專利名稱：一種基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)田林網(wǎng)維護(hù)方法，尤其涉及一種平原區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田林網(wǎng)的維護(hù)方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)田林網(wǎng)是平原農(nóng)區(qū)構(gòu)成農(nóng)田防護(hù)林體系的重要組成部分，對改善農(nóng)田小氣候、 土壤、水文等條件，抗御自然災(zāi)害，保證農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提供各種林副產(chǎn)品都具有重要作用。但由于現(xiàn)有平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)存在樹齡過大、生長衰退、樹種單一、結(jié)構(gòu)不善、品種老化、 病蟲害嚴(yán)重等問題，特別是對其更新方式、間伐林齡的科學(xué)定量確定存在不足，嚴(yán)重地影響高標(biāo)準(zhǔn)林網(wǎng)整體防護(hù)效能和林木經(jīng)濟(jì)價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法，采用該更新方法進(jìn)行維護(hù)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)不但具有較佳的防風(fēng)效能，而且還具有良好的生態(tài)氣候場效應(yīng)。本發(fā)明的林網(wǎng)林帶更新方法對現(xiàn)有農(nóng)田林網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)地更新改造，促進(jìn)其完成更新和健全生長，提高林網(wǎng)更新質(zhì)量和經(jīng)營水平，實(shí)現(xiàn)其防護(hù)效能和綜合效益的持續(xù)性和穩(wěn)定性都具有重要意義。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是其林帶樹種為楊樹；采用半帶更新和/或帶內(nèi)更新方式，其中，所述半帶更新是將老林帶一側(cè)的數(shù)行伐掉，留下半帶，在伐去的半帶上營造新的林帶；所述帶內(nèi)更新方式是在原林帶內(nèi)的樹木行間或伐除樹木的空隙地上更新林帶；林帶更新間隔期為 3年。
進(jìn)一步講，其中的帶內(nèi)更新方式適于溝路溝類型的寬林帶更新。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1)帶內(nèi)更新方式既不多占土地，又可使林帶發(fā)揮較好的防護(hù)作用，其防風(fēng)效能為 21. 23% ；而且非常適于溝路溝類型的寬林帶更新；半帶更新方式在林木長勢和防風(fēng)效能上均較佳，其防風(fēng)效能為22. 87%。
(2)具有良好的生態(tài)氣候場效應(yīng)，具體如下
(2-1)風(fēng)速場效應(yīng)對于同一結(jié)構(gòu)的林帶，從林帶的迎風(fēng)面到背風(fēng)面，隨距林帶距離的變化，防風(fēng)效能均存在很大差異，呈波浪形變化。具體表現(xiàn)為空間上從迎風(fēng)面到背風(fēng)面，風(fēng)速先下降，至主林帶邊緣降至最低，林帶內(nèi)又迅速增加，甚至超過對照的風(fēng)速，風(fēng)通過主林帶后，背風(fēng)面風(fēng)速迅速降低，而后風(fēng)速逐漸恢復(fù)到最初水平。同時(shí)還可以看出，隨著林齡的增加，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的降風(fēng)區(qū)范圍逐漸增加，表明隨樹高的增加防風(fēng)作用提高。
不同林齡林帶的有效防風(fēng)距離差異較大，明顯表現(xiàn)出隨林齡的增加而增加。2年生林帶，在林帶背風(fēng)面30m后風(fēng)速開始回升，50m之后的范圍內(nèi)風(fēng)速值達(dá)到對照區(qū)的水平，4年生以上林帶背風(fēng)面90m之后風(fēng)速開始回升，特別是在林帶背風(fēng)面30-130m處范圍內(nèi)，2年生林帶的防風(fēng)效能與其他5條林帶相比，分別低出了約15-40 %，差異極為顯著。
(2-2)溫度場效應(yīng)不同林齡的主林帶氣溫變化也有一定規(guī)律可循，從林帶的迎風(fēng)面到背風(fēng)面，降溫效能均存在很大差異，呈“V”字型變化，明顯表現(xiàn)出隨林齡的增加降溫能力加強(qiáng)，而且靠近副林帶的降溫幅度增加。
不同林帶平均防護(hù)降溫效能明顯不同，特別是在林帶背風(fēng)面IO-IlOm處范圍內(nèi)，2 年生林帶的降溫程度與其他5條林帶相比，分別低出了約2-8°C，差異極為顯著。表明小林齡林帶防護(hù)效能明顯低于大林齡林帶。
(2-3)濕度場效應(yīng)不同林帶的調(diào)控濕度的有效距離差異較大，2年生和4年生林帶均在背風(fēng)面90m之后空氣濕度達(dá)到定值，基本不再變化，而6、8、10、1 四條林帶的空氣濕度均保持一個(gè)較高的數(shù)值并呈現(xiàn)相同的變化趨勢，結(jié)果表明林帶的調(diào)控濕度的有效距離隨林帶年齡的增加逐漸增大。
(3)林帶更新的間隔期
通過林帶防護(hù)效能和林網(wǎng)綜合氣候場研究表明，隨著更新林帶林齡增加，其林帶防風(fēng)效能明顯提高，在楊樹林帶更新第3年后基本上恢復(fù)其林網(wǎng)的整體防風(fēng)效能，即達(dá)到此年齡時(shí)林帶隔帶更新的林網(wǎng)內(nèi)的小氣候效應(yīng)保持一定穩(wěn)定性，不至于影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。因此確定林帶更新間隔期為3年。


圖1是對本發(fā)明林網(wǎng)林帶更新方法進(jìn)行監(jiān)測評價(jià)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)布置圖2是試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭胁煌路绞綄χ辛?6楊林帶1-20H處平均防風(fēng)效能的影響；
圖3(a)至圖3(f)為不同林齡的主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意其中圖3(a)為加主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖3 (b)為如主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖；
圖3 (c)為6a主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖3 (d)為8a主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖3 (e)為IOa主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖3 (f)為1 主林帶風(fēng)速效應(yīng)場分布特征示意圖4為不同林齡主林帶平均風(fēng)速的空間變化示意圖5為不同林齡主林帶相同區(qū)段上垂直方向的風(fēng)速變化曲線圖6為不同林齡主林帶的空氣溫度變化曲線圖7為不同林齡主林帶平均溫度示意圖8為不同林齡主林帶平均濕度比較曲線圖9為不同林帶相同區(qū)段上垂直方向空氣濕度變化示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法，其林帶樹種為楊樹；采用半帶更新和/或帶內(nèi)更新方式，其中，所述半帶更新是將老林帶一側(cè)的數(shù)行伐掉， 留下半帶，在伐去的半帶上營造新的林帶；所述帶內(nèi)更新方式是在原林帶內(nèi)的樹木行間或伐除樹木的空隙地上更新林帶，帶內(nèi)更新方式適于溝路溝類型的寬林帶更新；林帶更新間隔期為3年。
下面通過一研究材料對本發(fā)明林網(wǎng)林帶更新方法進(jìn)行監(jiān)測評價(jià)，從而體現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案有效、可行，充分表明本發(fā)明林網(wǎng)林帶更新方法對現(xiàn)有農(nóng)田林網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)地更新改造，促進(jìn)其完成更新和健全生長，提高林網(wǎng)更新質(zhì)量和經(jīng)營水平，實(shí)現(xiàn)其防護(hù)效能和綜合效益的持續(xù)性和穩(wěn)定性均具有重要意義。
1、研究區(qū)概況及實(shí)驗(yàn)方法
1. 1研究區(qū)概況
山東的平原主要位于山東的北部、西部和西南部，統(tǒng)稱魯西北平原。因由黃河泛濫沖積而成，常稱黃泛平原，是華北平原的組成部分。魯西北平原因形成時(shí)間、海拔高度及地表形態(tài)的不同，又常細(xì)分為魯西南平原、魯西北平原和黃河三角洲三個(gè)部分。此外，散存在魯中南、魯東山丘區(qū)的還有河谷平原。如膠萊平原介于魯中山丘區(qū)與膠東丘陵區(qū)之間，系濰河、膠萊河、大沽河諸河流沖積而成。在南四湖尚有湖沼平原。山東平原占全省總面積的 67. 6%。其中黃泛平原占總面積的39. 1 %，山前、河谷平原占0%，湖沼平原占4. 5%。 我省平原面積大大超過我國平原約占國土總面積10%的比例。山東平原歷來是我省重要的糧棉油產(chǎn)區(qū)，也是我省適于農(nóng)林牧綜合發(fā)展的基地。
1.2自然條件
山東省平原區(qū)地處暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。四季分明，春旱多風(fēng)，夏熱多雨，秋爽易旱， 冬冷干燥。光照充足，年日照時(shí)數(shù)2100-2600。熱量豐富，年平均氣溫11. 0-14. 0°C。魯西北、魯西南平原多在13°C以上，黃河三角洲則在12°C以下；彡10°C積溫3800-4600°C，以魯西南平原積溫最高，熱量資源之優(yōu)越居全省之首。無霜期180-220天。年降水量550-960mm， 魯西北、黃河三角洲一般在400mm以下。降水分配不均，60%左右集中在7、8兩月。雨熱同期。平原地區(qū)雨季易受澇，而秋季又干旱。年蒸發(fā)量為1840-2212mm。魯西北平原位于太行山和太沂山系所形成的通道之間，大風(fēng)較多。全年大風(fēng)日(8級以上)平均20天左右，最多年份可達(dá)40天，最高風(fēng)速達(dá)24m/s。
2研究方法
2. 1調(diào)查方法
(1)林帶調(diào)查方法
在各個(gè)林帶中選取20m長的林帶。記錄各個(gè)林帶的網(wǎng)格大小、疏透度、長度、寬度、 株行距、行數(shù)等。對喬木樹種進(jìn)行每木檢尺，分別記錄種類、樹高、胸徑、冠幅及生長狀況。
(2)小氣候效應(yīng)的測定
每年的5月至8月份，對所研究模式進(jìn)行同步測定。在網(wǎng)格內(nèi)按1H、4H、7H、10H、 15H依次布設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)分0. 5m、1. 0m、1. 5m三個(gè)高度梯度，每個(gè)梯度實(shí)測2次，求其平均數(shù)。對照點(diǎn)設(shè)在林帶迎風(fēng)面5H處。從8:00到16:00每池測1次，每次重復(fù)3次， 最終取其平均值。用Krestra13000風(fēng)速儀分別測定距地面1. 5m處的空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速。
2. 2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
(1)林帶更新試驗(yàn)
林帶更新是在中林46楊林帶中進(jìn)行。具體設(shè)計(jì)方式為全帶更新是將整個(gè)林帶全部皆伐，重新栽植。帶內(nèi)更新是在原林帶中，隔一株伐去一株楊樹，伐去的地方重新栽植。半帶更新是在原林帶的4行樹，伐去一側(cè)的2行，留下半帶，伐去的半帶重新栽植。
(2)觀測點(diǎn)設(shè)置
研究地點(diǎn)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，少有東南風(fēng)和西南風(fēng)。據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向網(wǎng)格的南側(cè)和北側(cè)林帶分別定義為主林帶1和主林帶2，同理東側(cè)和西側(cè)林帶定義為副林帶1和副林帶2。設(shè)置觀測點(diǎn)時(shí)，將主林帶等分為8個(gè)點(diǎn)，副林帶等分為12個(gè)點(diǎn)，然后沿主林帶和副林帶上的點(diǎn)分別做副林帶和竹林帶的平行線，所交叉的點(diǎn)即為觀測點(diǎn)的位置，林網(wǎng)內(nèi)合計(jì)測點(diǎn)60個(gè)， 四條林帶內(nèi)合計(jì)測點(diǎn)36個(gè)，如圖1所示。
(3)數(shù)據(jù)的采集
本研究中，五月份選擇晴朗的天氣，測定農(nóng)田林網(wǎng)的小氣候。由于網(wǎng)格測點(diǎn)過多， 難以實(shí)現(xiàn)同步測定各項(xiàng)小氣候指標(biāo)。在實(shí)際操作中，將林網(wǎng)劃分為四塊，利用4臺(tái)Kestrel 3000手持氣象站，采用回線法，依據(jù)圖1所示，在1. 5m樹高處，從08 00至18 00連續(xù)觀測各測點(diǎn)溫度、濕度、風(fēng)速(即時(shí)風(fēng)速、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速)；TES數(shù)字式照度計(jì)測定林內(nèi)1.5m 處光照，每點(diǎn)重復(fù)3次，每次間隔lmin。在對照網(wǎng)格內(nèi)距離迎風(fēng)面主林帶中心垂直線的20H 樹高處為對照點(diǎn)，同步觀測上述因子。
單條林帶的觀測選擇在東西走向的200m主林帶上，每50m設(shè)置一個(gè)觀測點(diǎn)，共5 個(gè)。然后以該主林帶上的5個(gè)點(diǎn)為起點(diǎn)，測定起點(diǎn)，主林帶迎風(fēng)面10、30、50和70m處，以及主林帶背風(fēng)面以10、30、50、70、90、110、130和150m處的小氣候因子，合計(jì)65個(gè)測點(diǎn)。測定高度及指標(biāo)同上。
2. 3數(shù)據(jù)處理
根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r，本研究選擇對照點(diǎn)風(fēng)速為3m/s、空氣溫度27. 5°C和空氣濕度 50%情況下試驗(yàn)網(wǎng)格各樣點(diǎn)的同步數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。以最大風(fēng)速為自變量，計(jì)算各測定樣地的防風(fēng)效能，計(jì)算公式如下防風(fēng)效能=100% X (對照-林內(nèi))/對照
3結(jié)果與分析
3. 1林帶更新方式的確定
林網(wǎng)更新的基本原則是在最小降低林網(wǎng)防護(hù)效益的前提下，取得最大的直接經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，兩代林網(wǎng)前后要銜接上，不中斷其效益，達(dá)到永續(xù)利用。根據(jù)該區(qū)林網(wǎng)的生長狀況和防護(hù)要求，因地因林制宜，主要采取全帶更新、半帶更新、帶內(nèi)更新、斷帶更新等方式，并進(jìn)行了定位觀測和調(diào)查研究，其結(jié)果見表1、表2和圖2。
根據(jù)該區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)的生長狀況和防護(hù)要求，因地因林制宜，主要采取全帶更新、半帶更新、帶內(nèi)更新、斷帶更新等方式，并進(jìn)行了定位觀測和調(diào)查研究。
表1不同更新方式對中林46楊林帶防風(fēng)效能的影響
權(quán)利要求
1.一種基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法，其特征在于 其林帶樹種為楊樹；采用半帶更新和/或帶內(nèi)更新方式，其中，所述半帶更新是將老林帶一側(cè)的數(shù)行伐掉， 留下半帶，在伐去的半帶上營造新的林帶；所述帶內(nèi)更新方式是在原林帶內(nèi)的樹木行間或伐除樹木的空隙地上更新林帶； 林帶更新間隔期為3年。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法，其中，帶內(nèi)更新方式適于溝路溝類型的寬林帶更新。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于生態(tài)場效應(yīng)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)林帶更新方法，其林帶樹種為楊樹；采用半帶更新和/或帶內(nèi)更新方式，其中，所述半帶更新是將老林帶一側(cè)的數(shù)行伐掉，留下半帶，在伐去的半帶上營造新的林帶；所述帶內(nèi)更新方式是在原林帶內(nèi)的樹木行間或伐除樹木的空隙地上更新林帶；林帶更新間隔期為3年。其中的帶內(nèi)更新方式適于溝路溝類型的寬林帶更新。采用該更新方法進(jìn)行維護(hù)的平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)不但具有較佳的防風(fēng)效能，而且還具有良好的生態(tài)氣候場效應(yīng)。本發(fā)明的林網(wǎng)林帶更新方法對現(xiàn)有農(nóng)田林網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)地更新改造，促進(jìn)其完成更新和健全生長，提高林網(wǎng)更新質(zhì)量和經(jīng)營水平，實(shí)現(xiàn)其防護(hù)效能和綜合效益的持續(xù)性和穩(wěn)定性都具有重要意義。
文檔編號A01G23/00GK102550362SQ20121002658
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者夏江寶, 李傳榮, 胡丁猛, 許景偉 申請人:山東省林業(yè)科學(xué)研究院