽度、纵断面形状、枝叶状况、密度和透光状况等的综合情况而言。不同结构的林带,具有不同的透风性,其透风性的大小通常用疏透度和通风系数两种方法表示。一般按照林带疏透度的大小和不同层次疏透度的差异,可将林带分为紧密结构、疏透结构和通风结构三种类型。不同结构类型的林带,其树种选择搭配和适宜防护对象不尽相同,产生的防护效应各有正负。

①紧密结构多由乔木和灌木搭配成多层林带,上下带很紧密,透风系数0.3以下,可在背风林缘附近形成一个隔绝区。这种结构的优点:近距离内防风效果大,一般距林带5倍树高范围内,平均风速为旷野风速的25%。因此,最适宜在水土流失严重地段,公路两侧,草场保护等采用。缺点:有效防护距离小,风沙严重时,易在带内和林缘的静风区内引起淤沙,在带间发生削地现象,形成“牛槽地”,造成耕作不便和减产的不良后果,所以农田防护林不宜采用这种结构。营造紧密结构类型的林带,采用乔灌混交类型,以形成复层林冠。目前,当地成功地采用了杨树与沙棘行间混交类型,可形成理想的紧密结构,防护作用持久稳定。

②疏透结构林带一般是由较少数的乔木两侧备灌木组成,这种结构在林木有叶期枝叶从上到下都有疏透度较紧密结构大,其疏透度为0.3～ 0.4,透风系数0.3～ 0.5,约有50%的气流可从带内通过,这种结构与紧密结构相比,防风距离较远,防风总效果在5倍树高距离内虽然较差,但在5倍树高以上的距离则大得多,而且不会在带内和林缘引起大量淤沙造成“牛槽地”。由于当地风沙危害严重,营造农田防护林带,采用疏透结构最好。

③通风结构类型林带,因在当地防治风蚀效果不好,基本不采用。

林带走向

一般情况下,要求主林带走向垂直于主害风方向,副带垂直于主带。若在不影响林带防风作用的前提下,尽可能和自然地界(如河流)和现有土地边界(如地形、地物、道路、田界、渠道等)一致。在坡地和低洼地形,为防止雨水冲刷,保持水土,林带需要沿等高线设置。在地形起伏不平的地方,为发挥最大的防护效果,林带应沿分水岭和较高的部位设置。所以在具体规划设计中,要因地制宜,因害设防。既要防止单纯垂直、等距和同一规格的机械网格,切断耕地、渠道,形成三角地,又要防止随弯就势不注重带向的两种偏见。实验证明,偏角在30度以内,防护作用减低不大,但超过45度时,效果显著降低。故在设计时允许带向和主害风向有一定的偏角,由于本区春季4、5月份和秋季9、10月份风害最严重,风向为稳定的西北风或偏西风, 因此设计各种林带的走向基本只考虑这一害风方向。1

排水作用

两侧有林带新疆杨树，沙枣的条田，形成自农田中心向林带中心的地下水位降落曲线。林带-农田-林带与排水沟一农田一排水沟的地下水面线类似，表明林带的生物排水功用明显。

林带的排水作用强弱和林带的特性(树种、树令及株行距)有关，也和土壤质地有关。在牌楼农场当地土质及主干林带的条件下，林带中心地下水位埋深可达2.5m，对地下水位影响强烈的距离约50rn，灌水后5天内农田中心地带地下水位可下降约1.4m。

叶尔羌灌区牌楼农场共有耕地约4.5万hm2，其中林地(防护林、片林及园林)约1万hm2，占耕地的22%。该农场的实践表明，当林木复盖率达20～25%时，在无明沟排水条件，地下水位长期稳定在地表2m以下。该农场是利用防护林带进行生物排水的典型。

耗水作用

林带排水作用是因其耗水作用强而产生的。显然，只有当林带耗水(蒸发蒸腾)强度大于农田作物耗水强度时，才会形成农田较林带高的地下水面线。据王义忠、王庆在前述科研报告中测算，一条长1000m、宽18m的主林带的全年耗水量约2～2.5万立方米，约相当1000～1400mm。李银芳等曾对防护林进行了灌溉试验及耗水分析，相对不同的灌水试验处理，林地耗水量变化在135mm(不灌水)～1500mm(充分灌水)。

对林木的耗水可建立机理性的SPAC模型，对林带-农田-林带可建立农田、林带腾发条件下的二维土壤饱和-非饱和流模型。应用模型可以模拟已知腾发条件下的土壤水分及地下水位变化，反之也可由已知土壤水分及地下水位变化反求农田及林带的腾发量。应用模型分析，需要有土壤水分运动的相关参数，且灌水符合模型设定的要求。在这方面还要有深入的工作，但也不失为可用的研究和分析方法。

减蚀原理及营造意义

防护林带能够有效治理风蚀,主要是通过改变风这一主导因素的作用来实现的,其减蚀的基本原理是林带能有效降低风速。一般当风遇林带后,首先由于林带的屏障阻碍便消耗部分动能,使林带附近风速降低,气流密度加大,迫使部分气流由林带上方越过,并与树枝摩擦减弱能量,另一部分气流进入林带后,也改变原来的结构,原来较大的涡流,被林带的空隙过滤,分散成许多方向和大小不同的小涡旋,它们彼此相互摩擦,并和树枝、叶、干摩擦而消耗了能量,从而消弱了风力,降低了风速。林带降低风速的一般规律是距林带越近,作用越显著,随着距离的增加,防风作用逐渐减小,达到一定距离后,则恢复到原来的速度,所以林带降低风速的范围和效率是有限的。据大量观测资料表明,林带的有效防护距离一般为林带高度的10～ 20倍,在此范围内平均降低风速25%～ 35%。

由于风速的降低,风力的减弱,既可有效调节空气与土壤温度,减少冻害,延长无霜期,利于作物生长;还可以提高空气湿度,减少蒸发量,降低干旱天气出现的频率,从而有效地改善了小气候。同时由于林带的防护,风力减弱,不仅肥沃的表土不会被风吹走,而且空气中含有细小的土壤容易落淤,从而改善了土壤的物理性质,提高了土壤的肥力。因上述作用,农田防护林带还可明显地起到护田增产功效。实践证明,科学合理营造防护林带能有效治理风沙,减轻风暴、干旱、冻害等灾害性天气的危害,明显改善生态环境和生产条件,也为有效发挥各项农业措施的作用创造条件。1

规划设计

防护林带的规划设计及营造是一项政策性和技术性较强,涉及面广的工作,其规划设计及营造是否科学合理,将直接影响防护效能的大小。因此营造之前,首先必须搞好规划设计,规划设计要紧紧围绕区域农业结构调整和生产布局,以防风固沙、保持水土,求得良好的生态效益为主要目的,坚持为农牧生产服务方向,做到因地制宜,因害设防,山水林田路全面规划,统筹安排,合理确定林带的结构、走向、宽度以及网格的大小,以求达到最大的防护效能。防护营造必须根据规划设计要求进行,造林前要细致整地,并通过选择适宜的树种、造林方法、造林时间、栽植密度以及混交林中树种搭配等,都是营造防护林带,促其早日成林生效的重要环节。在植树时还要求拉线定点,使林带株行整齐规格,提高营造质量。根据当地风沙危害及其造成土壤侵蚀的不同情况,主要确定以下五种不同治理模式的防护林带,即农田防护林、盐碱性荒滩防护林、荒滩荒地防护林、河滩防护林、荒坡低洼地防护林。这几种不同模式的防护林带在规划设计和营造技术上各有异同。1