防護林帶

防護林帶，亦稱林帶。是指在農田、草原、居民點、廠礦、水庫周圍和鐵路、公路、河流、渠道兩側及濱海地帶等，以帶狀形式營造的具有防護作用的樹行的統稱。林帶按形狀分為條狀和網狀兩種，除農田、草原防護林帶多為網狀外，其餘防護林帶大部分為條狀；按防護要求和作用，分為防風固沙林帶、農田防護林帶、草原防護林帶、護岸林帶等多種類型。

基本介紹

• 中文名：防護林帶
• 外文名：Shelter belts
• 別名：林帶
• 定義：具有防護作用的樹行
• 分類：條狀和網狀
• 所屬學科：生態科學

類型

防護林帶按防護要求和作用，分為防風固沙林帶、農田防護林帶、草原防護林帶、護岸林帶、護路林帶、海防林帶、防污林帶等多種類型，每種林帶具有不同的防護作用和特點。如防風固沙林帶，系在風沙危害嚴重地區為防治流沙和改造沙地而營造，其作用在於降低風速，固定流沙；護路林帶是在鐵路、公路沿線兩側為保護鐵路、公路，減輕或避免風沙、暴風雪、暴雨沖刷、土石流、滑坡等危害，具有保護路基，美化路容，改善道路環境等作用；護岸林主要用於固持河川岸灘，防止堤岸受水流沖刷侵蝕而崩塌等。每種林帶應根據不同的防護要求進行選擇和配置。

如農田、草原防護林帶，一般採用喬木和灌木相混交或喬、灌、草結合的方式營造，由主林帶和副林帶組成，並按一定的距離和方式構成網狀林網體系，主要起調節氣候、防治災害、改善環境、保障農牧業生產等作用。

林帶結構

林帶結構是指林帶樹冠上下組成層次、寬度、縱斷面形狀、枝葉狀況、密度和透光狀況等的綜合情況而言。不同結構的林帶,具有不同的透風性,其透風性的大小通常用疏透度和通風係數兩種方法表示。一般按照林帶疏透度的大小和不同層次疏透度的差異,可將林帶分為緊密結構、疏透結構和通風結構三種類型。不同結構類型的林帶,其樹種選擇搭配和適宜防護對象不盡相同,產生的防護效應各有正負。

①緊密結構多由喬木和灌木搭配成多層林帶,上下帶很緊密,透風係數0.3以下,可在背風林緣附近形成一個隔絕區。這種結構的優點:近距離內防風效果大,一般距林帶5倍樹高範圍內,平均風速為曠野風速的25%。因此,最適宜在水土流失嚴重地段,公路兩側,草場保護等採用。缺點:有效防護距離小,風沙嚴重時,易在帶內和林緣的靜風區內引起淤沙,在帶間發生削地現象,形成“牛槽地”,造成耕作不便和減產的不良後果,所以農田防護林不宜採用這種結構。營造緊密結構類型的林帶,採用喬灌混交類型,以形成復層林冠。目前,當地成功地採用了楊樹與沙棘行間混交類型,可形成理想的緊密結構,防護作用持久穩定。

②疏透結構林帶一般是由較少數的喬木兩側備灌木組成,這種結構在林木有葉期枝葉從上到下都有疏透度較緊密結構大,其疏透度為0.3～ 0.4,透風係數0.3～ 0.5,約有50%的氣流可從帶內通過,這種結構與緊密結構相比,防風距離較遠,防風總效果在5倍樹高距離內雖然較差,但在5倍樹高以上的距離則大得多,而且不會在帶內和林緣引起大量淤沙造成“牛槽地”。由於當地風沙危害嚴重,營造農田防護林帶,採用疏透結構最好。

③通風結構類型林帶,因在當地防治風蝕效果不好,基本不採用。

林帶走向

一般情況下,要求主林帶走向垂直於主害風方向,副帶垂直於主帶。若在不影響林帶防風作用的前提下,儘可能和自然地界(如河流)和現有土地邊界(如地形、地物、道路、田界、渠道等)一致。在坡地和低洼地形,為防止雨水沖刷,保持水土,林帶需要沿等高線設定。在地形起伏不平的地方,為發揮最大的防護效果,林帶應沿分水嶺和較高的部位設定。所以在具體規劃設計中,要因地制宜,因害設防。既要防止單純垂直、等距和同一規格的機械格線,切斷耕地、渠道,形成三角地,又要防止隨彎就勢不注重帶向的兩種偏見。實驗證明,偏角在30度以內,防護作用減低不大,但超過45度時,效果顯著降低。故在設計時允許帶向和主害風向有一定的偏角,由於本區春季4、5月份和秋季9、10月份風害最嚴重,風向為穩定的西北風或偏西風, 因此設計各種林帶的走向基本只考慮這一害風方向。

排水作用

兩側有林帶新疆楊樹，沙棗的條田，形成自農田中心向林帶中心的地下水位降落曲線。林帶-農田-林帶與排水溝一農田一排水溝的地下水面線類似，表明林帶的生物排水功用明顯。

林帶的排水作用強弱和林帶的特性(樹種、樹令及株行距)有關，也和土壤質地有關。在牌樓農場當地土質及主幹林帶的條件下，林帶中心地下水位埋深可達2.5m，對地下水位影響強烈的距離約50rn，灌水後5天內農田中心地帶地下水位可下降約1.4m。

葉爾羌灌區牌樓農場共有耕地約4.5萬hm2，其中林地(防護林、片林及園林)約1萬hm2，占耕地的22%。該農場的實踐表明，當林木復蓋率達20～25%時，在無明溝排水條件，地下水位長期穩定在地表2m以下。該農場是利用防護林帶進行生物排水的典型。

耗水作用

林帶排水作用是因其耗水作用強而產生的。顯然，只有當林帶耗水(蒸發蒸騰)強度大於農田作物耗水強度時，才會形成農田較林帶高的地下水面線。據王義忠、王慶在前述科研報告中測算，一條長1000m、寬18m的主林帶的全年耗水量約2～2.5萬立方米，約相當1000～1400mm。李銀芳等曾對防護林進行了灌溉試驗及耗水分析，相對不同的灌水試驗處理，林地耗水量變化在135mm(不灌水)～1500mm(充分灌水)。

對林木的耗水可建立機理性的SPAC模型，對林帶-農田-林帶可建立農田、林帶騰發條件下的二維土壤飽和-非飽和流模型。套用模型可以模擬已知騰發條件下的土壤水分及地下水位變化，反之也可由已知土壤水分及地下水位變化反求農田及林帶的騰發量。套用模型分析，需要有土壤水分運動的相關參數，且灌水符合模型設定的要求。在這方面還要有深入的工作，但也不失為可用的研究和分析方法。

意義

防護林帶能夠有效治理風蝕,主要是通過改變風這一主導因素的作用來實現的,其減蝕的基本原理是林帶能有效降低風速。一般當風遇林帶後,首先由於林帶的屏障阻礙便消耗部分動能,使林帶附近風速降低,氣流密度加大,迫使部分氣流由林帶上方越過,並與樹枝摩擦減弱能量,另一部分氣流進入林帶後,也改變原來的結構,原來較大的渦流,被林帶的空隙過濾,分散成許多方向和大小不同的小渦旋,它們彼此相互摩擦,並和樹枝、葉、乾摩擦而消耗了能量,從而消弱了風力,降低了風速。林帶降低風速的一般規律是距林帶越近,作用越顯著,隨著距離的增加,防風作用逐漸減小,達到一定距離後,則恢復到原來的速度,所以林帶降低風速的範圍和效率是有限的。據大量觀測資料表明,林帶的有效防護距離一般為林帶高度的10～ 20倍,在此範圍內平均降低風速25%～ 35%。

由於風速的降低,風力的減弱,既可有效調節空氣與土壤溫度,減少凍害,延長無霜期,利於作物生長;還可以提高空氣濕度,減少蒸發量,降低乾旱天氣出現的頻率,從而有效地改善了小氣候。同時由於林帶的防護,風力減弱,不僅肥沃的表土不會被風吹走,而且空氣中含有細小的土壤容易落淤,從而改善了土壤的物理性質,提高了土壤的肥力。因上述作用,農田防護林帶還可明顯地起到護田增產功效。實踐證明,科學合理營造防護林帶能有效治理風沙,減輕風暴、乾旱、凍害等災害性天氣的危害,明顯改善生態環境和生產條件,也為有效發揮各項農業措施的作用創造條件。

規劃設計

防護林帶的規劃設計及營造是一項政策性和技術性較強,涉及面廣的工作,其規劃設計及營造是否科學合理,將直接影響防護效能的大小。因此營造之前,首先必須搞好規劃設計,規劃設計要緊緊圍繞區域農業結構調整和生產布局,以防風固沙、保持水土,求得良好的生態效益為主要目的,堅持為農牧生產服務方向,做到因地制宜,因害設防,山水林田路全面規劃,統籌安排,合理確定林帶的結構、走向、寬度以及格線的大小,以求達到最大的防護效能。防護營造必須根據規劃設計要求進行,造林前要細緻整地,並通過選擇適宜的樹種、造林方法、造林時間、栽植密度以及混交林中樹種搭配等,都是營造防護林帶,促其早日成林生效的重要環節。在植樹時還要求拉線定點,使林帶株行整齊規格,提高營造質量。根據當地風沙危害及其造成土壤侵蝕的不同情況,主要確定以下五種不同治理模式的防護林帶,即農田防護林、鹽鹼性荒灘防護林、荒灘荒地防護林、河灘防護林、荒坡低洼地防護林。這幾種不同模式的防護林帶在規劃設計和營造技術上各有異同。