试论农田防护林对农作物增产作用的机理【摘要】本文通过农田防护林对农作物生态因子和生理因子的影响规律，进而分析了林网内作物增产的机理原因，得出了农田防护林对农作物增产的一般性规律，纠正了部分农民对农田防护林的错误认识，阐明了发展农田防护林的重要意义。
【关键词】农田防护林;农作物;增产作用
我国的三北防护林体系建设工程被誉为世界生态工程之最。
也是农田基本建设的一项重要内容，是防止风沙、干旱，调节气候，改善农业生产条件，保障农业高产稳产的根本措施之一。
农田防护林是指将一定宽度、结构、走向、间距的林带栽植在农田田块四周，通过林带对气流、温度、水分、土壤等环境因子的影响，来改善农田小气候，减轻和防御各种农业自然灾害，创造有利于农作物生长发育的环境，以保证农业生产稳产、高产，并能对人民群众生产生活提供多种效益的一种人工林，目前已得到广大社会和农民群众的广泛认可。
但由于随着农田防护林树龄的增加,林带会使靠近林缘两侧附近的农作物由于生长不良而造成降质减产，部分农民只看到了眼前的、直接的经济利益受到了损害，却看不到农田防护林在整体上的护田增产作用，不了解农田防护林网调节气候、保护农田、净化环境、美化家园等生态、社会功能，只注意到眼前的直接农业经济效益受到损失，因而存在着在农田周围栽树怕胁地、怕影响农机作业等思想，对农田防护林网的建设存在抵触情绪，导致烧麦茬、烧秸秆、大型农机具作业时多有破坏，形成了部分地区农田防护林
年年建设，年年遭受破坏的局面。
其实，防护林带胁地虽然在一定范围内使农作物减产，但由于林带能够有效改善林网内农作物的小气候环境，从而使整个防护范围内的作物总产量有较大的提高，形成“胁地一条线，增产一大片”的结果，农田防护林对农作物具有十分明显的增产作用。
大量的实践也证明了这一点。
据专家测定，农防林的护田增产效益普遍在10%以上，有一些风沙危害严重地区高达30%以上。
黑龙江省三北工程建设区的7401万亩耕地有6345万亩得到有效保护，林网化水平达到70%，护田增产效益15%，每年增产粮食47.6亿斤，增加价值28.6亿元。
笔者通过2006-2007年在海伦市福民乡的两块玉米地的实验，即有完整农田防护林网（长650米、宽500米，沿着林网长度的方向每隔15米选择一行玉米作为试验样带）庇护的玉米地产量和没有农田防护林网庇护的玉米地产量进行了对比实验，分析了农田林网对农作物生长的生态因子和生理因子的影响，进一步弄清楚农田林网对农作物增产机理，提高广大林农对农田林网重要作用的认识。
1.生态因子影响林网内作物增产的机理分析
由于农田林网的机械阻力及林木枝叶的摩擦分散作用，改变了农田上空的气流从而使风速降低，林网内风速的改变使农田上空近地面层气流垂直交换及水平输送发生了变化，导致林内气温、地温、相对湿度、土壤水分含量、蒸发系数等气候因子发生了变化，减少了蒸腾量、增加了空气和土壤的温度与湿度、提高了土壤含水量和肥力等，其规律与风速变化基本趋于一致，从而影响网内小气候的
变化，起到了防护调节作用，从而形成了一个有利于农作物生长发育的良好生态环境。
其结果是促进作物本身物质与能量的转化和积累，促进作物产量和品质的提高，这是农田防护林增产机理生态因子作用的基本原理。
根据大量的气象资料研究表明，在林网内不同位置涉及风速、气温、湿度、光照、土壤温度等生态因子的量均随林带距离的不同，而存在着有规律的梯度变化。
综合大量气象资料可知：在玉米生长期，黑龙江省海伦地区的主风方向为西南风。
防护林带具有降低风速、减弱乱流以及遮挡阳光辐射等作用。
这样就形成了诸生态因子在林网内具有如下的分布特点：在林网内东西方向上(30m-600m样带) 风速分布为：从15m(指距西侧林带，下同) 向75m渐低，75m 处最低，超过75m后逐渐增高。
气温分布为：在150m处最高，其次为 400m处较高，并由这两个高峰向两侧递减，其中以300m处最低；空气相对湿度分布在150m处最高，向两侧递减，400m处亦较高。
土壤温度分布则为中间低，两侧高。
光照条件在林网中间处最好，四周近林缘处由于林带遮挡辐射而较差一些。
研究表明，较高的空气相对湿度有利于作物的生长，而较低的土壤温度则能延缓营养器官的衰老，并在乳熟时可延长灌浆期，从而提高作物的产量。
2.生理因子影响林网内作物增产机理分析
光合、呼吸和蒸腾作用是作物最重要的生理过程，这些生理过程时刻受到外界环境的影响，而这些生命活动又直接影响着作物的产量和品质。
防护林带改变了林网内农田小气候，从而影响了作物
的生理因子，使作物诸生理因子发生了相应的变化。
2.1从光合作用分析
由于玉米光合作用的瞬时速度与日总量和气温与空气相对湿度都有极显著的关系，林网内不同位置间温度、湿度的差异必然直接影响到相应位置玉米的光合作用及其它生理功能，从而造成处于林网内不同位置生长的玉米光合速率和光合产量的差异。
研究表明，在整个生长过程中，林网内150m样带气温和空气的相对湿度都较高，400m样带次之，这样的区域就会有利于提高作物的光合作用速率，减轻和消除“午睡”现象，增加日光合量，使玉米的产量和质量都得到很大的提高。
而在300m样带处，气温和空气的相对湿度都很低，光合速率和日光合量增加得都较少，因此该处玉米的产量和质量也较低，但较旷野无林地要高些。
在林网的30m-600m处四周近林缘处，由于光照受到防护林的影响，气温和空气相对湿度也较低，但较 300m样带略高，因此这些区域内的玉米产量和质量较低，但略高出对照区域(300m样带)。
2.2从呼吸作用分析
呼吸作用和光合作用共同组成了绿色植物新陈代谢的核心，玉米属 c4 植物，这里探讨的呼吸作用指暗呼吸作用。
研究表明，在林网内四周近林缘处呼吸速率较低，愈近林网中心，呼吸速率愈高，林网外玉米的呼吸速率较高，接近林网中间部位的呼吸速率。
2.3从蒸腾作用分析
蒸腾作用与空气相对湿度、气温以及光照强度均有密切的关系。
研究表明，玉米叶片的蒸腾速率与空气相对湿度呈极显著的负相关关系，而与气温和光照强度呈显著的正相关关系。
防护林改善了林网内生态诸因子，结果使蒸腾速率下降，从而有利于作物的代谢活动。
这是由于林带具有降低林网内日间气温、提高相对空气湿度的作用，从而使林网内玉米的水分消耗较林网外更加经济，有利于玉米田间水分利用效率的提高，促进了作物物质的积累与转化。
通过以上分析可以知道，林网内(30m-600m样带)作物产量和品质的变化规律与生态因子、生理因子的变化规律相一致，因而达到了实践与理论上相吻合。
农田防护林改变了林网内农作物生长的小气候，从而影响了农作物的生理因子，使农作物诸生理因子发生了相应的变化，促进了农作物本身物质与能量的转化和积累，进而提高了农作物的产量和品质，从而发挥了对农作物的增产作用。
实验还表明，农田防护林促进农作物增加的产量，足以抵消农田防护林胁地而造成防护林周边农作物下降的产量，所以，整体上农田防护林对农作物具有显著的增产作用。
因此，广大农民群众要扭转农田防护林胁地降低农作物产量的错误认识，转变观念，大力提倡营造农田防护林，努力加快农田林网建设，为高标准农田提供高标准的生态屏障，进一步提高耕地粮食生产能力，保障粮食安全，促进农村就业和增加农民收入，这将具有十分重要的意义。
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