新疆杨农田防护林胁地效应研究

朱玉伟 陈启民 田志佳 桑巴叶

摘要农田防护林在具有良好的护田增产作用的同时，也对林缘附近的农作物或果树产生胁地影响。研究防护林带胁地原因及胁地范围，并提出解决对策，对农田防护林建设意义重大。通过在试验示范区布设观测点，采集数据，对农田防护林胁地效应进行研究。结果表明：根胁地对香梨的影响范围为10～12.5m；在未断根香梨耕作层范围内，随着测点由靠近林带向香梨林分中部延伸，土壤含水率逐步增高；在12.5m范围内，断根土壤含水率高于未断根。林带虽对农作物产生明显的影响，但只要采取一定的技术措施或在胁地范围内种植苜蓿等耐阴饲草及作物，可将损失降到最低程度。

关键词农田防护林；胁地效应；断根处理

中图分类号：S792.11；S727.24文献标识码：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

防护林是具有一定树种组成和结构功能的生态防护体系[1]，是改善农业生态环境的生物工程，具有良好的护田增产作用，在防治风沙灾害、改善绿洲生态环境条件、促进农业连续多年的增产丰收方面发挥了重要的生态屏障作用[2-4]；但农田防护林也有副效应的一面，主要是林缘附近的农作物受到了林带胁地的影响[5]，主要表现是：林带会使靠近林缘两侧附近的农作物或果树由于生长不良而造成降质减产，这种现象称为林带胁地[6]。产生林带胁地的主要原因：一是林带林木根系向两侧农田延伸，夺取了一部分作物生长所需的土壤水分和养分，称根胁地；二是林带树冠遮阴，影响了林带附近农作物的光照时间和受光量，称冠胁地。林带的根胁地和冠胁地因地而異，水肥条件较差的地方，以林带根胁地影响为主，由于林木根系夺去了一部分农作物生长所需的土壤水分和养分，造成作物或果树因缺水缺肥而减产；树冠遮阴影响则降到次要位置。在灌溉条件好的地方，则以冠胁地影响为主，由于树冠遮阴影响了林木附近作物的光照时间和受光量，造成作物生长不良，而根胁地的影响为次。尽管农田防护林增产效益远大于胁地减产，特别是全疆棉田大多采用滴灌，随着林带水分条件的恶化，承包土地的农工对林带胁地影响有强烈的反映。为此，我们研究了农田防护林根胁地影响，以期探讨减少胁地影响的技术措施。

1材料与方法

1.1试验区自然概况

试验区位于南疆巴音郭楞蒙古族自治州尉犁县尉犁镇，地处天山南麓塔里木盆地东北缘，属暖温带大陆性干旱气候，降水稀少，且年际变化大，光照充足，全年平均日照2975h。全年平均气温10.1℃，最冷的1月平均气温-11.2℃，极端最低气温-22.6℃；最热的7月平均气温25.6℃，极端最高气温为38.3℃；气温的年较差为36.8℃。年无霜期为144～212d。年降水量30～150mm，年平均降水量为43mm，年平均蒸发量为2700mm。主要灾害天气有大风、冰雹、干热风和霜冻。主要风向为东北风。

1.2试验地概况

试验地位于尉犁县尉犁镇，土壤主要为灰漠土、风沙土，地下水位10m以下。供试林带是由10行新疆杨组成的南北向林带，株行距1.0m×1.0m，为1986年栽植的老林带，长势良好。主林带间距133m，副林带间距224m，平均胸径25.7cm，树高17.2m，冠幅2.6m×3.3m，林网内栽植库尔勒香梨，株行距4m×6m，高度4～6m，为1987年栽植。

1.3研究内容及方法

1.3.1断根处理

选择生长均匀的主林带长度165m。其中15m，距边行1.5m处，挖宽0.4m、深0.7m平行于林带的壕沟，进行断根；另150m未断根留作对照。

减少林带遮阴对土壤含水率的影响，选择对农田遮阴影响中等的林带东侧（南北走向）作为试验区域。

1.3.2田间土壤水分测定

在香梨生长旺盛的6月，在断根试区和未断根区选择灌溉后的第6天、11天、16天、21天，距林带水平距离2.5m、5m、7.5m、10m、12.5m、15m、17.5m处，分别取土壤深度为

0～20、＞20～40、＞40～60和＞60～80cm土层土壤样品，采用烘干法测定含水率，每个测点重复3次。距林带水平距离130m处土壤含水率为CK值。

1.3.3距林带不同距离杨树幼苗更新情况

2022年6月，取长度50m样带，选择距杨树林带不同距离（以杨树林带垂直香梨林带不同距离），调查杨树幼苗更新数量及株高。由于两行香梨林带之间，因除草、翻耕等，幼苗被翻除，无幼苗更新，不设置调查样地。

2结果与分析

2.1根胁地对果树（棉田）的影响范围

尉犁县农田防护林主栽树种是杨树和少量榆树、沙枣，杨树占总量的90%以上，而大多数杨树品种都具有根系发达、生长快、抗风力强、喜湿润肥沃土壤等生理生物学特性。大多数学者认为林木根系吸水和林带遮阴是引起胁地的两个主要原因，沟渠有助于减轻该林带的胁地副效应[7，8]。新疆杨根系的垂直分布主要在20～60cm土层，其体积占总量的69.1%，须根量占总根量的9%～30%[9]，另一个特点是树体附近骨干根多，3m以外多侧根和须根。香梨根系垂直分布主要集中在20～80cm土层，分布范围与新疆杨相近，因此，杨树林带与香梨产生争水肥矛盾。新疆杨根系水平分布范围可延伸至12.1m，但较集中分布在2.3m范围以内[9]。由于尉犁县林带水分惡化，新疆杨根系水平分布可延伸至20m，对于南北杨树林带，平均胁地范围为10～12.5m。目前，尉犁县棉田灌溉方式大多采用滴灌，过去的灌溉渠系基本废弃不用，加之水资源紧缺，防护林带水分恶化，使得杨树根系生长发育发生改变：一是分布浅；二是为了获取水分，向棉田（果树）伸展范围延伸。据尉犁县调查，棉田（果树）一般距林带4～6m，根胁地影响棉田或果树范围10～12.5m（5～6个薄膜，1个薄膜宽度2m），在胁地范围内，棉花或果树减产20%以上。

2.2胁地范围内土壤含水量变化情况

土壤水分是土壤基本组成成分之一，且在土壤物质交换、植物营养方面起着重要的作用，它是作物吸收水分的主要来源[9]。

为了摸清林带断根后对林网中土壤水分的影响，在农田灌溉后4个不同时间段对不同水平距离的0～80cm土层土壤含水率进行了测定（图1、图2）。

从图1、2可以看出，从林带到农田17.5m水平范围内，断根后的田间土壤含水率均不同程度高于未断根处理，灌溉后4个不同时间段均是如此。其中，12.5m水平范围内，断根与未断根处理之间差异较明显。距2.5m处最多相差74.98%，5.0m处最多相差23.77%，7.5m处最多相差75.76%，10m处最多相差86.87%，12.5m处最多相差67%，随着距离的延伸，断根土壤含水率与未断根土壤含水率相差也逐步减少；2.5m到12.5m水平距离0～80cm平均土壤含水率由相差19.87%到16.22%，说明随着距离的延伸，新疆杨水平根系分布逐渐减少，吸收香梨园水分也逐渐减少。12.5

～17.5m水平范围内，断根与未断根土壤含水率相差不大，断根略高于未断根。原因是断根后，新疆杨根系延伸范围在12.5m内，12.5m后新疆杨根系逐步减少，差异也越来越小。断根后有效提高田间土壤含水率的距离为12.5m左右，这与新疆杨根系的水平分布范围基本一致。随着灌水后天数的增加，两者之间土壤含水率的差异愈加明显。其中2.5m处，＞20～60cm土层平均含水率，从灌水后6d未断根为断根的80.68%，到11d的70.50%，到16d的66.97%。到21d的64.44%，差异逐渐增大。

在香梨耕作层范围内，未断根田间土壤含水率，随着测点由靠近林带向香梨林分中部延伸，土壤含水率逐步增高，影响范围达到12.5m，主要是由于林带的根系水平分布范围主要在12.5m以内，新疆杨根系的垂直分布主要集中在0～60㎝土层，尤以40cm分布最多，40cm土层，土壤含水率以灌水后11d为例，由2.5m处的16.8%到5.0m处的18.31%再到12.5m处的20.34%，土壤含水率逐步升高。水平距离15m处土壤含水率达到22.14%，17.5m处达到23.84%，结合其他几次取样结果看，15m处土壤含水率接近对照。因此，杨树根系影响香梨园土壤水分范围为12.5m。造成根系目前分布的主要原因是林带水分条件的恶化，使根系向香梨园延伸。林带根系分布的另一个特点是随着根系向香梨园中部延伸，侧根和须根分布的密集程度逐步下降，对香梨园土壤水分的吸收能力逐步降低，造成田间土壤含水率总的趋势是随着香梨园距离林带的延伸土壤含水率逐步增高。0～20cm、＞20～40cm、＞40～60cm、＞60～80cm土层随着土层深度的加深，总的趋势是土壤含水率逐步增高，原因主要是由于蒸发造成的差异。

2.3胁地范围内新疆杨萌蘖苗更新情况

尉犁县农田灌溉方式基本采用滴灌，过去的灌溉渠系基本废弃不用，加之水资源紧缺，防护林带土壤水分恶化，使得杨树根系生长发育发生改变，一是分布浅，二是为了获取水分，向农田进一步延伸。据尉犁县园艺场调查，香梨园一般距林带4～6m，根胁地影响香梨园范围为12.5m（5～6个薄膜，1个薄膜宽度2m），不同距离萌蘖苗更新结果见表1。

从表1可看出，萌蘖苗更新范围可达20m，但主要更新范围在14m内，距林带11m达到36株、11.1m达到17株、13m达到36株、14m达到31株。在20m处，仍然有3～17株。主要原因在于林带土壤水分恶化，水平根系向香梨园延伸，依靠香梨园水分补充杨树水分亏缺，也促进了杨树萌蘖苗一定数量的更新。

3结论与讨论

3.1结论

3.1.1农田防护林在保护大片农田的同时，还导致邻近林带作物的胁地减产，这是植物种群间竞争自然资源的必然结果。因此，应研究产生林带胁地减产的规律，以便采取相应技术措施，减少损失。

3.1.2根胁地影响香梨园范围为12.5m，在胁地范围内，断根土壤含水率高于未断根。随着距离的延伸，断根土壤含水率与未断根土壤含水率相差逐步减少。

3.1.3在香梨园耕作层范围内，未断根林带随着测点由靠近林带向香梨园中部延伸，土壤含水率逐步增高。

3.2讨论

3.2.1为了充分利用土地资源．提高单位面积的经济效益。建议在南北向林带约0.5H范围内，种植苜蓿等耐阴饲草及作物。

3.2.2根据林带根系分布特征，可采取断根措施，断根深度可达60cm左右。为不影响树木生长和避免风倒，断根沟与边行树应相距1.5m以上。

3.2.3作物或果树产量受生态环境、耕作技术和管理水平及品种等多种因素制约。为减少林带0．25～0.75H范围内的胁地影响，可对这一地段加强水肥管理。

参考文献：

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[9]胡海清，刘洋，孙龙，等．火烧对不同林型下森林土壤水分物理性质的影响[J]．水土保持学报，2008，22（2）：162-165

收稿日期：2022-09-04

基金项目：新疆维吾尔族自治区林业发展补助资金项目“塔里木盆地东北缘杨树防护林耗水规律研究”（XJLYKJ-2021-20）；新疆维吾尔族自治区公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目“新疆绿洲防护林可持续经营技术研究”

作者简介：朱玉伟（1963-），男，研究员，主要从事森林培育和防护林研究，E-mail：xjzhuyuwei@sina.com