平原農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)對提高小麥、玉米產(chǎn)量的作用

闞立健　張驗(yàn)清　鞠萬橋

山東省新泰市果都鎮(zhèn)地處汶河北岸，地處平原，土壤肥沃，水源豐富，農(nóng)業(yè)以小麥、玉米種植為主，一年二收，2009年以前，農(nóng)田交通條件較差，生產(chǎn)路崎嶇不平，排水溝狹窄且不暢通，常年受到風(fēng)災(zāi)、澇災(zāi)、病蟲害等災(zāi)害的影響，抵御自然災(zāi)害的能力較低，產(chǎn)量不穩(wěn)定。為消除自然災(zāi)害的影響，適應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，充分挖掘生產(chǎn)潛能，建成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效的糧食、林木生產(chǎn)基地，通過認(rèn)真分析認(rèn)為，大面積實(shí)施林網(wǎng)建設(shè)，是一條行之有效的措施。通過4年的建設(shè)及跟蹤調(diào)查，在建成3萬畝農(nóng)田林網(wǎng)的同時(shí)，總結(jié)分析出了最佳的林網(wǎng)規(guī)劃、樹種及對小麥、玉米產(chǎn)量的促進(jìn)效果。

1.林網(wǎng)建設(shè)的原則與目的意義

1.1林網(wǎng)建設(shè)的原則

首先堅(jiān)持為農(nóng)業(yè)服務(wù)的方向，按照大農(nóng)業(yè)的要求，以建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田為中心，正確處理好農(nóng)、林二者的關(guān)系，當(dāng)前利益與長遠(yuǎn)利益的關(guān)系。其次堅(jiān)持“因地制宜，因害設(shè)防，全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排”的原則，對水、田、路、林統(tǒng)一規(guī)劃，對風(fēng)、旱、澇、蟲、病等災(zāi)害綜合治理。第三，堅(jiān)持作用高效，少占耕地的原則，以農(nóng)業(yè)增效，農(nóng)民增收為目的，全面提高經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。第四，堅(jiān)持農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)與“四旁”植樹相結(jié)合，形成統(tǒng)一的防護(hù)林體系和林木生產(chǎn)基地。

1.2林網(wǎng)建設(shè)研究的目的意義

影響我地糧食生產(chǎn)的主要災(zāi)害是風(fēng)災(zāi)、澇災(zāi)，其次是病蟲害及交通條件差。風(fēng)災(zāi)主要表現(xiàn)在干熱風(fēng)、小麥玉米倒伏和冬季寒風(fēng)凍害。林網(wǎng)建設(shè)的目的一是能降低風(fēng)速，防止小麥、玉米倒伏，防止病蟲害傳播；二是有效調(diào)節(jié)田間小氣候，有利于農(nóng)作物的生長發(fā)育，提高糧食產(chǎn)量，防止干熱風(fēng)等災(zāi)害的危害；澇災(zāi)主要是由于田間排澇系統(tǒng)不暢通，雨季造成田間積水，對玉米危害最大，有時(shí)造成玉米大面積絕產(chǎn)，通過修整道路，疏通排水溝，減少澇災(zāi)，最大限度地避免災(zāi)害損失。同時(shí)，通過對林網(wǎng)及大田農(nóng)作物生長發(fā)育的跟蹤測量與分析研究，找出農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)與提高農(nóng)作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，為今后平原地區(qū)建設(shè)農(nóng)田林網(wǎng)，提高土地產(chǎn)出率提供理論依據(jù)。

2.林網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

因我地屬一般風(fēng)害地區(qū)，故選用通風(fēng)結(jié)構(gòu)的林帶，充分發(fā)揮其防護(hù)范圍大，長距離防風(fēng)效果好的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)窄林帶、大網(wǎng)格，選用速生楊為建網(wǎng)樹種。這種林帶易建設(shè)、占地少、發(fā)揮作用快。既能快速起到農(nóng)田防護(hù)作用，又能生產(chǎn)大量的優(yōu)質(zhì)木材，實(shí)現(xiàn)效益最大化。通風(fēng)結(jié)構(gòu)林帶的有效防護(hù)范圍為林帶高度的28倍，按照林帶高度為15米計(jì)算，確定林帶間距為400米，網(wǎng)格面積為400米見方，即240畝。根據(jù)大風(fēng)的方向多為南北方向及偏南北方向，以及當(dāng)?shù)氐耐恋卮蠖酁槟媳毕蚋N，所以主林帶的方向確定為東西向，寬度10米，副林帶為南北向，寬度8米，均植樹兩行。

根據(jù)林網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，結(jié)合農(nóng)田現(xiàn)有狀況規(guī)劃路網(wǎng)，盡量在原有生產(chǎn)路的基礎(chǔ)上進(jìn)行加寬、取直、整平等改造。需要新修的就重新規(guī)劃，打破了村與村的界限，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。溝網(wǎng)隨路網(wǎng)的形成而形成，道路兩側(cè)即為排水溝。在涉及24個(gè)行政村的3萬畝耕地上，共規(guī)劃道路林帶42條，全長140公里，其中東西方向19條，南北方向23條，相互垂直，縱橫交錯(cuò)，形成農(nóng)田網(wǎng)格129個(gè)，有的是長方形，有的是正方形，平均面積232.6畝。

3.林帶生長與大田農(nóng)作物產(chǎn)量的跟蹤測算

由于林帶能夠降低風(fēng)速，改善田間小氣候和土壤條件，為農(nóng)作物的生長發(fā)育創(chuàng)造了良好的生態(tài)條件，其綜合效益必然集中地反應(yīng)在農(nóng)作物的產(chǎn)量上。自2009年春天一期林網(wǎng)建設(shè)完成后，我們對林網(wǎng)的生長情況進(jìn)行了定點(diǎn)跟蹤測量，即在同一個(gè)測量點(diǎn)上每年對林網(wǎng)樹木的株高、胸徑、疏透度等指標(biāo)進(jìn)行測量記錄；同時(shí)，在大田內(nèi)選擇有代表性的地塊，每年對小麥、玉米的生長情況和產(chǎn)量進(jìn)行測算記錄，然后找出林網(wǎng)樹木的生長與農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)系。

3.1林帶生長情況調(diào)查（見表一）

表一 林帶生長情況調(diào)查表

由表一看出，隨著樹齡的增加，樹木的高度逐年增高，樹干逐漸加粗，林帶疏透度逐漸降低。

3.2小麥生長及產(chǎn)量調(diào)查

在田間選擇有代表性的地塊，在品種、施肥和田間管理基本相同的前提下，連續(xù)四年對小麥的生長和產(chǎn)量進(jìn)行了測試記錄（見表二）。

表二 小麥生長及產(chǎn)量調(diào)查表

由表二可以看出：四年來小麥產(chǎn)量分別是429.9公斤，438.9公斤，463.4公斤，509.9公斤，小麥單產(chǎn)逐年提高，后三年與第一年相比，增產(chǎn)量和增產(chǎn)幅度分別為：9.0公斤，2.1%；33.5公斤，7.8%；80.0公斤，18.6%。

3.3玉米生長及產(chǎn)量調(diào)查

在與小麥同一地塊上，對玉米的產(chǎn)量進(jìn)行了連續(xù)四年的測產(chǎn)，在品種和其它管理措施基本一致的前提下，得到如下測試結(jié)果（見表三）。

表三 玉米生長及產(chǎn)量調(diào)查表

由表三可以看出：四年來玉米單產(chǎn)分別為544.6公斤，552.4公斤，573.5公斤和604.5公斤，單產(chǎn)逐年提高，與第一年相比，后三年的增產(chǎn)量和增產(chǎn)幅度分別是：7.8公斤，1.43%；28.9公斤，5.3%；59.9公斤，11%。

3.4年度糧食單產(chǎn)測算

將四年來每年度的小麥、玉米單產(chǎn)相加，得到每年度糧食單產(chǎn)（見表四）。

表四 全年糧食單產(chǎn)測算表

由表四可以看出，四年來全年糧食單產(chǎn)分別為974.5公斤，991.3公斤，1036.9公斤，1114.4公斤，與第一年相比，后三年的增產(chǎn)量和增產(chǎn)幅度分別是16.8公斤，1.72%；62.4公斤，6.4%；139.9公斤，14.36%。

3.5林帶疏透度與糧食產(chǎn)量的關(guān)系

綜合以上四表可以看出：隨著林網(wǎng)建設(shè)年限的增加，林帶樹木不斷增高增粗，影響林帶發(fā)揮作用的一個(gè)重要指標(biāo)—疏透度逐年下降，而小麥、玉米單產(chǎn)則逐年提高，糧食單產(chǎn)的增加與疏透度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，林帶疏透度與小麥、玉米及全年糧食單產(chǎn)的關(guān)系分別由以下三圖所示：

由上圖看出，林帶對小麥的增產(chǎn)作用大于玉米；林帶的增產(chǎn)作用從疏透度下降到44%以下開始顯著。糧食單產(chǎn)的提高是林帶防風(fēng)作用的結(jié)果，而林帶的防風(fēng)效果與林帶的疏透度緊密相關(guān)，林帶的疏透度又取決于林帶的高度和林帶樹木的密度。因此，平原農(nóng)田林網(wǎng)的營造，選擇樹種和確定栽植密度對林帶發(fā)揮保護(hù)作用的早晚極為重要，只用生長快、樹干挺拔聳立的樹種才能迅速提高林帶高度；另外，栽植密度要適宜，密度過小，林帶不能快速密閉，疏透度不能快速降低，保護(hù)作用就會(huì)延遲發(fā)揮，密度過大，就會(huì)影響單株樹木的生長，難以成材。本工程中選擇了107速生楊為主要樹種，株距為1.5米，是比較適合當(dāng)?shù)貤l件的，能使林帶在第三年就發(fā)揮出顯著的保護(hù)作用。

4.農(nóng)田林網(wǎng)生態(tài)效應(yīng)的分析

農(nóng)田林網(wǎng)對農(nóng)作物的增產(chǎn)作用，是林網(wǎng)對農(nóng)作物的保護(hù)作用發(fā)揮的效果，在農(nóng)田林網(wǎng)的一系列防護(hù)作用中，防風(fēng)作用是主導(dǎo)因素。隨著風(fēng)速的變化，田間小氣候的溫度、濕度、蒸發(fā)、蒸騰均隨之發(fā)生變化，同時(shí)還具有改良土壤和防止干熱風(fēng)危害的作用，最終表現(xiàn)在農(nóng)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4.1林網(wǎng)的防風(fēng)作用分析

氣流在其運(yùn)行過程中，遇到林帶的阻擋后，首先由于林帶的屏障消耗了一部分能量，使林帶附近風(fēng)速降低，氣流密度加大，迫使一部分氣流由林帶上方越過，越過林帶屏障時(shí)和樹枝的摩擦使能量減弱。另一部分氣流進(jìn)入林帶后，改變了原來的結(jié)構(gòu)，原來較大的渦流，被林帶的空隙過濾，分散成許多方向不同、大小不等的小旋渦，它們彼此相互摩擦撞擊，并和樹干、枝葉摩擦消耗了能量，從而削弱了風(fēng)力，降低了風(fēng)速。該項(xiàng)目建設(shè)中，我們選用了通風(fēng)結(jié)構(gòu)的林帶，這種林帶的防風(fēng)特點(diǎn)是最低風(fēng)速出現(xiàn)在林帶高度的5-10倍范圍內(nèi)，風(fēng)速恢復(fù)比較緩慢，有效防護(hù)距離可達(dá)到林帶高度的28倍。林網(wǎng)建成第二年，林帶疏透度為44%，可使風(fēng)速降低到原來的75%，第三年的疏透度為32%，可使風(fēng)速降低到原來的67%，第四年的疏透度為28%，可使風(fēng)速降低到原來的62%，以后隨著林帶高度的增加，疏透度的降低，防風(fēng)效果將逐漸加強(qiáng)。

4.2林網(wǎng)對田間溫度及農(nóng)作物產(chǎn)量的影響分析

由于林帶降低了風(fēng)速，改變了氣流結(jié)構(gòu)，使空氣的熱量交換作用減弱，從而對其防護(hù)范圍內(nèi)的近地層氣溫產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用。據(jù)有關(guān)研究報(bào)道，這種調(diào)節(jié)作用隨著季節(jié)、晝夜和天氣條件的不同而有差異。一般春、秋、冬季可增溫1-2℃，而夏季則可降溫1-2℃。林帶的這種溫度調(diào)節(jié)作用，對農(nóng)作物的生長發(fā)育是非常有利的：在我們冬小麥種植地區(qū)，由于小麥的生育期比較長，要經(jīng)歷秋、冬、春三個(gè)季節(jié)，從播種到入冬是小麥主要分孽期，只有在冬前達(dá)到三個(gè)葉片以上的大孽才有可能發(fā)育成穗，而秋季溫度的提高，促使小麥形成更多的大孽，對提高小麥群體和畝穗數(shù)奠定了基礎(chǔ)。從四年的小麥田間調(diào)查來看，也表現(xiàn)出了畝穗數(shù)的增加對產(chǎn)量的作用，從林網(wǎng)建成后的第三年開始表現(xiàn)明顯，隨著產(chǎn)量的不斷提高，畝穗數(shù)也逐漸增加，特別是2012年的畝穗數(shù)比得2011年增加3.22萬，是促進(jìn)增產(chǎn)的主要因素。另外，由于冬季溫度的提高，使小麥在越冬期減少了凍害，提高了成穗率，也是群體增加的一個(gè)因素。春季氣溫的提高，可以使小麥提前進(jìn)入返青期，延長小穗的發(fā)育時(shí)間，促進(jìn)大穗形成，增加穗粒數(shù)，突出表現(xiàn)在2011年的穗粒數(shù)上，比2010年增加1.1粒，是當(dāng)年產(chǎn)量提高的主要因素。

夏季晴朗的干熱天氣，由于林帶庇陰，內(nèi)部涼爽，熱氣流穿過林帶后，背風(fēng)面就表現(xiàn)降溫。又由于林帶和林帶間作物的大量蒸騰，林網(wǎng)內(nèi)空氣濕度較大而消耗了大量熱能，也表現(xiàn)出降溫作用。炎熱季節(jié)，林網(wǎng)內(nèi)田間氣溫可下降1-2℃，對玉米的生長發(fā)育是有利的，特別是在玉米開花授粉期，過高的環(huán)境溫度會(huì)降低玉米的授粉質(zhì)量，使玉米籽粒減少，而田間氣溫的下降，有利地提高了玉米授粉質(zhì)量，促使玉米穗粒數(shù)的增加，從表三的玉米調(diào)查表可以看出，2012年比2011年增產(chǎn)31公斤，在千粒重相同，畝穗數(shù)大致相同的情況下，穗粒數(shù)增加了26粒，是構(gòu)成產(chǎn)量增加的主要因素。

4.3林網(wǎng)對提高空氣濕度及農(nóng)田抗旱能力的分析

在林帶的保護(hù)下，由于樹木和作物旺盛生長而蒸騰的大量水分使地表空氣層得到大量水汽，又由于風(fēng)速降低，氣流渦動(dòng)的交換減少，濕潤的空氣可以較長時(shí)間地滯留于農(nóng)田地表空氣層內(nèi)，從而減小了地表上空的大氣層濕度梯度，減少了地面水分的蒸發(fā)，使田間農(nóng)作物的無效蒸騰相應(yīng)減少，提高了農(nóng)作物的有效蒸騰率，表現(xiàn)出農(nóng)田抗旱能力的增強(qiáng)。

4.4林網(wǎng)對防止干熱風(fēng)危害的分析

干熱風(fēng)是一種在5、6月出現(xiàn)的具有高溫、低濕特點(diǎn)的又干又熱的南風(fēng)或西南風(fēng)，此時(shí)正是小麥灌漿乳熟階段，往往使小麥植株蒸騰過大，失水過多，造成“青枯”逼熟，使籽粒干癟，產(chǎn)量降低，質(zhì)量下降。由于林帶使風(fēng)速降低，濕度加大和降低了蒸騰強(qiáng)度，完全改變了干熱風(fēng)的性質(zhì)，避免了干熱風(fēng)的危害，使小麥正常成熟，確保了小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4.5林網(wǎng)對改善土壤條件的分析

由于林網(wǎng)間小氣候條件的改善，促進(jìn)了田間作物的生長旺盛，收獲后殘留在土壤中的莖葉、根茬以及樹木落葉等增加了土壤腐殖質(zhì)含量，提高了土壤肥力，改良了土壤結(jié)構(gòu)。另外，在林帶的防護(hù)范圍內(nèi)，由于風(fēng)速降低，濕度增大，不僅保存了土壤水分，由于冬季積雪不被吹走，使積雪均勻地覆蓋在農(nóng)田上，更增加了土壤水分含量。對春季抗旱具有重要意義。

4.6林網(wǎng)對防治病蟲害的分析

農(nóng)作物病害的傳播主要是病菌孢子體隨風(fēng)傳播，引起大面積發(fā)生，林帶對風(fēng)的阻擋作用，同時(shí)也阻擋了病菌的傳播，防止了病害的發(fā)生。林網(wǎng)建設(shè)改變了田間環(huán)境，大面積的林網(wǎng)樹木成了鳥類理想的棲息場所，林網(wǎng)建成幾年來，隨著樹木的生長，各種鳥類數(shù)量不斷增多，促進(jìn)了田間生物多樣性，拉長了生物生態(tài)鏈，豐富了田間生態(tài)系統(tǒng)，形成了新的生態(tài)平衡。鳥類是害蟲的天敵，對農(nóng)作物蟲害的發(fā)生起到生物防治的作用，不僅降低了生產(chǎn)成本，減少了農(nóng)藥使用量，還降低了農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留，提高了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，對發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)起到積極的推動(dòng)作用。 [科]