新疆楊農(nóng)田防護(hù)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(hù)林在具有良好的護(hù)田增產(chǎn)作用的同時(shí)，也對(duì)林緣附近的農(nóng)作物或果樹產(chǎn)生脅地影響。研究防護(hù)林帶脅地原因及脅地范圍，并提出解決對(duì)策，對(duì)農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)意義重大。通過在試驗(yàn)示范區(qū)布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，采集數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)田防護(hù)林脅地效應(yīng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：根脅地對(duì)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(cè)點(diǎn)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(duì)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(hù)林；脅地效應(yīng)；斷根處理

中圖分類號(hào)：S792.11；S727.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(hù)林是具有一定樹種組成和結(jié)構(gòu)功能的生態(tài)防護(hù)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(hù)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(jìn)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(hù)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(huì)使靠近林緣兩側(cè)附近的農(nóng)作物或果樹由于生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)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(shí)間和受光量，造成作物生長(zhǎng)不良，而根脅地的影響為次。盡管農(nóng)田防護(hù)林增產(chǎn)效益遠(yuǎn)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(duì)林帶脅地影響有強(qiáng)烈的反映。為此，我們研究了農(nóng)田防護(hù)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(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)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?yàn)闁|北風(fēng)。

1.2試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)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(zhǎng)勢(shì)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?jī)?nèi)容及方法

1.3.1斷根處理

選擇生長(zhǎng)均勻的主林帶長(zhǎng)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(jìn)行斷根；另150m未斷根留作對(duì)照。

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

1.3.2田間土壤水分測(cè)定

在香梨生長(zhǎng)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(cè)定含水率，每個(gè)測(cè)點(diǎn)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(zhǎng)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(duì)果樹（棉田）的影響范圍

尉犁縣農(nóng)田防護(hù)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(dá)、生長(zhǎng)快、抗風(fēng)力強(qiáng)、喜濕潤(rùn)肥沃土壤等生理生物學(xué)特性。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為林木根系吸水和林帶遮陰是引起脅地的兩個(gè)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(gè)特點(diǎn)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(zhēng)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(duì)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(hù)林帶水分惡化，使得楊樹根系生長(zhǎng)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(gè)薄膜，1個(gè)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(yíng)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(duì)林網(wǎng)中土壤水分的影響，在農(nóng)田灌溉后4個(gè)不同時(shí)間段對(duì)不同水平距離的0～80cm土層土壤含水率進(jìn)行了測(cè)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(gè)不同時(shí)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(cè)點(diǎn)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(dá)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(dá)到22.14%，17.5m處達(dá)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(duì)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(gè)特點(diǎn)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(duì)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(shì)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(shì)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(hù)林帶土壤水分惡化，使得楊樹根系生長(zhǎng)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(jìn)一步延伸。據(jù)尉犁縣園藝場(chǎng)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(gè)薄膜，1個(gè)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(dá)20m，但主要更新范圍在14m內(nèi)，距林帶11m達(dá)到36株、11.1m達(dá)到17株、13m達(dá)到36株、14m達(dá)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(bǔ)充楊樹水分虧缺，也促進(jìn)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(hù)林在保護(hù)大片農(nóng)田的同時(shí)，還導(dǎo)致鄰近林帶作物的脅地減產(chǎn)，這是植物種群間競(jìng)爭(zhēng)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(cè)點(diǎn)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(jì)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(dá)60cm左右。為不影響樹木生長(zhǎng)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(duì)這一地段加強(qiáng)水肥管理。

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收稿日期：2022-09-04

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾族自治區(qū)林業(yè)發(fā)展補(bǔ)助資金項(xiàng)目“塔里木盆地東北緣楊樹防護(hù)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(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“新疆綠洲防護(hù)林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究”

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