胡海波，賈西川

(南京林業(yè)大學(xué)，南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇省水土保持與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210037)

農(nóng)田防護(hù)林的營造有著悠久歷史。最早在19世紀(jì)初期，蘇格蘭人為應(yīng)對環(huán)境惡化和土地干旱等問題，在平原地區(qū)率先進(jìn)行了有組織、大規(guī)模的防護(hù)林營造活動。自此，世界上各個國家都逐步意識到農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)的重要性。19世紀(jì)后期，美國通過“木材教育法案”，呼吁農(nóng)場建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林，用以抵御各種自然災(zāi)害。近代以來，我國環(huán)境惡化和土地荒漠化問題逐漸加重，20世紀(jì)中期開始意識到防護(hù)林建設(shè)的必要性和急迫性，在“三北”地區(qū)大規(guī)模建設(shè)防護(hù)林。改革開放以來，在平原地區(qū)以農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)(帶)為主體，兼顧村屯綠化和綠色通道建設(shè)，形成了平原林業(yè)生態(tài)防護(hù)體系，農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)取得了飛速發(fā)展[1]。

農(nóng)田防護(hù)林能為改善農(nóng)田小氣候、抵御自然災(zāi)害，以及為農(nóng)作物生長創(chuàng)造有利環(huán)境和保障農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并且能為人類社會提供多種效益的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[1-3]。但是，林帶在發(fā)揮巨大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益的同時，往往也會產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)即脅地，主要表現(xiàn)為林帶樹木使林緣兩側(cè)的農(nóng)作物生長不良而導(dǎo)致減產(chǎn)。目前，關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林的脅地效應(yīng)已有大量觀測、研究，取得了豐碩成果，但林帶脅地的影響因素十分復(fù)雜，脅地范圍和程度各異。近年來，為了保障糧食安全，國家嚴(yán)禁耕地“非農(nóng)化”行為，對平原農(nóng)區(qū)林帶的經(jīng)營也提出了新的要求。為此，筆者全面總結(jié)了國內(nèi)外林帶脅地效應(yīng)及影響因素的研究成果，旨在揭示林帶脅地規(guī)律和程度，為克服林帶脅地效應(yīng)、保障農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)探索有效途徑。

1 農(nóng)田防護(hù)林對作物產(chǎn)量的影響

關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林的增產(chǎn)效益已有大量研究，其原因主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是林帶可有效降低風(fēng)速，減少風(fēng)沙等對農(nóng)作物的影響，提高糧食產(chǎn)量，且林帶結(jié)構(gòu)為疏透結(jié)構(gòu)時具有最佳的防護(hù)效果。Zheng等[4]研究得出，林帶疏透度為0.25～0.35時防風(fēng)效能最好，能夠有效保護(hù)林帶背風(fēng)面0～20H(H為林帶平均高度)范圍內(nèi)的農(nóng)作物。另一方面，農(nóng)田防護(hù)林能夠起到調(diào)節(jié)溫度、提高濕度和減少地面水分蒸發(fā)等作用。林網(wǎng)可降低土壤溫度，增加不同深度土壤的含水量[5]，對農(nóng)作物正常生長有顯著促進(jìn)作用。相較于無林區(qū)，有林區(qū)及其周圍土壤蒸發(fā)更小，農(nóng)作物蒸騰也相應(yīng)減少，而生長季林帶的蒸騰作用也會使林帶防護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣濕度加大，改善了農(nóng)田水分狀況，有利于農(nóng)作物生長[6-8]。史曉亮等[9]研究了長春市北部農(nóng)田防護(hù)林對玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)自然條件對增產(chǎn)率有一定影響，低產(chǎn)區(qū)域增產(chǎn)作用更加顯著，增產(chǎn)率達(dá)到8.85%；而在高產(chǎn)區(qū)，增產(chǎn)率僅約為2.4%，其原因是農(nóng)田防護(hù)林在自然條件差的區(qū)域起到的防護(hù)效果更明顯。李長征[10]對山西嵐縣農(nóng)田林網(wǎng)的調(diào)查研究指出，從林網(wǎng)內(nèi)增產(chǎn)總數(shù)中扣除脅地范圍內(nèi)的減產(chǎn)部分，林網(wǎng)內(nèi)農(nóng)田仍比無林網(wǎng)區(qū)增產(chǎn)480 kg/hm2。國外研究顯示，不論氣候狀況何如變化，在農(nóng)田防護(hù)林的防護(hù)作用下，有林區(qū)的玉米和大豆產(chǎn)量均比無林區(qū)的高[11-12]。

農(nóng)田防護(hù)林雖在林網(wǎng)大范圍內(nèi)促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)，但林緣兩側(cè)減產(chǎn)嚴(yán)重，脅地現(xiàn)象不容忽視。關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林的脅地效應(yīng)，國外和國內(nèi)均早有研究。Judd等[13]經(jīng)過對農(nóng)田防護(hù)林和農(nóng)作物產(chǎn)量的多年研究發(fā)現(xiàn)，林帶對其邊緣的農(nóng)作物產(chǎn)量具有負(fù)面影響，距林帶越近，農(nóng)作物減產(chǎn)越明顯，且與林帶走向有關(guān)。Singh等[14]在印度西北部昌迪加爾地區(qū)，研究了美洲楊樹和黃楊對小麥的影響，發(fā)現(xiàn)在距林帶9 m范圍內(nèi)小麥株高明顯下降，而作物密度、生物量和產(chǎn)量均繼續(xù)下降到距林帶12 m，12 m以外的林網(wǎng)范圍農(nóng)作物均增產(chǎn)。Kowalchuk等[15]研究認(rèn)為，隨著農(nóng)田施肥量的增加，水分競爭和林冠遮陰是林帶邊緣作物產(chǎn)量下降的主要原因，且距林帶約2H(H為林帶平均高度)范圍內(nèi)作物減產(chǎn)，而在2H～4H范圍作物產(chǎn)量略有增加。

我國學(xué)者早在20世紀(jì)60年代就研究了農(nóng)田防護(hù)林脅地的成因，指出林冠遮陰和根系爭水是引起脅地效應(yīng)的主要原因[16-20]。孫國吉等[16]發(fā)現(xiàn)，徐淮平原楊樹林帶邊緣農(nóng)田小麥產(chǎn)量存在著明顯的減產(chǎn)區(qū)、平產(chǎn)區(qū)和增產(chǎn)區(qū)，并且林帶北側(cè)和西側(cè)減產(chǎn)較為嚴(yán)重、范圍較大，而林帶東側(cè)和南側(cè)減產(chǎn)較輕、范圍較小。夏禮如等[17]研究指出，蘇北農(nóng)田林網(wǎng)一般可造成脅地范圍內(nèi)水稻、小麥減產(chǎn)10%～30%。丁峰等[18]對甘肅景電灌區(qū)二白楊農(nóng)田防護(hù)林分析得出，在距林帶20 m范圍內(nèi)農(nóng)作物減產(chǎn)嚴(yán)重，平均減產(chǎn)幅度為15%～36.7%。朱玉偉等[19]研究新疆地區(qū)楊樹和榆樹農(nóng)田防護(hù)林脅地結(jié)果表明：林帶東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)農(nóng)田中的棉花均有明顯的減產(chǎn)區(qū)，且林帶北側(cè)減產(chǎn)高達(dá)68.2%，而林帶南側(cè)減產(chǎn)僅28.0%。王寧庚等[21]對寧夏引黃灌區(qū)白蠟、臭椿混交防護(hù)林脅地進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)由于防護(hù)林過密、林冠高大，導(dǎo)致距離林帶1H范圍內(nèi)脅地頗為嚴(yán)重，其中在0.2H范圍內(nèi)爭水、爭肥和遮陰最為嚴(yán)重，使玉米單株鮮產(chǎn)量減少52.7%。

綜上所述，農(nóng)田林網(wǎng)在保護(hù)大范圍農(nóng)作物的同時，對其邊緣的農(nóng)作物也具有不同程度的脅地作用，且樹種和農(nóng)作物種類不同，脅地程度也有差異。林帶脅地對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響是不容忽視的，且隨著防護(hù)林年齡的增長和樹冠的擴(kuò)展，脅地影響愈加突出，導(dǎo)致林農(nóng)矛盾日益尖銳，嚴(yán)重制約了農(nóng)林業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，探索農(nóng)田防護(hù)林帶脅地規(guī)律及其影響因素，找到有效降低脅地效應(yīng)的措施迫在眉睫。

2 林帶脅地效應(yīng)的影響因素

2.1 林帶脅地產(chǎn)生的原因

農(nóng)田防護(hù)林脅地的主要原因有：一是根系脅地，即林木根系伸進(jìn)林帶兩側(cè)的農(nóng)田，爭奪土壤養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物缺水少肥而生長不良；二是林冠脅地，即由于農(nóng)田防護(hù)林樹冠阻擋陽光的直射和散射，影響農(nóng)作物的光合作用，造成農(nóng)作物生長不良而減產(chǎn)[19-20]。

不同條件下根系脅地和林冠脅地對農(nóng)作物生長和產(chǎn)量影響的主次關(guān)系有一定差異：在水肥充足和灌溉良好的地區(qū)，林木根系與農(nóng)作物爭水、爭肥的現(xiàn)象不明顯，此時脅地的主要影響因子是林冠脅地，根系脅地次之；在灌溉條件差和土壤貧瘠的地區(qū)，林木根系與農(nóng)作物爭水、爭肥的矛盾突出，此時根系脅地處于主導(dǎo)地位，林冠脅地次之。在大部分地區(qū)，兩種脅地并不是單獨(dú)作用，而是根系脅地與林冠脅地交互作用、共同脅地，一起造成了農(nóng)作物的減產(chǎn)[9,22]。因此，農(nóng)田防護(hù)林的根系脅地和林冠脅地是林帶兩側(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量降低的根本原因。

林帶結(jié)構(gòu)特征對農(nóng)作物的脅地效應(yīng)影響顯著，其中林齡、樹高和冠幅表現(xiàn)最為明顯[22]。隨著林齡的增長，樹高增長、胸徑增大，相應(yīng)的林冠也會越來越大，防護(hù)林的脅地效應(yīng)也愈明顯。具體表現(xiàn)為，林帶樹冠愈大，遮陰范圍也愈大，且隨著根系密集程度和長度的增加，林木與農(nóng)作物爭水、爭肥現(xiàn)象也越強(qiáng)烈，脅地影響越來越大。但是，這種影響局限在林帶兩側(cè)的“線性”范圍內(nèi)。

2.2 林帶脅地效應(yīng)與距離的關(guān)系

隨著農(nóng)田防護(hù)林帶年齡的增長，樹高逐漸增大，林帶的防風(fēng)范圍愈來愈大，但脅地范圍也會相應(yīng)增大。趙英銘等[22]在研究內(nèi)蒙古磴口綠洲4個不同品種的楊樹防護(hù)林帶樹高與脅地范圍的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)脅地范圍與樹高呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系：L=3.343 4HG 0.766 9(其中L和HG分別為脅地距離和樹高，相關(guān)系數(shù)R2為0.74)。

林帶樹木根系與農(nóng)作物爭水、爭肥，以及樹冠遮陰影響作物光合作用，會導(dǎo)致林帶兩側(cè)一定范圍內(nèi)農(nóng)田減產(chǎn)。王寧庚等[21]研究表明，寧夏引黃灌區(qū)白蠟、臭椿混交防護(hù)林距林帶1H范圍內(nèi)林帶脅地明顯。筆者在對徐淮平原農(nóng)田防護(hù)林脅地效應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田防護(hù)林帶(網(wǎng))的脅地范圍為0～[1.5H，2.0H]內(nèi)(脅地程度大小依次為0.4H、0.5H、0.6H……2.0H,下同)。崔晶[23]對豫東平原防護(hù)林帶進(jìn)行研究，得出20年生楊樹林帶根系水平分布最遠(yuǎn)能達(dá)到1.3H，其中距林帶1H范圍內(nèi)有非常明顯的脅地現(xiàn)象。劉春華[24]對菏澤鄲城縣NL-80105和I-69楊樹農(nóng)田防護(hù)林進(jìn)行研究，指出這兩種樹林帶均使0.7H范圍內(nèi)的小麥減產(chǎn)，而且由于NL-80105楊較I-69楊具有更發(fā)達(dá)的細(xì)根與小麥爭奪水分和養(yǎng)分，在其脅地范圍內(nèi)小麥產(chǎn)量更低。

樹種對林帶脅地距離有很大影響。不同樹種的根系分布及樹冠大小、透光度不同，導(dǎo)致林帶的脅地距離各異。范仲玖等[25]分析了青海省平安縣的農(nóng)田林網(wǎng)脅地狀況，得出一般情況下楊樹脅地距離為1.5H，針葉樹種的樹冠窄小，一般為0.3H～0.4H。丁峰等[18]對甘肅景電灌區(qū)農(nóng)田防護(hù)林分析研究得出，二白楊的脅地作用是棗樹的3.5倍，是樟子松的3倍。而周志強(qiáng)等[26]分析了黑龍江甘南縣不同樹種的農(nóng)田防護(hù)林，發(fā)現(xiàn)其脅地范圍為1.6H，而落葉松和樟子松的脅地范圍均為0.8H。張雙[27]在對黑龍江西部不同林帶結(jié)構(gòu)脅地效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)：楊樹林帶脅地距離最大，可達(dá)1.6H～3.0H；落葉松和樟子松林帶的影響范圍較小，脅地距離為0.8H～1.6H。

綜上所述，我國農(nóng)田防護(hù)林的脅地范圍一般為林帶至0.4H～2.0H，其中大部分林帶的脅地范圍分布在林帶至0.8H～1.5H范圍內(nèi)。影響農(nóng)田防護(hù)林脅地距離的因素主要是林帶結(jié)構(gòu)、樹種特性和立地條件等。

2.3 林帶走向與脅地的關(guān)系

不同走向的林帶對脅地的影響也不相同。胡海波等[28]在徐淮平原農(nóng)田防護(hù)林帶(網(wǎng))對小麥產(chǎn)量影響的研究中發(fā)現(xiàn)不同走向林帶的脅地影響差異顯著：距離林帶0.2H處，北、西、東、南側(cè)小麥產(chǎn)量分別比對照區(qū)減產(chǎn)26.90%、24.19%、21.7%和19.04%；0.5H處分別減產(chǎn)14.01%、8.51%、7.14%和3.49%；在1.0H處，除林帶北側(cè)和西側(cè)小麥產(chǎn)量較對照區(qū)低(約為7.58%和2.98%)，東、南兩側(cè)小麥產(chǎn)量均高于對照區(qū)。因此，隨著距離林帶越近，脅地效應(yīng)就越明顯，其中林帶北側(cè)和林帶西側(cè)減產(chǎn)最為嚴(yán)重，而南側(cè)和東側(cè)減產(chǎn)較輕、脅地距離也較短。丁松爽等[29]發(fā)現(xiàn)，河西走廊綠洲農(nóng)田防護(hù)林帶西側(cè)、東側(cè)等距離處，帶西玉米的光合有效輻射量始終低于帶東，且?guī)饔衩诇p產(chǎn)主要發(fā)生在林帶至1.5H范圍內(nèi)、而帶東發(fā)生在林帶至1H范圍內(nèi)。張錦春等[30]對甘肅民勤綠洲棗樹、楊樹林帶脅地規(guī)律進(jìn)行了對比研究，得出楊樹林帶的脅地范圍較大，其中林帶北側(cè)最大為2H，脅地范圍內(nèi)平均減產(chǎn)10.0%～23.1%。季永華等[31]在研究蘇北沿海地區(qū)水杉和楊樹農(nóng)田林網(wǎng)脅地效應(yīng)時發(fā)現(xiàn)，水杉和楊樹林網(wǎng)帶西的減產(chǎn)區(qū)域分別為林帶至0.8H和1.0H，減產(chǎn)率分別為7.88%和20.93%；帶東的減產(chǎn)區(qū)域分別為林帶至0.5H和1.0H，減產(chǎn)率分別為6.87%和18.33%；帶北減產(chǎn)區(qū)域分別為林帶至1.0H和1.5H，減產(chǎn)率分別為12.50%和26.22%；帶南減產(chǎn)區(qū)域較小，僅在林帶至0.5H范圍內(nèi)使林緣小麥產(chǎn)量降低2.7%左右。馮靖宇[32]在對河南省開封縣農(nóng)田防護(hù)林脅地影響研究中，認(rèn)為帶北小麥的脅地范圍為0～[0.4H，0.7H]，帶南小麥的脅地范圍為0.3H內(nèi)，帶東小麥的脅地范圍為0.4H內(nèi)，而帶西小麥的脅地范圍為0.6H內(nèi)。黃守科等[33]在農(nóng)田防護(hù)林對農(nóng)作物產(chǎn)量影響的研究中，綜合了華北、東北、西北不同地區(qū)農(nóng)田防護(hù)林帶的脅地程度，指出帶西脅地范圍為0～[0.4H，0.8H]，帶東農(nóng)田脅地范圍為0～[0.4H，0.6H]，帶北脅地范圍是0～[1.0H,1.4H]，帶南脅地范圍是0～[0.5H，0.7H]。因此，不同地區(qū)、不同樹種農(nóng)田防護(hù)林帶的脅地距離都表現(xiàn)為林帶北側(cè)大于南側(cè)，林帶西側(cè)大于東側(cè)。林帶北側(cè)脅地距離大，是因?yàn)楸眰?cè)遮陰面積大，而南側(cè)遮陰面積??；林帶西側(cè)較東側(cè)脅地距離大，是因?yàn)槲鱾?cè)在光照強(qiáng)烈的上午有大面積遮陰，而遮陰會嚴(yán)重影響農(nóng)作物的光合作用和正常生長發(fā)育。

綜上所述，農(nóng)田防護(hù)林帶北和帶西農(nóng)田脅地范圍較大，帶南和帶東脅地范圍較?。粠П泵{地范圍和程度最大，帶南脅地范圍和程度最小。在我國北方地區(qū)，南北走向的林帶，帶西脅地范圍為林帶至0.4H～1.5H，帶東為林帶至0.4H～1.0H；東西走向的林帶，帶北為林帶至0.4H～2.0H，帶南為林帶至0.3H～0.7H。林帶對其北側(cè)和西側(cè)農(nóng)田脅地影響較為嚴(yán)重，而對林帶南側(cè)和東側(cè)的農(nóng)田脅地影響較小，進(jìn)一步說明了“脅北不脅南、脅西不脅東”的規(guī)律。

3 控制林帶脅地的措施

農(nóng)田防護(hù)林帶(網(wǎng))保護(hù)了大范圍的農(nóng)田，但它與林帶邊緣農(nóng)作物爭水、爭肥，且林冠遮陰影響作物光合作用，導(dǎo)致林緣農(nóng)作物減產(chǎn)，表現(xiàn)出脅地現(xiàn)象。因而，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制實(shí)施后，處在林帶邊緣農(nóng)田的農(nóng)戶由于脅地原因不希望林帶存在，有的甚至破壞、阻止林木生長，造成農(nóng)田防護(hù)林被毀、生態(tài)功能破壞。由于脅地問題所導(dǎo)致的毀林案件和社會矛盾不斷上升，因此探尋適宜措施、解決脅地問題已經(jīng)迫在眉睫[34]。根據(jù)造成脅地的原因，一般從林冠脅地和根系脅地兩個方面來探討控制林帶脅地的途徑。

3.1 林冠脅地的克服

林冠脅地主要是由林冠遮陰造成的，林冠遮陰會降低林緣的光照強(qiáng)度，影響農(nóng)作物光合作用；同時，有研究表明林冠遮陰還會改變光質(zhì)，直接影響植物器官的生長發(fā)育，進(jìn)而影響陰影下的農(nóng)作物產(chǎn)量[35]。

林帶的不同走向、不同方位其遮陰范圍與面積不同，且陰影也會隨時間變化。方斌等[35]在山西省吉縣根據(jù)太陽高度角的變化模擬了毛白楊的樹冠投影，分析林帶樹蔭運(yùn)動變化規(guī)律得出：林帶東側(cè)和西側(cè)至1H范圍內(nèi)、林帶北側(cè)至0.6H范圍內(nèi)，均有大面積遮陰，且?guī)|和帶西的遮陰總面積大于帶南和帶北，并認(rèn)為在北回歸線以北地區(qū)東西走向林帶比南北走向更能減緩林冠脅地程度。不同走向的林帶，光照強(qiáng)度的影響范圍也不同。黃守科等[36]對河南開封歐美楊和沙白楊農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)光照分布規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，林帶對其東側(cè)光照強(qiáng)度最大能影響到0.3H～1.5H，帶西影響到0.3H～2.0H，帶北影響到1.0H～1.7H，帶南影響不足0.5H。東西走向林帶影響光照的范圍確實(shí)比南北走向林帶小，但目前并沒有文獻(xiàn)報道東西走向林帶較南北走向林帶在脅地范圍內(nèi)產(chǎn)量高，相反，李長征[10]測得山西省嵐縣農(nóng)田防護(hù)林東西走向林帶比南北走向林帶脅地嚴(yán)重，甚至比南北走向林帶玉米還要減產(chǎn)810 kg/hm2。同樣，薛靈芝等[37]在內(nèi)蒙古商都縣對小麥株高、株數(shù)和粒數(shù)進(jìn)行調(diào)查研究，也發(fā)現(xiàn)東西走向林帶的南北兩側(cè)，確實(shí)比南北走向的東西兩側(cè)減產(chǎn)嚴(yán)重。這可能是東西走向的林帶對南側(cè)農(nóng)作物影響小，而北側(cè)的樹冠投影范圍大且遮陰時間長，致使小麥和玉米光合量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，嚴(yán)重影響了產(chǎn)量。南北走向的林帶，東西兩側(cè)林帶投影隨著時間的變化在不斷位移，兩側(cè)均有半天以上的光照時間，故對小麥和玉米生長發(fā)育的影響較小?？梢姡瑬|西走向林帶雖比南北走向林帶遮陰面積小，但不一定能夠使作物增產(chǎn)。為了最大限度增產(chǎn)，還應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)刈匀粭l件、害風(fēng)風(fēng)向、樹種結(jié)構(gòu)以及農(nóng)作物種類等，以選擇適宜的林帶走向。

目前，我國農(nóng)田防護(hù)林東西、南北走向林帶均大量存在，且樹種多為楊樹，對林帶進(jìn)行整形修枝能更有效地減輕林冠脅地。陳作州等[38]對豫東平原楊樹農(nóng)田林網(wǎng)林帶修枝后，帶東、帶西、帶北三側(cè)林帶至1H范圍內(nèi)光照強(qiáng)度分別顯著增加7.49%、9.42%、10.43%，比未修枝區(qū)分別平均增產(chǎn)3.42%、5.74%、6.87%。修枝對不同農(nóng)作物增產(chǎn)效果也不一樣，孫尚偉等[39]發(fā)現(xiàn)相同的修枝條件下玉米的增產(chǎn)效果明顯大于小麥，其原因是增產(chǎn)效果與農(nóng)作物生長特性有關(guān)，小麥增產(chǎn)通過增加單穗粒數(shù)和粒重，而玉米增產(chǎn)主要通過增加穗數(shù)。

因此，為減緩林冠脅地現(xiàn)象，應(yīng)通過科學(xué)的經(jīng)營管理，對現(xiàn)有防護(hù)林進(jìn)行定干整形修枝，以更大限度地降低林帶遮陰，提高木材質(zhì)量。此外，在營造農(nóng)田防護(hù)林帶時，應(yīng)該盡量增大林帶與農(nóng)田的距離；樹種選擇以窄冠型樹種為主，以減少遮陰；林下農(nóng)作物以耐陰的作物為主；同時，選擇與樹種共盛期不同的作物，如麥子、油菜等播種時林木已近落葉，次年春天展葉時，夏收作物已度過了大部分生育生長期，故而脅地較輕。

3.2 林帶根系脅地的克服

克服根系脅地的方法有很多，如開溝斷根、旋耕斷根、種植深根性樹種等[40]。目前，使用較廣泛且有效的方法是開溝斷根，即在適宜地塊，距林帶1 m左右開挖一條長度與林帶相同，寬0.4 m、深0.8 m的斷根溝，切斷林木伸入農(nóng)田的根系。該法能有效減少林木根系對水、肥的競爭，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。王星[41]通過對阜新地區(qū)林帶脅地的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)無斷根溝的林帶脅地距離為1.05H，而有斷根溝的脅地距離為0.66H。斷根溝不僅減小林帶脅地距離，還能降低減產(chǎn)率。筆者研究了徐淮平原農(nóng)田防護(hù)林帶有無斷根溝對小麥產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)有斷根溝的林帶，其南側(cè)脅地范圍內(nèi)平均減產(chǎn)8.0%，林帶北側(cè)減產(chǎn)13.0%；而無斷根溝的林帶，南側(cè)和北側(cè)脅地范圍內(nèi)平均減產(chǎn)分別為23.2%、26.9%[28]。

挖斷根溝雖然能夠在短期內(nèi)抑制林木根系生長，減緩脅地現(xiàn)象，提高糧食產(chǎn)量，但并不能長久地解決林帶脅地問題。一段時間后，樹木根系將越過斷根溝而深入農(nóng)田，重新恢復(fù)脅地作用。且從長期來看，挖斷根溝有可能會增大林木根系脅地范圍和強(qiáng)度，同時造成新的水土流失。因此，采用溝斷根以減輕林帶脅地并非萬全之策[16,42]。

近年來，為了能更有效控制林帶脅地現(xiàn)象，有些地區(qū)采用切縫貼膜新措施，即在林帶邊緣切縫放入塑料薄膜以改變根系生長方向來降低脅地程度。在林帶邊緣1 m處用拖拉機(jī)牽引林田切縫覆膜機(jī)，沿著林帶方向切斷樹根，并開出一條長度與林帶相同，寬5 cm、深1 m的窄溝，將塑料薄膜垂直放入溝中，覆土恢復(fù)原狀。該措施的優(yōu)點(diǎn)是：貼膜后能夠真正阻礙根系深入農(nóng)田，且切縫機(jī)能保證溝壁光滑，使塑料薄膜不易被扎破，有效作用時間可達(dá)15 a以上，且不會造成水土流失。塑料薄膜不會使根系停止生長，只是調(diào)整了生長方向，能有效減輕根系脅地程度。陳曦[42]在研究黑土區(qū)楊樹農(nóng)田防護(hù)林時，指出該措施能有效阻止根系進(jìn)入農(nóng)田，糧食產(chǎn)量提高49.74%，百粒質(zhì)量也相應(yīng)提高了22.18%。初麗芳[43]研究了半干旱地區(qū)農(nóng)田防護(hù)優(yōu)化技術(shù)及實(shí)施效果，發(fā)現(xiàn)在林帶脅地范圍內(nèi)，切根貼膜可使土壤含水率增加2.75%，糧豆地上生物量增加75.5%。田福軍[44]在遼西地區(qū)研究大扁杏林帶根系脅地影響時指出，切根貼膜深度為1 m，距林帶0.8、1.2和1.6 m的大豆高度分別比對照提高39%、37%和27%，比未處理同距離大豆產(chǎn)量分別提高3.6、3.17和3.41倍。但切根貼膜對林木生長的副作用往往容易被人們忽視，即對農(nóng)田防護(hù)林的生長有抑制作用，其位置距林帶越近對根系損傷越大，因而對林木生長的影響越大[42]。為保障農(nóng)田防護(hù)林發(fā)揮最大的防護(hù)效益，同樣不能忽視防護(hù)林帶的生長，切根貼膜位置應(yīng)與林帶之間留足一定距離?？傊懈N膜是控制根脅地較為有效的方法，能夠獲得較高的防護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。

除此之外，還可增施水肥以減緩林木根系與作物的競爭；在有條件的地區(qū)，隨著林帶栽植位置的升高可降低林帶對低處農(nóng)作物的影響；北方地區(qū)，在排水溝低于田面1 m處的溝坡處種植柳樹，由于根系層降低，大大緩解其與高處農(nóng)作物爭肥爭水的矛盾。

4 結(jié) 語

農(nóng)田防護(hù)林帶的脅地機(jī)理和規(guī)律是一個非常復(fù)雜的科學(xué)問題，與災(zāi)害性質(zhì)、立地狀況、林帶特征(高度、疏透度、冠型特征)、農(nóng)作物生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性、土壤肥力以及林帶走向等密切相關(guān)，因此要準(zhǔn)確、定量預(yù)測農(nóng)田防護(hù)林的脅地效應(yīng)是十分困難的。今后，在保障農(nóng)區(qū)耕地安全的前提下，應(yīng)從以下幾個方面研究林帶脅地效應(yīng)：

1)在宏觀方面，從林帶的規(guī)劃布局方面研究林帶的脅地規(guī)律。近年來，關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林脅地效應(yīng)的研究有所減少，但因脅地問題引發(fā)的林農(nóng)爭地矛盾越來越突出，為降低林帶脅地程度，在農(nóng)田防護(hù)林規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)將山、水、田、林、路作為一個整體，根據(jù)溝、渠、路配置，綜合考慮林帶的脅地規(guī)律和綜合效益，為農(nóng)田防護(hù)林規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

2)在微觀方面，從根、冠兩方面研究農(nóng)作物減產(chǎn)的機(jī)理。根脅地方面，主要研究林木根系與農(nóng)作物根系爭肥、爭水的生態(tài)過程和作用規(guī)律，林木根系與農(nóng)作物根系的化感作用[45]；冠脅地方面，著重研究林冠遮陰規(guī)律和農(nóng)作物光合特性，從生理生態(tài)方面揭示農(nóng)田防護(hù)林帶的協(xié)地機(jī)理。

3)在克服林帶脅地措施方面，根據(jù)林帶脅地規(guī)律和機(jī)理，從農(nóng)田防護(hù)林帶規(guī)劃布局、樹種選擇與配置、農(nóng)作物品種選擇、根系控制和水肥管理等方面，探尋克服林帶脅地的有效途徑，這也是今后的研究重點(diǎn)。

4)在新技術(shù)應(yīng)用方面，利用現(xiàn)代技術(shù)開展全面、系統(tǒng)和長期觀測。充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3S技術(shù)以及現(xiàn)代智能觀測儀器，加大空間和時間研究尺度，對林帶樹種、農(nóng)作物特性和土壤養(yǎng)分、水分變化規(guī)律等開展長期、定位研究，以便更加準(zhǔn)確地監(jiān)測防護(hù)林及農(nóng)作物的動態(tài)變化特征，探究農(nóng)田防護(hù)林的脅地規(guī)律，為采取有效的脅地控制技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。