用Photoshop軟件模擬防護林帶空間結構初探

譚繼偉，畢廣有

(黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

防護林空間配置依據(jù)防護目標、目的不同而不同。農田防護林所在農田生態(tài)系統(tǒng)中，空間配置較為復雜，因此，林帶空間配置理論與技術研究較全面深入；而以水土保持、水源涵養(yǎng)及防風固沙等非帶狀防護林的空間配置相對簡單。

我國農田防護林的創(chuàng)始人曹新孫即對林帶空間配置研究進行了較為系統(tǒng)的總結：關于林帶空間配置必須與林帶結構相結合，即不同的林帶結構要求林帶寬度及橫斷面形狀不同。其他防護林種(非帶狀)主要依據(jù)防護林保護對象，遵循因地制宜、因害設防、適地適樹和喬灌草結合等原則進行空間配置，重點考慮植被演替的規(guī)律和各樹種的生態(tài)學和生物學特性[1]。采用Photoshop軟件研究防護林帶空間結構很少見報道。

1 調查地點及研究方法

1.1 調查地點

主要在龍江、甘南、克山、拜泉縣以及綏化市北林區(qū)等地進行了調查。調查的農田防護林林帶，共有闊葉樹種小黑楊、銀中楊、中綏、中黑防、水曲柳、青山楊和小青黑楊，針葉樹種有樟子松、興安落葉松、紅皮云杉，個別林帶有水曲柳混交。

1.2 研究方法

防護林帶疏透度采用照相法。用數(shù)碼相機拍照林帶林緣的垂直面，然后在計算機上用Photoshop軟件，查取林帶樹木所占像素和樹高范圍內照片總像素，用樹高范圍內照片總像素(S)減去樹木所占像素得到的林帶垂直面上透光孔隙投影面積(s)，采用如下公式計算出疏透度β：

β=s/S×100%[2]

疏透度一般用≤1的小數(shù)表示。

胸徑采用圍尺實測，樹高：照相時在樹根處立1 m高的標尺，然后在照片上按比例測定。

人工模擬防護林帶空間結構就是應用計算機Photoshop技術，把單行林帶或一條林帶中某一樹種正常生長的標準株在照片中的投影面積，在計算機中進行像素疊加模擬實際林帶的一種實用新型技術。

2 結果分析

通過國內外多年的研究，一般把疏透度在0.15～0.35的枝葉分布均勻的林帶定義為疏透結構林帶。

從所有調查的農田防護林帶中，共選出5個樹種的不同單株，進行模擬單一樹種防護林帶空間結構，詳見表1。

從表1可以分析出：紅皮云杉這一樹種我們選擇了1個幼林單株和2個單行林帶，通過模擬成2行林帶都基本能達到或接近疏透結構林帶，因都是幼齡或中齡林階段，故成林后均達到疏透結構林帶，有的可能達到緊密結構林帶。由于紅皮云杉在幼、中齡林階段下部枝丫過多過密，容易造成上松下緊緊密結構林帶，因此在實際生產中可以進行適當?shù)氖柚Γ允怪纬奢^好的防護林空間結構。

在調查中興安落葉松農田防護林絕大多數(shù)都保存率低，林相不整齊，形成的林帶結構都不理想，試驗從調查的林帶中選擇了2個標準單株進行了模擬。從結果中可以看出，利用興安落葉松營造農田防護林帶除了造林密度加大以外，最少要超過3行以上才能形成疏透結構林帶，這與實際的拜泉縣龍泉鎮(zhèn)南北向4行落葉松林帶(疏透度0.32)相吻合。

表1 單一樹種防護林帶空間結構模擬表

楊樹林帶模擬以銀中楊為代表，共選擇了3個銀中楊單行林帶和3個標準單株。在株距3 m的情況下，2行銀中楊林帶均能達到或接近疏透結構林帶。這與實際中的甘南鎮(zhèn)2行銀中楊林帶是相符的。

樟子松農田防護林帶在甘南、拜泉及龍江等縣較多，單行林帶只有甘南縣有少數(shù)幾條。從甘南的單行林帶看，盡管達到了疏透結構林帶，一旦保存率下降就將形成風口，不利于防護作用的發(fā)揮。而實際中的甘南興十四鎮(zhèn)興五村2行樟子松林帶也已接近達到疏透結構林帶，但密度問題也要進行調整，最好株距在3～5 m之間更好。

水曲柳這一造林樹種在克山、克東、依安等縣有一定面積的分布，作為混交林帶的一個組成樹種，在一定區(qū)域內有著少量的分布，而且生長良好。

3 結論

采用Photoshop軟件計算林帶疏透度，計算結果準確可靠，能真實反應防護林帶的空間結構特征。采用此方法模擬防護林帶空間結構，共模擬了5個樹種的純林2行林帶，除興安落葉松純林外均能達到較好的疏透度，與實際相符，能達到仿真效果，必將為今后退化防護林體系的修復和更新提供良好的技術支撐。是一項較好的實用新型技術。

參考文獻：

[1] Kort J,Bank G,Pomeroy J,Fang X.Effects of shelterbeltson snow distribution and sublimation[J].Agroforestry Systems,2012:86,335-344

[2] 曹新孫.農田防護林學[M].北京:中國林業(yè)出版社,1983