农田防护林(Agricultural Protection Forest)
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农田防护林又称护田林，它是以保护耕地免受风蚀沙埋，改善农田小气候，促进农作物稳产、高产为目标所营建的防护林。
我国农田防护林发展的历史大概可分三个阶段：首先是农民们自发的营造自由林网。其目的是防止风沙对农田的危害，保证粮食收成；其次是获取燃料和日常木材。它多营造在犯风农田的风口处，田埂、地块周围。多为不透风的紧密结构。因为平茬次数频繁，林网多形成丛生的灌木状，不仅防护距离近，而且在林带的迎风面常堆积浮沙。久而久之，将耕地形成凹槽形，既不利于耕种又降低粮食产量。第二个阶段是国家或集体有计划的营造防护林带，是以更全面的改善地区小气候为目的。各地区在林带之间，还设置了不同距离的网带构成了面积不等的农田网络横对主风方向的林带，一律称为主林带；与主林带垂直的林带，都称为副林带。第三个阶段是随着方田化的发展，实现林网、路网、水同水网密切结合的三网化。以构成完整的防护林体系。有些营造林网较早的地区，已经收到了促进农牧业增产，改善了人民生活环境的显著效果。
农田防护林建设，首先必须坚持走“农业可持续发展”道路为基本原则。为农、牧业生产服务，按大农业的要求，以建设高产稳产田为中心，处理好农、林、牧、水等诸多关系。其次，贯彻“因地制宜，因害设防，全面规划，统筹安排”的原则。对沟、河、渠、田、林、路统一规划，对风、沙、旱、涝进行综合治理。再次，在设计上要保证林带具有最大的防护效能，并做到林带少占耕地，同时紧密结合“四旁”绿化，形成综合的防护林体系。
农田防护林建设的规划设计需要考虑的主要因素有：林带的结构、林带的走向、林带的间距、林带的宽度、林带与地貌有机结合等。
林带的结构指林带的树冠上下组成的层次、宽度、横断面的形状、枝叶的状况、密度和透光状况等的综合情况。在平原地区，需要选择通风结构的林带，一般由2行或2行以上的乔木组成，其有效防护的距离为28km范围内。
林带的走向是由主林带和副林带所组成。主林带垂直于主要害风方向，副林带垂直于主林带。主、副林带所形成的网格，一般呈长方形或者方形。
林带的间距是指主林带和主林带或者副林带和副林带的距离。在平原地区，主林带间的距离约300m，副林带间的距离约600m，网格面积要在1O—20hm2。
林带的宽度指林带两侧的边行树木间距离，加上两侧，约1m的林缘宽度。一般情况下，选择两侧2行以上的行道树，2行林带的宽度在3m以上。
林带与地形地貌要实现有机的结合。林带的设计要和护路林、护岸林、环村林及成片造林带相结合，既节省耕地，又构成了综合的防护林体系，同时扩大了防护作用。
农田防护林的效益主要表现在以下几个方面：
1．生态效益
农田防护林是由林木组成的。林带树木在生长发育的过程中，通过光合作用，吸收空气中的CO2，释放O2，同时还可以吸收工厂以及汽车所排放的硫化物、氟化物及一氧化碳等有毒气体，如臭椿和旱柳可吸收SO2；刺槐和银杏等具有较强的吸Cl2能力；桑树可吸收铅尘；紫杉可吸收HF等。农田防护林还可对农田周围的温度有调节作用。春秋季具增温作用，平均增加温度0．5～2．0℃；夏季有降温的作用，平均降低6～10℃；冬季可升温，幅度在1～3℃。农田防护林因其高大的树体结构所形成的屏障，具显著的防风功能，防止大风对农田作物的危害，尤其是对暴风雨具有很好的防护作用。林带可降低风速，使得林网内的气流间的交换减弱，蒸发量减少，产生增湿的效应，可提高相对湿度5％～10％。
2．水文效应
农田防护林具有很好的水文效应，主要表现在减少径流和减少蒸发量方面。林带的树体对雨和雪有截留的作用，可延缓地表水的径流速度，从而增加降水渗透性，使地表的径流减少，减少泥土的流失与河渠的泥沙淤积，产生较好的水文效应。
3．社会效益
农田防护林建设后，则增加了木材的蓄积量，为木材加工业提供原料保障，既使得农民的经济收入增加了，也大力支持了地方的财政。在木材加工过程中，余下的边角料和废料也可以作为食用菌栽培中的培养基，用以培育木耳、香菇和金针菇等，既延长了产业链条，又拓宽了农民朋友的增收途径。
4．经济效益
农田防护林一般在营造后的第3年，就可以发挥防护的功能。农田防护林对农田作物的增产达5％左右。农田防护林林带脱落的枯枝落叶，埋入农田土壤中，在改善土壤结构、增加土壤肥力方面具有很好的作用，同时可增加农作物产量。农田防护林建设使得农田收益明显增加，同时防护林本身的木材收益也相当可观。如果在农田防护林建设中，使用经济林木，或者经济林木与用材林木交替配合使用，则经济效益会更加显著。
1．对农田防护林建设的意识不够
农田防护林是保护农田的重要屏障，但农户对农田防护林的作用认识不足，没有将农田防护林作为一种科学的农林间作模式来看待，而认为是可有可无的。另外，一些农民错误认为农田旁边种树，占去了农作物的种植面积，而没有认识到，农田防护林扩大了复种指数，提高了农田土地的利用率，更重要的是保障了农田粮食的稳产、高产，增加农田收入，同时还可提供大量木材。
2．农田防护林林带的结构不够
合理农田防护林建设一般比较重视时效性，不论是政府部门还是林业部门都希望尽快看到林带成型。因此，在造林的过程中，多以速生林木品种为主，不能严格按照科学的林带规划执行，同时造林时间均集中于一个时段，造成年与年间的造林不平衡，衔接性不强，林带的林龄过于同一，如果同期更新，则会造成农田防护林的断代，从而影响农田防护林防护功能的连续发挥。
3．林带树种的单一易导致病虫害大发生
纵观农田防护林建设，发现林带的树种均以速生杨树为主，树种单一，林带群体结构简单，自我调节能力差等。简单的农田生物多样性，使得农田生态系统中缺乏维持种群间动态平衡的食物链网，病虫害的发生较集中。如果使用杀虫剂，则造成环境污染，加剧系统内种群的减少，从而形成恶性循环。
总之，农田防护林建设相当重要，但农田防护林建设中存在的问题不容忽视，要采取强有力的应对措施，真正起到防护林作用，充分发挥其功能。针对目前防护林建设中存在的问题主要从以下几个方面入手，进行整治。一是科学规划、合理布局；二是广泛宣传，增强林业属公益性事业的意识；三是注重人才培养，提高从业人员的综合素质；四是科学合理的规划林带结构，调整树种间的组合；五是强化科技支撑，提高农田防护林建设质量和综合效益。
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25％～30％。如行唐县年均风速1991～1995年与1971～1975年相比降低了28％；“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，可见农田防护林的防风效益是十分明显的。
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1℃左右；夏季具有降温作用，平均降低8℃左右；冬季有升温作用，幅度为2℃。林带间夏季平均温度比空旷草原低，而冬季平均温度较高。
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％。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％。
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。农田防护林的水文效应主要表现为减少径流、减少蒸发量。
5．净化空气
林带具有吸收二硫化碳、释放氧气、杀菌等作用。据科学测定，1hm2阔叶林每天大约吸收1t二氧化碳，相当于1000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。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。
1.保持苗根完整和湿润
苗根是苗木吸收水分和养分的主要器官,掘苗时保持苗根完整和湿润,是苗木成活和生长的基础,一般树种须根较多,失水较快,特别是针叶树失水更快。据我们测定,侧柏苗在日晒3h后,根系含水率降低21.70%,茎杆降低14.10%,叶子降低5.20%。因此,保护根系是造林成活率的关键。
2.掌握适宜的造林时期
春季是多数树种造林的最好季节。但由于气温差异,各树种生物特性的差异,各树种本身所需最适温、湿度的差异,因而各树种在造林时间的早晚程度上也有差异,对于发芽早的树种如落叶松、油松、沙棘、侧柏等树种宜早栽,一般是3月下旬至4月上旬,据调查,3月下旬栽植的油松、侧柏、沙棘等比4月中旬后栽植的成活率分别高出12.80%、21.00%和50.70%,泡桐、河北杨、新疆杨等树种适4月上旬栽植,此时成活率分别为90.40%、92.70%、96.10%。发芽迟的树种如柿树、揪树应迟栽,一般在4月下旬。
3.把好栽植技术关
造林要提高质量,栽植是最重要的环节。栽植时要使苗根舒展,栽端踩实,做到“三埋两踩一提苗”,防止上紧下松。泡桐栽植要“深坑深栽”。松类栽植时还要注意不能损坏顶芽。
4.作好苗木的处理
①截杆造林对于失水快、萌芽力强的树种如杜梨、刺槐、垂树等进行截杆造林,可以减少蒸腾失水,提高成活率。2003年春,杜梨截杆造林成活率60%,而未截杆的仅40%,刺槐秋季截杆栽植效果好,
②修剪枝叶对于枝叶茂密,大树冠,已展叶的树种,进行疏枝打梢,可以提高成活率。2003年春,从西安运回的垂柳已发出豆粒大的新叶,为减少蒸腾,栽时剪去已发的枝叶,使成活率达96.90%。
5.插杆(扦插)造林
对于一些易发芽的树种如旱柳,垂柳等在水湿地、河边中进行插杆造林,即将高1.50～2m、地径2～5cm的柳杆直接)插入土中,插入深度约50cm。2003年春在马坊沟插的柳杆成活率达95%,对于柽柳、乌柳等可以进行扦插造林。既将2a生的柽柳枝条剪成20cm的插穗(使用切条机,成效比手工提高30倍),用水浸泡3h,然后直接打入山梁坡阳向黄土型(上中下部)造林地中,深度以顶部留1～2个芽为宜,成活率可达83.80%,当年高生长可达55.80cm,地径达0.355cm。
综上所述,营造防护林对生态环境的改善发挥着重要作用。随着人们对资源环境的重视对防护林的生态研究，如何保护和改善生态系统服务功能已成为普遍关注的热点问题。在提高环境效益方面，农田防护林是农田生态系统的保障，以大力发展农田防护林为主要建设目标，不仅大大提高了生态效益，在工农业稳产与高产方面也具有重大的防护与调节作用。
为了提高造林成活率，调整林木与环境条件之间以及林木与林木之间的相互关系，促进林木正常的生长发育，不断改善林带的结构，消除各种危害，保证林带起到持续的防护作用，林带栽植后，必须认真的做好经营管理工作。这项作业包括幼林抚育，修枝和间伐。
林带间伐：当前林业工作中持有两种主张，其一是以静止观点看问题，以为林带是人与大自然斗争的一件武器，用它防风、防沙、防止干旱。营造后一旦成林，构成了自然生态系统，决不能进行间伐，怕破坏生态系统，有损林带防护作用。其二是从利用观点出发，主张林带上的林木，是一种物质资源。应当采伐各种径级的木材，为人类所用。况且林木是有再生能力的资源，林木生长不同径级阶段，均可以采伐利用甚至可以采伐薪炭材，持前一种观点的，可称之为保守派；持后一种观点的，可称之为利用派，两者均有其片面性。我们主张动态平衡，即是遵循林木生物学特性，林带结构规律，运用林学的理论，以科学的营林技术，进行林带间伐。其具体作法是：将林带上的林木生长发育和树冠受光状况，一般可分如下五级：
一级木：树冠超出一般林冠层，受光充分，长势旺盛，在林木中数量很小。二级木：树高和直径略低于一级木，构成林带的主要林冠，受光充分，树冠较发达，生长正常。三级木：在林冠占从属地位，干高、径粗、树冠均为中等大小，冠形比较窄狭。四级木：树冠侧方或上方被压，冠形狭窄或倾斜一侧，发育不正常。五级木：濒于死亡或立枯木。
为了促进树木正常生长发育，改善林带结构，提高林带防护作用，应本着伐密留稀，分布均匀，疏密适度的原则，全盘着眼，统一考虑。伐去一级木，因为它在林木群体中占少数，留之无益，反而有害。二级木是主要保留对象，但是对过密互相影响的，也应酌情伐除一部分。三级木在林带中也占少数，有利于形成均匀的透风结构，应为保留对象，四级木只需伐去过密的植株，对其所占的位置疏密适度者，可以保留。对形成均匀透风结构有利，同时，可保持林分间伐时期：应视带上林木分支交叉，树冠将要重叠时进行。第一次间伐速生阔叶树，一般在5-1Oa。针叶树应在15～20a左右。为了提高木材利用价值，间伐应在冬季进行。间伐强度：抚育间伐，以增强防护功能为出发点，必须合理进行间伐，强度过大或过小都不利于林木生长发育和林带结构的改善，一般来说，间伐强度为25％-30％。
规划设计是营造农田防护林最主要的组成部分，要着眼于农、牧、林统一规划，互相促进，共同发展，使其各占一定比例，方能收到极优的结果，因为征服改造大自然，是一项人与自然斗争极其艰巨的任务，并不是一个学科所能胜任的，必须农林牧各学科协同作战，才可以收到事半功倍之效。所以在农田防护林经营管理上要搞好以下几方面的工作：
一是要搞好农田防护林的规划设计工作，根据农田的自然地理条件适地适树，因地制宜，使得防护林生长良好，防护作用强，见效快。设计是农田防护林经营管理的第一步也是基础。适度郁闭，防止杂草蔓延。五级木全部伐去。
二是搞好农田防护林的成林管理，要想使农田防护林发挥更好的作用就必须使农田防护林生长良好，结构合理，所以在获得防护之前或过程中我们要对农田防护林给予呵护和管理，进行适当灌溉施肥等等。
三是根据情况可以适当采伐利用，去弱留强，搞卫生伐，或年龄过熟及时采伐更新。