农田防护林对作物长势的影响分析

农田防护林系统对改善环境、防风治沙、保护农田、提高农作物产量具有重要意义。该文以作物长势为主要指标,选择德惠、农安、榆树、扶余所辖范围作为研究区,利用16 d合成250 m×250 m空间分辨率的MODIS NDVI数据,获取作物生长期内的NDVI时间序列值,通过对比农田防护林防护区域与无防护区域的作物长势,分析了农田防护林对作物的防护效应,并进一步研究了气温、降水、土壤类型等因素对农田防护林防护效应的影响。研究结果表明,1）农田防护林防护区域内的作物长势整体优于无防护区,农田防护区内的NDVI累积值较无防护区增加了0.07,且在作物生长的旺季最为明显,该时期农田防护区的NDVI累积值较无防护区增加了0.05;2）随着气温的升高,农田防护林对作物的防护效应呈明显增加趋势,气温每升高0.5℃,农田防护区与无防护区的NDVI累积值的差值平均增加0.02;3）随着降水的增多,农田防护林对作物长势的防护效应在作物生长的初期呈明显增加趋势,该时期内,降水量每增加100 mm,农田防护区与无防护区的NDVI累积值的差值增加0.03;4）土壤类型对农田防护林防护效应的影响无显著差异。该研究拓宽了农田防护林研究的时空尺度,丰富了遥感技术在农田防护林领域的监测手段,提高了区域农田防护林遥感监测水平,并为农田防护林的经营管理、以更好的发挥其防护效应提供了科学依据。     

农田防护林生态作用特征研究

农田防护林作为生态建设的重要措施,是农田生态系统的屏障,对生态安全与人类生存环境质量的提高有重要的意义。围绕农田防护林对风速结构及风蚀驱动力的影响、林网体系边界层气流物理特征以及对作物生长环境的调节作用等方面,综述了农田防护林生态作用特征及其研究现状与发展。在此基础上分析了农田防护林生态作用特征研究中存在的主要问题,提出了今后农田防护林生态作用特征研究重点与研究热点,对农田防护林学这一学科的深入研究与发展方向提供了有益的借鉴。     

河北坝上农田防护林防风效能及类型配置研究——以河北省康保县为例

通过野外试验观测,对比分析了不同种类和林网结构农田防护林的防风效能,在此基础上提出了区域防护林优化配置建议。结果表明:综合防风效应和有效防护距离因素分析,对乔木农田防护林的综合防风效应进行评价:疏透型农田防护林 > 通风型农田防护林 > 紧密型农田防护林护林;在垂直方向上,三种疏透度的乔木农田防护林在不同高度上大体遵循随高度的增加防风效能逐渐下降的趋势。乔灌混交林、灌木防护林平均防风效能:榆树+柠条的乔灌混交林带21.5% > 灌木防护林带20.5%,风速降低20%的有效防护距离分别出现在林后25H和12H。防护林建设方面乔灌木混交林应为首选;灌木防护林可布设在沙漠化严重的坡耕地或风口地带的农田;乔木防护林不是最佳的选择。     

基于RS和GIS的农田防护林对作物产量影响的评价方法

在区域尺度评价农田防护林对作物产量的影响对于农田防护林建设和经营管理具有重要意义。该文提出了一种基于遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术的农田防护林对作物产量影响的评价方法。首先利用多时相遥感影像识别农田防护林的经营阶段和和生长状态,建立农田防护林防护效应的综合判定模式;其次采用机制法,通过光、温、水、土逐级衰减,计算作物生产潜力,并基于遥感影像和光能利用率模型估算作物单产;最后构建农田防护林对作物产量影响的评价方法体系。基于该方法,在吉林省长春市北部的农田防护林重点建设区选择样区,评价了该区2009年农田防护林对玉米产量的影响。结果表明,农田防护林在一定程度上将会促进玉米增产。尤其在自然条件较差的低产区,农田防护林的增产作用更加显著,增产率达到8.85%;而在高产区,增产率约为2.4%,但是由于胁地效应的影响,在部分地区可能造成减产。因此,在农田防护林的规划建设中,应根据不同的立地条件,因地制宜,在占地面积最小的情况下,达到稳产增产的作用,实现农田防护林的最大防护效应。该研究丰富了在区域尺度研究农田防护林防护效应的技术方法,可以更加科学合理的评价区域尺度上农田防护林的增产效益,并为农田防护林的经营管理提供科学依据。     

农田防护林防风效能的遥感评价

防护林是农田生态系统的重要组成部分,在农田生态系统中扮演着重要的角色。疏透度是一个重要的森林结构参数,被广泛应用于农田防护林防风效能的评价研究。遥感技术具有高空间分辨率和重复对地连续观测的特点,可以弥补野外调查工作的不足。该研究以疏透度为研究对象,利用高空间分辨率遥感数据实现农田防护林疏透度的定量估算,得到研究区防护林网疏透度的空间分布。然后根据估算的疏透度,将研究区防护林网分成紧密型,疏适型和稀疏型3类,以此对其防风效能进行评价。研究结果表明,林带结构参数中平均冠高、叶面积指数和林带宽度的变量组合与防护林疏透度相关性最好,相关系数达到-0.941。利用此变量建立的估算防护林疏透度的统计模型平均精度达到85.413%。疏透度分类统计结果表明,研究区内防护林网多以疏适型防护林为主,占研究区防护林网面积的60.733%,疏适型防护林具有最优的防风效能。相关研究可以为利用遥感手段进行农田防护林的防风效能评价提供参考依据。     

基于防护保证率的农田防护林林带间距调控

农田防护林林带间距的设置关系到防护林防护效益和农田单位经济效益的权衡。该文以新疆南疆枣树防护林为例,引用水文学中防护保证率的概念和方法,以枣树受风害危害的概率特征为基础,兼顾防护林防风生态效益和经济效益最大为目标,建模分析和野外试验相结合,研究了农田防护林林带间距调控方法。结果表明:1)运用防护保证率的方法能够实现对农田防护林防风生态效益与经济效益权衡的优化;2)枣树防护林的防护保证率在95%,林带间距为132.1 m左右时,单位经济价值达到最优,高出常规防护林间距经济产量6.2%;3)林带疏透度为0.34大于疏透度为0.49的防护效益。该研究可为农田防护林林带间距定量调控提供参考。     

宁夏地区农田防护林结构与小气候效应

 为研究宁夏地区农田防护林体系的生态效益,于2002年和2003年8月,对宁夏地区农田防护林体系的疏透度、林网内风速、温度、湿度、农作物增产量等多项生态因子,进行了全面调查。采用综合疏透度和农作物增产量的综合权重指标分析表明:大林网、多林带、多树种混交,利于防护林体系综合效益的提高,应是今后防护林建设的重点。对该地区农田防护林体系的生态效益研究表明:农田防护林的防风效能在35%～45%时较高,偏高或偏低时,防护效能都将下降,农田防护林体系特征,决定了林网内风速变化规律;农田防护林体系通过对太阳辐射的再分配,在地面、树体、树叶及作物表面使温度下降40%～60%,这种温度效益在宁夏地区具有防止作物被灼伤的作用;农田防护林网具有增加空气相对湿度和土壤含水量的生态效益,其作用机制与林带的防风功能密切相关。     

不同配置农田防护林对田间土壤水分空间变异的影响

河套灌区是我国最大的引黄灌区,区内水资源匮乏,农田防护林系统在灌区土壤水分调控中发挥着重要作用。为明确防护林对农田土壤水分的影响,采用传统统计学方法综合分析了防护林网内土壤蒸发、风速、光照强度、气温、空气相对湿度、细根生物量密度及土壤容重等因素对土壤含水量的影响。结果表明:不同配置的农田防护林网内田间土壤水分具有明显的空间异质性,水平方向上土壤含水量与林带距离呈正向关系,主要影响因子为风速、土壤蒸发和1H(H为防护林树高)范围内的细根生物量密度;垂直方向上0—80 cm土壤水分从表层向下逐渐增加,主要影响因子为20—80 cm土层的细根生物量密度、土壤容重和表层土壤蒸发。不同配置农田防护林系统对田间土壤水分影响差异明显,2行小美旱杨+2行二白杨疏透度为45%的防护林的防护效益最好,田间土壤含水量最高。研究结果明确了不同配置防护林的农田土壤水分特征以及主要影响因子,可以为合理的防护林规划提供理论依据。     

农田防护林经营阶段的遥感识别方法

利用遥感手段对农田防护林的经营阶段进行识别,为农田防护林经营管理提供快速、及时的信息。利用多时相遥感影像,结合农田防护林经营理论,制定了农田防护林经营阶段的遥感监测方法,并在长春市德惠县选择10?km×10?km 样区,利用TM/ETM遥感影像,对不同监测周期的农田防护林经营阶段的监测结果进行对比。如果以逐年监测结果作为标准数据进行验证,3 a周期监测结果的总体精度为84.8%,6 a周期监测结果的总体精度为78.4%。因此,综合考虑到计算效率、数据可获取性和监测精度,认为每3 a为一个监测周期既符合农田     

毛乌素沙地农田防护林结构配置研究

通过对毛乌素沙地不同类型地农田防护林结构配置与防护效益关系的调查测定与分析，结果表明：毛乌素沙地农田防护林类型可分为林带林多状、小片林、团块状林、复合型林等４种，最佳的农田防护林结构配置应该是林带向同道路、渠系相结合，主带结合采用稀疏型或低度疏透型，副带结构采用低度疏透型或低度通风型，带距在不同类型地风沙危害程度树木生长及农业要求上的差异而不同。     

农田防护林对田间地表节肢动物分布的影响——以昌图县为例

提升农田生物多样性是当前生态农业研究的热点问题。为探讨农田防护林的生物多样性保护功能，本研究在辽宁省昌图县金家镇选取8个农田-防护林单元（每个单元即为1个田块），使用陷阱法调查了不同类型林带（完整型、残缺型、消亡型）相邻的农田中，距林带不同距离处（0 m、50 m、100 m、150 m、200 m）地表节肢动物的分布情况，同时记录林带内的植被群落特征。采用方差分析以及群落排序的方法，分析了林带类型、距离梯度以及林带植被结构对农田地表节肢动物分布的影响。研究结果表明：1）与消亡型相比，完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度显著较高，物种多样性在各类型林带农田间无显著差异，与完整型及残缺型林带相邻的农田维持着区别于消亡型林带的地表节肢动物群落结构。2）完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度梯度变化显著，随距林带距离的增加均呈由低到高的变化趋势；不同类型林带农田中，物种多样性随距林带距离的增加逐渐递减，边缘效应显著。3）林带中草本层物种多度和乔木层盖度是影响农田地表节肢动物群落分布的主要因子，共解释了35.4%的节肢动物数量变异；不同节肢动物物种对林带植被结构的响应存在差异，步甲和蜘蛛作为当地农业景观中主要的天敌类群，与上述林带植被结构因子关系密切：林带内较高的草本层物种多度有利于增加农田中某些步甲常见种的多样性，而较高的乔木层盖度有利于增加蜘蛛目常见科的多样性。研究结果表明，农田防护林作为研究区主要的非耕作生境类型，能够显著提升相邻农田中地表节肢动物的多度，对于物种多样性的提升作用则不明显；林带内草本层物种多度以及乔木层盖度对蜘蛛、步甲等多类天敌多样性保护具有积极作用。因此，加强农业景观中现有林地的改造和提升，如营造适宜盖度的上层林木以及丰富的林下植被，能够提升现有林地的生境质量，进一步发挥其对农田生物多样性的保育功能。     

毛乌素沙地杨树防护林内紫花苜蓿蒸散耗水规律的研究

本文利用验证后的Penman-Monteith模型,计算了内蒙古毛乌素沙地新疆杨防护林内紫花苜蓿的蒸散耗水,结果表明：(1)通过Penman-Monteith模型计算得到的蒸散量与涡度相关法实测值平均相对误差为14.73%(R²=0.84),说明利用Penman-Monteith模型计算林草复合模式内牧草蒸散量是可行的;(2)不同生育期内紫花苜蓿蒸散量差别较大,具体表现为：返青－分枝阶段、现蕾－开花阶段蒸散量较小,分别为5.03 mm和44.95 mm;分枝－现蕾、开花－结荚阶段蒸散量较大,分别为71.10 mm和101.74 mm;其中耗水最大的生育期为开花－结荚阶段,占整个生育期总耗水量的45.66%。在空间上表现为：随着距主防护林带距离增加,紫花苜蓿蒸散量逐渐增大,最大蒸散量出现在距离林带约115 m处(约7倍树高),为234.41 mm,之后,受另一侧防护林的影响,蒸散量逐渐减少。整个生育期防护林内紫花苜蓿总蒸散量为222.83 mm,对照地紫花苜蓿蒸散量为269.02 mm,与对照相比,防护林内紫花苜蓿比林外蒸散量降低了17.2%。防护林内和对照紫花苜蓿生物量干重分别为3287.28 kg/hm²和2959.93 kg/hm²,林内比对照增产11.1%。     

东北漫岗黑土区防护林带分布对浅沟侵蚀的影响

东北漫岗黑土区坡耕地浅沟侵蚀非常严重,防护林带体系作为坡耕地的重要组成部分,势必会对浅沟侵蚀过程产生影响。本文以漫岗黑土区黑龙江鹤山农场典型小流域为研究对象,基于Quickbird高精度遥感影像和数字高程模型,结合实地调查结果,对小流域内防护林带的分布规律和浅沟侵蚀规律进行了分析,并探讨了防护林带布局对坡面浅沟侵蚀的影响。结果表明:在横坡耕作的坡面上,临界汇水区范围内林带的个数与临界坡长、临界汇水面积呈显著正相关,即增加林带个数、减小林带间距可以增大临界坡长和临界汇水面积,而研究区防护林带间距过大,大于该区浅沟发生的临界坡长,并且防护林带间断有利于浅沟的发育;同时,坡耕地垄向由于受到防护林带影响而与其走向一致,使垄沟笔直穿过低洼水线,形成局部顺坡垄,间接诱发浅沟侵蚀。因此,通过增加横坡耕作坡面上防护林带个数、缩小林带间距、加强林带的管护和更新,同时对不合理的防护林带进行必要的调整,才能有效防治坡面浅沟侵蚀。     

农田缓冲带规划建设与天敌保护效果研究

缓冲带建设可以提供多种生态服务功能,是国内外现代生态农业发展的重要实践措施。论文以北京市顺义区都市型现代农业示范区建设项目为例,探讨农田缓冲带的规划和建设方法,并针对天敌保护效果进行监测,旨在探索村镇尺度下生态农业建设的景观规划途径。主要研究结论:1)经过目标确定、现状调查、总体空间布局设计、工程设计、施工监管与管护5个步骤,在研究区完成了渠道、道路和防护林3种类型共7种模式的农田缓冲带空间布局规划、种植模式设计与建设;2)害虫与天敌取样监测结果表明,人工林地缓冲带具有最大的蜘蛛活动密度,渠道、道路缓冲带等人工边界的天敌/蚜虫比例最高,初步证明了农田缓冲带建设的天敌保护效果;3)今后的生态农业建设应当加强农田缓冲带等生态景观化技术的大尺度空间规划与集成示范,其生态服务功能提升效果还需要针对不同农田类型进行长期监测试验进行验证。     

咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林外缘土壤水盐环境的影响

为了更好地维持塔里木沙漠公路防护林的可持续性,监测了在现有灌水制度一个完整灌水周期内防护林外缘土壤水盐环境的变化。研究结果表明:(1)林带外缘的土壤含水量在灌水结束后开始减少,在灌水周期的第6d林带外缘90cm范围内的土壤水分逐渐的减小,大于90cm的范围达到基本平衡;(2)在咸水灌水淋洗和蒸散等因素的综合影响下,防护林带外缘土壤盐分表现出向林带外120cm土壤层和表层聚积,根系层土壤有所减少;(3)防护林外缘地下水盐分相对变化表现出"V"型变化,在距林带90cm处变化最弱,地下水各参数距离林带越近变化越大。     

干旱半干旱区落叶期农田防护林防风效果的风洞试验研究

探究落叶期不同结构乔灌木农田防护林带的空气动力学特征,合理配置林带结构对于减轻风季(10月-翌年5月)干旱、半干旱区农田土壤风蚀灾害具有重要意义。该研究利用风洞模拟技术,以"2行1带"式乔灌木林带为研究对象,按照1:100的缩尺比例,设计了不同疏透度、不同行距的林带模型,分析不同结构林带的风速廓线、防风效能和有效防护比,揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明:乔、灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响,乔木林带对气流具有分层作用,风影区位于林带后5倍树高处(5H),灌木林带对气流具有抬升作用,风影区紧邻林带;疏透度较低的林带风速削弱作用更明显,疏透度45%、58%的乔木林带主要防风效能区间分别为20%～25%和15%～20%,疏透度36%、54%的灌木林带主要防风效能区间分别为10%～20%和5%～15%;在疏透度相近的条件下,行距对乔木林带防护效果的影响较小,在相同防风效能下不同行距乔木林带的累积有效防护比相差不到5个百分点,行距对灌木林带防护效果能产生较明显的影响,4cm行距灌木林带相比2.5cm行距林带在相同防风效能下的累积有效防护比高18～25个百分点;本研究中,乔木林带和灌木林带最优配置均为低疏透度(乔木45%、灌木35%)宽行距(乔木6 cm、灌木4 cm)模式。因此,在干旱、半干旱地区构建农田防护林带时,应当充分考虑林木落叶期的结构特征,针对乔木、灌木各自的特点有针对性地进行搭配,在合理的林带疏透度范围内,适当增大林带行距,以提高林带的防风能力,保障林木的健康生长。     

土地整治过程中农田防护林的生态景观设计

如何快速有效地提高农田防护林的生态景观效益是土地整治绿色基础建设中亟待探讨的命题。该文在野外实地调查的基础上,定量计算了现有防护林带的疏透度、有效防护距离和占地面积,并基于农田防护林生态化建设标准,分析了现有林带乔灌木结构配置、林带间距以及林带宽度的合理性,且对不合理的林带结构进行了生态化设计。同时,定性分析了项目区现有防护林带的优势景观空间、景观节点、重要景观轴线和功能区的景观建设需求。最后,结合生态化和景观化两个过程进行了防护林带空间结构和植物景观配置的综合设计。结果表明,综合了生态化和景观化的土地整治农田防护林设计,提高了项目区林带生态和景观结构的合理性。该研究为实现快速化农田防护林生态景观设计提供方法。     

快速实现三维可视化土石方量精确计算的方法与应用

[目的]对快速实现三维可视化土石方量精确计算的方法与应用进行分析,为工程设计、决策安排提供有效参考依据。[方法]利用Petrel软件建立的数字高程模型,能够实现三维精准可视化土石方量的快速计算。[结果]通过模型精度评价认为,该方法不仅满足工程需要,模拟精度还要高于常用的Surfer软件。[结论]结合工程实例分析,采用该方法的土石方量精确计算不仅能够直观地展示工程预期成效,估算结果还更为保守可靠。     

塔里木河下游灌区灌溉方式的转变对农田及其防护林土壤水盐动态的影响

通过分析塔里木河下游喀拉米吉镇绿洲大面积滴灌条件下的农田(3个棉田1个果园)与其防护林地土壤水盐分布特征,采用对比试验与野外监测方法,研究了当前滴灌体系对林网内农田及其防护林地的影响,分析防护林网内土壤水盐变化的主要因子。得出以下结论:(1)喀拉米吉镇绿洲,由于滴灌技术的普及,地下水埋深以0.5 m a-1的速度下降;地下水埋深具有季节性变化,在非灌溉季节地下水埋深较浅,在灌溉季节地下水埋深较深,与非灌溉季节相比,灌溉季节里地下水埋深平均下降了1 m以上。(2)由于喀拉米吉镇绿洲农田滴灌对土壤的影响深度不超过80 cm,灌溉水对地下水的补给量几乎为零,农田防护林根系只能从土壤深层吸收水分,导致了林地内土壤含水率显著低于农田(p<0.01)。(3)当前5 250 m3 hm-2 a-1的棉田灌溉、7 000 m3 hm-2 a-1的果园灌溉,使0～60 cm的土壤盐分处于低盐状态,基本达到农田的脱盐要求;防护林地盐分均明显高于农田(p<0.01),为农田的2倍～3倍;林地内土壤盐分表聚作用明显:砂壤土林地、砂土林地、黏土林地1、黏土林地2内表层土壤盐值分别较其农田高79.3%、77.1%、80.6%、88.4%。(4)通过林地间土壤含水率、土壤盐分的比较,发现地下水埋深的不同是农田防护林地土壤水盐差异的主要因素,150 cm土体内,含水率高的林地其含盐量也高,含水率低的林地其含盐量也低。     

上海市郊林带的防风效应分析

用夏季台风影响期间上海市东南沿海南汇海塘边林带防风观测资料和冬季冷空气影响时北面嘉定浏岛林带防风观测资料分析上海市郊林带的防风效应。结果表明：无论是夏季台风还是冬季冷空气影响时，林带的防风效应是非常明显的。台风影响期间，离林带越近，减风效应越大，随高度增加，减风效果减小；而远离林带处的减风率较小，随高度升高，减风效果增大；而且林带的减风效应还与风速有关，风速越小减风效果越明显。冬季由于受两条交叉林带的影响，两个测点的防风效应基本一致。试验结果可为上海市郊林带布局提供参考。