農(nóng)田防護林的環(huán)境效益筆記
農(nóng)田防護林;生態(tài)環(huán)境;環(huán)境效益
綜述了農(nóng)田防護林所產(chǎn)生的環(huán)境效益,認為農(nóng)田防護林對農(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)量密切相關的問題,作為生態(tài)建設的重要措施,農(nóng)田防護林是農(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30年代美國西部大平原防護林建設,50年代前蘇聯(lián)斯大林改造自然計劃,以及70年代中國三北防護林建設,無不是為維護生態(tài)和糧食安全而采取的應變措施。綜觀農(nóng)田防護林領域的研究史,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)學的不斷發(fā)展,生態(tài)學原理更加深入地應用到農(nóng)田防護林領域,形成了農(nóng)田防護林生態(tài)學研究高潮。防護林的生態(tài)效益通常包括生物效益、環(huán)境效益、旅游效益等。本文重點綜述農(nóng)田防護林的環(huán)境效益,包括風速、氣溫、濕度、降雨量等氣象指標,涵養(yǎng)水源、改善水質(zhì)等水文指標及改良作用、保護作用等土壤指標。1防風效應防護林體系對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的改善主要是通過防風作用體現(xiàn)出來的。由于林帶改變了氣流結(jié)構(gòu),削弱了風的動能,從而使通過農(nóng)田林網(wǎng)的風速降低。在林帶背風面有效防護范圍內(nèi),可使曠野風速降低30%左右。如張掖市年均風速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年代年平均風速降低2.96%,80年代比60年代降低14.93%;“三北”防護林體系由于明顯地改變了下墊面性質(zhì),因而產(chǎn)生了明顯的防風效應,造林后風速平均降低20%左右;新疆和田綠洲內(nèi)實現(xiàn)農(nóng)田林網(wǎng)后,1981~1985年的平均風速較綠洲以外和田機場降低了1.15m/s,較1980年以前本地年平均風速降低了0.42m/s。綠洲內(nèi)林網(wǎng)防護下的小麥田風速較綠洲以外的礫石戈壁降低了58.1%~71.0%;海涂農(nóng)田防護林林網(wǎng)內(nèi)的棉花生長環(huán)境多年實測與對照點相比平均降低風速38%。據(jù)中國林科院、山西省林科院調(diào)查:晉中農(nóng)田防護林帶能降低風速30%~40%;淮北平原農(nóng)田防護林網(wǎng)內(nèi)風速比對照點低32.9%~47.7%,可見農(nóng)田防護林的防風效益還是十分明顯的。2溫度效應林帶防風效應的直接后果是削弱了林帶背風面的能量交換,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)田防護林夏季能降低氣溫1~4℃;幢逼皆r(nóng)田防護林網(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濕度效應由于林帶降低風速,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,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、風速降低等原因使得被防護地區(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)保護的農(nóng)田,近地面相對濕度高于曠野3%~5%,有的高達10%~20%。淮北平原農(nóng)田防護林網(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。農(nóng)田防護林的水文效應主要表現(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)境多年實測與對照點相比,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,有林帶保護的休閑地蒸發(fā)量比空曠草原減少1/3,有林帶保護的冬小麥地土壤蒸發(fā)量比空曠草原低2倍。朱德華認為,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)田防護林林網(wǎng)內(nèi)的土壤蒸發(fā)比曠野減少21%左右;幢逼皆r(nóng)田防護林網(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)科學測定,1hm2闊葉林每天大約吸收1t二氧化碳,相當于1000多人的呼出量,同時生產(chǎn)氧氣730kg,相當于970多人的氧氣吸收量。樹木還能分泌殺菌素殺滅細菌、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! 】傊,防護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功能和服務,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)境的日益關注,農(nóng)田防護林在改善生態(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)濟的發(fā)展,因而農(nóng)田防護林的生態(tài)研究應結(jié)合現(xiàn)代生態(tài)學研究的新趨勢,著力探索農(nóng)田防護林對農(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)境的相互作用機理。