新疆楊農(nóng)田防護林脅地效應(yīng)研究

朱玉偉 陳啟民 田志佳 桑巴葉

摘要農(nóng)田防護林在具有良好的護田增產(chǎn)作用的同時，也對林緣附近的農(nóng)作物或果樹產(chǎn)生脅地影響。研究防護林帶脅地原因及脅地范圍，并提出解決對策，對農(nóng)田防護林建設(shè)意義重大。通過在試驗示范區(qū)布設(shè)觀測點，采集數(shù)據(jù)，對農(nóng)田防護林脅地效應(yīng)進行研究。結(jié)果表明：根脅地對香梨的影響范圍為10～12.5m；在未斷根香梨耕作層范圍內(nèi)，隨著測點由靠近林帶向香梨林分中部延伸，土壤含水率逐步增高；在12.5m范圍內(nèi)，斷根土壤含水率高于未斷根。林帶雖對農(nóng)作物產(chǎn)生明顯的影響，但只要采取一定的技術(shù)措施或在脅地范圍內(nèi)種植苜蓿等耐陰飼草及作物，可將損失降到最低程度。

關(guān)鍵詞農(nóng)田防護林；脅地效應(yīng)；斷根處理

中圖分類號：S792.11；S727.24文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.02.003

ResearchonLandThreateningEffectofPopulusbolleanaFarmlandShelterbelt

ZhuYuwei，ChenQimin，TianZhijia，SangBaye

（InstituteofAfforestationandSandControlResearch，XinjiangAcademyofForestryScience，Urumqi830002，China）

AbstractFarmlandshelterbeltsnotonlyhaveagoodeffectonprotectingfarmlandandincreasingproduction，butalsohaveathreateningeffectoncropsorfruittreesneartheforestedge.Itisofgreatsignificancefortheconstructionoffarmlandshelterbeltstostudythecausesandscopeoflandthreatofshelterbeltsandputforwardsolutions.Bysettingupobservationpointsintheexperimentaldemonstrationarea，datawerecollectedtostudythelandthreateffectoffarmlandshelterbelt.Theresultsshowedasfollows：theinfluencerangeofflankinggroundonfragrantpearwas10-12.5m;inthecultivatedlayeroffragrantpearwithoutbrokenroots，thesoilmoisturecontentgraduallyincreasedasthemeasuringpointextendedfromneartheforestbelttothemiddleoffragrantpearstand;withintherangeof12.5m，thewatercontentofthesoilwithbrokenrootswashigherthanthatwithoutbrokenroots.Althoughtheforestbelthasasignificantimpactoncrops，aslongascertaintechnicalmeasuresaretakenorshadetolerantforagesandcropssuchasalfalfaareplantedwithinthethreatarea，thelosscanbereducedtotheminimum.

Keywordsfarmlandshelterbelt;landthreateningeffect;brokenroottreatment

防護林是具有一定樹種組成和結(jié)構(gòu)功能的生態(tài)防護體系[1]，是改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的生物工程，具有良好的護田增產(chǎn)作用，在防治風(fēng)沙災(zāi)害、改善綠洲生態(tài)環(huán)境條件、促進農(nóng)業(yè)連續(xù)多年的增產(chǎn)豐收方面發(fā)揮了重要的生態(tài)屏障作用[2-4]；但農(nóng)田防護林也有副效應(yīng)的一面，主要是林緣附近的農(nóng)作物受到了林帶脅地的影響[5]，主要表現(xiàn)是：林帶會使靠近林緣兩側(cè)附近的農(nóng)作物或果樹由于生長不良而造成降質(zhì)減產(chǎn)，這種現(xiàn)象稱為林帶脅地[6]。產(chǎn)生林帶脅地的主要原因：一是林帶林木根系向兩側(cè)農(nóng)田延伸，奪取了一部分作物生長所需的土壤水分和養(yǎng)分，稱根脅地；二是林帶樹冠遮陰，影響了林帶附近農(nóng)作物的光照時間和受光量，稱冠脅地。林帶的根脅地和冠脅地因地而異，水肥條件較差的地方，以林帶根脅地影響為主，由于林木根系奪去了一部分農(nóng)作物生長所需的土壤水分和養(yǎng)分，造成作物或果樹因缺水缺肥而減產(chǎn)；樹冠遮陰影響則降到次要位置。在灌溉條件好的地方，則以冠脅地影響為主，由于樹冠遮陰影響了林木附近作物的光照時間和受光量，造成作物生長不良，而根脅地的影響為次。盡管農(nóng)田防護林增產(chǎn)效益遠大于脅地減產(chǎn)，特別是全疆棉田大多采用滴灌，隨著林帶水分條件的惡化，承包土地的農(nóng)工對林帶脅地影響有強烈的反映。為此，我們研究了農(nóng)田防護林根脅地影響，以期探討減少脅地影響的技術(shù)措施。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)自然概況

試驗區(qū)位于南疆巴音郭楞蒙古族自治州尉犁縣尉犁鎮(zhèn)，地處天山南麓塔里木盆地東北緣，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，降水稀少，且年際變化大，光照充足，全年平均日照2975h。全年平均氣溫10.1℃，最冷的1月平均氣溫-11.2℃，極端最低氣溫-22.6℃；最熱的7月平均氣溫25.6℃，極端最高氣溫為38.3℃；氣溫的年較差為36.8℃。年無霜期為144～212d。年降水量30～150mm，年平均降水量為43mm，年平均蒸發(fā)量為2700mm。主要災(zāi)害天氣有大風(fēng)、冰雹、干熱風(fēng)和霜凍。主要風(fēng)向為東北風(fēng)。

1.2試驗地概況

試驗地位于尉犁縣尉犁鎮(zhèn)，土壤主要為灰漠土、風(fēng)沙土，地下水位10m以下。供試林帶是由10行新疆楊組成的南北向林帶，株行距1.0m×1.0m，為1986年栽植的老林帶，長勢良好。主林帶間距133m，副林帶間距224m，平均胸徑25.7cm，樹高17.2m，冠幅2.6m×3.3m，林網(wǎng)內(nèi)栽植庫爾勒香梨，株行距4m×6m，高度4～6m，為1987年栽植。

1.3研究內(nèi)容及方法

1.3.1斷根處理

選擇生長均勻的主林帶長度165m。其中15m，距邊行1.5m處，挖寬0.4m、深0.7m平行于林帶的壕溝，進行斷根；另150m未斷根留作對照。

減少林帶遮陰對土壤含水率的影響，選擇對農(nóng)田遮陰影響中等的林帶東側(cè)（南北走向）作為試驗區(qū)域。

1.3.2田間土壤水分測定

在香梨生長旺盛的6月，在斷根試區(qū)和未斷根區(qū)選擇灌溉后的第6天、11天、16天、21天，距林帶水平距離2.5m、5m、7.5m、10m、12.5m、15m、17.5m處，分別取土壤深度為

0～20、＞20～40、＞40～60和＞60～80cm土層土壤樣品，采用烘干法測定含水率，每個測點重復(fù)3次。距林帶水平距離130m處土壤含水率為CK值。

1.3.3距林帶不同距離楊樹幼苗更新情況

2022年6月，取長度50m樣帶，選擇距楊樹林帶不同距離（以楊樹林帶垂直香梨林帶不同距離），調(diào)查楊樹幼苗更新數(shù)量及株高。由于兩行香梨林帶之間，因除草、翻耕等，幼苗被翻除，無幼苗更新，不設(shè)置調(diào)查樣地。

2結(jié)果與分析

2.1根脅地對果樹（棉田）的影響范圍

尉犁縣農(nóng)田防護林主栽樹種是楊樹和少量榆樹、沙棗，楊樹占總量的90%以上，而大多數(shù)楊樹品種都具有根系發(fā)達、生長快、抗風(fēng)力強、喜濕潤肥沃土壤等生理生物學(xué)特性。大多數(shù)學(xué)者認為林木根系吸水和林帶遮陰是引起脅地的兩個主要原因，溝渠有助于減輕該林帶的脅地副效應(yīng)[7，8]。新疆楊根系的垂直分布主要在20～60cm土層，其體積占總量的69.1%，須根量占總根量的9%～30%[9]，另一個特點是樹體附近骨干根多，3m以外多側(cè)根和須根。香梨根系垂直分布主要集中在20～80cm土層，分布范圍與新疆楊相近，因此，楊樹林帶與香梨產(chǎn)生爭水肥矛盾。新疆楊根系水平分布范圍可延伸至12.1m，但較集中分布在2.3m范圍以內(nèi)[9]。由于尉犁縣林帶水分惡化，新疆楊根系水平分布可延伸至20m，對于南北楊樹林帶，平均脅地范圍為10～12.5m。目前，尉犁縣棉田灌溉方式大多采用滴灌，過去的灌溉渠系基本廢棄不用，加之水資源緊缺，防護林帶水分惡化，使得楊樹根系生長發(fā)育發(fā)生改變：一是分布淺；二是為了獲取水分，向棉田（果樹）伸展范圍延伸。據(jù)尉犁縣調(diào)查，棉田（果樹）一般距林帶4～6m，根脅地影響棉田或果樹范圍10～12.5m（5～6個薄膜，1個薄膜寬度2m），在脅地范圍內(nèi)，棉花或果樹減產(chǎn)20%以上。

2.2脅地范圍內(nèi)土壤含水量變化情況

土壤水分是土壤基本組成成分之一，且在土壤物質(zhì)交換、植物營養(yǎng)方面起著重要的作用，它是作物吸收水分的主要來源[9]。

為了摸清林帶斷根后對林網(wǎng)中土壤水分的影響，在農(nóng)田灌溉后4個不同時間段對不同水平距離的0～80cm土層土壤含水率進行了測定（圖1、圖2）。

從圖1、2可以看出，從林帶到農(nóng)田17.5m水平范圍內(nèi)，斷根后的田間土壤含水率均不同程度高于未斷根處理，灌溉后4個不同時間段均是如此。其中，12.5m水平范圍內(nèi)，斷根與未斷根處理之間差異較明顯。距2.5m處最多相差74.98%，5.0m處最多相差23.77%，7.5m處最多相差75.76%，10m處最多相差86.87%，12.5m處最多相差67%，隨著距離的延伸，斷根土壤含水率與未斷根土壤含水率相差也逐步減少；2.5m到12.5m水平距離0～80cm平均土壤含水率由相差19.87%到16.22%，說明隨著距離的延伸，新疆楊水平根系分布逐漸減少，吸收香梨園水分也逐漸減少。12.5

～17.5m水平范圍內(nèi)，斷根與未斷根土壤含水率相差不大，斷根略高于未斷根。原因是斷根后，新疆楊根系延伸范圍在12.5m內(nèi)，12.5m后新疆楊根系逐步減少，差異也越來越小。斷根后有效提高田間土壤含水率的距離為12.5m左右，這與新疆楊根系的水平分布范圍基本一致。隨著灌水后天數(shù)的增加，兩者之間土壤含水率的差異愈加明顯。其中2.5m處，＞20～60cm土層平均含水率，從灌水后6d未斷根為斷根的80.68%，到11d的70.50%，到16d的66.97%。到21d的64.44%，差異逐漸增大。

在香梨耕作層范圍內(nèi)，未斷根田間土壤含水率，隨著測點由靠近林帶向香梨林分中部延伸，土壤含水率逐步增高，影響范圍達到12.5m，主要是由于林帶的根系水平分布范圍主要在12.5m以內(nèi)，新疆楊根系的垂直分布主要集中在0～60㎝土層，尤以40cm分布最多，40cm土層，土壤含水率以灌水后11d為例，由2.5m處的16.8%到5.0m處的18.31%再到12.5m處的20.34%，土壤含水率逐步升高。水平距離15m處土壤含水率達到22.14%，17.5m處達到23.84%，結(jié)合其他幾次取樣結(jié)果看，15m處土壤含水率接近對照。因此，楊樹根系影響香梨園土壤水分范圍為12.5m。造成根系目前分布的主要原因是林帶水分條件的惡化，使根系向香梨園延伸。林帶根系分布的另一個特點是隨著根系向香梨園中部延伸，側(cè)根和須根分布的密集程度逐步下降，對香梨園土壤水分的吸收能力逐步降低，造成田間土壤含水率總的趨勢是隨著香梨園距離林帶的延伸土壤含水率逐步增高。0～20cm、＞20～40cm、＞40～60cm、＞60～80cm土層隨著土層深度的加深，總的趨勢是土壤含水率逐步增高，原因主要是由于蒸發(fā)造成的差異。

2.3脅地范圍內(nèi)新疆楊萌蘗苗更新情況

尉犁縣農(nóng)田灌溉方式基本采用滴灌，過去的灌溉渠系基本廢棄不用，加之水資源緊缺，防護林帶土壤水分惡化，使得楊樹根系生長發(fā)育發(fā)生改變，一是分布淺，二是為了獲取水分，向農(nóng)田進一步延伸。據(jù)尉犁縣園藝場調(diào)查，香梨園一般距林帶4～6m，根脅地影響香梨園范圍為12.5m（5～6個薄膜，1個薄膜寬度2m），不同距離萌蘗苗更新結(jié)果見表1。

從表1可看出，萌蘗苗更新范圍可達20m，但主要更新范圍在14m內(nèi)，距林帶11m達到36株、11.1m達到17株、13m達到36株、14m達到31株。在20m處，仍然有3～17株。主要原因在于林帶土壤水分惡化，水平根系向香梨園延伸，依靠香梨園水分補充楊樹水分虧缺，也促進了楊樹萌蘗苗一定數(shù)量的更新。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

3.1.1農(nóng)田防護林在保護大片農(nóng)田的同時，還導(dǎo)致鄰近林帶作物的脅地減產(chǎn)，這是植物種群間競爭自然資源的必然結(jié)果。因此，應(yīng)研究產(chǎn)生林帶脅地減產(chǎn)的規(guī)律，以便采取相應(yīng)技術(shù)措施，減少損失。

3.1.2根脅地影響香梨園范圍為12.5m，在脅地范圍內(nèi)，斷根土壤含水率高于未斷根。隨著距離的延伸，斷根土壤含水率與未斷根土壤含水率相差逐步減少。

3.1.3在香梨園耕作層范圍內(nèi)，未斷根林帶隨著測點由靠近林帶向香梨園中部延伸，土壤含水率逐步增高。

3.2討論

3.2.1為了充分利用土地資源．提高單位面積的經(jīng)濟效益。建議在南北向林帶約0.5H范圍內(nèi)，種植苜蓿等耐陰飼草及作物。

3.2.2根據(jù)林帶根系分布特征，可采取斷根措施，斷根深度可達60cm左右。為不影響樹木生長和避免風(fēng)倒，斷根溝與邊行樹應(yīng)相距1.5m以上。

3.2.3作物或果樹產(chǎn)量受生態(tài)環(huán)境、耕作技術(shù)和管理水平及品種等多種因素制約。為減少林帶0．25～0.75H范圍內(nèi)的脅地影響，可對這一地段加強水肥管理。

參考文獻：

[1]余新曉，張志強，范志平，等.防護林體系空間配置與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2011

[2]劉鈺華，狄心志.新疆和田地區(qū)農(nóng)田防護林效益的研究[J].防護林科技，1994（4）：9-13

[3]慈龍駿，劉鈺華.新疆防護林體系的建設(shè)[M].烏魯木齊：新疆人民出版社，1979

[4]劉康，朱玉偉，孫萬忠，等.新疆楊農(nóng)田防護林脅地影響的研究[J].新疆環(huán)境保護，1996，18（2）：36-43

[5]葉小云，周躍進，黃春蘭，等.平原地區(qū)農(nóng)防林對糧食作物產(chǎn)量的影響[J].防護林科技，1999（2）：21-23

[6]傅夢華，姜風(fēng)岐，楊瑞英.楊樹林帶疏透度的研究及其在林帶結(jié)構(gòu)調(diào)控中的應(yīng)用[C].//向開馥.東北西部內(nèi)蒙古東部防護林研究.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1989：392-398

[7]胡海波，張金池，王殿平，等.徐淮平原農(nóng)田防護林帶（網(wǎng)）對小麥產(chǎn)量的影響[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，21（4）：1-5

[8]文華，劉鈺華，佐拉木，等.十二種樹木根系分布特征的研究[J].新疆林業(yè)科技，1996（1）：56-61

[9]胡海清，劉洋，孫龍，等．火燒對不同林型下森林土壤水分物理性質(zhì)的影響[J]．水土保持學(xué)報，2008，22（2）：162-165

收稿日期：2022-09-04

基金項目：新疆維吾爾族自治區(qū)林業(yè)發(fā)展補助資金項目“塔里木盆地東北緣楊樹防護林耗水規(guī)律研究”（XJLYKJ-2021-20）；新疆維吾爾族自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目“新疆綠洲防護林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)研究”

作者簡介：朱玉偉（1963-），男，研究員，主要從事森林培育和防護林研究，E-mail：xjzhuyuwei@sina.com